CN112154231B - 包含卷曲韧皮纤维的非织造织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非织造织物，该非织造织物包含至少一部分平均长度大于约6mm的单根韧皮纤维，该韧皮纤维已经处理以产生卷曲，并且可以进一步涂覆一种或多种热塑性聚合物以确保与QAC消毒剂的相容性，并且通常具有降低的天然存在的果胶含量。这些非织造织物中韧皮纤维的涂覆和卷曲有利于形成干法成网、气流成网或湿法成网的非织造织物，该非织造织物具有与各种非织造产品应用中的性能相关的所需性质。

Description

包含卷曲韧皮纤维的非织造织物
发明领域
本发明涉及非织造织物，其至少含有部分天然存在的纤维素纤维。更具体地说，本发明涉及含有韧皮纤维的非织造织物。
背景技术
来源于植物的纤维素纤维长期以来一直用于生产传统纺织织造和编织织物、以及非织造纺织品。通常，天然存在的纤维素纤维具有三种基本类型：种子纤维(例如棉花和木棉)、叶纤维(例如蕉麻和剑麻)以及韧皮纤维(例如亚麻、大麻、黄麻和洋麻)。种子纤维的柔软性是众所周知的，并且结合棉纤维的长度使种子纤维是制造纱线和织物、特别是用于服装非常需要的。韧皮和叶纤维通常更粗糙、更硬，历史上常常将其更多地用于绳索、结网和编垫子(matting)。
除了动物的头发和纤维以及丝绸外，几个世纪以来，天然存在的纤维素也是纺织加工纤维的来源。在过去的几个世纪中，纺织品和纤维的发展一直是出于一种愿望：对这些材料进行改性以提供新的或增强的性质或提高加工效率。尽管许多方法都依靠机械手段来改善纤维的加工性能，或依靠耕种(husbandry)来改善纤维性能，但还可以使用化学方法来改善纤维的美观性(例如通过染色)和柔软性(例如通过洗毛(scouring)或沤麻(retting)以去除与天然纤维表面相关的某些化学物质)。
但是仍然对具有超出天然纤维所能达到的性能和经济性的纤维存在着需求和科学兴趣。1846年人造纤维的发明标志着合成纤维发展的开始。利用大自然作为发明提示，已将人造纤维(一种再生纤维素)开发为一种更具成本效益的丝绸纤维替代品。在1900年代，基于石油化学产品的合成纤维的发展产生了工业变革发明，一些主要的例子为：例如，聚酰胺、聚酯、聚芳酰胺和聚烯烃纤维等。具有聚合物化学特定性质的合成纤维的列表支持了整个人类工业中常用的纤维基材料的扩展。随之而来，伴随改进了多个世纪的纺织类产品以及20世纪和21世纪技术需求催生的新产品。
长期以来，传统纺织面料成形技术一直依赖梳理作为纱线制造过程一部分的纤维分离、单根化和对齐的方法，这是该织物织造和编织的核心。事实上，纤维束的重复精梳(combing)、梳理(carding)的基本方面保持不变，而工业化进步已经导致加工速度提高、最终产品均匀性更好，并且改善了制造成本。
纤维的高速梳理支持非织造纺织技术的发展以及价格实惠的一次性纤维基产品(例如一次性手术衣、婴儿尿布和过滤器)的开发。虽然允许直接由石油来源的聚合物树脂生产非织造织物的其它非织造技术(例如纺粘和熔喷)已在非织造纺织行业和该行业的商业产品中占有重要地位，但仍然对通过梳理工艺生产产品的需求和需要。
例如，梳理相对于纺粘的优点是能够容易地将两种或更多种类型的纤维共混在一起，用于生产织物的目的，所述织物具有源自共混物中各纤维类型的功能性优点。例如，可以将牢固而疏水的聚酯纤维与较弱但亲水的人造丝纤维共混，以生产非织造织物，该非织造织物比同等人造丝非织造织物更结实、但具有容易吸收液体的能力。
长期以来，非织造纺织技术一直以能够以有利的价格点来生产具有目标功能的纤维基产品而受到重视。在某些类型的非织造制造工艺的生产中使所选纤维进行共混的能力促进了对天然和合成纤维的强烈需求和兴趣，以生产具有特定性能和美学性质的非织造织物。此外，尽管合成纤维在纺织工业中保持重要地位，但可持续性和碳足迹问题已成为当今许多工业方面的普遍话题，也是传统和非织造纺织工业的焦点。
为此，纤维素类型是在非织造织物制造中最优选的天然纤维。棉是传统纺织品中最常用的天然纤维，但是棉纤维与当前用于生产干法成网非织造织物的高速梳理机不兼容。木浆是用于非织造物的另一种纤维素纤维，但除特种纸和特定类型的非织造技术(称为顺应)外，其用途受到限制，在所述技术中浆纤维共混入由热塑性聚合物熔体纺成的成形纤维流中以制备吸收产品，例如Anderson等人的美国专利号4,100,324以及转让给金百利克拉克公司(Kimberly-Clark)的其它专利。
从植物来源回收的韧皮纤维基本上是直的。然而，大多数非织造工艺(特别是干法成网技术，例如梳理)需要一定程度的纤维间内聚性，以支持高速加工和良好的效率以及最终织物性能。除了表面摩擦之外，该内聚性还涉及纤维形状的3D几何类型，易描述为沿单个纤维长度的起伏或波纹。在合成纤维制造时，卷曲的几何特性被施加到纤维上。在自然界中，遗传和生长条件会引起一种类型的卷曲，表现为：例如，棉纤维中的“扭曲的带”或卷积(convolution)，以及羊毛中的盘绕构造。尤其是在非织造加工中，已知纤维卷曲会影响生产效率，以及最终织物性能，例如，织物膨松度、膨松稳定性和耐磨性。另外，某些非织造加工技术需要一些最小纤维长度，从而以可接受的效率进行加工并为最终织物提供良好功能。
用于天然和人造短纤维的非织造网状物成形方法包括湿法成形和干法成形。湿法成形与造纸工艺相似，并且可容纳典型长度为6-10mm长的天然纤维和2-4mm长的木纤维。
干法成形的非织造工艺概述于[图1]。纤维捆2通过传送机4引入至混合料斗6中并且进行紧密共混8。共混纤维通过进料辊114以气动方式输送10并转移到干法梳理机16中然后，经梳理的纤维网状物被引领通过一系列的工作辊和剥离器辊，并且当对齐时，通过落纱辊(doffer roll)18从梳理机中取出。然后将纤维垫20输送到成形设备中，例如水力缠结[图2]或针刺设备[图3]。
当进行水力缠结时[图2]，使来自梳理机22的纤维压实24并预湿26，然后在高压喷水器28之间通过，使纤维粘结在一起形成垫30。随后粘结的垫通过抽吸射流32脱水，并通过带有织物成形金属丝网格34的转鼓，然后通过燃气干燥器36。完成的非织造布料卷在织物卷绕机38上。
当针刺时[图3]，来自梳理机40的纤维在针板42下方输送，使针快速通过纤维垫，直到纤维束缚为止。针刺毡通过剥离板44从针板上取下，然后在最后的织物卷起过程中通过牵伸辊46。
因此，需要一种非织造织物，其使用浓度高达100重量％的天然韧皮纤维，具有大于6mm的平均纤维长度以及改善的纤维间内聚性，以帮助加工和织物性能。
发明概述
韧皮纤维的一个已知特征是：由于缺乏自然卷曲，该纤维自然是直的并且表现出较差的纤维间内聚性，导致在某些非织造织物形成过程中使用时，这些纤维的加工不是最佳。这些工艺依赖于在形成纤维无规阵列时纤维与纤维的接触，以形成非织造织物的基本结构，从而有助于最终织物形式的强度和完整性。如果纤维直且光滑，则这些纤维的表面摩擦不足会在制造期间使过多纤维损耗为废弃物。另外，在所得的无规纤维阵列中，直纤维可能与其他纤维解离，从而导致织物结构的强度和完整性降低。
在某些实施方式中，本公开内容提供了解决方案，以通过利用掺入至少一小部分天然韧皮纤维的非织造织物来解决用于形成非织造织物的韧皮纤维的上述缺点，所述韧皮纤维已进行处理以提供平均至少1个卷曲/厘米纤维长度，并且可能有多达8个卷曲/厘米纤维长度的卷曲水平。
本公开的一个方面是，在如此生产并显示出卷曲水平的非织造织物中，大多数卷曲韧皮纤维的平均长度为至少6mm。
本公开的另一方面是，所有形式的所述韧皮纤维已进行处理，从植物来源回收的使单根纤维成束粘合在一起的天然果胶已经以足够措施进行去除，以使韧皮纤维单根化(individualized)，用于在非织造织物成形工艺中生产非织造织物。
施加所述卷曲水平的手段的一个特征是，小于1cm的给定单一纤维可以具有沿该长度的至少1个卷曲，作为机械或化学处理方法，施加卷曲是一个整体(大规模)过程，而不是个体纤维处理。这种卷曲与改善这些卷曲韧皮纤维通过非织造织物形成工艺(包括干法成网、气流成网和湿法成网)的加工有关，从而导致加工产品中织物性能得以改善。
在另一实施方式中，韧皮纤维非织造织物可以包含来自超过一个天然韧皮纤维来源的卷曲韧皮纤维。
本公开一个实施方式是，在本发明的韧皮纤维非织造织物中的一部分韧皮纤维的卷曲水平可以小于1个卷曲/厘米纤维长度。
在本公开的优选实施方式中，韧皮纤维非织造织物包括含量占韧皮纤维的至少5％至95％(按织物重量计)的卷曲韧皮纤维，其中，织物重量的余量为95％至5％的其它天然或合成纤维，并且那些纤维可以是单一类型的纤维或者两种或更多种类型纤维的共混物。与使用基本直的韧皮纤维生产的类似织物相比，本发明的含有韧皮纤维的非织造织物的某些实施方式(其中，韧皮纤维每厘米具有平均约1至8(或约1至4)个卷曲)显示出改善的膨松度和膨松稳定性。
本公开的优选实施方式是，韧皮纤维非织造织物可以通过成形方法(包括干法成网、气流成网或湿法成网)来生产。工业上已知，术语干法成网、气流成网或湿法成网可以称为干法铺网、气流铺网或湿法铺网，其含义很广，并且每个术语都包含多种设备、工艺和方法。干法成网、气流成网和湿法铺网的使用不受限制，并且各自均未限定用于制造方法的单一工艺。
本公开的另一方面是，可以通过热、机械或化学方法将干法成网、气流成网或湿法成网成形工艺的产品粘结在一起(有时也称为固结或稳定化)，以提供本文所包括的韧皮纤维非织造织物的一些最终物理和美学性能。
热粘结方法包括但不限于：热点粘结、热风粘结、轧光。机械粘结方法包括但不限于：针刺或水力缠结。粘合剂粘结包括通过一些方法(包括但不限于浸渍蘸挤(dip-and-squeeze)、凹版上胶辊(gravure roll)、喷涂和气泡)施涂液体粘结剂，并且还包括：热熔施涂以及粘合剂粉末施涂。
本公开中所用的韧皮纤维可以通过机械或化学清洁单根化。
本公开一个实施方式是，本发明的韧皮纤维非织造织物可以包含已经用如下化合物涂敷的韧皮纤维：聚酯树脂和/或热塑性聚酯树脂和/或可生物降解热塑性聚酯树脂。
本发明的一个方面是，韧皮纤维已经进行涂覆以确保与表面清洁工业(例如餐饮服务和其它非家用清洁领域)中常用的消毒液兼容。非家用清洁行业中众所周知，含纤维素纤维的非织造织物与行业领先的消毒剂(季铵(QAC))不兼容。QAC与未处理的纤维素纤维结合，从而使消毒液中和，使QAC无效。
本公开的优选实施方式是，本发明的韧皮纤维非织造织物可以包含韧皮纤维，所述韧皮纤维是直的或卷曲水平为至少1个卷曲每厘米，其中，所述纤维用至少一种热塑性聚合物进行涂覆，用于提供QAC消毒剂兼容性的目的。
本发明的一个方面是，与那些在QAC接触之前未用热塑性聚合物涂覆的韧皮纤维相比，用至少一种热塑性聚合物涂覆韧皮纤维能在韧皮纤维与非织造织物的纤维接触时改进后续QAC的兼容性。热塑性聚合物涂料用于减少由于与未涂覆韧皮纤维表面相互作用导致对QAC的失效作用。
本公开内容包括但不限于以下实施方式：
实施方式1：一种包含卷曲的植物基纤维的非织造织物，所述植物基纤维平均长度大于约6mm。
实施方式2：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，植物基纤维是韧皮纤维。
实施方式3：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，植物基纤维从亚麻、大麻、黄麻、苎麻、荨麻、鹰嘴豆、洋麻植物或其任意组合中提取。
实施方式4：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，纤维已进行化学或机械处理以赋予每厘米至少1个卷曲至最多8个卷曲的计划卷曲。
实施方式5：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，所述卷曲韧皮纤维已进行清洁以去除天然存在的果胶。
实施方式6：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，非织造织物包含5至49重量％的卷曲韧皮纤维。
实施方式7：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，非织造织物包含51至100重量％的卷曲韧皮纤维。
实施方式8：如任一前述实施方式所述的非织造织物，所述非织造织物还包含天然短纤维、人造短纤维或它们的组合，短纤维是卷曲或未卷曲的。
实施方式9：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，非织造织物是干法成网、气流成网或湿法成网的非织造织物。
实施方式10：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，非织造织物是通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结中的一种或多种进行粘结。
实施方式11：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，热粘结包括轧光、热点粘结、热风粘结和声波粘结(sonic bonding)中的一种或多种。
实施方式12：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，机械粘结包括针刺和/或水力缠结。
实施方式13：如任一前述实施方式所述的非织造织物，其中，粘合剂粘结包括涂覆、喷涂、浸渍蘸挤、凹版上胶辊、泡沫粘结、粉末粘结和热熔胶施涂中的一种或多种。
实施方式14：一种含有至少约5％韧皮纤维的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维的平均长度大于约6mm，并且进行涂覆以使得纤维与季铵(QAC)消毒剂兼容。
实施方式15：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述经涂覆的韧皮纤维已涂覆有热塑性树脂。
实施方式16：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述经涂覆的韧皮纤维已涂覆有热塑性聚酯树脂。
实施方式17：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，热塑性聚酯树脂是可生物降解的。
实施方式18：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，涂覆改进了韧皮纤维与所述季铵(QAC)基消毒剂的表面相容性。
实施方式19：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述热塑性树脂涂料不会降低所述季铵(QAC)基消毒剂的抗微生物活性。
实施方式20：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，非织造织物是通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结中的一种或多种所粘结的干法成网、气流成网或湿法成网的非织造织物。
实施方式21：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维的平均长度大于约6mm，并且进行化学或机械处理以赋予每厘米约1个卷曲至约8个卷曲的卷曲水平。
实施方式22：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，经涂覆的韧皮纤维已进行处理以向所述纤维赋予卷曲。
实施方式23：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述水平的韧皮纤维与至少一种类型的天然或合成短纤维以5至49重量％韧皮纤维的水平进行共混。
实施方式24：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维与至少一种类型的天然或合成短纤维以至少约51至100重量％的所述韧皮纤维水平进行共混。
实施方式25：如任一前述实施方式所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维已进行处理以去除天然存在的果胶。
实施方式26：一种形成韧皮纤维非织造织物的方法，所述方法包括如下步骤：
对长度至少为约6mm的韧皮纤维进行处理，以赋予每厘米约1个卷曲至约8个卷曲的卷曲水平，其中，所述处理为所述韧皮纤维的机械或化学处理；以及
形成非织造织物，所述非织造织物含有至少约5重量％的所述经处理的韧皮纤维。
实施方式27：如任一前述实施方式所述的方法，其中，所述形成步骤包括干法成网工艺、气流成网工艺或湿法成网工艺。
实施方式28：如任一前述实施方式所述的方法，所述方法还包括：通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结中的一种或多种来粘结非织造织物。
实施方式29：如任一前述实施方式所述的方法，其中，所述热粘结包括轧光、热点粘结、热风粘结(through-air bonding)和声波粘结中的至少一种。
实施方式30：如任一前述实施方式所述的方法，其中，所述机械粘结包括针刺和水力缠结中的至少一种。
实施方式31：如任一前述实施方式所述的方法，其中，所述粘合剂粘结包括涂覆、喷涂、浸渍蘸挤、凹版上胶辊、泡沫粘结、粉末粘结和热熔胶施涂中的至少一种。
通过结合在下文简要描述的附图，以下详细描述，可使本发明的这些以及其它特征、方面和优势显而易见。本发明包括两种、三种、四种或更多种上述实施方式的结合、和两个、三个、四个或更多个本文所阐述的特征或元素的结合，无论这些特征或元素是否在本文所描述的特定实施方式中明确结合。本文旨在用于整体性阅读，所公开的方法在任何其各种方面和实施方式中的任何可分割特征或元素都应当被视为旨在成为可结合的特征或元素，除非上下文中另有明确规定。本发明的其他方面和优点将从以下变得显而易见。
附图说明
为了提供对本发明实施方式的理解，参考附图，其中，附图标记指代本发明示例性实施方式的部件。附图仅是示例性的，不应将其理解为以限制本发明。在附图中通过示例而非限制的方式示出了本文描述的公开内容。为了图示的简单和清楚，附图中所示的特征不一定按比例绘制。例如，为了清楚，一些特征的尺寸可能相对于其他特征放大。此外，在认为适当的地方，在附图中重复了附图标记，以指示相应或类似的元件。
图1是形成非织造织物的方法的示意图；
图2是对非织造织物进行水力缠结的方法的示意图；
图3是对非织造织物进行针刺的方法的示意图；
图4是对韧皮纤维进行机械清洁的方法的示意图；
图5是基本直的天然存在的韧皮纤维的图像；
图6是根据本发明一个实施方式的卷曲韧皮纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图7是具有平面卷曲的纤维的图示。
发明详述
提供以下定义以用于解释本发明的权利要求和说明书。术语“包含”、“包括”、“含有”、“包括但不限于”、“包有”、“含”不应被视为与所要求保护的发明有关的限制或排出。当在元件或部件之前时，“一个”和“一种”不被视为指示枚举。术语“发明”，“该发明”或“本发明”不是限制性术语，而是用于传达和结合权利要求书和说明书中描述和讨论的所有方面。如纺织科学和工程领域的技术人员已知的那样，用作量修饰语的术语“约”是指按已知和理解发生于测量和处理程序中的变化。下文是技术术语和参考的其它定义。
本文引用的任意范围均包括端值。全文中使用的术语“约”用于描述和解释小波动。例如，“约”可以是指可以由±5％、±4％、±3％、±2％、±1％、±0.5％、±0.4％、±0.3％、±0.2％、±0.1％或±0.05％变化的数值。无论是否明确指出，所有数值均由术语“约”修饰。由术语“约”修饰的数值包括特别指出的值。例如，“约5.0”包括5.0。
纤维素塑料(cellulosics)和纤维素纤维是指天然纤维或化学上为纤维素的醚或酯的合成纤维。该天然纤维是从植物的树皮、木材、叶子、茎或种子中获得的。合成纤维素纤维是由经消化的木浆制成的，并且可以包括纤维素分子上取代的侧基，从而为这些纤维提供特定的性能。
韧皮纤维由韧皮部或某些植物茎的韧皮获得，所述植物包括但不限于黄麻、洋麻、亚麻和大麻。韧皮纤维最初以个体纤维束的形式回收，这些纤维束通过果胶粘合，随后果胶必须去除至一定程度以使韧皮纤维能够进行进一步加工。
卷曲是自然发生的纤维波纹卷积，或者是由化学或机械方法(例如合成纤维的卷曲)引起的相同性质。将卷曲施加成特定频率，所述频率提供每单位纤维长度的卷曲数量限定。
天然纤维是直接来源于植物、动物或矿物质的那些，请注意，此类纤维可能需要进行特定预处理以使其可用于纺织品制造目的。合成纤维是通过聚合过程使用天然存在且可持续来源的原料或石油衍生原料生产的那些。
短纤维是具有离散长度的纤维，并且可以是天然或合成纤维。连续纤维的长度不确定或难以测量，例如丝绸或来自某些合成纤维纺丝过程的那些。可以将任意长度的纤维切成离散的长度，然后将所切产品称为短纤维。
气流成网(有时也称为气流铺网)是一种使用短的或长的短纤维或其共混物生产纤维垫或絮体(batt)的方法。在此过程中，使用空气从该过程的纤维开口和对齐部分转移纤维，然后将这些纤维输送到形成表面，在此处收集纤维垫或絮体，然后进行进一粘结或固结步骤，以生产气流成网非织造织物。
干法铺网是通过使用机械纤维开口和对齐(例如梳理)的过程来生产纤维垫或絮体的方法，其中，纤维垫或絮体通过机械而不是通过空气转移到输送机表面，随后使纤维垫或絮体进行另一粘结或固结步骤，以生产干法成网非织造织物。
湿法成网(有时也称为湿法铺网)是一种通过类似于造纸的方法生产纤维片材的方法，其中，纤维悬浮在水性介质中，并且通过在传送带或多孔鼓上对悬浮液进行过滤而形成网状物。取决于最终用途应用和用于生产织物的纤维，可能需要一些粘结或固结方法以实现织物的最终性能。
纤维垫或絮体的粘结或固结是用于生产非织造织物的各种技术中常见的加工步骤。粘结或固结方法通常被认为是机械、热或粘结剂，并且这些术语中的每一个都存在几种不同的方法。通常，机械方法依赖于在纤维之中和之间产生缠结以产生所需的物理性能，其中，针刺和水力缠结是这些方法的非排他性示例。热粘结使用织物中至少一些纤维的热塑性，从而在压力或无压力的情况下施加热量会导致一部分纤维软化并且彼此之间变形和/或熔融并在热塑性材料冷却并固化时交叉点处在纤维之间和之中形成固体连接。粘合剂方法使用施涂某种形式的胶粘剂，从而在交叉点处在纤维之间和之中建立物理粘结，该方法非排他性地包括液体粘合剂、干粘合剂(dry adhesive)、热熔性粘合剂。这些粘合剂可以喷雾或泡沫施涂至垫或絮体，或者通过本领域已知的方法进行施涂，所述方法包括但不限于浸渍蘸挤或凹版上胶辊。
相对于织物，重量百分比是给定固体组分的重量除以织物的总重量，表示为织物重量的百分比。
强度-重量比是织物的归一化拉伸强度值的表达，其中，织物的拉伸强度随后可以相对于类似织物来考虑，而没有样品织物之间或织物等级之间基重差异的影响。由于单纯基重本身会影响给定织物的抗张强度值，因此强度/重量比允许评估由于包含特定纤维或工艺参数变化而对织物强度产生的影响，作为该指标有效性的非排他性示例。
蓬松厚度(loft)依赖于织物的蓬松度和回弹性。在技术术语上，膨松度是密度的倒数，而在通常情况下，膨松度等于简单的织物厚度。弹性是织物在施加面积载荷后抵抗永久压缩、体积损失的能力。
季铵化合物(QAC)是目前使用最广泛的抗微生物处理剂，具有良好的稳定性和表面活性、异味小、与其他清洁剂的反应性强，并且毒理学效果良好。QAC对大多数细菌、以及某些病毒形式和某些真菌具有活性。此外，QAC易于施加到表面(包括织物构造中的纤维表面)，在该表面上QAC可以由那些表面保持并且还可以从纤维转移至其它表面以用于清洁或消毒的目的。虽然已知合成纤维表面基本上不会与QAC发生反应，但某些纤维素纤维(包括韧皮纤维)会与QAC反应，从而在将这些纤维用于意图用作擦拭材料的织物时，会降低QAC作为消毒剂和清洁剂的功效。
与QAC的兼容性是考虑到经处理纤维素纤维保持稳定并且不与QAC抗菌消毒剂反应的能力。
本发明涉及通过在工业上众所周知的多种方法和手段形成并粘结的非织造织物，其中，那些非织造织物至少包括少部分韧皮纤维，在该韧皮纤维上赋予了计划的卷曲并且平均纤维长度为至少6毫米，其中，韧皮纤维基本上不含果胶。
如上所述，本公开中所用的韧皮纤维可以通过机械或化学清洁来单根化。韧皮纤维的机械清洁是在称为分叉(skutching)或剥皮的过程中进行。在该过程期间，植物的茎被折断并进行梳理以去除非纤维成分，例如半纤维素、果胶、木质素和普通碎片。该过程示于[图4]。将韧皮纤维捆展开至机器中，破碎辊b使茎分开，并露出纤维束，然后旋转梳c清除纤维的所有杂物和非纤维材料。然后将纤维排出到单独收集区域d。剥皮是类似的过程，该过程使用固定圆柱体(pinned cylinder)代替旋转梳。与化学清洁相比，机械清洁可使韧皮纤维单根化并去除较少的果胶。
经机械清洁的纤维已经除去了纤维上的一部分果胶，并且被本申请认为是果胶减少的。果胶/污染物的残留水平随地理区域和生长季节的不同而变化，并且取决于纤维的自然沤麻以及纤维所经受的旋转梳/固定辊的数量。经机械清洁的纤维是司空见惯的，并且果胶减少纤维的等级是本领域技术人员已知的。
韧皮纤维的化学清洁可通过以下几种方式进行：水浸(water retting)、化学清洁或酶促清洁。在池或流中进行自然化学清洗(称为水浸)，将韧皮纤维秆放置在水中数天至一周或更长时间。天然微生物从纤维中去除果胶，从而从纤维中释放出半纤维素，产生清洁的、果胶减少的单根化韧皮纤维。化学清洗是一种较快的过程，并且在经机械清洗的韧皮纤维上以及在具有能够在高于大气压且温度范围为80℃至130℃的范围内工作的设备的工业设施中进行。韧皮纤维要经加热、加压和苛性钠或其他清洁剂，以快速去除果胶和木质素。酶促清洁与化学清洁非常相似，其中，一部分苛性钠和其它化学试剂被酶(如果胶酶或蛋白酶)替代。
工业上认为经化学清洁的韧皮纤维基本上不含果胶。Baer等人的US2014/0066872(其通过引用纳入本文)描述了果胶显著降低的纤维，其天然存在纤维的果胶含量的少于10重量％至20重量％，其衍生出基本不含果胶的纤维。
在本发明的一个优选实施方式中，通过机械或化学方法使非织造织物中的韧皮纤维的卷曲水平大约为每厘米1个卷曲至8个卷曲，并且其中长度短于一厘米的一些纤维仍可呈现至少1个卷曲。
用于引起受控卷曲的这种化学方法包括但不限于：暴露于强酸或强碱浴中。用于引起卷曲的这种机械方法包括但不限于边缘卷曲(edge crimping)、齿轮卷曲、填塞箱(stuffer boxes)和编织折散(knit-deknitting)。
图5显示了自然直的韧皮纤维。韧皮纤维基本上是直的，因此表现出较差的纤维间内聚性。
图6显示了经卷曲的韧皮纤维的示例。圆圈表示图像中显示的各种卷曲。
图7显示机械平面卷曲的示意图。卷曲角度和每厘米卷曲数量通过机械卷曲方法确定。
与具有相同部分直韧皮纤维的类似形成的织物相比，在韧皮纤维非织造织物的纤维总重量的至少一小部分中包含卷曲韧皮纤维提供了那些织物的改进的加工效率和改进的物理性能。改善的物理性能包括但不限于织物蓬松厚度和织物强度重量比。
在本发明的一个实施方式中，非织造织物包含至少约5重量％的卷曲韧皮纤维，以及大多数其他选自天然或合成纤维类型的短纤维。与不包括卷曲韧皮纤维的韧皮纤维非织造织物相比，该实施方式的该韧皮纤维非织造织物在物理性能上显示出所述改善。
在该申请的其它优选实施方式中，平均长度大于6mm的卷曲韧皮纤维可以至少约5％至49％的重量百分比与一种或多种其它类型的天然或合成短纤维共混，以形成非织造织物。
在另一优选实施方式中，平均长度大于6mm的卷曲韧皮纤维可以至少约51％至100％的重量百分比与一种或多种其它类型的天然或合成短纤维共混，以形成非织造织物，并且其它天然或核心纤维占约49至0％的织物重量。
在本发明的最优选实施方式中，与其他类似制造的含有韧皮纤维(这些韧皮纤维基本上是直的并且没有卷曲)的非织造织物相比，在织物中包含至少约5重量％的平均长度大于6mm的卷曲韧皮纤维提供了强度重量比的改善和改善的蓬松厚度。
本发明的另一实施方式中，与卷曲韧皮纤维的共混物中所包括的一种或多种天然纤维可包括每厘米纤维长度不具有至少1个卷曲的韧皮纤维
本发明的一个方面是，可以通过任何干法成网、空气成网或湿法成网的非织造技术生产卷曲韧皮纤维非织造织物，并可以通过粘合剂、机械或热粘结方法中的任一进行粘结或固结。应理解，该方式可组合使用以产生最终织物形式，例如，粗梳垫或絮体(batt)与气流成网垫或絮体组合，其中层或层叠体可能会经受一个或多个粘结或固结方法，以产生最终织物的所需物理和美学性质。
在某些实施方式中，韧皮纤维非织造织物可以是层叠体中有至少两种非织造织物的层叠体，其中，层叠体中的至少一种织物包含至少5％的卷曲韧皮纤维，并且其中各织物可以通过干法成网、气流成网或湿法成网工艺形成，并且在形成层叠体构造之前，可以通过热、机械或粘合剂方式来粘结各织物。
本公开的另一个实施方式是韧皮纤维可以用一种或多种热塑性聚合物树脂涂覆以提供与QAC消毒剂相容的韧皮纤维非织造织物。热塑性聚合物涂料的目的是通过与韧皮纤维的表面化学相互作用，防止QAC失活。与在未与QAC接触之前进行过重要预处理的其它韧皮纤维非织造纤维网相比，这种与QAC接触后进行预处理所生产的韧皮纤维非织造织物具有增强的抗微生物活性。另外，在一种或多种热塑性聚合物中涂覆韧皮纤维，然后使所述纤维卷曲，可以改善卷曲的持久性。卷曲持久性了确保卷曲韧皮纤维的所需性能性质保持稳定，并存在于整个非织造织物形成过程中。
本发明的一个方面是发现本文所述的受控卷曲韧皮纤维非织造织物用于最终产品用途，所述最终产品用途包括但不限于：婴儿湿巾、化妆品湿巾、会阴湿巾、一次性毛巾、厨房擦拭巾、浴室擦拭巾、硬表面擦拭巾、玻璃擦拭巾、镜子擦拭巾、皮革擦拭巾、电子擦拭巾、消毒湿巾、手术单、手术衣、伤口护理产品、防护保护服、保护袖套(sleeve protector)、尿布和尿失禁护理制品和女性护理制品、护理垫、空气过滤器、滤水器、油滤器、家具或室内装饰背衬材料。
上述内容被认为是提供本发明原理的示例。可以对本发明进行修改的范围不限于现有技术所赋予的范围，并且列于本文的权利要求书中。

Claims (32)

1.一种包含卷曲的韧皮纤维的非织造织物，所述韧皮纤维的平均长度大于6mm，其中，所述卷曲的韧皮纤维已经历化学或机械处理以赋予每厘米1至8个卷曲的卷曲，其中，韧皮纤维已涂覆有至少一种热塑性聚合物。
2.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述卷曲的韧皮纤维从亚麻、大麻、黄麻、苎麻、荨麻、鹰嘴豆、洋麻植物或其任意组合中提取。
3.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述卷曲韧皮纤维已经历清洁以去除天然存在的果胶。
4.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述非织造织物包含5至49重量％的卷曲韧皮纤维。
5.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述非织造织物包含51至100重量％的卷曲韧皮纤维。
6.如权利要求1所述的非织造织物，所述非织造织物还包含天然短纤维、人造短纤维或它们的组合，所述短纤维是卷曲或未卷曲的。
7.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述非织造织物是干法成网、气流成网或湿法成网的非织造织物。
8.如权利要求7所述的非织造织物，其中，所述非织造织物通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结中的一种或多种进行粘结。
9.如权利要求8所述的非织造织物，其中，热粘结包括轧光、热点粘结、热风粘结和声波粘结中的一种或多种。
10.如权利要求8所述的非织造织物，其中，所述机械粘结包括针刺和/或水力缠结。
11.如权利要求8所述的非织造织物，其中，所述粘合剂粘结包括涂覆、喷涂、浸渍蘸挤、凹版上胶辊、泡沫粘结、粉末粘结和热熔胶施涂中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的非织造织物，其中，所述经涂覆的韧皮纤维已涂覆有热塑性聚酯树脂。
13.如权利要求12所述的非织造织物，其中，所述热塑性聚酯树脂是可生物降解的。
14.如权利要求1所述的非织造织物，其中，涂覆改进了韧皮纤维与季铵（QAC）基消毒剂的表面相容性。
15.一种含有至少5%韧皮纤维的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维的平均长度大于6mm，并用至少一种热塑性聚合物涂覆以使得纤维与季铵（QAC）基消毒剂兼容，并且，韧皮纤维经历化学或机械处理以赋予每厘米1至8个卷曲的卷曲。
16.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述经涂覆的韧皮纤维已涂覆有热塑性聚酯树脂。
17.如权利要求16所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述热塑性聚酯树脂是可生物降解的。
18.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，涂覆改进了韧皮纤维与所述季铵（QAC）基消毒剂的表面相容性。
19.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述热塑性聚合物涂料不会降低所述季铵（QAC）基消毒剂的抗微生物活性。
20.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述非织造织物是通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结中的一种或多种所粘结的干法成网、气流成网或湿法成网的非织造织物。
21.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述水平的韧皮纤维与至少一种类型的天然或合成短纤维以5至49重量%韧皮纤维水平进行共混。
22.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维与至少一种类型的天然或合成短纤维以至少51至100重量%的所述韧皮纤维水平进行共混。
23.如权利要求15所述的韧皮纤维非织造织物，其中，所述韧皮纤维已经历处理以去除天然存在的果胶。
24.一种形成韧皮纤维非织造织物的方法，所述方法包括如下步骤：
对长度至少为6mm的韧皮纤维进行处理，以赋予每厘米1个卷曲至8个卷曲的卷曲水平，其中，所述处理为所述韧皮纤维的机械或化学处理，韧皮纤维已涂覆有至少一种热塑性聚合物；以及
形成非织造织物，所述非织造织物含有至少5重量％的所述经处理韧皮纤维。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述形成步骤包括干法成网工艺、气流成网工艺或湿法成网工艺。
26.如权利要求24所述的方法，所述方法还包括：通过热粘结、机械粘结、或粘合剂粘结来粘结非织造织物。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述热粘结包括轧光、热点粘结、热风粘结和声波粘结中的至少一种。
28.如权利要求26所述的方法，其中，所述机械粘结包括针刺和水力缠结中的至少一种。
29.如权利要求26所述的方法，其中，所述粘合剂粘结包括涂覆、喷涂、浸渍蘸挤、凹版上胶辊、泡沫粘结、粉末粘结和热熔胶施涂中的至少一种。
30.如权利要求24所述的方法，其中，所述经涂覆的韧皮纤维已涂覆有热塑性聚酯树脂。
31.如权利要求30所述的方法，其中，所述热塑性聚酯树脂是可生物降解的。
32.如权利要求24所述的方法，其中，涂覆改进了韧皮纤维与季铵（QAC）基消毒剂的表面相容性。
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