CN113166989B

CN113166989B - 具有增强的压缩性和恢复性的蓬松非织造织物

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Publication number: CN113166989B
Application number: CN201980076467.5A
Authority: CN
Inventors: 贾娜·克鲁蒂洛娃; 迈克尔·马斯; 兹德涅克·迈克欧; 托比亚斯·瓦格纳; 弗兰帝赛克·克拉斯卡; 帕弗丽娜·卡斯帕科娃
Original assignee: Finn Geek Ltd; PFNonwovens Czech sro; Machine Factory Of Leffinhauser Co ltd
Current assignee: Finn Geek Ltd; PFNonwovens Czech sro; Machine Factory Of Leffinhauser Co ltd
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: IL283340B1; US20220008263A1; KR20210090269A; BR112021009926A2; IL283340A; AR117149A1; WO2020103964A1; EP3884097A1; CN113166989A; CZ2018647A3; JP2022508205A; MX2021006019A; ZA202103383B

Abstract

公开了非织造织物和所述非织造织物的生产方法，其中所述非织造织物包括至少一个层，所述层包括无端长丝，‑其至少包含第一聚合物材料(A)和第二聚合物材料(B)，所述第二聚合物材料(B)的熔点低于所述第一聚合物材料A，‑其中所述第二聚合物材料(B)在所述长丝的纵向方向上延伸并且形成所述长丝的表面的至少一部分，以及‑所述至少一层无端长丝包括由所述第二聚合物材料(B)形成的长丝与长丝粘接，其中所述长丝的所有组分以不可卷曲的构造跨所述长丝的横截面布置，并且所述非织造织物具有至少80(m⁴mm²g^‑2)的结构柔软性。

Description

具有增强的压缩性和恢复性的蓬松非织造织物

发明领域

本发明涉及包含具有不可卷曲横截面的多组分纤维的具有增强的压缩性和恢复性的蓬松纺熔型非织造织物。更具体地，本发明涉及包括至少一层的非织造织物，所述层包括无端长丝，

-其至少包含第一聚合物材料和第二聚合物材料，所述第二聚合物材料的熔点低于所述第一聚合物材料A，

-其中所述第二聚合物材料在所述长丝的纵向方向上延伸并且形成所述长丝的表面的至少一部分，以及

-所述至少一层无端长丝包括由所述第二聚合物材料形成的长丝与长丝粘接。本发明还涉及生产这种非织造织物的方法。

发明背景

本领域技术人员将认识到，例如，具有不对称(可卷曲)横截面的多组分卷曲或卷绕纤维的优点。在工业中众所周知的是，聚合物的某些组合当以合适的布置(所谓的可卷曲横截面)布置在纤维内时，将提供具有卷曲-甚至纺丝后立即自卷曲的纤维，或提供可以通过活化(例如热活化)诱导的一定水平的潜在卷曲。还公知的是，某些聚合物组成组合对于柔软性和可挠性更好，并且某些其它聚合物组合更适合于良好的恢复性。例如，2016年3月9日提交的专利WO2018059610描述了PET/PE组成在偏心芯/壳布置中的使用，以产生提供压缩性和恢复性的良好组合的蓬松层。

本领域技术人员还将知道，对于某些应用，也可以使用先进的梳理技术生产类似的材料。梳理是由几个生产步骤构成的公知方法，其中首先生产纤维，然后将它们切成短(short/staple)纤维，进行可能的处理，布置形成纤维层，然后粘接在一起。另一方面，纺熔工艺是在线生产工艺，其在单个步骤中由无端长丝形成最终的非织造织物。经梳理的材料由短纤维生产，并且在非织造层中纵向和横向放置的这些纤维的大量端部对于某些应用可能是不希望的。

发明概述

本发明的目的是获得一种蓬松的非织造织物，其可以用相当低的压力压缩，并且当压力释放时也可以恢复。

通过包括至少一个层的非织造织物消除了常规技术的上述和一些其它缺点，所述层包括无端长丝，

-其包含至少第一聚合物材料和第二聚合物材料，所述第二聚合物材料的熔点低于所述第一聚合物材料，

-所述至少一层无端长丝包括由所述第二聚合物材料形成的长丝与长丝粘接，其中

-长丝的所有组分以不可卷曲的构造跨长丝的横截面布置，以及

-至少20％的纤维具有高于1.2:1的长丝长度与织物长度的比率，以及

-至少10％的纤维具有高于1.5:1的长丝长度与织物长度的比率，以及

-至少10％的纤维具有低于2.5:1的长丝长度与织物长度的比率。

通过包括至少一层的非织造织物也消除了这些缺点，所述层包括无端长丝，

-其至少包含第一聚合物材料和第二聚合物材料，所述第二聚合物材料的熔点低于所述第一聚合物材料，

-所述至少一层无端长丝包含由所述第二聚合物材料形成的长丝与长丝粘接，其中所述非织造织物具有至少80(m⁴mm²g^-2)、优选地至少100(m⁴mm²g^-2)、优选地至少110(m⁴mm²g^-2)、更优选地至少120(m⁴mm²g^-2)、更优选地至少130(m⁴mm²g^-2)、更优选地至少140(m⁴mm²g^-2)、最优选地至少150(m⁴mm²g^-2)的结构柔软性，其中

其中

-厚度是以mm计的非织造结构的厚度，

-基重是以克/平方米计的非织造结构的基重，

-恢复性是比率(Tr)/(Ts)，其中(Ts)是在0.5kPa的预负载下非织造结构的初始厚度，并且(Tr)是在施加2.5kPa负载并且此后释放之后测量的非织造结构的恢复的厚度，

-压缩性是以mm计的非织造结构的初始厚度与在5N负载下非织造结构的厚度之间的差。

优选地，第一聚合物材料和/或第二聚合物材料由选自聚酯、聚烯烃、聚乳酸、聚酯共聚物、聚丙交酯共聚物及其共混物的聚合物材料构成或包含选自聚酯、聚烯烃、聚乳酸、聚酯共聚物、聚丙交酯共聚物及其共混物的聚合物材料作为主要组分；并且第一聚合物材料不同于第二聚合物材料。

还优选地，长丝具有芯/壳结构，其中第一聚合物材料形成芯，并且第二聚合物材料形成壳。

第一聚合物材料与第二聚合物材料的质量比优选为50:50至90:10。

非织造织物优选具有至少5gsm、优选至少10gsm、更优选至少20gsm、更优选至少30gsm的基重，有利的是至少40gsm、优选不大于200gsm、优选不大于150gsm、优选不大于100gsm、最优选不大于80gsm。

当长丝具有至少5微米；优选至少10微米；优选至少15微米；最优选至少20微米，并且至多50微米；优选至多40微米；最优选至多35微米的中值纤维直径时，也是有利的。

优选地，所述层具有至少65％；优选至少75％；更优选至少80％；更优选至少84％；更优选至少86％；更优选至少88％；最优选至少90％的空隙体积。

常规技术的上述缺点也通过生产非织造织物的方法来消除，所述方法包括以下步骤

a)将至少第一聚合物材料和其熔点低于所述第一聚合物材料的第二聚合物材料熔融并且进料至纺丝箱体的喷嘴，其中所述喷嘴被配置成形成无端长丝，所述无端长丝的所有组分以不可卷曲的构造跨所述长丝的横截面布置，其中所述第二聚合物材料在所述长丝的纵向方向上延伸并且形成所述长丝的表面的至少一部分，长丝速度在3000m/min至5500m/min的范围内，

b)通过温度在10℃至90℃范围内的流体介质冷却所形成的长丝，并且以200至1300范围内的拉伸比拉伸长丝以实现至少第一聚合物材料的半稳定结晶状态，

c)将所述长丝铺设在成型带上以形成非织造丝状絮垫，

d)将非织造丝状絮垫加热至80℃至200℃范围内的温度以活化非织造丝状絮垫的收缩，使得至少聚合物材料转变成更稳定的结晶状态。

优选地，所述方法还包括在步骤c)之后和步骤d)之前预固结非织造丝状絮垫的步骤，其中通过将长丝加热至80℃至180℃，优选90℃至150℃，最优选110℃至140℃范围内的温度以部分软化聚合物材料从而提供相互交叉的长丝之间的聚合物材料的粘接来进行预固结。

优选地，在步骤b)中，在第一区域内用温度在10至90℃，优选15至80℃，最优选15至70℃的范围内的流体介质冷却长丝并且拉伸长丝，然后在第二区域内用温度在10至80℃，优选15至70℃，最优选15至45℃的范围内的流体介质冷却长丝并且拉伸长丝。

根据优选的实施方案，通过将絮垫暴露于温度在80至200℃范围内、优选在100至160℃范围内的空气持续20至5000ms，优选30至3000ms，最优选50至1000ms的时间段来提供步骤d)中的非织造丝状絮垫的加热。空气优选地被驱动通过和/或沿着具有在0.1至2.5m/s范围内，优选地在0.3至1.5m/s范围内的初始速度的絮垫。

非织造丝状絮垫优选在步骤d)中加热，使得其在纵向和横向上收缩20％或更少，优选15％或更少，更优选13％或更少，更优选11％或更少，最优选9％或更少，并将其厚度增加至少20％，优选至少40％，更优选至少60％，最优选至少100％。

可以在步骤d)中加热非织造丝状絮垫，使得聚合物材料软化以在相互交叉的长丝之间提供聚合物材料的粘接。或者，在步骤d)之后加热非织造丝状絮垫，使得聚合物材料软化，以在相互交叉的长丝之间提供聚合物材料的粘接。在提供聚合物材料(B)的粘接的步骤d)之后的加热可以使用Ω鼓式粘接装置，或平带粘接装置或多鼓式粘接机，和/或通过驱动空气通过和/或沿着非织造丝状絮垫持续200至20000ms，优选200至15000ms，最优选200至10000ms的时间段来进行，其中空气的温度在100℃至250℃、优选120℃至220℃的范围内，初始速度在0.2至4.0m/s、优选0.4至1.8m/s的范围内。

当进行根据本发明的方法时，当拉伸比在300至800的范围内时是有利的。

常规技术的上述缺点也通过包括上述非织造织物的吸收性卫生产品来消除，其中非织造织物形成用于机械封闭的顶片、收集和分布层、吸收芯、底片和着陆区中的至少一个。

当顶片以及收集和分布层粘接在一起时是有利的。

当顶片以及收集和分布层是一体的材料时也是有利的。

当该织物的孔至少部分地填充有超吸收性聚合物的颗粒时也是有利的。

当底片和着陆区是一体的材料时也是有利的。

定义

术语“收集/分布层”或“ADL”是指通常在吸收性卫生产品中的材料层，通常为顶片与吸收芯之间的非织造物。该层被设计成快速收集和/或分布流体远离顶片并且进入芯中。该层有时被称为“芯吸层”、“涌流层”、“收集层”或“分布层”。具有仅由一个子层(粘合的絮垫)组成的ADL层的制品是已知的。具有两个或更多个子层的制品也是已知的。理想地，一个子层应主要将流体快速拉离顶片，并且以朝向芯的方向且也以遍及所述层的其他方向分布所述流体。另一个子层应降低流体从所述芯向第一子层和向顶片行进返回的趋势，即降低或防止再润湿顶片。这些子层通常不包含超吸收性材料。在下文中，术语“收集-分布层”(“ADL”)将用于表示存在于顶片与吸收芯之间的层，其提供这些收集和分布功能，而不管形成该层的纤维子层(絮垫)的数量。

术语“絮垫”是指在粘接之前的状态中发现的长丝形式的材料，所述粘接是可以以各种方式进行的过程，例如空气穿透粘接、压延等。“絮垫”由单独的长丝组成，在这些长丝之间通常尚未形成固定的相互粘合，即使尝试可以以某些方式预粘接/预固结，其中这种预固结可以在纺丝成网过程中在长丝铺设期间或之后不久发生。然而，这种预固结仍然允许大量的长丝可自由移动，使得它们可以重新定位。上述“絮垫”可以由在纺丝成网过程中通过沉积来自若干纺丝箱体(spinning beam)的长丝所形成的几个层组成。

术语“长丝”是指主要是无端的纤维，而术语“短纤维”是指已被切割成限定长度的纤维。

术语“长丝与长丝粘接”是指通常在一个区域中连接两根长丝的粘接，在该区域中长丝彼此交叉或局部相交或彼此邻接。粘接可以连接多于两根长丝或可以连接同一长丝的两个部分。

术语“单组分长丝”是指由单一聚合物或聚合物共混物形成的长丝，区别于双组分或多组分长丝。“多组分纤维或长丝”是指具有包含多于一个离散部分的横截面的纤维或长丝，其中这些部分中的每一个包含不同的聚合物组分，或聚合物组分的不同共混物，或聚合物组分和聚合物组分的共混物。术语“多组分纤维/长丝”包括但不限于“双组分纤维/长丝”。多组分纤维的不同组分布置在纤维横截面上基本上不同的区域中，并沿着纤维的长度连续延伸。多组分纤维可以具有分成任何形状或布置的不同组分的子部分的总横截面，包括例如同轴子部分、芯和壳子部分、并列子部分、径向子部分，海岛状子部分等。

具有“芯/壳结构”的双组分长丝具有包含两个离散部分的横截面，其中的每一个由聚合物或聚合物共混物构成，其中壳聚合物或聚合物共混物组分封闭在芯聚合物或聚合物共混物组分周围。

“纤维直径”以μm为单位表示。术语“每9000m的纤维克数”(旦尼尔或旦)或“每10000m的纤维克数”(dTex)用于描述纤维的细度或粗度，其与所用材料的密度和直径(当假定为圆形时)相关。

“膜”意指由一种或多种聚合物形成的材料的皮状或膜状层，其不具有主要由固结的聚合物纤维和/或其它纤维的网状结构构成的形式。

“纵向”(MD)-关于非织造网材料的生产和非织造网材料，纵向(MD)是指沿着网材料的方向基本上平行于网材料通过制造网材料的生产线向前行进的方向。

纵向”(MD)-关于非织造网材料的生产和非织造网材料，纵向(MD)是指沿着网材料的方向基本上垂直于网材料通过制造网材料的生产线向前行进的方向。

“非织造”或“非织造织物”或“非织造纤网”是定向或随机取向纤维的制造的片或网，其首先形成絮垫，然后通过摩擦、内聚、粘附和热粘接(例如空气穿透粘接、压延粘接、超声粘接等)、化学(例如使用胶水)、机械(例如水刺法)等)或其组合固结在一起。该术语不包括与纱线或长丝编织、针织或缝编的织物。纤维可以是天然的或人造的原料，并且可以是缝合的或连续的长丝或原位形成。商购可获得的纤维具有小于约0.001mm至大于约0.2mm的直径，并且具有几种不同的形式：短纤维(被称为短纤维或短切纤维)、连续单纤维(长丝或单丝)、连续长丝的未加捻束(丝束)和连续长丝的加捻束(纱线)。非织造织物可以通过许多方法形成，包括但不限于如本领域已知的熔喷、纺粘、纺熔、溶剂纺丝、电纺、梳理、薄膜原纤化、熔膜原纤化、气流成网、干法成网、用短纤维湿法成网、以及这些方法的组合。非织造织物的基重通常以克/平方米(gsm)表示。

本文中的术语“吸收性卫生产品”是指吸收或保持身体排泄物的产品或辅助工具；更具体地，是指抵靠身体放置或放置在使用者身体附近用于吸收和保持各种身体排泄物的产品或辅助工具。吸收性卫生产品可以包括一次性尿布、尿裤、内衣和用于患有失禁的成人的衬垫、女性卫生产品、护理垫、一次性变化衬垫、衬袋、绷带和类似产品。术语“排泄物”在本文使用的含义中是指尿液、血液、阴道分泌物、母乳、汗液和粪便。

如本文所用，术语“层”是指网的子组件或元件。“层”可以是在单个箱体上或在基本上产生相同的纤维的两个或更多个连续箱体上制成的多根纤维的形式。例如，具有基本上相同设置和聚合物组成的两个连续布置的纺粘箱体可以一起产生单层。相反，例如，其中一个产生单组分纤维而另一个产生双组分纤维的两个纺粘箱体将形成两个不同的层。可以通过已知用于形成层的树脂(聚合物)组合物的单独设置和组分，或通过使用例如光学或SEM显微镜分析非织造材料本身，或通过使用DSC或NMR方法分析用于制备层的纤维的组成来确定层的组成。

“纺粘”方法是非织造制造系统，其包括将聚合物直接转化成连续长丝，与长丝转化成形成非织造絮垫的铺设长丝的随机布置相结合，所述非织造絮垫随后被粘接以形成非织造织物。粘接方法可以以各种方式进行，例如，空气穿透粘接、压延等。

本文中的“活化”是指这样的方法，其中将处于半稳定状态(例如未在最低可能的能量状态下结晶)的纤维或长丝或纤维结构加热，然后缓慢冷却，使得半稳定状态变为一些其它更稳定的状态(例如不同的结晶相)。

本文中的术语“可卷曲横截面”是指多组分纤维，其中具有不同收缩性能的组分布置在横截面上，使得当加热到活化温度或高于活化温度然后缓慢冷却时，纤维卷曲，这使得这些纤维遵循收缩力的矢量。因此，当纤维被释放时，它产生所谓的螺旋卷曲，尽管当包含在纤维层中时，纤维的相互粘附不允许产生理想的螺旋。对于多组分纤维，我们可以确定纤维横截面中每种单独组分的质心(考虑它们在横截面中的面积/位置)。不受理论的约束，我们认为，当每种组分的所有区域的重心基本上在同一点时，纤维是不可以卷曲的。例如，对于具有中心芯/壳结构的圆形双组分纤维，质心在横截面的中心(参见图2)。

本文中的术语“压缩性”是指非织造物被由“回弹性”测量定义的负载压缩的距离(以毫米(mm)计)。

本文中的术语“喷丝头毛细管密度[1000/m]”是指在CD上每1m距离放置在喷丝头上的毛细管的数量。

本文中的术语“长丝速度”是指由长丝的纤维直径、生产量和聚合物密度计算的数值。

本文中的术语“拉伸比”是指通过将毛细管横截面面积除以长丝横截面积计算的数值。使用基于其表观直径测量的纤维细度来计算长丝横截面面积。以这种方式不能计算其它非圆形横截面，因此在这种情况下，需要分析显示实际横截面的SEM图像。

本文中的术语“冷却空气/聚合物比”是指冷却空气质量流量除以聚合物质量流量的计算值。

附图简述

将参考示意性附图对本发明的优选实施方案进一步更详细的描述，所述附图示出了

图1：长丝形状

图2：不可卷曲横截面

图3：根据本发明的示例性实施方案的层中的长丝的全向性

图4：与实施例4的收缩相比的实施例2F的收缩

图5：活化前后的芯/壳纤维横截面的SEM显微照片

图6a-c：根据本发明的织物中的长丝路径的实例

图7：具有不同卷曲水平的纤维层的显微照片

图8：织物横截面-实施例7C(卷曲纤维)

图9：织物横截面-实施例5A+D(根据本发明)

图10：根据本发明的示例性实施方案的织物横截面-织物

图11A和图11B：适于执行根据本发明的示例性实施方案的方法的生产线

图12：“长丝的长度与织物的长度的比率”-示例性图像至图12b)

具体实施方案

本发明的目的是获得一种蓬松非织造织物，其可以用相当低的压力压缩，并且当压力释放时也可以恢复。本领域技术人员将认识到使用卷曲纤维获得这种材料的不同方式。相反，我们已经发现了通过具有不可卷曲横截面的无端纤维来实现这种效果的任务的出人意料的解决方案。

根据本发明，非织造织物包括至少一个主要由具有不可以卷曲横截面的无端长丝形成的层。纤维可以是多组分的，优选双组分的。不受理论约束，我们认为，当由纤维横截面上的组分形成的表面的重心位于与每一种其它组分的表面的重心基本相同的位置时，该横截面是不可卷曲的。

例如，根据本发明的层可以主要包括具有圆形横截面、三叶形横截面、星形横截面等的无端长丝(图1)。本领域技术人员将实现纤维横截面的许多可能的形状，所述纤维横截面在冷却时基本上既不会卷曲，也不会涉及潜在的卷曲，然而这些卷曲可以通过加热和随后的纤维冷却来活化。

例如，无端长丝可以是多组分长丝，其中横截面中的组分布局是芯/壳(同心的)、橘瓣型(segmented pie)或在长丝横截面内的一个位置中的组分区域的重心的任何其它布局(图2)。

优选地，根据本发明的层由具有圆形或三叶形形状的双组分芯/壳长丝形成。

根据本发明，无端长丝由两种或更多种组分形成，其中一种组分带来恢复特征所需的一定水平的强度和刚度，而另一种组分带来柔软性并且还能够通过在单个长丝之间形成粘接来保持粘附结构。例如，第一组分可以选自聚酯(例如选自芳族聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或选自脂族聚酯，例如聚乳酸(PLA))、聚酰胺、聚氨基甲酸酯或它们的共聚物或合适的共混物。在本发明的范围内，第一组分由聚酯组的塑料组成或基本上由聚酯组的塑料组成，所述聚酯组还包括聚酯共聚物(CoPET)或聚丙交酯共聚物(COPLA)。优选地，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乳酸(PLA)用作聚酯。

例如，第二组分可以选自聚烯烃(即聚丙烯或聚乙烯)、低熔点聚合物、合适聚合物的共聚物或共混物。在本发明的范围内，第二组分由也包括聚酯共聚物(CoPET)或聚丙交酯共聚物(COPLA)的聚酯组的塑料组成或基本上由也包括聚酯共聚物(CoPET)或聚丙交酯共聚物(COPLA)的聚酯组的塑料组成。优选地，聚乙烯(PE)用作聚烯烃。

用于根据本发明的非织造层中的双组分长丝的组分的优选组合是PET/PE、PET/PP、PET/CoPET、PLA/COPLA、PLA/PE和PLA/PP。

优选的双组分长丝具有50:50至90:10的第一组分质量与第二组分质量的比率。

在另一个实施方案中，组分还可以含有添加剂以改变长丝性能。例如，芯可以含有着色颜料或例如成核剂。本领域技术人员将理解，可以发现成核剂的特殊组合可以将聚合物结晶和收缩行为改变至显著水平(例如，如Gajanan在1995年提交的专利US5753736中所示)。另一方面，例如，通常用作增白着色剂的简单二氧化钛将仅引起聚合物行为的显著变化，在需要的情况下，其可以容易地通过工艺条件的轻微调节来抵消。

壳可以含有例如着色颜料或表面改性剂(以获得例如丝绸的触感和感觉品质)。本领域技术人员将基于特定应用的要求来实现许多其它选项。

在另一个实施方案中，组分还可以含有一定量的不同聚合物。例如，第一组分(例如芯)可以含有一定少量的第二组分(例如壳)聚合物，或者反之亦然，第二组分(例如壳)可以含有例如少量的第一组分(例如芯)聚合物。对于精确的聚合物组合，可以使用特定的含量水平。例如，Moore教导(来自3M创新性质的美国申请US2012088424)，高达10％的聚丙烯与聚酯的共混将提供稳定的纤维。

不受理论束缚，我们认为通过两种组分的组合来实现形成具有期望性质的织物的关键特征。首先，根据本发明，形成非织造结构的长丝的组分，形成例如芯，包含能够在某些条件下收缩的聚合物A。在纤维形成过程中-特别是在冷却和拉伸期间-聚合物A被设计成能够在将来活化时经历变化。例如，将聚合物A设定为半稳定状态(例如，在最低的可能能量状态下未结晶)，然后在活化期间将其加热，然后缓慢冷却，使得半稳定状态改变为一些其它更稳定的状态(例如，具有较低体积的不同结晶相)。这种变化导致内部收缩力，我们认为，在纤维中心线的方向上具有它们的矢量。

纺熔非纺织物的纤维直径在毫米和/或亚毫米范围内；通常，纤维是全向的(参见图3)并且彼此接触，使得它们之间的自由部分通常也在毫米和/或亚毫米范围内。纤维之间的内聚力作用在内力矢量上并且对其形成第一阻力点。该阻力点也可以被称为抵抗结构收缩的阈值阻力点。例如，当一根纤维被设置到适当的状态并经历活化时，它可以形成例如在所有3维中的不规则的弓形或波形。相反，受其相邻纤维的周围结构限制的纤维不具有这种自由度。

根据本发明的层由双组分长丝形成，其中第二组分由具有较低熔点的聚合物B组成，并且优选还提供其它期望的性质，例如柔软性，令人愉快的触感和感觉增强性质等。聚合物材料A和聚合物材料B的收缩特性应该不同，优选地，聚合物材料B(优选地，形成长丝的壳的材料)具有比聚合物材料A(优选地，形成长丝的芯)更低的收缩可能性。结果是不同的收缩力作用在两个相邻的聚合物材料内。不受理论约束，我们认为，聚合物材料A和聚合物材料B总是具有不同的特性，使得内部收缩力的矢量在同一时间点从不相同。力的这种不均匀性形成了抵抗收缩的第二阈值阻力点。该阻力点也可以被定义为抵抗纤维收缩的阈值阻力点。例如，通过比较由单组分长丝(例如PET)形成的层和在相同条件下由双组分长丝(例如PET/PP)形成的层的行为，我们可以发现显著的差异。将在相同条件下生产的相同尺寸的两个样品暴露于120℃的活化温度持续相同的时间。单PET收缩成小平面物体，而相反地，PET/PP结构增加其体积(在CD和MD上的小幅度降低加上在z方向的较大增加-参见表1和图4)。

表1：

根据本发明进行活化的絮垫层提供至多20％，优选至多15％，优选至多13％，更优选至多11％，更优选至多9％的CD或MD收缩率。

根据本发明进行活化的絮垫层提供至少20％，优选至少40％，优选至少60％，优选至少80％，更优选至少100％的z方向增加。

在相当大的简化的情况下，我们可以说絮垫收缩水平可以通过单根纤维收缩水平来估计。

根据本发明进行活化的絮垫层提供正的体积变化；优选地，体积变化高于10％，优选高于15％，更优选高于20％。

本领域技术人员将知道，灵敏的工艺例如纺粘也可以受到各种其它条件的影响，这些其它条件也可以引起作用于纤维和结构收缩的某些相反的力。

在工业中众所周知的是，在所谓的可卷曲横截面中布置的具有不同收缩水平的聚合物的某些组合提供了所谓的卷曲。这可以是直接自卷曲或潜在卷曲，其中纤维必须被活化以表现出卷曲(例如，通过热活化)。具有可卷曲横截面的纤维提供了形成所谓的螺旋卷曲的规则卷曲。通过相当大的简化，我们可以说具有可卷曲横截面的纤维倾向于在朝向具有较高收缩率的组分的方向上弯曲，这导致基本上均匀的螺旋卷曲。换而言之，可卷曲横截面引起第一组分和第二组分的内力矢量彼此相向的规则移位。不受理论束缚，我们认为移位的规则性是自由单根纤维的卷曲规则性的主要原因。相反，根据我们的发明并且不受理论约束，在具有不可卷曲横截面的纤维上，我们认为第一组分和第二组分的内部收缩力矢量不提供彼此之间的任何规则移位，从而纤维在任意方向上形成不规则的弓形或波形。通过相当大的简化，我们可以说纤维不具有朝向其横截面或周边的特定部分弯曲的均匀趋势，这导致其不规则的最终形状。在活化之后，纤维横截面基本上保持不可卷曲，参见图5。

不受理论束缚，我们认为，当内部收缩力较弱且不能克服反向力的阈值纤维阻力点时，织物将保持不变。当内部收缩力足够强并且能够克服反向力的所有阈值MD/CD阻力点时，织物根据MD/CD比率收缩并且形成平坦结构。当内部收缩力刚好足够强以克服阈值纤维收缩阻力点但不足够强以克服阈值结构MD/CD收缩阻力点时，纤维将像弹簧一样在不同方向弯曲，主要从z方向面对最低的结构阻力，并且将形成期望的蓬松结构。期望的内部纤维收缩力将高于纤维的内部阻力点，但低于意指结构MD-CD收缩阻力点。

根据本发明，该层由许多彼此之间具有许多接触的纤维形成。从毫米和/或亚毫米尺度来看，我们可以发现，由于纤维的相邻纤维，纤维、或者纤维的更好的毫米和/或亚毫米部分处于独特的情况下，在这种状态下，它们在活化期间面对力的独特组合，这在最终结构中导致大量的长丝形状。相反，纤维几乎可以完美地保持在平面MD/CD水平。另一方面，纤维可以“向上”或“向下”移动，并且在所有的MD、CD和z方向上形成大的3D结构。在图6中可以看到一些实例。不受理论束缚，根据本发明，我们认为层中的长丝路径的变化对最终性质带来了优点。根据本发明，在宏观尺度上，所述层是均匀的。包含在该层中的各种长丝形式及其相互作用呈现了本发明的优点，因此该层能够以期望的方式响应外部作用(例如，压力和释放或流过它的流体)。

通过相当大的简化，我们也可以通过“长丝长度与织物长度的比率”来表示纤维路径。

根据本发明的非织造织物含有：

至少20％的具有大于1.2:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少30％的具有大于1.2:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少40％的具有大于1.2:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，更优选至少50％的具有大于1.2:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维；

至少10％的具有大于1.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少15％的具有大于1.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少20％的具有大于1.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少25％的具有大于1.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，更优选至少30％的纤维具有大于1.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维；

至少5％的具有大于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少10％的具有大于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少15％的具有大于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，更优选至少20％的具有大于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维；

根据本发明的非织造织物含有：

至少10％的具有小于2.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少20％的具有小于2.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少30％的具有小于2.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少40％的具有小于2.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，更优选至少50％的纤维具有小于2.5:1的“长丝长度与织物长度”比率的纤维；

至少5％的具有小于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少10％的具有小于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，优选至少15％的具有小于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维，更优选至少20％的具有小于200％的“长丝长度与织物长度”比率的纤维。

与我们的发明相比，具有可卷曲横截面的纤维倾向于形成规则的形状-螺旋卷曲，其中纤维基本上倾向于朝着纤维的包含更可收缩的材料的那一侧规则地弯曲。虽然它们也受到它们相邻纤维的限制；但规则的力引导它们产生大量的螺旋。不受理论束缚，我们认为内部收缩力越大，单根纤维上的“每长度卷曲”单位越高，因此，在织物结构上会发现更多的螺旋部分。相反，当卷曲水平较低时，例如，小于25个卷曲/英寸(在大于1mm的形成的螺旋长度上，每个单一的“圆形”)，纤维接触点之间的自由空间开始不足以形成螺旋的适当部分，同时由纤维接触引起的相反力也变得相对较强。应理解，设定的卷曲数量仅是实例，并且可以根据各种纤维组成和/或工艺条件而不同。低于约15个卷曲/英寸(在大于2mm的形成的螺旋长度上，每个单一的“圆形”)，螺旋的部分难以识别，并且低于约10个卷曲/英寸(在大于约2.5mm螺旋长度上，每个单一的圆形)，纤维中的规则力被相反力完全克服，与内部收缩矢量移位相反，并倾向于规则的卷曲形成，因此该结构看起来可能是完全不规则的。然而，应理解，在不可卷曲的纤维横截面的情况下，可能有不同的发动机驱动由规则的内部收缩矢量移位(可卷曲横截面)引起的蓬松结构和由不规则的纤维收缩引起的蓬松结构。基于莱恩纤维的卷曲，结构差异的实例可以见于图7中(讨论于文章非织造结构中的纤维卷曲分布中，来自Kunal Singha,Mrinal Singha，在2013年(可获于http://article.sapub.org/10.5923.j.fs.20130301.03.html))。

尽管根据本发明以一般的方式描述区分非织造织物和由卷曲纤维产生的非织造织物的结构差异是复杂的，特别是在较低卷曲水平的情况下，但本领域技术人员可以确信地确定它们正在检查的织物的类型。例如，图7至图8中比较了实施例7C(卷曲的)和05A+D(根据本发明)的SEM横截面图像。

在不确定的情况下，纤维横截面中的组分布局成为最重要的因素。该布局可以从生产设置中获知，或者可以使用“纤维横截面估计的类型”方法来估计。

根据本发明的层结合了需要处于适当平衡的几个关键性质。层本身应该是膨松有弹性的且蓬松的，这可以通过层厚度来描述。层本身不应是坚韧的；它对于最终使用者来说是令人愉快和舒适的。例如，当在卫生吸收性产品中用作ADL或用作衣服的示例性部分时，它将提供柔软的膨松。因此，当施加压力时(例如，当坐着时)，它将在低压下平滑地压缩。这可以通过以长度单位(例如，mm)计的压缩性来描述。层本身在脱离压力时也将恢复，即可以通过恢复测量来描述。所有上述性质的平衡可以用结构柔软性来表示。

结构柔软性＝(厚度/基重)*恢复性*(压缩性/基重)*10e6

其中：

厚度以毫米(mm)计

基重以克/平方米(gsm)计

恢复性为没有单位的比率

以毫米(mm)计的压缩性＝压缩性(没有单位的比率)*厚度(mm)

根据本发明的层具有至少40m⁴mm²g^-2；优选至少80m⁴mm²g^-2；优选至少100m⁴mm²g^-2、优选至少110m⁴mm²g^-2、更优选至少120m⁴mm²g^-2、更优选至少130m⁴mm²g^-2、更优选至少140m⁴mm²g^-2、有利地至少150m⁴mm²g^-2的结构柔软性。

根据本发明的层具有至少5gsm、优选至少10gsm、更优选至少20gsm、更优选至少30gsm、有利地至少40gsm的基重。根据本发明的层具有不大于200gsm、优选不大于150gsm、优选不大于100gsm、最优选不大于80gsm的基重。

根据本发明的层具有至少5e10-3、优选至少10e10-3、更优选至少12e10-3的相对于基重(重新计算为1gsm的厚度＝厚度(mm)/基重(gsm))的厚度。

根据本发明的层具有至少0.8(其对应于原始厚度的80％恢复性)、优选至少0.82、更优选至少0.84、最优选至少0.85的恢复性。

根据本发明的层对于每1gsm的层基重具有至少0.25微米(0.00025mm)、优选至少0.75微米(0.00075mm)、优选至少1.25微米(0.00125mm)、更优选至少1.75微米(0.00175mm)的压缩性。因此，例如，100gsm层具有至少25微米(0.025mm)、优选至少75微米(0.075mm)、优选至少125微米(0.125mm)、更优选至少175微米(0.175mm)的压缩性。

根据本发明的层具有至少5％、优选至少8％、更优选至少10％、更优选至少13％、更优选至少15％的回弹性。

最优选地，根据本发明的层包含具有至少5微米；优选至少10微米；优选至少15微米；有利地优选至少20微米的中值纤维直径的长丝。在示例性实施方案中，根据本发明的层由具有不大于50微米；优选不大于40微米；有利地优选不大于35微米的中值纤维直径的长丝组成。

纤维的厚度以及纤维厚度的分布可以影响许多其它参数。例如，对于某些应用，可以利用均匀的纤维厚度分布，即，在纤维基本上相同的情况下，它们中的矢量力基本上是相当的，并且最终的织物基本上是均匀的。这种材料对于例如卫生应用是有利的。例如，对于某些其它应用，可以利用宽的纤维厚度分布，即，在织物内存在较厚和较薄的样品。不受理论束缚，我们认为在一定程度上，厚纤维中的矢量力比薄纤维中的矢量力强得多，因此厚纤维可以成为非织造织物的主要活化剂并形成非织造织物的最终状态，而薄纤维中的矢量力可以被抑制。其中厚纤维形成像内骨架的一些东西的最终结构对于例如过滤可能是有利的。厚纤维和薄纤维的组合可以使用混合长丝(例如在Mitsui的申请WO2009145105中描述的混合纺粘)来生产，或者可以使用连续箱体来生产，条件是来自每个箱体的絮垫保持足够敞开以使厚纤维和薄纤维能够合并成单个结构。

在本发明的另一个实施方案中，所述层由其空隙体积限定，所述空隙体积被定义为材料中空隙空间的总体积相对于材料所占的体积的体积百分比。本领域技术人员将知道空隙体积可以通过许多不同的方法来测量。为了本文件的目的，所讨论的空隙体积由已知的基重(gsm)、平均聚合物密度和已知的体积(织物厚度或1平方米的厚度)计算。

根据本发明，所述层具有至少65％；优选至少75％；更优选至少80％；更优选至少84％；更优选至少86％；更优选至少88％；有利地至少90％的空隙体积。

在本发明的另一个实施方案中，大量膨松的非织造结构提供有从表面向外部突出的多个单长丝环和/或环束，如显微镜图像所示(图10)。不受理论束缚，我们认为表面上的这些“毛束”具有至少两个功能：

a.例如，在诸如收集分布层的应用中，这些毛束有助于将膨松的ADL结构与顶片在一侧和另一侧上互连，其中吸收芯在ADL之下。吸收性产品中的层的纤维结构的这种互连改善了流体通过层转移到吸收芯中。

b.例如，在需要与使用者皮肤直接接触的应用中，这些毛束改善了触觉柔软性，并使织物更舒适地接触和/或穿着。例如，在卫生应用中，在柔软膨松的顶片和/或底片上可以理解该优点。例如，在防护服上，它可以在面向使用者皮肤的一侧使用。

一次性使用的吸收性卫生产品如尿布、短裤型尿布或垫由许多可以由非织造材料制成的纤维元件构成。这种非织造元件的实例是顶片、底片、直立腿褶、用于机械“钩环”闭合的着陆区等。在一些吸收性卫生产品中，由纤维素短纤浆和超吸收性聚合物的混合物制成的先前典型的吸收芯已经被含有超吸收性聚合物颗粒的非织造层代替，所述超吸收性聚合物颗粒通过不同的方式如胶、超声波焊接、热焊接等粘接至这些层上或粘接在这些层之间。

根据本发明的蓬松非织造织物/结构可以在宽范围的基重下生产。在5gsm至35gsm范围内的较轻非织造物显示出用于吸收性卫生产品的外层(例如顶片和底片)的理想性质，因为它们是非常柔软、柔性、弹性的，这是用于与人皮肤保持接触的材料的机械要求。

根据本发明的非织造织物的高蓬松性和开放表面结构提供了完美的“环形”表面作为机械紧固件的闭合机构上的“钩”的“着陆区”。根据本发明的材料可以用作底片顶部的着陆区，但也形成底片表面的一部分。在后一种情况下，底片和着陆区将形成实现两种功能的一体的材料：底片和着陆区。吸收性制品中的非织造着陆区描述在例如宝洁公司提交的专利申请US2018318153中。

根据本发明以较高基重如36gsm至120gsm生产的非织造织物作为吸收性卫生产品中的收集和分布层提供优异的性能。导致结构的有利回弹性和恢复性的突出形状记忆允许改善吸收性产品中的流体(例如尿液)流动管理，特别是在夜间多重润湿的情况下。例如在宝洁公司提交的专利申请US2018296402中描述了在吸收性制品中使用收集分布层。

根据本发明制造的顶片和ADL的组合将导致形成与穿着者皮肤的接触表面和顶片下方的涌流控制元件的一体的材料。在该一体的材料中的这两个层可以单独生产并粘接在一起，或者可以在一个工艺中作为多层材料生产。例如在宝洁公司提交的专利申请US2018311082中描述了一体的顶片和吸收性制品。

根据本发明的非织造材料的开放结构导致非常高的空隙体积。被称为孔的纤维结构中的这些空隙空间可以用作超吸收性聚合物的颗粒的容器。本领域技术人员将知道如何通过例如施加振动将颗粒引入纤维结构中。

本发明涉及由连续长丝，特别是由热塑性材料的连续长丝生产非织造织物的方法。在本发明的上下文中，使用由连续长丝制成或由连续长丝构成的非织造织物层。已知的是，由于它们的准无端长度，连续长丝基本上不同于短纤维，所述短纤维具有短得多的长度，例如10mm至60mm。

本发明推荐的实施方案的特征在于，至少一个非织造层通过纺粘工艺形成纺粘非织造织物。非织造织物可以由若干层形成。本发明的这种实施方案已经特别成功。非织造织物层的多组分或双组分长丝通过纺丝装置或喷丝头纺丝，然后优选通过冷却装置冷却。在冷却装置中，使用流体介质，特别是通过冷却空气，方便地冷却长丝。在本发明的范围内，然后使纺成的长丝通过拉伸装置，并且拉伸长丝。然后将拉伸的长丝沉积在托盘上-优选铺设在成形移动带上以形成非织造絮垫。特别地，通过调节控制拉伸比的参数，可以在非织造层内产生具有受控收缩潜力的长丝。根据本发明的优选实施方案，作为管理长丝铺设的存储装置插入的扩散器安装在拉伸装置与沉积位置之间。在本发明的范围内，使用至少一个扩散器，所述扩散器具有相对于长丝的流动方向的发散的相对侧壁。本发明的特别推荐的实施方案的特征在于，冷却装置的驱动单元和牵引装置被设计为封闭系统。在该封闭系统中，除了将冷却介质或冷却空气供应到冷却装置中之外，不再利用来自外部的其它空气供应。这种封闭系统已经证明在非织造物的生产中本身是优越的。

已经发现，根据本发明的具有创造性收缩的技术问题在操作中特别可以靠，并且当使用所描述的封闭单元时以及当除了特别优选的实施方案之外至少使用在拉伸装置与存储器之间的扩散器时有效地释放。已经表明，通过纺粘法生产的非织造片的收缩潜力可以非常具体地通过参数拉伸比、冷却空气/聚合物比和长丝速度来调节或控制。

如已经定义的，纺粘生产方法是将聚合物直接转化成连续长丝，随后将其以随机方式铺设在沉积位置以产生由这些长丝组成的非织造层。纺粘过程既限定了单根长丝的性质，也限定了最终非织造织物的性质。不能总是使用成品非织造织物来确定在各个非织造织物生产工艺步骤期间存在的各个长丝的各种性质和状态，例如流变性质、聚合物结构性质和收缩潜力。通常，非织造层的收缩潜力通过利用单根长丝收缩成长丝絮垫的增加的相对厚度来确定其产生蓬松非织造物的能力，然而，不会使织物结构崩解和/或显著改变长丝絮垫的长度和宽度。

在本发明的范围内，通过在连续长丝的组合物中使用不同的原料和/或通过在非织造织物的连续长丝的生产中设定不同的工艺条件和/或通过在连续长丝中使用不同的长丝横截面形状和/或通过调节不同的输入材料之间的质量比和/或通过布置连续长丝的不同取向来限定纤维收缩的能力。

根据本发明的方法的特别推荐的实施方案的特征在于，由具有基本上不可卷曲横截面、呈芯-壳构造的多组分长丝、特别是双组分长丝，或者具有基本上不可卷曲构造的其它双组分纤维(图2)生产的非织造织物。多组分或双组分构造不应能够在长丝内产生内力，所述内力可以引发长丝的规则卷曲或卷绕。

形成例如芯的长丝的第一组分由能够在某些条件下收缩的聚合物材料A构成。形成例如壳的长丝的第二组分由不同于聚合物材料A的聚合物材料B构成。例如，它含有不同的聚合物或聚合物的共混物。有利地，根据本发明的优选实施方案，聚合物材料A的熔融温度与聚合物材料B的熔融温度之间的差大于5℃，优选大于10℃。

第一组分可以选自聚酯(例如选自芳族聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或选自脂族聚酯，例如聚乳酸(PLA))、聚酰胺、聚氨基甲酸酯或它们的共聚物或合适的共混物。在本发明的范围内，第一组分由聚酯组的塑料组成或基本上由聚酯组的塑料组成，所述聚酯组还包括聚酯共聚物(coPET)或聚丙交酯共聚物(COPLA)。优选地，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乳酸(PLA)用作聚酯。

第二组分可以选自聚烯烃(即聚丙烯或聚乙烯)，低熔点聚合物、合适聚合物的共聚物或共混物。在本发明的范围内，第二组分由聚酯组的塑料组成或基本上由聚酯组的塑料组成，所述聚酯组还包括聚酯共聚物(coPET)或聚丙交酯共聚物(COPLA)。优选地，聚乙烯(PE)用作聚烯烃。用于根据本发明的非织造层中的双组分长丝的组分的优选组合是PET/PE、PET/PP、PET/CoPET、PLA/COPLA、PLA/PE和PLA/PP。

优选的双组分长丝具有50:50至90:10的第一组分质量与第二组分质量的比率。在根据本发明的方法的上下文中，在生产期间芯-壳构造的质量比可以自由地变化，而不会使机器停止。

在获得蓬松和柔软膨松材料时，具有不可卷曲横截面的长丝比卷曲长丝提供了工艺优点。与不可卷曲的纤维不同，在生产期间表现出(自)卷曲的长丝不容易控制。大多数可卷曲横截面长丝类型在铺设过程期间和/或利用活化形成卷曲。由于它们在卷曲过程期间相对于彼此移动，因此它们可以容易地彼此接触或缠结，换而言之，它们可以彼此阻碍。因此，由自卷曲长丝构成的非织造层由于长丝的相对运动引起的不均匀纤维分布而经常在其设计上受到限制。所得到的必要的替代方法通常包括降低生产量、较慢的生产速度和用于将长丝彼此固定的特殊中间工艺步骤。

本发明不使用自卷曲长丝，因此可以实现更均匀得多的铺设，这使得能够实现更低的可能基重，同时保持所要求的织物性质和/或具有更高生产量的更高生产线速度。对于非卷曲长丝，生产过程更易于控制，并且纺丝喷嘴/纺丝箱体的生产更便宜。

在本发明的范围内，所得到的非织造层是热预粘接的(即预固结的)、热活化的和热粘接的。热活化和粘接优选借助于至少一种热流体和/或通过与热表面接触来进行。特别地，热表面可以是辊的一部分。希望在收缩均匀出现在纤维层的整个表面上的条件下进行热活化。热活化可以在热空气箱中进行，或者絮垫可以穿过烘箱。热活化和粘接也可以通过UV光、载运微波和/或激光照射来进行。应强调的是，在本发明的“在线”工艺的上下文中，热粘接也可以在上游工艺步骤完成之后立即进行，或者热激活和粘接的工艺步骤都可以是“离线”的，从而与上游工艺步骤分开。因此，热活化原则上可以在另一个时间和另一个地方“离线”进行。因此，尚未热活化且仍不是非常蓬松的非织造物可以以简单且节省空间的方式输送到另一个加工位置。

网/絮垫的预固结的所需水平高度取决于生产工艺条件。关键是正确地设定絮垫内的纤维与纤维的内聚力的水平，从而基于随后的生产步骤的要求控制絮垫的内聚力的水平。在带本身上具有活化的在线生产过程的情况下，所希望的内聚力的水平相当低，并且仅需要防止在活化过程期间由显著不希望的纤维运动引起的撕裂或变薄。在特殊情况下，例如，当纤维本身提供例如由它们的横截面形状、缠结速率或材料组成引起的非常好的相互接触或与它们的底层接触的内聚力时，絮垫的内聚力可以足够好，即使没有热预固结。在其它情况下，例如，当生产过程被分成两个步骤时，并且当在完全活化之前，预固结的絮垫例如以卷的形式被输送时，所需的内聚力的水平高得多，因此预固结水平也需要高得多。具有其工艺条件知识的本领域技术人员将容易地认识到其具体情况所需的预固结水平。

活化温度优选在组分A、优选芯组分的玻璃化转变温度与软化温度(维卡软化温度ISO DEN 306)之间的区间范围内。应理解的是，对于给定的组分组成，可以选择最佳的活化温度。

本发明提供了使用具有调节或控制的非织造长丝的收缩潜力的长丝形成的蓬松非织造织物。收缩均匀地发生在整个絮垫上，因此该过程应提供均匀的非织造性质，以确保均匀控制的收缩。

在冷却装置中，长丝方便地通过流体介质冷却，特别是通过冷却空气冷却。如上所述，长丝的潜在收缩需要均匀地分布在最终非织造织物的整个长度、宽度和厚度上。收缩特性可以通过调节拉伸比、冷却空气/聚合物比和长丝速度来改变，因此本发明包括：这些参数对于每个单独的长丝几乎是均匀的。

在本发明范围内的是，形成的非织造织物由多个层构成，每个层形成在纺粘箱体(1)上。应理解，多层彼此叠置，并且在至少一个成形带(2)上一起输送到最终的粘接装置(3)。

长丝(4)从喷丝头(5)纺丝。通过交错布置来优化长丝的布置，使得每个长丝获得非常相似的质量和非常相似的冷却空气的温度。喷丝头可以改变毛细管的数量以及毛细管的直径(d)和长度(l)。长度(l)通常被计算为毛细管直径的倍数，并且对于该应用为2l/d至10l/d。毛细管的数量必须根据所需的最终长丝直径和所需或计划的总聚合物生产量以及所需的长丝纺丝速度来选择。毛细管的数量可以从每米800个毛细管至7000个毛细管变化，提供8μm至45μm的长丝直径。选择毛细管直径和长丝速度以便能够在最终长丝中产生适当水平的收缩潜力。长丝速度应被限定为3000m/min至5500m/min，毛细管直径应为200μm至1000μm，导致在圆形毛细管的情况下适合于所述方法的200至1300的拉伸比，以达到所希望的线生产率水平，在圆形毛细管的情况下更适合于所述方法的300至800的拉伸比。非圆形毛细管通常显示出较高的拉伸比，这很大程度上取决于毛细管的形状及其表面积与体积的比率。设定冷却空气的体积和温度以实现正确的拉伸比和冷却条件。对本发明有帮助的是，已经确定冷却空气/聚合物比为20至45。在冷却装置(6)中控制冷却空气的体积和温度。温度可以设定为10℃至90℃，优选地温度可以设定为15℃至80℃，使得可以通过冷却条件控制收缩。冷却条件定义了长丝从纺丝时的熔融温度冷却至玻璃化转变温度的速度。例如，较高的冷却空气温度导致长丝的延迟冷却。根据本发明，为了实现冷却空气所需的和有用的温度范围，在实践中，当冷却装置被分成2个不同的区域时，更容易处理温度范围，在这2个不同的区域中，可以分别控制温度。在靠近喷丝头的第一区域(6a)中，温度可以设定为10℃至90℃，优选地温度可以设定为15℃至80℃，最优选地为15℃至70℃。在靠近第一区域的第二区域(6b)中，温度可以设定为10℃至80℃，优选地温度可以设定为15℃至70℃，最优选地为15℃至45℃。

此后，将长丝引导通过拉伸区域(7)。通过由冷却空气的空气速度产生的拉力拉伸长丝。冷却空气的体积和拉伸区域的可调节的几何形状导致空气速度，其也被转换成长丝速度。长丝速度与聚合物生产量一起还限定了长丝直径。潜在的收缩通过长丝速度、拉伸比和冷却空气/聚合物比来控制。

在下一步骤中，长丝被引导至扩散器(8)，扩散器(8)具有相对于长丝的流动方向的发散侧壁。这些壁可以调节和以获得均匀的非织造织物的方式调节，其中单根长丝产生在MD/CD平面中呈现全向方向取向的长丝布局。

应理解，在扩散器中引导长丝的空气影响长丝铺设。可以调节空气以产生从不同的锯齿形布局布置至真实的圆形环的布置，并且还产生CD取向的椭圆形结构。长丝铺设在成形带上并输送到至少一个预固结装置(9)中。冷却空气移动通过长丝铺设层并且成形带不参与该过程。可以调节抽吸空气的体积以帮助长丝铺设，并且还确保长丝絮垫固定在成形带上。预固结装置位于扩散器附近。通过抽吸空气在从扩散器至预固结装置的路径上控制长丝絮垫。通过热空气进行长丝絮垫的预固结。

传递到长丝絮垫上的能量以这样的方式控制，即长丝仅部分地软化或预熔化以在单个长丝之间产生良好的内聚力。获得良好的长丝内聚力，长丝絮垫可以在成形带上输送，而不需要来自任何其它装置的进一步帮助，并且不会受到输送力的影响或破坏/损坏。这种预固结过程也足以使长丝絮垫进入多箱体生产线上的另一铺设区域。传递至长丝的能量不足以活化长丝的收缩。

本发明的方法描述了预固结参数、预固结温度、预固结空气速度和预固结时间的平衡。预固结时间应理解为长丝絮垫被预固结空气处理期间的时间。

絮垫的预固结时间推荐为1ms至10000ms、优选为2ms至1000ms、最优选为4ms至200ms。

在该预固结装置中使用的预固结空气速度可以在0.1m/s和10m/s之间调节，优选在0.8m/s和4m/s之间调节。推荐预固结的预固结温度为80℃至200℃，优选100℃至180℃。在一个实施方案中，预固结温度为90℃至150℃，特别是110℃至140℃。根据优选的实施方案，双组分长丝的非织造层具有由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的芯组分和由聚烯烃，特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳组分，其中预固结温度优选为110℃至160℃，特别是120℃至150℃。在一个实施方案中，非织造层包含双组分长丝，芯组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，壳组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(CoPET)制成，其中预固结温度优选为110℃至180℃。当非织造层由具有由聚乳酸(PLA)制成的芯组分和由聚烯烃、特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳组分的双组分长丝构成时，预固结温度优选为80℃至130℃。

进一步沿生产线从扩散器向下，将长丝絮垫输送至至少一个活化单元(10)中。长丝通过热空气来活化。应理解，长丝的可收缩组分的实际收缩是长丝的可收缩组分的温度以及温度暴露的持续时间的函数。收缩过程的速度取决于长丝的可收缩组分的温度。在本发明中，以缓慢引入收缩的方式控制所述方法，因此从收缩引入长丝絮垫中的力低于长丝之间的内聚力。该过程控制的结果是具有降低的长丝结构密度的内聚性和均匀的非织造织物结构，这也导致非织造物的厚度增加。

本发明的一个实施方案通过在组合的预固结和活化装置中控制预固结和/或活化时间、预固结和/或活化空气速度以及预固结和/或活化温度来结合预固结和活化的工艺步骤。

该创新方法描述了活化参数的平衡：活化温度，活化空气速度和活化时间。活化时间应理解为长丝絮垫被活化空气处理的时间。这些参数可以在上述范围内变化，以便对长丝中的潜在收缩水平作出反应，以及设定活化时间、活化温度和活化空气速度之间的理想组合。

絮垫的活化时间推荐为20ms至5000ms、优选为30ms至3000ms、最优选为50ms至1000ms。

在该活化单元中使用的活化空气速度可以在0.1m/s和2.5m/s之间调节、优选在0.3m/s和1.5m/s之间调节。推荐热活化的活化温度为80℃至200℃、优选为100℃至160℃。在一个实施方案中，活化温度为90℃至140℃，特别是110℃至130℃。根据优选的实施方案，双组分长丝的非织造层具有由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的芯组分和由聚烯烃、特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳组分，其中活化温度优选为90℃至140℃，特别是100℃至140℃。在一个实施方案中，非织造层包含双组分长丝，芯组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，并且壳组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(CoPET)制成，活化温度优选为120℃至160℃。当非织造层包含具有由聚乳酸(PLA)制成的芯组分和由聚烯烃、特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳皮组分的双组分长丝时，活化温度优选为80℃至140℃。

本申请的创新方法规定了在粘接装置(3)中用热空气处理长丝絮垫的最终粘接程序。在粘接装置中，单层和/或多层的长丝絮垫粘接在一起，而不会显著降低长丝絮垫的厚度，并且在整个非织造物的厚度上几乎没有粘接梯度。非织造物的剩余厚度和回弹性受到粘接温度的影响，因为粘接温度应足够高以实现非织造纤维之间所需的粘接，而不会使长丝絮垫软化和塌陷。在粘接装置中，施加至长丝絮垫的粘接温度和力需要适应低软化和低的力的所需加工效果，但足以影响非织造长丝絮垫的完整性。这可以在多种不同的装置中实现，例如Ω型鼓式粘接装置、平带粘接装置以及多鼓式粘接机。

最后将粘接的非织造织物卷绕在卷绕机(11)上。在非织造物的表面特性需要改变的情况下，例如为了实现改善的流体输送或芯吸性能，喷涂装置或滚压机被放置在成形带与最终粘接装置之间，或者放置在最终粘接装置与卷绕器之间。

本发明的一个实施方案是通过控制粘接装置中的活化和/或粘接时间、活化和/或粘接空气速度以及活化和/或粘接温度来连接活化和粘接的工艺步骤。

本发明的方法描述了粘接参数粘接温度、粘接空气速度和粘接时间的平衡。粘接时间应理解为用粘接空气处理长丝絮垫期间的时间。分离器可以在上述范围内变化，以便对长丝絮垫的粘接潜力做出反应，以及在粘接时间、粘接温度和粘接空气速度之间实现理想的组合。

絮垫的粘接时间推荐为200ms至20000ms、优选为200ms至15000ms、最优选为200ms至10000ms。

在该粘接单元装置中使用的粘接空气速度可以在0.2m/s和4.0m/s之间调节，优选在0.4m/s和1.8m/s之间调节。推荐用于热粘接的粘接温度为100℃至250℃，优选为120℃至220℃。在一个实施方案中，粘接温度为90℃至140℃，特别是110℃至130℃。根据优选的实施方案，双组分长丝的非织造层具有由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的芯组分和由聚烯烃、特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳组分；粘接温度优选为90℃至140℃，特别是100℃至140℃。在一个实施方案中，非织造层由双组分长丝构成，芯组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，并且壳组分由聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(CoPET)制成，粘接温度优选为140℃至230℃。当非织造层由具有由聚乳酸(PLA)制成的芯组分和由聚烯烃、特别是聚乙烯或聚丙烯制成的壳组分的双组分长丝构成时，粘接温度优选为80℃至140℃。所述温度范围可以在不同的离散步骤中使用，使得粘接空气温度以及粘接空气速度保持在所述范围内，但在粘接装置的不同区域中处于不同水平。

本发明是基于这样的发现，即根据本发明的非织造织物一方面可以被设计成相对蓬松，并且因此表现出相对较大的厚度，而另一方面仍然保持令人满意的稳定性。根据本发明的层在经受负载或压力负载之后具有优异的回弹性。这些有利的性质可以在非织造织物的相对低的基重下实现。

本发明的方法的特征还在于以下优点：可以根据简单的方式以相对高的生产速度连续生产非织造织物而不中断生产过程。用于生产非织造织物的参数是高度可变且灵活的，在工艺期间是可调节的，因此可以生产可变的最终产品，而不中断生产过程。此外，预固结、活化和粘接步骤可以容易地根据参数而变化。

本发明的方法可以以简单的方式“在线(inline)”来进行，同时在必要时仍然能够容易地“离线”进行。因此，预固结、收缩的活化和最终的粘接可以被解联接，而没有实际层压生产中的任何问题。总之，应注意，可以以简单、廉价和成本有效的方式生产具有非常有利的具有高体积和大厚度的3D结构化表面的创新织物，并且具有令人满意的织物压缩强度。非织造织物或所得非织造层的各种参数在生产过程中是可变且可灵活调节的。

实施例

根据本发明，层可以例如在UTB Zlín Centre of Polymer Systems CzechRepublic的实验室线上生产。LBS-300型实验室线能够在单组成或双组成中生产纺粘或熔喷纤维。其挤出系统由两个挤出机构成，能够将聚合物加热至450℃。纺粘纤维可以使用包含72个孔(0.35mm直径；1.4mm长度)的纺粘模头在6×6cm的正方形区域上生产。存在几种可能的双组分模头构造-芯/壳、并列、橘瓣型或海岛状。系统是开放的；入口系统中的拉伸空气压力可以高达150kPa。长丝可以原样收集或可以以0.7m/min至12m/min的速度铺设在带上。最终产品宽度高达10cm。总生产率可以设定为0.02kg/h至2.70kg/h。产物的最终基重可以设定为30g/m2至150g/m2。存在使用压延辊在高达250℃的温度下粘接絮垫的选择。该实验室线用于生产实施例1至实施例4中所述的层。

为了在实验室(实施例1至实施例4)模拟空气穿透粘接，使用标准固定烘箱。由于在具有静态气氛的烘箱中存在非常不同的传热条件，并且空气流被迫通过织物，并且由于在打开和关闭烘箱期间的热损失，活化时间被设定为5分钟。

根据本发明的实施例1

非织造物由具有不可卷曲横截面布局的双组分长丝构成，即芯/壳类型，其中芯/壳质量比为70:30，使用PLA(来自Nature Works的Ingeo)形成芯，使用PP(来自Slovnaft的Tatren HT 2511)形成壳。在聚合物系统中心UTB Zlín的实验室线上生产非织造物。将芯挤出机加热至240℃(3个区域分别加热至195℃、220℃和240℃)，将壳挤出机加热至235℃(3个区域分别加热至200℃、215℃和235℃)。将纺丝箱体的温度设定为240℃。将聚合物生产量设定为0.25g/min/毛细管。长丝在20℃的空气温度下冷却。入口压力示出在表2中，其中实施例1A、实施例1C、实施例1E和实施例1F具有100kPa的入口压力，实施例1B具有50kPa的入口压力，并且实施例1D具有150kPa的入口压力。在运行带上收集纤维；絮垫gsm设定为130g/m2。将来自带的絮垫切成尺寸为10×7cm的测试样品。将样品小心地移动至单独的烘箱中并在设定温度下活化5分钟的时间段。实施例1A至实施例1F中的每一个的这些温度也示出在表2中。

表2：

实施例1B、实施例1C和实施例1D证明了通过纤维拉伸力(入口压力)的大小控制收缩水平的可能性。对于所有三个实施例，冷却是相同的。不受理论束缚，我们认为拉伸力可以有助于诱导长丝的一系列半稳定结晶状态，其中一些比其它更希望增加厚度。当牵伸力较弱时，所得纤维可以提供相对低的韧性，这可以导致较低的网的最终厚度。另一方面，当拉伸力强时，设置诱导结晶，使得其体积改变，因此在活化期间的收缩力较低，这又导致较低的最终厚度。如实施例1C所示，当牵伸力恰到好处时，最终的织物厚度和结构柔软性最高。通过调节长丝速度和拉伸比可以实现最佳条件。

实施例1A、实施例1C、实施例1E和实施例1F呈现了通过活化温度控制收缩水平的可能性。对于这些确切的条件，可以看出，最佳的最终厚度具有在140℃(+155％)下活化的样品，然而，根据本发明的材料是复杂的，并且关键的评估参数是结构柔软性，最佳的样品在120℃下活化。

根据本发明的实施例2

非织造物由具有不可卷曲横截面布局的双组分长丝构成，即芯/壳类型，其中芯/壳质量比为70:30，使用PET(来自Invista的5520型树脂)形成芯，使用PP(来自Slovnaft的Tatren HT 2511)形成壳。在聚合物系统中心UTB Zlín的实验室线上生产非织造物。将芯挤出机加热至340℃(3个区域分别加热至340℃、335℃和325℃)，将壳挤出机加热至235℃(3个区域分别加热至200℃、215℃和235℃)。将纺丝箱体的温度设定为305℃。将聚合物生产量设定为0.25g/min/毛细管。长丝在20℃的空气温度下冷却。入口压力示出在表3中。在运行带上收集纤维；絮垫gsm设定为75g/m2。将来自带的絮垫切成尺寸为10×7cm的测试样品。将样品小心地移动至单独的烘箱中并在设定温度下活化5分钟。温度示出在表3中，其中不同的温度对应于实施例2A至实施例2F。

根据本发明的实施例3

非织造物由具有不可卷曲横截面布局的双组分长丝构成，即芯/壳类型，其中芯/壳质量比为70:30，使用PET(来自Invista的5520型树脂)形成芯，并且95％PP(来自Slovnaft的Tatren HT 2511)和5％白色母料(来自PolyOne的CC10084467BG)的共混物形成壳。在聚合物系统中心UTB Zlín的实验室线上生产非织造物。将芯挤出机加热至340℃(3个区域分别加热至340℃、335℃和325℃)，将壳挤出机加热至235℃(3个区域分别加热至200℃、215℃和235℃)。将纺丝箱体的温度设定为305℃。将聚合物生产量设定为0.25g/min/毛细管。长丝在20℃的空气温度下冷却。入口压力示出在表3中。在运行带上收集纤维；絮垫gsm设定为75g/m2。将来自带的絮垫切成尺寸为10×7cm的测试样品。将样品小心地移动至单独的烘箱中并在设定温度下活化5分钟。温度示出在表3中。

实施例4-比较例

非织造物由具有不可卷曲横截面布局的双组分长丝构成，即芯/壳类型，其中均使用PET(来自Invista的5520型树脂)形成芯和壳。在聚合物系统中心UTB Zlín的实验室线上生产非织造物。将挤出机加热至340℃(3个区域分别加热至340℃、335℃和325℃)。将纺丝箱体的温度设定为305℃。将聚合物生产量设定为0.25g/min/毛细管。长丝在20℃的空气温度下冷却。入口压力示出在表3中。在运行带上收集纤维；絮垫gsm设定为75g/m2。将来自带的絮垫切成尺寸为10×7cm的测试样品。将样品小心地移动至单独的烘箱中并在设定温度下活化5分钟。温度示出在表3中。

表3：

实施例2C和实施例3证明了与以上实施例1B至实施例1D相同的原理。实施例2A至实施例2F证明了使用活化温度控制收缩水平的可能性。对于这些确切的条件，显而易见的是，最佳最终厚度(+51％)在140℃下活化的样品上，并且从结构柔软性的观点来看，相同的温度也是最佳的。

实施例3和比较实施例4证明了在根据本发明的材料中正确的壳材料的重要性。可以清楚地看出，PET/PET材料在活化期间具有显著不同的行为，这导致不同的收缩水平(参见图4)。根据本发明的样品将其体积增加47％，并且还提供了良好的回弹性和恢复值。相反，PET/PET样品的体积降低了-56％，并且收缩成硬的轻微弯曲件，在其上不可能测量回弹性或恢复值。长丝长度测量也是不可能的。

应注意，对于实施例2A至实施例2F，CD和MD收缩水平低于10％，如上述实施例1A至实施例1E的情况。相反，厚度的增加远高于CD和MD方向的减少。实施例2F和实施例3提供了非常好的结构柔软性值以及可以接受的CD和MD收缩水平(15％)。

还应注意，实施例2至实施例4中使用的PET含有少量TiO₂(由聚合物生产商用作配合剂)。相反，实施例1中使用的PLA不包含任何TiO₂。

根据本发明的示例性实施例，一个层或两个层可以在线生产，例如，在德国Troisdorf的

Reicofil引导线上。该生产线用于生产在以下根据本发明的实施例中描述的非织造材料，即实施例5、实施例6、实施例8、实施例9、实施例10、实施例11，具有以下标准设置：

预固结空气速度2.3[m/s]

活化空气速度1.3[m/s]

粘接空气速度1.3[m/s]

淬火空气温度20[℃]。

引导线配备有两个BiCo纺粘箱，它们中的每一个配备有提供BiCo衣架式模头的两个挤出机。挤出系统允许高达350℃的温度在80kg/h/m至450kg/h/m的每束的特定总生产量范围内处理多种聚合物。可以获得具有不同毛细管密度以及毛细管几何形状的多个喷丝头。除了本发明所述的标准横截面之外，几乎每一横截面都用具有HILLS熔体分布系统的纺丝组件想象在1.1m宽的喷丝头上来形成。用于冷却、拉伸和成形的装置是当今的工业参考，其涵盖了宽范围的冷却和拉伸条件，确保了优异的均匀长丝絮垫。成形带运行多至400m/min的生产速度。在将来自第二箱体的层堆叠在第一箱体的顶部之前，来自第一纺粘箱体的非织造层通过在线的任选的预固结、活化和/或粘接装置。第二箱体装备有与第一箱体类似的在线设备，用于任选的预固结、活化和粘接。预粘接或最终粘接的产品被卷绕在在线纵切-卷绕机上，或者可以在卷绕之前在鼓式粘接机上被直列式粘接。通过滚压辊进行表面活性剂处理以改变非织造物的表面性质是可以在线或离线获得的。

根据本发明的实施例5

非织造织物在一种双组分纺粘箱体以圆形芯/壳型生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用PE(来自Dow的ASPUN 6834)生产壳。实施例5A至实施例5D中的每一个的工艺条件和最终织物参数示于下表4中。活化和粘接在具有设定活化和粘接区域的单件设备上进行。

表4：

实施例5A至实施例5D证明了冷却空气/聚合物比、拉伸比和长丝速度对最终织物性质的重要性。可以看出，随着拉伸和冷却的增加，织物厚度、纤维直径以及结构柔软性降低。另一方面，最终产品的机械性质增加。

根据本发明的实施例6

非织造织物在两个随后的圆形芯-壳型的双组分纺粘箱体上生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用PE(来自Dow的ASPUN 6834)生产壳。实施例6A至实施例6D中的每一个的工艺条件和最终织物参数示于下表5中。活化和粘接在具有设定活化和粘接区域的单件设备上进行。

表5：

实施例7-比较例

非织造织物由具有可卷曲横截面布局、圆形偏心芯/壳型的双组分长丝构成，其中芯来自PET并且壳来自PE。将织物热空气粘接。实施例7A至实施例7C中每一个的织物参数示于下表6中。

表6：

实施例7A至实施例7C代表具有相当的聚合物组成的单层非织造织物。然而，与根据本发明的实施例(5A+D)-图9的实施例的横截面相比，纤维具有可卷曲横截面和卷曲，如在图8中的织物横截面上可以见的。与实施例5和实施例6相比，实施例的结构柔软性以及织物厚度显著降低。

根据本发明的实施例8

非织造织物由两个随后的圆形芯-壳型的双组分纺粘箱体生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用coPET(来自Invista的701k)生产壳。实施例8A和实施例8B中的每一个的工艺条件和最终织物参数示于下表7中。活化和粘接用单独的活化和粘接装置在带上在线进行。

根据本发明的实施例9

非织造物在两个随后的圆形芯-壳型的双组分纺粘箱体上生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用coPET(来自Invista的701k)生产壳。实施例9A至实施例9C中的每一个的工艺条件和最终织物参数示于下表7中。在单个步骤中进行活化，在第二步骤中在不同设备上进行粘接。在实施例9A+B的情况下，在鼓上在线活化之后立即进行粘接。在实施例9C的情况下，在鼓上离线活化之后几天，在不同的设备上进行粘接。

表7：

实施例8和实施例9证实了粘接条件的重要性。实施例8聚焦于高的结构柔软性。壳聚合物的熔融温度高于前面的实施例，因此最佳的粘接温度高于芯活化温度。所用的粘接温度(155℃)接近最佳活化温度，未达到最佳粘接水平。机械性质也处于较低水平。相反，实施例9聚焦于具有更好的机械性质，但较低的厚度和结构柔软性的最佳粘接水平。将实施例9C离线粘接，模拟将工艺步骤“活化”和“结合”彼此分开的能力。在活化之后，产品被卷绕并运输到另一个位置。在那里它被展开并且完成最后的粘接。

除了粘接温度和时间之外，其它参数，尤其是粘接阶段期间的压力(包括来自空气通量的压力，来自非织造网张力的压力，来自辅助导辊的压力等)也可以影响最终厚度并降低结构柔软性。实例9A+实施例B和实施例9C之间的差异不仅表示在线/离线可能性，而且还表示不同粘接设置的影响。

根据本发明的实施例10

非织造物在两个随后的三叶形芯-壳型的双组分纺粘箱体上生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用coPET(来自Invista的701k)生产壳。工艺条件和最终织物参数示于下表8中。活化和粘接在具有设定活化和粘接区域的单件设备上进行。

根据本发明的实施例11

非织造物在两个随后的圆形芯-壳型的双组分纺粘箱体上生产。芯/壳质量比为70/30。芯由PET(来自Invista的5520型树脂)生产，并且使用coPET(来自Trevira的RT5032型)生产壳。实施例11A和实施例11B中的每一个的工艺条件和最终织物参数示于下表8中。活化和粘接在具有设定活化和粘接区域的单件设备上进行。

表8：

实施例10证明了使用具有不同非圆形形状的长丝的可能性。

实施例11A+实施例11B证明了也使用具有较高毛细管密度的喷丝头的可能性。

实施例12-比较例

选择作为比较例的非织造样品由TWE组以商标“TWE Hygiene”生产。非织造物由短的双组分纤维(芯-壳型)构成，其中芯来自PET，并且壳来自PE(材料的合格猜测，迄今为止还没有对这些样品的材料进行深入的实验室分析)。使用梳理技术生产织物，通过热空气粘接进行固结。实施例12A至实施例12C中每一个的织物参数示于下表9中。

表9：

本发明的目的是获得一种蓬松非织造织物，其可以用相当低的压力压缩并且当释放时也可以恢复。本领域技术人员理解，由于长期开发，现代梳理材料也是合适的。另一方面，经梳理的材料由短纤维生产，并且在非织造层上和沿着非织造层的这些纤维的大量端部对于某些应用可能是不受欢迎的。实施例12A至实施例12C提供了指定用于卫生的三种商购可获得的梳理织物的性质。将这组样品与根据本发明的样品和对比聚合物组合物进行比较，可以看出经梳理的材料具有稍微较高的回弹性，但是由于它们较低的厚度，它们的压缩性是相当的或较低的，因此对于根据本发明的材料，实际的柔软膨松的触感和感觉是相等的或更好的。

测试技术

非织造网的“基重”根据欧洲标准测试EN ISO 9073-1:1989(符合WSP 130.1)测量。有10个非织造网层用于测量，样品面积尺寸为10×10cm2。

非织造材料的“厚度(Thickness/Caliper)”根据欧洲标准测试EN ISO 9073-2:1995(符合WSP120.6)通过以下修改来测量：

1.所述材料应在从生产中取得的样品上测量，而不暴露于较高的强度力或在压力下度过超过一天(例如在产品辊上)，否则在测量之前，所述材料必须在表面上自由放置至少24小时。

2.包括增加的重量的机器的上臂的总重量为130g。

在本文中的压力之后的蓬松度的“恢复性”是指织物在从负载释放后的厚度与织物的初始厚度的比率。织物的厚度根据EN ISO 9073-2:1995使用0.5kPa的预负载力测量。恢复性测量程序由以下步骤组成：

1.制备经测量为10×10cm的织物样品

2.测量1片织物的厚度

3.使用0.5kPa(Ts)的预负载力测量一堆5片织物的厚度

4.将5个织物片的堆装载到测厚仪(2.5kPa)上持续5分钟

5.释放重量并且等待5分钟

6.使用0.5kPa(Ts)的预负载力测量5片织物的堆的厚度

7.根据以下等式计算恢复性：

恢复性＝Tr/Ts(无单位)

Ts＝新鲜样品的厚度

Tr＝经恢复的样品的厚度

本文中的“压缩性”是指非织造物被“回弹性”测量中定义的负载压缩的距离(mm)。它也可以计算为回弹性(无单位)*厚度(mm)。非织造物的“回弹性”根据欧洲标准测试ENISO 964-1通过以下修改来测量：

1.测量一层织物的厚度。

2.制备织物样品的堆，使得总厚度为至少4mm，最优地总共为5mm。织物堆包含至少1片织物。

3.测量织物样品的堆的厚度

4.将5N的力以5mm/min的负载速度施加于非织造样品的堆

5.测量夹具运动的距离

6.根据以下等式计算回弹性：

R(无单位)＝T1(mm)/T0(mm)

或者

R(％)＝T1(mm)/T0(mm)*100％

T1＝在负载5N下的夹具运动距离[mm]＝织物的堆被压缩多少

T0＝厚度(根据EN ISO 9073-2:1995使用预负载力1.06N)[mm]

“长丝长度与织物长度的比率”可以以三种不同的方式测量：

a)通过将长丝拉出以使得它们沿着一条线延伸而不显示卷曲来测量长丝长度。方法越好，粘接越低。

b)在粘接至给定水平的织物中，不可能使用方法a)测量长丝长度，从而可以使用以下估计：

a.以能够很好地看到纤维的放大率提供评估层的图片

b.选择一根单独的纤维，并且标记其通过图像或至少通过图像的一部分的路径

c.测量在图像上标出的纤维的长度以估计其实际长度

d.测量纤维被标记的织物的长度

e.计算至少20根纤维的长丝的估计长度与织物长度的比率(百分比)。

c)在使用“用于确定非织造材料的几何纤维统计的方法”的织物中，其中：

a.用于分析的织物的几何表示在MD上测量为8mm，在CD上测量为8mm，在z方向上保持样品的全部厚度。

b.只有在一侧进入裁剪的样品体积并且在相对侧离开它的纤维与测量相关

c.必须测量至少20根长丝

d.计算长丝长度与织物长度的比率(百分比)。

“纤维横截面的类型”从由纤维成型模头限定的工艺条件中是已知的。在工艺条件未知的情况下，可以使用以下估计：

获取织物的样品并制作至少20根纤维的横截面的照片。在纤维的自由部分上取得横截面，而不是在粘接点或在与另一纤维接触的位置，在那里可以预期变形。对于每个横截面，在图像上分别为每种组分标记出组分表面。基于平面物体的形心或几何中心确定每种组分的质心，并且使用在纤维横截面的几何中心具有中心[0；0]的笛卡尔坐标系记录其位置。根据以下等式计算各纤维横截面中各组分的质心的偏移(D)：

D＝绝对值(x*y)，其中x和y是质心的坐标。当x,y值中的一个等于0而另一个不等于0时，从评估中舍弃样品。

计算每种组分的平均值和标准偏差。

当((平均偏移)加(标准偏差))与总纤维横截面表面比率小于5％时，纤维被认为是不可卷曲的。

当比率((平均偏移)减去(标准偏差))与总纤维横截面表面比率小于5％时，预期纤维是不可卷曲的。

层中的“中值纤维直径”以SI单位-微米(μm)或纳米(nm)表示。为了确定中值，必须从至少三个彼此相距至少5cm的位置取得非织造织物的样品。在每个样品中，对于每个观察到的层，必须测量至少50根单独的纤维的直径。可以使用例如光学或电子显微镜(取决于所测量的纤维的直径)。在一个样品中的纤维直径与另两个样品中的纤维直径显著不同的情况下，必须舍弃整个样品并且制备新的样品。

在圆形纤维的情况下，直径测量为纤维横截面的直径。在纤维的任何其它形状(例如中空纤维或三叶形纤维)的情况下，应当为每个测量的纤维确定横截面表面，并且为具有相同表面积的圆重新计算横截面表面。该理论圆的直径是纤维的直径。

将由所有三个样品构成的每个层的测量值合并成一组值，随后根据该组值确定中值。适用的是，至少50％的纤维具有小于或等于中值的直径，并且至少50％的纤维具有大于或等于中值的直径。为了识别给定样品集的值的中值，根据大小排列值并且获取在列表中间找到的值就足够了。在样品集具有偶数项的情况下，通常将中值确定为位置N/2和N/2+1中的值的算术平均值。

本文中的“空隙体积”是指相对于材料所占的体积，材料中空隙空间的总量。

材料的蓬松体积等于非织造物的体积，并且可以使用以下等式由织物厚度计算：

蓬松体积(m³)＝厚度(mm)/1000*1*1

材料中空隙空间的总量可以使用以下等式计算：

空隙空间＝蓬松体积(m³)–质量体积(m³)

总质量体积可以使用以下等式计算：

质量体积(m³)＝基重(g/m²)/1000/质量密度(kg/m³)

其中质量密度可以根据标准ISO 1183-3:1999由已知组成或测量来计算。

因此，可以使用以下等式计算空隙体积：

空隙体积(％)＝1–(基重(g/m²)*厚度(mm))/质量密度(kg/m³)*100％

“确定非织造物的几何纤维统计的方法”

在下文中，我们描述了基于软件的方法来分析非织造材料的样品，以便表征其几何性质。所述方法使用机器学习方法来识别样品中存在的单根纤维，随后对这些纤维进行几何分析以获得适于表征材料的统计。结果包括纤维的取向和密度分布。这种分析工作流程由Math2Market GmbH开发，是GeoDict数字材料实验室的一部分。

步骤1：获得样品的三维μCT图像

首先，使用μCT扫描仪将非织造样品数字化以获得3D图像。3D图像由均匀的笛卡尔网格构成，其中每个网格单元(体积元素，体素)在相应的位置存储样品的X射线衰减。孔隙空间通常表现出最低的衰减(最小灰度级值)，而材料相表现出较大的值，这取决于材料和μCT装置的构造。

步骤2：将材料与孔隙空间分离的片段μCT图像

为了进一步分析，使用非局部均值方法[1]对灰度级图像进行噪声过滤。然后使用通过Otsu算法[2]导出的全局阈值对其进行二值化。二值化将每个图像体素分类为包含孔隙空间或纤维材料。灰度值低于阈值的体素被分类为孔隙空间。所有其它体素被分类为纤维材料。对于噪声过滤和阈值处理这两种操作，使用GeoDict软件的ImportGeo模块。

步骤3：分析材料密度分布

此外，计算了z方向上的材料密度分布。对于图像的每个切片(在给定的深度Z)，材料密度被计算为白色材料体素的数量除以切片中总体素的数量。使用GeoDict的MatDict模块执行该分析。

步骤4：应用神经网络来识别纤维中心线

在μCT图像中识别单根纤维的主要挑战在于，在二值化之后，纤维在接触点处不是空间分离的。这可能导致分割不足，其中多个对象(光纤)被错误地分类为单根纤维。

为了分离纤维，Math2Market GmbH已经开发了一种识别纤维的中心线曲线的方法。在与原始图像相同大小的二进制体素图像中表示这些中心线。在这种图像中，在纤维中心的大约1至2个体素内的体素被标记。

为此，我们已经采用了使用神经网络[3]的语义分割方法。通过考虑在图像上移动的3D滑动输入窗口来分析图像。对于每个输入窗口，定义以输入窗口为中心的较小的输出窗口。神经网络分析输入窗口中的二进制体素值，并且为输出窗口的每个体素产生预测。预测值确定输出窗口内的体素是否是中心线的一部分。通过组合所有这些输出窗口的结果，我们获得了对原始图像中的每个材料体素进行分类的二进制图像。这种图像变换通过GeoDict中的FiberFind-AI模块利用Tensorflow[4]来实施。

步骤5：为神经网络产生训练数据

为了训练神经网络实施上述变换，Math2Market GmbH已经使用GeoDict中的随机FiberGeo结构生成模块产生了几个非织造材料的人工3D图像。该模块生成作为一系列线段的纤维的分析几何表示。同时，它输出纤维结构的二进制图像，与步骤2的二进制化结果相当。

通过将分析表示中的纤维直径修改为约2至3个体素，我们同样可以获得对应于粘胶纤维结构的中心线的图像。

然后使用这些图像对(纤维和中心线)来训练神经网络，以将纤维图像转变为中心线图像。网络有效地学习将纤维“收缩”到它们的中心线曲线。

步骤6：用于获得纤维的几何表示的痕量纤维中心线

在将纤维减小到它们的中心线之后，我们假设中心线不接触。然后，在假定每种组分对应于单根纤维的中心线的情况下，通过分析中心线图像的连接组分，将单独的中心线彼此分离。连接的组分被定义为材料体素的子集，它们都具有相同的颜色，并且不能通过添加相同颜色的任何触摸体素而被放大。

对于每个中心线，我们跟踪通过一组体素的曲线，以获得连接线段(折线)序列形式的相应纤维的几何表示。该步骤也是GeoDict中FiberFind-AI的一部分。

步骤7：计算纤维的取向分布直方图

为了获得在任何平面(例如，XY平面)中的取向分布，我们首先将每个纤维线段投影到该平面中并且计算该平面内的角度。然后，在所有段的角度上计算取向直方图。最后，使用极坐标图可视化该取向直方图，其中在给定角度下的半径与相应取向的出现频率成比例。对剩余的两个平面(XZ和YZ)重复该分析。

[1]Buades,Antoni,Bartomeu Coll,and J-M.Morel."A non-local algorithmfor image denoising."Computer Vision and Pattern Recognition,2005.CVPR2005.IEEE Computer Society Conference on.Vol.2.IEEE,2005。

[2]Otsu,Nobuyuki."A threshold selection method from gray-levelhistograms."IEEE transactions on systems,man,and cybernetics 9.1(1979):62-66。

[3]Noh,Hyeonwoo,Seunghoon Hong,and Bohyung Han."Learningdeconvolution network for semantic segmentation."Proceedings of the IEEEinternational conference on computer vision.2015。

[4]Martín Abadi,Ashish Agarwal,Paul Barham,Eugene Brevdo,ZhifengChen,Craig Citro,Greg S.Corrado,Andy Davis,Jeffrey Dean,Matthieu Devin,SanjayGhemawat,Ian Goodfellow,Andrew Harp,Geoffrey Irving,Michael Isard,RafalJozefowicz,Yangqing Jia,Lukasz Kaiser,Manjunath Kudlur,Josh Levenberg,Dan Mané,Mike Schuster,Rajat Monga,Sherry Moore,Derek Murray,Chris Olah,JonathonShlens,Benoit Steiner,Ilya Sutskever,Kunal Talwar,Paul Tucker,VincentVanhoucke,Vijay Vasudevan,Fernanda Viégas,Oriol Vinyals,Pete Warden,MartinWattenberg,Martin Wicke,Yuan Yu,and Xiaoqiang Zheng.“TensorFlow:Large-scalemachine learning on heterogeneous systems”,2015。可从tensorflow.org获得的软件。

工业实用性

在需要具有增强的压缩性和恢复性的蓬松非织造织物的情况下，本发明可以适用于例如在卫生工业中作为吸收性卫生产品(例如婴儿尿布、失禁产品、女性卫生产品、换垫等)的各个部分，或者适用于卫生保健中，例如作为防护服、手术覆盖片、衬垫和其它阻隔材料产品的一部分。其它用途也可以用于工业应用，例如作为防护服、过滤、绝缘、包装、吸音、鞋工业、汽车、家具等的一部分。本发明尤其可以有利地用于需要增加织物的蓬松性、压缩性和恢复性以及需要无端纤维的应用中。

Claims

1.包括至少一层的非织造织物，所述层包括无端长丝，

-其至少包含第一聚合物材料(A)和第二聚合物材料(B)，所述第二聚合物材料(B)的熔点低于所述第一聚合物材料(A)，

-其中所述第二聚合物材料(B)在所述长丝的纵向方向上延伸并且形成所述长丝的表面的至少一部分，以及

-所述至少一层无端长丝包含由所述第二聚合物材料(B)形成的长丝与长丝粘接，并且所述长丝的所有组分以不可卷曲的构造跨所述长丝的横截面布置，其特征在于所述非织造织物具有至少80(m⁴mm²g^-2)的结构柔软性，其中

其中

-厚度是以mm计的所述非织造织物的厚度，

-基重是以克/平方米计的所述非织造织物的基重，

-恢复性是比率(Tr)/(Ts)，其中(Ts)是在0.5kPa的预负载下所述非织造织物的初始厚度，并且(Tr)是在施加2.5kPa负载并且此后释放之后测量的所述非织造织物的恢复的厚度，

-压缩性是以mm计的所述非织造织物的初始厚度与在5N负载下所述非织造织物的厚度之间的差，

其中至少20％的纤维具有大于1.2:1的长丝长度与织物长度的比率，并且其中所述长丝具有至少5微米并且至多50微米的中值纤维直径。

2.根据权利要求1所述的非织造织物，特征在于，至少10％的纤维具有大于1.5:1的长丝长度与织物长度的比率。

3.根据权利要求2所述的非织造织物，特征在于，至少10％的纤维具有小于2.5:1的长丝长度与织物长度的比率。

4.根据权利要求1所述的非织造织物，特征在于，所述第一聚合物材料(A)和/或所述第二聚合物材料(B)由选自聚酯、聚烯烃及其共混物的聚合物材料构成或包含选自聚酯、聚烯烃及其共混物的聚合物材料作为主要组分；并且所述第一聚合物材料(A)不同于所述第二聚合物材料(B)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的非织造织物，特征在于，所述非织造织物具有至少110(m⁴mm²g^-2)的结构柔软性。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的非织造织物，特征在于，所述长丝具有芯/壳结构，其中所述第一聚合物材料(A)形成所述芯，并且所述第二聚合物材料(B)形成所述壳。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的非织造织物，特征在于，其具有至少5gsm并且不大于200gsm的基重。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的非织造织物，特征在于，所述长丝具有至少10微米并且至多40微米的中值纤维直径。

9.生产非织造织物的方法，包括以下步骤：

a)将至少第一聚合物材料(A)和其熔点低于所述第一聚合物材料(A)的第二聚合物材料(B)熔融并且进料至纺丝箱体的喷嘴，其中所述第一聚合物材料(A)由选自聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯或它们的共聚物的聚合物材料组成或者包含选自聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯或它们的共聚物的聚合物材料作为主要组分，以及

所述第二聚合物材料(B)由选自聚烯烃或聚酯的聚合物材料组成或者包含由选自聚烯烃或聚酯的聚合物材料作为主要组分，以及

第一聚合物材料(A)与第二聚合物材料(B)之间的熔融温度差大于5℃；

其中所述喷嘴被配置成形成无端长丝，所述无端长丝的所有组分以不可卷曲的构造跨所述长丝的横截面布置，其中所述第二聚合物材料(B)在所述长丝的纵向方向上延伸并且形成所述长丝的表面的至少一部分，并且所述长丝速度在3000m/min至5500m/min的范围内，

b)通过具有10℃至90℃范围内的温度的流体介质冷却所形成的长丝，并且以200至1300范围内的拉伸比拉伸所述长丝以实现至少所述第一聚合物材料(A)的半稳定结晶状态，其中冷却空气/聚合物比为20至45，

c)将所述长丝铺设在成型带上以形成非织造丝状絮垫，

d)通过将所述絮垫暴露于温度在80℃至200℃范围内的空气持续20ms至5000ms的时间段将所述非织造丝状絮垫加热至80℃至200℃范围内的温度以活化所述非织造丝状絮垫的收缩，使得至少所述聚合物材料(A)转变成更稳定的结晶状态。

10.根据权利要求9所述的方法，特征在于，所述方法还包括在步骤c)之后和步骤d)之前预固结所述非织造丝状絮垫的步骤，其中通过将所述长丝加热至80℃至180℃范围内的温度以部分软化所述聚合物材料(B)从而提供在相互交叉的长丝的至少一些之间的聚合物材料(B)的粘接来进行预固结。

11.根据权利要求9所述的方法，特征在于，在步骤b)中，在第一区域内用温度在10℃至90℃范围内的流体介质冷却并且拉伸所述长丝，然后在第二区域内用温度在10℃至80℃范围内的流体介质冷却并且拉伸所述长丝。

12.根据权利要求9所述的方法，特征在于，通过将所述絮垫暴露于温度在100℃至160℃范围内的空气持续30ms至3000ms、的时间段来提供步骤d)中的所述非织造丝状絮垫的所述加热。

13.根据权利要求10所述的方法，特征在于，所述空气被驱动通过和/或沿着具有在0.1m/s至2.5m/s范围内的初始速度的所述絮垫。

14.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，特征在于，在步骤d)中加热所述非织造丝状絮垫，使得其在纵向和横向上收缩20％或更少，并且将其厚度增加至少20％。

15.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，特征在于，在步骤d)之后加热所述非织造丝状絮垫，使得聚合物材料(B)软化，以在所述相互交叉的长丝的至少一些之间提供聚合物材料(B)的粘接。

16.根据权利要求15所述的方法，特征在于，在提供聚合材料(B)的粘接的步骤d)之后的所述加热使用Ω鼓式粘接装置、或平带粘接装置或多鼓式粘接机，和/或通过驱动空气通过和/或沿着所述非织造丝状絮垫持续200ms至20000ms的时间段来进行，其中所述空气的温度在100℃至250℃的范围内，并且初始速度在0.2m/s至4.0m/s的范围内。

17.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，特征在于，所述第一聚合物材料(A)和/或所述第二聚合物材料(B)由选自聚酯、聚烯烃及其共混物的聚合物材料构成或包含选自聚酯、聚烯烃及其共混物的聚合物材料作为主要组分；并且所述第一聚合物材料(A)不同于所述第二聚合物材料(B)。

18.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，特征在于，所述拉伸比在300至800的范围内。

19.包含权利要求1至8中任一项所述的非织造织物的吸收性卫生产品，特征在于，所述非织造织物形成用于机械封闭的顶片、收集和分布层、吸收芯、底片和着陆区中的至少一个。

20.根据权利要求19所述的吸收性卫生产品，特征在于，所述非织造织物形成所述顶片以及所述收集和分布层，其中所述顶片以及所述收集和分布层是一体的材料。

21.根据权利要求19所述的吸收性卫生产品，特征在于，所述非织造织物形成所述芯，其中所述非织造织物的孔隙至少部分地填充有超吸收性聚合物的颗粒。

22.根据权利要求19所述的吸收性卫生产品，特征在于，所述非织造织物形成所述底片和所述着陆区，所述底片和所述着陆区是一体的材料。