CN113265713A - 方形中空纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含至少一个方形中空区域的聚合纤维、包含所述聚合纤维的过滤器和地毯、包含所述聚合纤维的非织造织物、所述聚合纤维的用途，和包含经设计以提供所述聚合纤维的排列孔图案的毛细喷丝孔。

Description

方形中空纤维

发明领域

本发明涉及一种包含至少一个中空区域的方形聚合纤维、包含所述聚合纤维的过滤器和地毯、包含所述聚合纤维的非织造织物、所述聚合纤维的用途，和包含经设计以提供所述聚合纤维的排列孔图案的毛细喷丝孔。

背景技术

通过各种已知纺丝方法来获得聚合纤维。可通过熔融纺丝方法产生来自在加热下变得可流动且柔韧的聚合物，特别是热塑性塑料的纤维。熔融纺丝是特殊的挤出形式，其中聚合材料被熔融以获得聚合物熔体，所述聚合物熔体接着穿过喷丝头，即用于形成连续长丝的一种模具。在通常的实施方案中，喷丝头包括具有小孔排列(图案)的金属板，聚合物熔体穿过所述小孔进入空气或液体中，从而凝固和形成纤维。喷丝头的设计变化很大。常规的喷丝孔是圆形的，且产生截面为圆形的纤维。毛细喷丝孔能够挤出具有1旦尼尔或更小的小直径的长丝。离开喷丝头的挤出的熔融长丝被冷却以获得最终纤维，其具有喷丝头板的出口开口的形状。已知使用具有成形孔的喷丝孔，以获得具有不同形状和各种特性的纤维。

多年来已知不同形状的纤维和多叶形纤维。已知的纤维可具有三角形截面，所谓的三叶形纤维。纤维可具有方形形状，其可为具有四个、五个、六个或更多个指状物的星形纤维。此外，已知展示平椭圆形、T形、M形、S形、Y形或H形横截面的纤维。

单纤维(长丝)可纺成纱线，且多根纱线可在一起合股以产生线。

一个特殊方面是使用聚合物纤维来制造地毯。簇绒地毯是多层的绒头织物。其在特殊机器上制造，在所述机器上，绒头纱线通过针连接但没有绑定，带有一个基层，在现今的地毯的情况下，所述基层几乎完全由合成纤维组成。通过在基层的背面用天然或合成橡胶或聚氯乙烯(PVC)进行后续涂布来实现绒头纱线的固定。此外，橡胶涂层被连接到所谓的第二背衬上，所述第二背衬通常由弹性体泡沫或织造或非织造纺织材料构成。

簇绒产品具有许多用途，例如用作地毯、滑道(runners)、方块织物、床罩、浴室垫等。在其生产中，基层尤其重要。基层的任务是安全固定绒头纱线。

术语“簇绒(tufting)”是指用于生产三维织物薄片的技术。这是世界范围内最常用于制备地毯的方法。簇绒是根据缝纫机原理工作的。针将所谓的绒头纱线插入基底材料(织造或非织造织物)中，即所谓的基底背衬或支撑物。针穿过基底材料缝制；在织针再次返回之前，插入的绒头纱线由弯针固定。这会在簇绒织物的顶面上产生毛圈(打结)。以这种方式，获得了所谓的毛圈绒头地毯。如果用刀将毛圈切开，则会形成丝绒地毯(velourcarpet)(切绒地毯)。通常，刀已经连接至弯针上，以使得在一次操作中即可完成绒头的固定和切割。为了使缝合的绒头纱线保持牢固，必须使用辅助背衬或乳胶层。此方法称为层压或整合。

EP 1619283描述了一种生产簇绒非织造织物的方法，其中从圆形纤维截面发散的纤维用于簇绒背衬。

EP 1878817描述了用于气密性织物的方形纤维。公开的纤维可以是中空或非中空纤维。仅提及中空方形纤维作为一种替代方案。但是，未公开纤维的中空区域的形状和尺寸。

WO 2018/113767描述了中空聚酯纤维，其截面中空度为20.0％至45.0％。纤维本身和中空部具有卷曲形状，其中卷曲形状的曲率半径为10.0mm-50.0mm。

WO 2006/133036和WO 2006/020109描述了各种成形纤维的混合物以提供不透明度、阻隔特性和机械特性的改进。各种截面包括实心圆形纤维、中空圆形纤维、多叶实心纤维、中空多叶纤维、方形纤维、新月形纤维和其任何组合。

CN 203999944描述了方形中空纤维。方形中空纤维是通过连接两个L形部分而形成的。边长为0.04至1.00mm，宽度为0.001至0.009mm，L形孔的最小距离为0.001至0.008mm，由L形形成的圆弧的内半径和外半径为0.001至0.009mm，角度为90°。本发明与CN203999944的区别在于方形中空的尺寸、外径和纤维的形状。

CN 101748501描述了方形中空纤维和其生产方法。纤维的截面具有方形中空形状。最长边与最短边的长度比为1-2:1，角度为45至135°，纤维的中空度为12％至25％。区别特征是最长边与最短边的比为5:1至6:1。

US 2003/039827涉及具有方形截面和方形中空度的纤维。侧面略凹。中空度在5％至30％范围内。US 2003/039827中描述的纱线可以赋予由其制成的地毯以颜色强度和/或闪光效果。此外，所述文献公开了一种喷丝头板，其具有以中心点为中心的四个孔的簇。每个孔包括大体为等腰三角形的主要部分，一对侧边从所述主要部分延伸，一个孔的每个侧边与相邻孔的侧边隔开以限定间隙。US 2003/039827的孔的形状和角度不同于根据本发明的孔。由于孔的设计，纺织纤度在4至16dtex范围内的细纤维是不可行的。

CN 206494991涉及一种特殊形状的喷丝头板，且由四个四边形孔间隔排列形成。圆的方形纤维具有方形中空度。中空度为15至18％。由纤维制成的织物可以是防风和防水的。由于孔的设计，纺织纤度在4至16dtex范围内的细纤维是不可行的。

JP 2932721涉及一种聚酯纱线，其中纤维看起来是方形的并且具有多边形的中空截面。中空部分为10-40％。聚酯纱线可以赋予由其制成的织物和服装以清新的感觉和闪光的外观。JP 2932721的孔的形状和角度不同于根据本发明的孔。由于孔的设计，纺织纤度在4至16dtex范围内的细纤维是不可行的。

CN 2883409公开了一种用于纺织具有矩形截面的中空纤维的喷丝头。由纤维制成的织物可以是防风和防水的。喷丝头的喷丝孔是有1、2或4个狭缝的矩形体；矩形体的四个角由两个垂直交叉的长缝和一个向外延伸的短缝构成。CN 2883409的孔的形状和角度不同于根据本发明的孔。由于孔的设计，纺织纤度在4至16dtex范围内的细纤维是不可行的。

CN 105714390公开了一种高柔软度的复合纤维束。复合纤维束具有通过聚集100至200根单丝纤维而形成的束结构。每根单丝纤维的内部为中空圆形结构。每根单丝纤维的外部为方形结构层。向内凹弧排列在方形结构层的每一侧上。在每根单丝纤维的内部与外部之间排列有吸水层。在单丝纤维之间形成间隙，从而可以增加纤维的停滞空气量。吸水层排列在每根单丝纤维中。CN 105714390的孔的形状和角度不同于根据本发明的孔。由于孔的设计，纺织纤度在4至16dtex范围内的细纤维是不可行的。

在现有技术已知的方法中，中空纤维通过穿过一排连接的孔而形成。

现有技术未描述将方形中空纤维用于簇绒非织造背衬。

大部分簇绒非织造背衬是圆形的长丝。在簇绒过程中通过针将绒头纱线插入至背衬中时，圆形在边上仅提供单个接触点。

当前，可见对具有较轻重量的纤维和/或增加长丝与绒头纱线之间的接触和摩擦的纤维的需求。在两种情况下，均期望在簇绒时维持绒头保持能力的极佳性能。因此，期望开发符合所要求的增加长丝与绒头纱线之间的接触和摩擦，且改进绒头保持性能的纤维。

因此，本发明的目标为提供优化的纤维，其具有较轻重量和在长丝与绒头纱线之间增加的接触和摩擦以便提供极佳的绒头保持性能。

通过包含四方形截面的中空聚合纤维来解决在本发明的潜在问题。

根据本发明的聚合纤维具有以下优势：

-通过本发明纤维的中空度和四方形截面两者增加了纤维与绒头纱线之间的接触表面。

-纤维的中空度增加了每根纤维的外表面。

-纤维的四方形截面增大了纤维和绒头纱线的接触。

-相比于圆纤维，绒头纱线与本发明纤维之间的接触表面增加了20至60％。

发明内容

本发明涉及包含四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为直边或凹边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度。

特别地，本发明涉及包含四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度，

-所述纤维具有在4至16dtex范围内的纤度。

本发明还涉及包含如上文和下文所定义的聚合纤维的非织造织物。

本发明还涉及包含如上文和下文所定义的聚合纤维的地毯块。

本发明还涉及如上文和下文所定义的聚合纤维用于制备非织造织物的用途。

本发明还涉及毛细喷丝孔，其包括经设计以提供如上文和下文所定义的聚合纤维的排列孔图案。

具体实施方式

在本发明的意义上，术语“外圆r_o”是完全围绕纤维的横截面积的最小圆。

术语“纤维”指示拉长主体，其中长度尺寸大于宽度和厚度的横向尺寸。因此，术语“纤维”包括(单一)长丝、带、条等。纤维应理解为意指短纤维或称为长丝的连续纤维。对于非织造织物，纤维还可组合形成绒毛(fleece)，特别是粘结绒毛。

纤维：

根据本发明的聚合纤维具有总体上四方形的截面，优选方形的截面。在四个外角点中的每个相邻角点用假想线连接的情况下形成的区域基本上为方形。每个外角点由直连接段或凹连接段与其两个相邻外角点连接。所有四条外边彼此独立地为直边或凹边。优选地，每个外角的形状类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角。因此，优选地，每个外角的形状类似于箭头，其中两条直线或凹线从每个箭头起始且与相邻的箭头连接。在优选实施方案中，纤维的外部形状具有完美四方形形状(直边)。中空聚合纤维的四方形的外圆的直径优选在10μm至100μm，优选15μm至50μm范围内。

基于纤维的总横截面积，所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度。纤维的总横截面积为中空度的横截面积与其余纤维的横截面积的总和。

优选地，按纤维的总横截面积计，纤维的横截面中空度在15至20％范围内。

内部中空度的形状不重要。因此，中空度的形状可为圆形、椭圆形、三角形、四方形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形。

在另一实施方案中，中空度具有圆形形状。

在优选实施方案中，根据本发明的纤维仅具有单个孔。

经由喷丝孔通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备根据本发明的聚合纤维。对于熔融纺丝，呈熔融状态的聚合物可进料至喷丝头板，例如借助于挤出机。优选地，由喷丝头中的4个槽口形成一根单纤维，其中槽口不是连接的。因此，由离开四个槽口的组合的塑化聚合物熔体形成一根单纤维。换句话说，纤维的形状由槽口的四个片件形成，其中孔的毛细管具有如上文解释的箭头形状。通过将聚合物熔体分成四个部分股束，可实现较高的中空度比例。优选地，从每一侧的四个间隙注入气流，从而形成纤维形状。特别地，形成一根纤维的四个槽口中的每个槽口的形状类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角。尤其，四个槽口中的每一个具有箭头的形式。优选地，每个槽口的两个侧边的长度在0.4至0.6mm范围内。优选地，每个侧边的宽度在0.08至0.13mm范围内。形成四方形的四个槽口的外圆的直径优选在0.98至1.10mm，尤其0.95至1.03mm范围内。

优选地，在本发明的方法中，对离开喷丝头的纤维进行一步拉伸工艺(伸展工艺)。对于拉伸工艺，例如离开喷丝头的孔的新形成纤维首先穿过加热区，其中设定例如可引起纤维的塑性变形的温度。在加热区之后可存在冷却区。在此区中，纤维的温度降至低于玻璃转变温度T_g。冷却可以技术人员已知的不同方式进行。当纤维束离开冷却区时，束的温度应足够低以使其可跨越旋转或静态引导元件传递或沿所述元件传递，而不使纤维或束永久变形。为进行拉伸，离开喷丝孔以及(如果存在)加热区和冷却区的纤维的速度(纺丝速度)是固定的。速度可设定为某一值，例如通过使纤维束穿过一个或多个导丝辊若干次。必要时可加热导丝辊。通过伸展和/或拉伸纤维获得其最终机械特性和形态，尤其是其细度。

在根据本发明的一步拉伸工艺中，在固定纺丝速度之后立即拉伸纤维(即，初纺产物)。

在本发明的方法的优选实施方案中，以空气动力学方式拉伸离开喷丝头的纤维以获得所需强度。可将在纺丝方法中获得的长丝沉积以形成非织造织物。例如，将在纺丝方法中获得的长丝沉积于沉积带上，在所述沉积带上所述长丝位于彼此顶部。

在本发明的方法的另一优选实施方案中，纺丝方法可以熔喷法形式进行，其中从喷丝头离开的熔体被在高压和高温下的空气流夹带，以形成具有低厚度的纤维。这些纤维也可沉积以形成非织造织物。这主要在沉积转鼓上进行。

发现如果在一步中拉伸纤维，则获得具有改进的设计和改进的应用特性的方形中空纤维。

优选地，每个槽口的侧边的长度与宽度的比在4:1至6:1，优选地4.5:1至5.5:1范围内。

可以线性质量密度，即给定长度的纤维的重量来测量纤维的纤度。优选的是，根据本发明的聚合纤维具有在4至16dtex(SI-单位：1dtex＝1g/10000m)范围内的纤度。

纤维的材料：

原则上，根据本发明的聚合纤维可由任何成纤维聚合物，即可转化为满足可纺性条件的熔体或溶液的聚合物形成。

热塑性聚合材料可用于本发明中。在本发明的意义上，热塑性聚合物是在高于某一温度下可以可逆地变形，从而可如通常所需地重复此方法的那些聚合物。低于此特定温度，这些是不可变形物质。热塑性聚合材料必须具有适合于熔融纺丝的流变学特征。聚合物的分子量必须足以使得能够在聚合物分子之间缠结，但必须足够低以为熔融可纺的。对于熔融纺丝，热塑性聚合物的分子量为低于约1,000,000g/mol，优选约5,000g/mol至约750,000g/mol，更优选约10,000g/mol至约500,000g/mol并且甚至更优选约50,000g/mol至约400,000g/mol。热塑性聚合材料必须能够优选在伸长流动下相对快速地固化，且形成热稳定的纤维结构，如在已知方法中通常所遇到，例如用于短纤维的纺丝拉伸方法或纺丝粘合连续纤维方法。优选的聚合材料包括但不限于聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚乳酸酯、含卤素的聚合物、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、聚酰亚胺、由其衍生的共聚物和其混合物。

适合的聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚异丁烯、聚(1-戊烯)、聚(4-甲基戊-1-烯)、聚丁二烯、聚异戊二烯和含有聚烯烃的掺合物。适合的聚乙烯选自HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE和UHMW-PE。适合的聚烯烃掺合物包含至少一种聚烯烃，尤其是聚乙烯、聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物和至少一种不同的聚合物。不同的聚合物例如选自由以下各者制成的移植物或共聚物：聚烯烃和α,β-不饱和羧酸或羧酸酐、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚酰胺或提及的不同聚合物中的两种或更多种的混合物。

适合的含卤素成纤维聚合物为聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。

根据本发明的聚合纤维也可包含至少一种非热塑性聚合材料或由其组成。适合的非热塑性聚合材料为再生纤维素(特别是粘胶人造丝，莱赛尔纤维(lyocell))、棉、木浆等，和其混合物。可例如通过溶液纺丝或溶剂纺丝产生来自非热塑性聚合材料的聚合纤维。可经由毛细管通过挤出至酸凝固浴中来产生再生纤维素。

特别地，根据本发明的聚合物纤维包含选自以下的聚合物：聚烯烃、聚酯、聚酰胺和其共聚物和混合物。

根据本发明的聚合纤维可构建为单成分或多成分长丝。合适的实施方案为多成分长丝，其具有聚酯，尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯材料且具有共聚酯作为指状材料(finger material)。

根据本发明的聚合纤维适合于形成织物，例如可有利地用作过滤器的非织造织物。过滤器基质可由单一类型的长丝或不同类型的长丝的组合组成。

根据本发明的聚合纤维适合于形成织物，例如可有利地用作地毯块的非织造织物。地毯块可由单一类型的长丝或不同类型的长丝的组合组成。

不同类型的长丝可通过所谓的多形纺丝(multi-shape spinning)，通过使用具有不同形状的孔的组合的喷丝头在一个步骤中产生。由此，有可能在一个步骤中产生多层织物。因此，有可能产生具有不同层，例如具有不同透气性的过滤器。举例来说，所得过滤器可由在气流间接作用下具有从高到低梯度的透气性的层组成。本发明允许生产有效去除气载颗粒物且特征在于在长应用时间内保持低压降的过滤器。

长丝和所得过滤器的设计可根据需要的气流/空气渗透而优化。

有可能组合不同形状和/或不同尺寸的纤维：例如

a)具有相同形状、但具有不同旦尼尔值(例如12和6旦尼尔)的长丝的组合，例如根据本发明的纤维，优选呈自上而下的排列。

b)具有不同形状，例如圆形、椭圆形、三角形、四方形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的长丝的组合。例如圆形纤维和根据本发明的纤维的组合，优选呈自上而下的排列(双层织物)。

c)具有不同形状，例如圆形、椭圆形、三角形、四方形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的长丝的组合。例如圆形纤维和根据本发明的纤维和圆形纤维的组合，优选呈自上而下的排列(三层织物)。

d)具有不同形状，例如圆形、椭圆形、三角形、四方形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的长丝的组合。例如根据本发明的纤维和圆形纤维和根据本发明的纤维的组合(三层织物)。

e)具有不同形状的长丝的组合，例如根据本发明的纤维和选自三角形、4角星、5角星、6角星、7角星、8角星、椭圆形、H形、双H形和其组合的形状，呈自上而下的排列(双层和多层织物)。

方法：

在一个实施方案中，根据本发明的聚合纤维是纺熔纤维(spunmelt fiber)。熔融纺丝在本发明的意义上是一类热塑性挤出。熔融纺丝包括纺丝成网法(spunlaidprocess)、熔喷法(meltblown process)和纺粘法(spunbond process)。这些方法是所属领域的技术人员已知的。

生产纤维的第一步通常是混配或混合步骤。在混配步骤中，原料通常在剪切下加热。在存在加热的情况下的剪切将产生热塑性材料和任选的非热塑性材料的均质熔体。接着将获得的熔体置于挤出机中，材料在挤出机中被混合且经由毛细管输送以形成纤维。接着使纤维变纤细并收集。纤维优选是基本上连续的(即，具有大于约2500:1的长度与直径比)，且将被称为纺丝成网纤维(spunlaid fiber)。

在根据本发明的方法的优选实施方案中，使用包含毛细喷丝孔的喷丝头，所述毛细喷丝孔形成经设计以提供如上文所定义的聚合纤维的排列孔图案。

包含经设计以提供如上文所定义的聚合纤维的排列孔图案的喷丝头也是本发明的一个方面。

在优选实施方案中，喷丝头包含由四个槽口组成的孔，其中每个槽口的形状类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角(箭头)。

纤维可通过不同粘结方法转化为织物。在纺粘或熔喷法中，使用已知工业标准技术来使纤维固结。典型的粘结方法包括但不限于压延(压力和热量)、通过空气加热、机械缠结、水力缠结、针刺和化学粘结和/或树脂粘结。对于加压加热和通过空气加热粘结方法，需要可热粘结的纤维。纤维还可编织在一起以形成织物片。这种粘结技术是机械联锁方法。纤维织物可接着并入制品中。

本发明的另一方面是织物结构，例如呈织造织物、针织物、无纬纱布(laid scrim)或非织造织物形式，包含根据本发明的聚合纤维。在本发明的意义上，织物结构是纤维或纤维束的组合。其可为单层或多层的。在本发明的上下文中，织物结构被定义为由以下组成的织造织物：至少一个层，优选地超过一个层，单层或多层织造织物、单层或多层非织造织物、单层或多层针织物、单层或多层无纬纱布织物(优选地若干个层，由平行纤维、纤维束、纱线、捻线或绳索组成，其中纱线、捻线或绳索的平行纤维或纤维束的个别层可相对于彼此加捻)，或非织造织物。

本发明的一个特定方面是包含根据本发明的聚合纤维的非织造织物。因此，本发明的另一个方面是如上文所定义的聚合纤维用于制备非织造织物的用途。

非织造织物也被称为纺丝粘合非织造、纺丝成网、纺粘或纺丝粘合织物。

一般来说，非织造织物由实际上无限长度的纤维制得且在一种连续方法中制得。

非织造织物优选地通过热粘结而从通过熔喷获得的纤维获得。因此，非织造织物优选地包含熔喷聚合物纤维，特别是至少一种根据本发明的中空聚合物纤维。在特殊实施方案中，非织造织物包含至少一种根据本发明的聚合物纤维和至少一种选自以下的纤维：

-相比于根据本发明的聚合纤维具有不同旦尼尔值的纤维，

-相比于根据本发明的聚合纤维具有不同形状的纤维。

按纤维的总重量计，根据本发明的纤维的比例优选为1至99重量％。

与根据本发明的纤维不同的纤维的特定截面形状起次要作用，其条件是在陈述条件下，在陈述范围内实现相对于簇纱的棉结附着力。可使用不同于根据本发明的中空纤维的具有三角形截面的纤维(称为三叶形纤维)，具有四个、五个或更多个侧边的星形纤维，或具有扁平、椭圆形、T形、M形、S形、Y形或H形截面的纤维。

在非织造织物的技术领域中，术语“熔喷”大体上是指纺丝方法，其中热塑性纤维形成聚合物被熔融，经由模孔泵送且在离开纺丝喷嘴时进入高速气流。热气流通常从喷嘴侧离开，引导熔合聚合物流且致使形成极细的长丝。长丝沉积于收集器筛上，借以形成相对较细，通常自粘结的非织造网。熔喷法不同于常规纺丝成网技术，在所述技术中，产生的聚合物纤维不被来自喷丝头中的喷嘴的气流引导，而是通常仅通过抽吸拉伸至传送带上。

当在熔喷装置下方的表面上收集熔喷的聚合物纤维时，获得非织物。随后，非织物经热粘结以变为非织造织物。方法为单步方法。

在所属领域中已知如何改进熔喷法以获得更宽纤维直径分布的方法。举例来说，这可以如下地实现：通过调节吸收产生的聚合物纤维的气流，以使得所述聚合物纤维经受更高的湍流并且被强烈涡旋。或者，可通过将来自不同纺丝装置的具有不同直径的纤维同时纺成单一非织物来获得不同纤维直径。

在优选实施方案中，在同心空气熔喷法中进行熔喷。如本文所用，此术语是指熔喷法，其中使用多排纺丝模，其中的每一个被空气喷嘴环绕。如所属领域中所述，可因此获得相对较宽的纤维分布。

在优选实施方案中，在多排熔喷法中进行熔喷。如所属领域中所述，可在此类多排熔喷法(其中并行地挤压大量纺丝模)中增强纤维直径分布。

在非常优选的实施方案中，在同心空气多排熔喷法中进行熔喷。在此实施方案中，以多排法的形式进行同心空气熔喷法。此类方法尤其适合于获得宽纤维直径分布。

通常如下地进行同心空气多排熔喷法。通过喷丝头、经由多个模和喷嘴的阵列并行地送入熔融聚合物和热空气。产生的聚合物纤维被喷出热空气的同心喷嘴环绕。在从此类模开口离开之后，熔融聚合物紧接着被来自周围喷嘴的热空气伸展。整个系统产生高湍流，使得形成具有小纤维直径和大纤维直径的纤维截面。纤维被喷出至收集器上且涡旋。收集器可包括抽吸构件。纤维积聚于收集器表面上以获得非织造网，其可随后在必要时通过热粘结转化为非织造织物。因此，在一步拉伸工艺中制备非织造织物。

或者或另外，多个(即，两个、三个或更多个)多排熔喷装置可平行排列以将不同聚合物纤维纺成相同非织物。在这种方法中，从不同装置纺出的所有聚合物纤维在所述方法中混合且同时铺设在单一传送带上。获得包含不同纤维的非织物，其优选为均质的。可通过组合两个或更多个产生不同聚合物纤维的熔喷装置来增加纤维直径分布。当两个多排喷丝头以特定角度排列时，聚合物纤维被喷出至收集器上以产生强烈掺混的两种不同纤维类型的混杂非织造网。

用于调节非织物组成和特性的不同方法修改为所属领域中已知的且在所属领域中有所描述。每个喷丝头可由独立的挤出机进料，或两个喷丝头可从单一挤出机进料。在独立挤出机的情况下，两种不同聚合物可纺丝至收集器上以产生混杂的非织造网。举例来说，具有低熔点的聚合物可与具有较高熔点的另一聚合物，如聚乙烯和聚酯组合。当聚乙烯和聚酯被组合和压延时，聚乙烯可至少部分熔融以使聚酯纤维彼此粘附；产生非织造织物的高强度和小孔径。也有可能将从第一喷丝头熔喷的相对较细的纤维与从第二喷丝头纺丝成网的相对较粗的纤维组合。此类方法可用于获得高纤维直径变化。此外，聚合物材料可例如通过组合具有不同熔体流动指数的聚合物来组合，其赋予非织物特定的性质。举例来说，第一熔喷聚合物可具有600或更小的熔体流动指数，而第二聚合物可具有600或更大的熔体流动指数。熔体流动指数越高，熔体粘度越低。因此，从具有较高熔体流动指数的熔喷聚合物产生更细的纤维，然而从具有较低熔体流动指数的聚合物获得更粗的纤维。

非织物也可通过其它生产方法获得，其中两种不同纤维类型在相同纺丝方法中并行地纺丝和组合。举例来说，当与第二纺丝方法并行地进行同心空气多排熔喷法时，可在单一沉积物上获得搀混纤维的混合非织物。举例来说，当并行地施用两个喷丝头来生产聚合物纤维时，同心空气多排熔喷法可与常规熔喷法组合。举例来说，此类方法可经调节以使得将相对较细的纤维添加至从常规熔喷法产生的非织物中，而将具有较高直径的纤维添加至从同心空气多排熔喷法产生的非织物中。

在另一实施方案中，在单一熔喷法中从两种、三种或更多种不同类型的聚合物制备非织物，产生两种、三种或更多种不同类型的聚合物纤维。由此获得包含两种或更多种具有不同结构、聚合物组成和/或功能特性的不同纤维的非织物。举例来说，可通过从不同喷丝头，或从具有不同进料管线的单一喷丝头熔喷来组合不同的聚合物纤维。

熔喷的非织物经热粘结以获得非织造织物。如所属领域中已知的，此类热粘结可以使得至少部分维持非织物的基本纤维结构的方式进行。因此，在纤维可能不完全熔融、而是仅仅软化的程度上施加热量，以使得在整个非织造织物中产生结合位点。优选地，在热粘结步骤中在非织造织物的至少一部分，尤其在内部维持基本非织造结构。

在另一实施方案中，通过压延来进行热粘结。在此标准方法中，非织物穿过一对通常被加热的压延辊。压延步骤的条件经调节以使得仅出现纤维的部分熔融，使得非织物在所需程度上热粘结。可例如通过改变压延辊的速度、施加的压力、辊轧缝之间的距离和施加的温度来调节粘结量和粘结强度。由此，有可能获得一定程度的热粘结以使得获得所需的机械强度，从而可基本上维持，或至少在所需程度上维持基本纤维结构，尤其在非织物的纤芯中。压延可在非织物的总表面上进行，或当辊表面被图案化时在其一部分上进行。根据本发明，压延对于热粘结是优选的，因为可增加非织造织物的机械强度，同时可基本上维持非织物的纤维结构。

优选地，本发明的的非织造织物包含含有根据本发明的聚合纤维的簇绒背衬。

优选地，本发明的非织造织物包含含有纤维组合物的簇绒背衬，所述纤维组合物包含至少一种根据本发明的聚合纤维和至少一种选自以下的纤维：

-相比于根据本发明的聚合纤维具有不同旦尼尔值的纤维，

-相比于根据本发明的聚合纤维具有不同形状的纤维。

本发明的一个方面是如上文所定义的聚合纤维用于制备非织造织物的用途。

一种制备非织造织物的方法，其中采用包含至少一种根据本发明的中空聚合纤维或根据本发明的纤维组合物的纤维。

优选地，经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备非织造织物，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状，优选地，所述四个槽口中的每一个具有箭头的形式。

优选地，经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备非织造织物，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状，优选地，所述四个槽口中的每一个具有箭头的形式，其中对离开所述喷丝头的所述纤维执行一步拉伸工艺。

本发明的另一个方面为制备簇绒非织造织物，其中用于簇绒背衬中的簇绒的纤维包含至少一种根据本发明的中空聚合纤维。

本发明的另一方面为通过所描述的方法制备的簇绒非织造织物。

本发明的另一方面为根据本发明且如上文所定义的簇绒非织造织物作为地毯背衬以制造地毯的用途。

根据本发明且如上文所定义的簇绒非织造织物作为地毯背衬用于制造地毯的用途，其中根据本发明的中空聚合纤维选自聚酯和/或聚酰胺，是优选的。

在一个优选实施方案中，如上文所定义的聚合纤维可用于过滤器和地毯，特别是地毯块、全室地毯、门垫、训练用垫(throw-in mat)或鞋毯等，其中汽车簇绒地毯是优选的。

根据本发明的纤维的簇绒背衬层与绒头纱线接触且将其固定至衬底(簇绒背衬)。对于本发明有利的是纤维与绒头纱线之间的接触面积显著高于从现有技术已知的常用圆纤维。

有可能在簇绒背衬中排列根据本发明的纤维以使得纤维与纱线圈(绒头纱线)之间的接触角优选为20至90°，特别是40至90°，尤其是60至90°。

本发明的特殊实施方案为根据本发明的聚合纤维作为地毯背衬和过滤器的用途。

本发明的另一特殊实施方案为包含至少两种不同聚合物纤维的聚合物纤维组合物，其中至少一种所述纤维为如上文所定义的根据本发明的聚合纤维。在此处完全参考合适和优选的根据本发明的纤维的前述定义。

至少两种不同聚合物纤维在以下至少一种特性中不同：

-截面的形状，

-纤维的纤度，

-纤维的化学组成。

优选为多纤度单形长丝或多形长丝。

在优选实施方案中，在单阶段方法中，特别是使用单个喷丝头制备至少两种不同聚合物纤维。

本发明的另一实施方案为包含至少一种根据本发明且如上文所定义的聚合纤维和至少一种选自以下的纤维的纤维组合物：

-相比于根据本发明且如上文所定义的聚合纤维具有不同旦尼尔值的纤维，优选呈自上而下的排列，

-相比于根据本发明且如上文所定义的聚合纤维具有不同形状的纤维，优选呈自上而下的排列。

特定实施方案为一种纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度

和不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维。

特别地，一种纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度，

-所述纤维具有在4至16dtex范围内的纤度，

经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状

和不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维。

尤其，所述纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度

和不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维，其中不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维为固体。

特别地，所述纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度，

-所述纤维具有在4至16dtex范围内的纤度，

经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状

和不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维，其中不同于至少一种中空聚合纤维的至少一种纤维为固体。

尤其，一种纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度

和至少一种选自以下的纤维：

-相比于至少一种中空聚合纤维具有不同旦尼尔值的纤维，优选呈自上而下的排列，

-相比于至少一种中空聚合纤维具有不同形状的纤维，优选呈自上而下的排列。

特别地，所述纤维组合物，其包含至少一种含有四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有在12至25％范围内的横截面中空度，

-所述纤维具有在4至16dtex范围内的纤度,

经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状

和至少一种选自以下的纤维：

-相比于至少一种中空聚合纤维具有不同旦尼尔值的纤维，优选呈自上而下的排列，

-相比于至少一种中空聚合纤维具有不同形状的纤维，优选呈自上而下的排列。

在以下实施例中更详细地描述了本发明。

实施例

图1说明根据本发明的方形中空聚合纤维。

图2说明根据本发明的方形中空聚合纤维和圆形非中空纤维(固体纤维)的混合物。

图3说明根据本发明的方形中空聚合纤维。

图4展示形成根据本发明的中空聚合纤维的喷丝头的四个槽口的详细视图。

实施例1：

生产聚酯纺粘织物(非织造织物)。使用特殊喷丝头，其含有包括根据本发明的方形中空聚合纤维的不同纤维形状和将熔融聚合物进料至每个孔的定量盘。毛细管由宽度为0.12mm且长度为0.6mm且外径为0.99mm的每个槽口的4个片件指示。这产生良好方正度和至多18％中空度。使用所获得的纤维由网形成来产生簇绒背衬，其中30％的方形中空纤维在截面中垂直铺设。相比于圆形实心长丝，实现的总表面接触高40至50％。

实施例2：

生产聚酯纺粘织物(非织造织物)。使用特殊喷丝头，其含有包括根据本发明的方形中空聚合纤维的不同纤维形状和将熔融聚合物进料至每个孔的定量盘。毛细管由宽度为0.11mm且长度为0.6mm且外径为1.10mm的每个槽口的4个片件指示。这产生良好方正度和至多22％中空度。使用所获得的纤维由网形成来产生簇绒背衬，其中60％的方形中空纤维在截面中垂直铺设。相比于圆形实心长丝，实现的总表面接触高28.5至33.3％。

Claims (16)

1.一种包含四方形截面的中空聚合纤维，其中：

-四个角点基本上形成方形，

-所有四条边均为凹边或直边，

-所述纤维具有12至25％范围内的横截面中空度，

-所述纤维具有4至16dtex范围内的纤度。

2.根据权利要求1所述的中空聚合纤维，其中每个角的形状类似于锐角，或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角(箭头)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的中空聚合纤维，其中四方形的外圆的直径在10μm至100μm，优选15μm至50μm范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的中空聚合纤维，其经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角、或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状，优选地，所述四个槽口中的每一个具有箭头的形式，优选地经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中对离开所述喷丝头的纤维执行一步拉伸工艺。

5.根据权利要求4所述的中空聚合纤维，其中每个槽口的两条侧边的长度在0.4至0.6mm范围内，且每条侧边的宽度在0.08至0.13mm范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的中空聚合纤维，其中所述每个槽口的侧边的长度与宽度的比在4:1至6:1，优选地4.5:1至5.5:1范围内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的中空聚合纤维，其中所述纤维选自热塑性聚合物，优选地选自聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚乳酸酯、由其衍生的共聚物和其混合物。

8.一种纤维组合物，其包含至少一种根据权利要求1至7所述的聚合纤维和至少一种选自以下的纤维：

-相比于根据权利要求1至7所述的聚合纤维具有不同旦尼尔值(denier value)的纤维，优选呈自上而下的排列，

-相比于根据权利要求1至7所述的聚合纤维具有不同形状的纤维，优选呈自上而下的排列。

9.一种非织造织物，其包含根据权利要求1至7所述的聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物。

10.一种制备非织造织物的方法，其中采用包含至少一种根据权利要求1至7所述的中空聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物的纤维，优选地，其中所述非织造织物经由包含孔图案的喷丝头通过熔融纺丝或溶液纺丝来制备，其中通过使聚合物熔体穿过四个槽口的排列而形成一根单纤维，其中形成一根纤维的所述四个槽口中的每个槽口具有类似于锐角、或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状，特别地，形成一根纤维的所述四个槽口中的每一个具有箭头的形式，尤其其中对离开所述喷丝头的纤维执行一步拉伸工艺。

11.根据权利要求9所述的非织造织物，其呈簇绒非织造织物的形式。

12.根据权利要求9所述的非织造织物，其包含含有根据权利要求1至7所述的聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物的簇绒背衬。

13.一种地毯块，其包含根据权利要求1至7所述的聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物。

14.根据权利要求1至7所述的聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物在制造非织造织物(优选地地毯，特别地地毯块、全室地毯、门垫、训练用垫(throw-in mat)或汽车簇绒地毯)中的用途。

15.根据权利要求14所述的用途，其中根据权利要求1至7所述的聚合纤维或根据权利要求8所述的纤维组合物用作地毯背衬。

16.一种喷丝头，其包括毛细喷丝孔，形成经设计以提供根据权利要求1至7中任一项所述的聚合纤维的排列孔图案，优选地包括由四个槽口组成的孔，其中每个槽口具有类似于锐角、或基本上呈具有直侧边或凹侧边的直角的形状(箭头)。

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