CN116529432A - 具有表面纤维结构的基片 - Google Patents

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Abstract

提供了一种由非织造网形成并具有微结构化形貌的基片。用阳离子改性的多根短纤维通过用阴离子改性的粘合剂附着到所述非织造网上以改善所述非织造网的一种或多种属性,诸如柔软性、吸收性、耐磨性和阻隔特性。本公开还提供了一种形成基片的方法,所述方法包括将粘合剂印刷在非织造网上,并且所述使非织造网通过电镀模块。

Description

具有表面纤维结构的基片
背景技术
已经由织造和编织织物制成传统吸收制品,包括擦拭产品。这种擦拭物已经用于所有不同类型的行业,诸如用于工业应用、食品服务应用、健康和医疗应用以及用于一般消费者使用。如果洗涤得当,传统的抹布和浴巾可以重复使用。然而,一次性擦拭物持续受到欢迎,并且很容易取代许多传统的织造或编织产品。例如,一次性擦拭物可以提供许多优点。例如,一次性擦拭物通常更加无菌,因为它们通常没有碎屑和污染物,并且还可以预装清洁剂。例如,洗涤的抹布和浴巾仍然可以含有过去使用过的残留碎屑,并且还可以在洗涤过程中拾取碎屑。另外,洗涤织造或编织擦拭物不仅可以产生巨大的费用,而且还需要使用大量的水和必须妥善处理的洗涤剂。此外,洗涤过的抹布和洗碗布需要单独的溶剂或表面活性剂保存在手边,因为它们不像一次性擦拭物那样可以预先装载。
然而,一次性擦拭物经常受到利益冲突的限制。例如,工业擦拭物、食品服务擦拭产品、家用清洁擦拭物、医用擦拭产品等通常需要更大的强度,并且应该不仅能够吸收水基溶液,而且能够吸收油性物质。然而,从历史上看,在生产这种既具有良好吸水特性又具有良好吸油特性的擦拭物时遇到了一些问题。例如,增加擦拭产品的亲油性可导致吸水性较低的更疏水的片材。类似地,增加擦拭产品的亲水性可能导致亲水性片材的吸油性降低。此外,例如,提供具有良好耐磨性的擦拭产品会限制擦拭物的柔软性和总体吸收性。类似地,阻隔织物(诸如用于面具和表演织物中的那些)也存在利益冲突。例如,对阻隔织物进行处理以具有改善的阻隔特性也会增加织物的耐磨性,当织物接触使用者的皮肤时会产生不适感。
此外,改变这些制品的特性需要改变用于形成制品基底的组成,诸如通过改变在下面的非织造网形成期间使用的纤维或其他组分。这可能导致另外的问题,因为对基底组成的任何改变都可能导致如上所述的折衷,导致制造期间的延迟和困难,以及受到材料的基本特性的限制。
因此,在一个方面,提供具有总体改善的性能的基片是有益的。例如,在一个方面,提供一种在柔软性、吸收性、耐磨性和阻隔特性中的一种或多种方面表现出改善的性能的基片将是有益的。此外,提供一种由基片形成的制品是有益的,所述基片在制品的相对面上表现出改善的性能。
发明内容
在一方面,本公开总体上涉及一种具有微结构化形貌的基片。所述基片包括具有第一表面和相对的第二表面的非织造网,并且在第一平面中延伸。所述基片还包括粘合剂和在一个或多个不平行于第一平面的第二平面中延伸的多根短纤维,这些短纤维通过粘合剂附着到非织造网的第一表面上。此外,所述短纤维的至少一部分具有约5000微米或更小的长度、约5或更小的旦尼尔或它们的组合。
在另一方面,所述基片是擦拭产品或吸收制品。此外,在一方面,所述短纤维的至少一部分的长度为约1500微米或更小,并且旦尼尔为约3或更小,或者长度为约1500微米至约5000微米,并且旦尼尔为约3至约5。
此外,在一方面,所述非织造网包括弹性纤维、三维纤维、脱胶纤维素纤维、纸浆纤维或它们的混合物。另外地或替代地,所述非织造网包括聚乙烯纤维、聚乙烯纤维、纸浆纤维或其组合。在另一方面,所述非织造网是纺粘非织造网。此外,在一个方面,所述非织造网被压花
在又一方面,所述多根短纤维包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、人造丝纤维、尼龙纤维或它们的组合。此外,在一方面,所述粘合剂包含阴离子组分,所述多根短纤维包含阳离子,或它们的组合。在一个方面,所述阴离子组分和所述粘合剂涂覆在非织造网的至少一部分上。另外地或替代地,50%或更多的非织造网涂覆有阴离子组分和粘合剂。在一个方面,所述阴离子组分和粘合剂以包括圆形、正方形、线或它们的组合的图案施加在非织造网上。此外,在一方面,所述基片包括通过粘合剂粘附到非织造网的第二表面上的第二多根短纤维。在一方面,所述第二多根短纤维具有与第一多根短纤维不同的长度、旦尼尔或纤维组成,或它们的组合。
此外,在一个方面,所述非织造网表现出:约200%至约800%的水容量;当使用34gsm非织造网测量时小于约100克的压杯负荷;约80%或更高的细菌过滤效率;或它们的组合。在一方面,与不包括多根短纤维的相同非织造网相比,所述基片在水容量、压杯负荷或细菌过滤中的一项或多项方面表现出10%或更大的改善
本公开另外整体涉及一种形成基片的方法。所述方法包括形成在第一平面中延伸的非织造网,将粘合剂施加到非织造网的第一表面上,并且将多根短纤维粘附到非织造网上。在这样的方面,所述多根短纤维的至少一部分在不平行于第一平面的一个或多个第二平面中延伸,并且具有5000微米或更小的长度、5或更小的旦尼尔或它们的组合。
在另一方面,所述粘合剂包含阴离子组分,其中所述阴离子组分和所述粘合剂被印刷在非织造网上。在又一方面,所述阴离子组分和所述粘合剂以柔印方式印刷到非织造网上,并且所述多根短纤维被静电粘附到非织造网上。另外地或替代地,所述基片被压延。
本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。
附图说明
在说明书的其余部分中并参考附图更具体地提出了本公开全面并使之能够实施的公开内容,在附图中:
图1示出了根据本公开的基片的一个方面的剖视图;
图2示出了根据本公开的基片的一个方面的剖视图;和
图3示出了形成根据本公开的基片的方法。
在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
定义
术语“约”、“大约”或“大致上”在本文中用于修饰值时表示所述值可以增加或减少10%(诸如7.5%、诸如5%、诸如4%、诸如3%、诸如2%或诸如1%)并且保持在所公开的方面内。
如本文所用的术语“纤维”是指表观长度大大超过其表观宽度,即长度与直径之比至少为约10的细长颗粒。更具体地,如本文所用,纤维是指造纸纤维。本发明考虑使用各种造纸纤维,诸如例如天然纤维或合成纤维,或任何其他合适的纤维,以及它们的任何组合。可用于本发明的造纸纤维通常包括纤维素纤维并且更具体地包括木浆纤维。
术语“非织造网”通常是指具有成夹层的但不是以可识别方式的(如在针织织物中)各纤维或线的结构的网。合适的非织造织物或网的实例包括但不限于熔喷网、纺粘网、粘合梳理网、气流成网网、共成形网、水力缠结网等。
术语“熔喷网”泛指通过这样的工艺形成的非织造网,在所述工艺中将熔融的热塑性材料通过多个细的、通常为圆形的模头毛细管作为熔融纤维挤出到会聚的高速气体(例如,空气)流中,空气流使熔融热塑性材料的纤维的直径减小,所述直径可以为微纤维直径。此后,熔喷纤维由高速气流携载并且沉积在收集表面上以形成由随机分散的熔喷纤维组成的纤网。这样的工艺例如在授予Butin等人的美国专利号3,849,241中有所公开,所述专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。一般来讲,熔喷网可以是基本上连续的或不连续的、直径通常小于10微米的并在沉积到收集表面上时通常发粘的微纤维。
术语“纺粘网”通常是指包含小直径的基本上连续的纤维的网。所述纤维通过以下方式形成:将熔融的热塑性材料从多个细的、通常为圆形的且具有挤出纤维直径的喷丝头的毛细管挤出,然后通过例如引出拉伸(eductive drawing)和/或其他熟知的纺粘机制迅速变细。纺粘网的制备例如在授予Appel等人的美国专利号4,340,563、授予Dorschner等人的美国专利号3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利号3,802,817、授予Kinney等人的美国专利号3,338,992、授予Kinney等人的美国专利号3,341,394、授予Hartman等人的美国专利号3,502,763、授予Levy的美国专利号3,502,538、授予Dobo等人的美国专利号3,542,615和授予Pike等人的美国专利号5,382,400中描述和示出,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。纺粘纤维在沉积到收集表面上时通常是不发粘的。纺粘纤维有时可具有小于约40微米的直径,并通常介于约5至约20微米之间。
术语“共成形”通常是指包括热塑性纤维和第二非热塑性材料的混合物或稳定化基质的复合材料。例如,共成形材料可通过这样的工艺制成,其中所述将至少一个熔喷模头布置在斜槽附近,通过所述斜槽在形成网的同时向网添加其他材料。这样的其他材料可包括但不限于纤维有机材料,诸如木质或非木质纸浆,诸如棉、人造丝、再生纸、浆绒毛,以及超吸收性颗粒、无机吸收材料和/或有机吸收材料、经处理的聚合物短纤维等。这样的共成形材料的一些例子在授予Anderson等人的美国专利号4,100,324、授予Everhart等人的美国专利号5,284,703和授予Georger等人的美国专利号5,350,624中有所公开,这些专利中的每一份均全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
术语“粘合梳理网”是指由短纤维制成的网,这些短纤维穿过精梳或梳理单元输送,所述单元将短纤维分开并沿机器方向对齐,从而形成大致沿机器方向取向的纤维非织造网。这样的纤维通常以整包的形式购进,然后放在清棉机或成纤器中将纤维分开,然后再喂入梳理单元。一旦形成网后,就通过几种已知粘结方法中的一种或多种对其进行粘结。
术语“弹性体”和“弹性”是指在施加拉伸力后可在至少一个方向(诸如CD方向)上拉伸并在释放拉伸力后收缩/回到大约其原始尺寸的材料。例如,拉伸后的材料可具有比其松弛未拉伸长度大至少50%的拉伸长度,并将在释放拉伸力后回到其拉伸长度的至少50%以内。假想例将是这样一个一(1)英寸的材料样品:其可以拉伸到至少1.50英寸,并将在释放拉伸力后恢复到不超过1.25英寸的长度。有利地,材料收缩或恢复拉伸长度的至少50%,甚至更有利地至少80%。
术语“热点粘结”通常是指例如通过使材料在图案化辊(例如,压延辊)与另一个可以或可以不图案化的辊(例如,砧辊)之间通过而执行的过程。通常对这两个辊之一或两者加热。
术语“超声粘结”通常是指例如通过使材料在超声变幅杆与图案化辊(例如砧辊)之间通过而执行的过程。例如,通过使用静止的变幅杆和旋转的图案化砧辊而进行的超声粘结在授予Grgach等人的美国专利号3,939,033、授予Rust Jr.的美国专利号3,844,869和授予Hill的美国专利号4,259,399中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。此外,通过使用旋转式变幅杆与旋转式图案化砧辊进行的超声粘结在授予Neuwirth等人的美国专利号5,096,532、授予Ehlert的美国专利号5,110,403和授予Brennecke等人的美国专利号5,817,199中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。当然,任何其他超声粘结技术也可用于本发明。
如本文所用的术语“浆料”是指包含纤维和水的混合物。
当在本文中使用时,术语“吸收制品”或“制品”是指由纤维网制成的产品,包括但不限于个人护理吸收制品,诸如婴儿擦拭物、连指手套擦拭物、尿布、裤式尿布、敞口尿布、训练裤、吸收内裤、失禁用制品、女性卫生制品(例如,卫生巾)、泳衣等;医疗用吸收制品,诸如衣物、开窗术材料、垫料、床垫、绷带、吸收性布单和医用擦拭物;食品服务纸巾;服装制品;包装袋等。形成这样的制品的材料和方法是本领域技术人员熟知的。例如,吸收制品可包括衬里、外罩和位于它们之间的由纤维网形成的吸收材料或垫。
如本文所用的术语“擦拭产品”是指由纤维网制成的产品并且包括纸巾、工业擦拭物、餐饮服务擦拭物、餐巾纸、医用衬垫和其他类似产品。应当理解,在一个方面,当提及根据本公开的吸收制品或吸收网时,可以包括擦拭产品。
如本文所用,术语“基重”通常是指纤维产品每单位面积的干重并且通常以克/平方米(gsm)表示。使用TAPPI测试方法T-220测量基重。
如本文所用,术语“纵向”是指非织造网形成过程中纤维在其上沉积的成形表面的行进方向。
如本文所用,术语“横向”是指垂直于上文所定义的纵向并在成形表面的平面内的方向。
如本文所用,术语“纸浆”是指来自诸如木本和非木本植物的天然来源的纤维。木本植物包括例如落叶和针叶树。非木本植物包括例如棉、亚麻、西班牙草、马利筋属植物、秸秆、黄麻、大麻和甘蔗渣。纸浆纤维可以包括硬木纤维、软木纤维以及它们的混合物。
如本文所用,术语“平均纤维长度”是指通过利用显微技术测量确定的纤维、纤维束和/或纤维状材料的平均长度。从纤维的液体悬浮液中分离出至少20根随机选择的纤维的样品。将纤维放置于显微镜载玻片上,所述载玻片已准备好将纤维悬浮于水中。将着色染料添加到悬浮纤维中以对含纤维素的纤维进行着色,以便可以将它们与合成纤维区分或分离。将载玻片放置于Fisher Stereomaster II显微镜--S19642/S19643系列下。使用0-20密耳刻度在20X线性放大率下对样品中的20根纤维进行测量,并计算平均长度、最小和最大长度以及偏差或变异系数。在一些情况下,平均纤维长度将计算为纤维(例如,纤维、纤维束、纤维状材料)的加权平均长度,所述加权平均长度通过装备例如得自Kajaani OyElectronics,Kajaani,Finland的Kajaani纤维分析仪型号FS-200来测定。根据标准测试程序,用浸渍液处理样品,以确保不存在纤维束或碎片。每个样品在热水中分解并稀释成大约0.001%的悬浮液。使用标准的Kajaani纤维分析测试程序测试时,从稀释悬浮液中各自汲取每份约50ml至100ml的测试样品。加权平均纤维长度可以是算术平均值、长度加权平均值或重量加权平均值,并且可以由以下等式表示:
其中
k=最大纤维长度
xi=纤维长度
ni=长度为xi的纤维数
n=测量的纤维总数。
Kajaani纤维分析仪测量的平均纤维长度数据的一个特征是它不区分不同类型的纤维。因此,平均长度表示基于样品中的所有不同类型(如果有的话)纤维的长度的平均值。
术语“短纤维”是指由合成聚合物诸如聚丙烯、聚酯、消费后回收的(PCR)纤维、聚酯、尼龙等制成的不连续纤维,并且那些非亲水性的可以被处理为亲水性的。短纤维可以是切割纤维等。短纤维可以具有圆形、双组分、多组分、成型、中空等的横截面。
如本文所用,术语“磨料”旨在表示一种表面纹理,其使得非织造网能够擦洗用非织造网擦拭或清洁的表面,并且去除污垢等。研磨性可以根据用于制备研磨纤维的聚合物和非织造网的纹理程度而变化。
具体实施方式
本领域的普通技术人员应当理解,本讨论仅是对示例性方面的描述,而无意限制本公开的更广泛的方面。
一般而言,本公开涉及一种具有微结构化形貌的基片,所述基片由非织造网和粘附在非织造网的第一侧上的至少第一多根短纤维形成。特别地,本公开已经发现,通过仔细选择短纤维并将短纤维粘附到非织造网上,使得短纤维在通常不与非织造网共面的方向上延伸,可以改善基片的一种或多种特性,而不影响非织造网的特性,并且不需要改变非织造网的组成。此外,在一个方面,本公开已经发现,第二多根短纤维可以粘附到非织造网的第二侧上。在这一方面,第二多根短纤维可以在尺寸、形状或特性(诸如吸水性、吸油性等)上不同于第一多根纤维,从而在基片的每个表面上提供不同的特性,而不需要改变非织造网的组成或处理。
例如,在一个方面,可以选择第一和/或第二多根短纤维以改善非织造网的一种或多种特性,诸如吸水性、吸油性、柔软性、耐磨性、耐久性、阻隔特性等。例如,可以基于材料改善这些特性的能力来选择短纤维,并且短纤维可以由一种或多种合成纤维形成。在一个方面,短纤维可以由聚丙烯、聚酯、消费后回收的(PCR)纤维、消费前(例如工业后)回收的纤维、人造丝、聚酯、尼龙等形成。在一个方面,纤维可以由聚丙烯、聚酯、人造丝、尼龙或它们的组合形成。虽然可以选择固有地具有一种或多种上述特性的纤维,但是应该理解,在一个方面,可以对所选择的纤维进行处理,以赋予或增加它们的疏水性、吸收性或本领域已知的其他特性。然而,在一个方面,短纤维还可以包括纤维素纤维,诸如棉花,包括来自废物和回收的纤维,包括农用工业和纺织废物。
然而,在一个方面,一种或多种上述材料可用于形成短纤维,并且纤维的长度和/或旦尼尔可被改变以赋予另外的优点。例如,较短和/或较细(例如较低旦尼尔)的纤维可以提供较软的表面,而较长和/或较粗(例如较高旦尼尔)的纤维可以改善耐磨性或耐久性。因此,在一个方面,第一和/或第二多根短纤维可以具有约20或更小,诸如约17.5或更小,诸如约15或更小,诸如约12.5或更小,诸如约10或更小,诸如约8或更小,诸如约6或更小,诸如约5或更小,诸如约4或更小,诸如约3或更小,诸如约2或更小,或者其间的任何范围或值的旦尼尔。
此外,另外地或替代地,纤维可具有约10微米至约5000微米,诸如约50微米至约4000微米,诸如约100微米至约3000微米,诸如约150微米至约2000微米,诸如约200微米至约1000微米,诸如约250微米至约750微米,或者其间的任何范围或值的长度,所述长度为短纤维的最长尺寸。
此外,在一个方面,提供柔软性的短纤维可具有约4或更小,诸如约3.5或更小,诸如约3或更小,诸如约2.5或更小,诸如约2或更小,诸如约1.5或更小,诸如约1或更小,诸如约0.9或更小,诸如约0.8或更小,或者其间的任何范围或值的旦尼尔,和/或约2000微米或更小,诸如约1750微米或更小,诸如约1500微米或更小,诸如约1000微米或更小,诸如约500微米或更小的长度。例如,在一个方面,软纤维具有约2.5至约3.5的旦尼尔和约1000微米至约1700微米的长度、约1至约2的旦尼尔和约500微米至约1500微米的长度、约0.5至约1的旦尼尔和约250微米至约1000微米的长度,或者其间的任何范围或值。
类似地,具有良好耐磨性或耐磨特性的纤维可具有约4或更大,诸如约5或更大,诸如约7.5或更大,诸如约10或更大,诸如约15或更大,诸如约20或更大,诸如约25或更大,诸如约30或更大,诸如约35或更大,诸如约45或更小,诸如约40或更小,诸如约35或更小,诸如约30或更小,诸如约25或更小,或者其间的任何范围或值的旦尼尔,和/或约10毫米或更小,诸如约9毫米或更小,诸如约8毫米或更小,诸如约7毫米或更小,诸如约6000微米或更小,诸如约5000微米或更小,诸如约4000微米或更小,诸如约3000微米或更小,诸如约2000微米或更小,诸如约1200微米或更大,诸如约1300微米或更大,诸如约1400微米或更大,诸如约1500微米或更大,或者其间的任何值或范围的长度。例如,在一个方面,磨料纤维具有约5至约7的旦尼尔和约1250微米至约4000微米的长度、约9.5至约12的旦尼尔和约2500微米至约5500微米的长度、约19至约21的旦尼尔和约4500微米至约7500微米的长度、约38至约41的旦尼尔和约6500微米至约10,000微米的长度,或者其间的任何范围或值。
不管所选纤维的类型和尺寸如何,纤维都用阳离子处理。在一个方面,在短纤维的形成期间掺入阳离子,然而,应该理解的是,阳离子可以在形成后被掺入到短纤维中,诸如通过处理短纤维。在一个方面,阳离子是金属阳离子,诸如碱金属阳离子,并且在一个方面,可以选自钾、钠、锂或它们的组合。在一个方面,合适的带阳离子电荷的纤维可以作为处理过的短纤维从Agatex获得。
特别地,在一个方面,如上所述,多根纤维在暴露于磁场后通过粘合剂附接到非织造网上。如下文将更详细讨论的,可以使用多种技术将粘合剂施加到非织造网上,包括印刷、喷涂、浸涂等。尽管如此,在一个方面,粘合剂可以是本领域已知的任何粘合剂,但是可以用阴离子处理。因此,如下文将更详细讨论的,由于掺入纤维中或纤维上的阳离子与掺入粘合剂中的阴离子组分之间的吸引力,多根纤维可以镀覆或沉积在非织造网上。虽然可以使用本领域已知的任何阴离子,但是在一个方面,所述阴离子是对金属阳离子(诸如碱金属阳离子)具有合适吸引力的阴离子。因此,在一个方面,阴离子可以包括矿物阴离子,诸如氯、溴、碘或氟化盐阴离子,诸如PF6 -、SCN-、ClO4 -、CF3SO3-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-和(CF3SO2)3C-,以及它们的组合。在一个方面,合适的阴离子处理粘合剂可以从Agatex获得。
尽管选择了粘合剂,在一个方面,纤维通过粘合剂粘附到非织造网的一个或多个表面上。例如,参考图1,非织造网102可以具有施加在其上的粘合剂104,并且第一多根短纤维106通过粘合剂附着到非织造网上,以形成具有微结构化形貌的基底网100。此外,参考图2,并且如上所述,在一个方面,第一多根短纤维附着到非织造网的第一侧108,并且第二多根短纤维114通过粘合剂112附着到非织造网102的第二侧110。在一个方面,如上所述,第一多根短纤维106可以与第二多根短纤维114相同或不同。类似地,在一个方面,粘合剂112可以与粘合剂104相同或不同。例如,在一个方面,粘合剂本身可以大致相同或相似,但是粘合剂104可以用与粘合剂112不同的阴离子处理。然而,在一个方面,粘合剂104与粘合剂112相同或大致相同。
此外,虽然粘合剂104和/或112在图1和图2中显示为覆盖整个非织造网102,但是应理解,在一些方面,粘合剂可以施加到非织造网的约50%或更多,诸如约60%或更多,诸如约70%或更多,诸如约75%或更多,诸如约80%或更多,诸如约85%或更多,诸如约90%或更多,诸如约95%或更多,诸如约100%或更少,诸如约99%或更少,诸如约95%或更少,诸如约90%或更少,诸如约85%或更少,诸如80%或更少,或者其间的任何范围或值上。因此,在一个方面,粘合剂可以以图案施加,诸如点、正方形、线等。
尽管如此,如图1和2所示,第一和/或第二多根短纤维106/114在不与非织造网102共面或平行的一个或多个平面中沿着它们的长度(例如,从非织造网表面到短纤维远端的最大尺寸)延伸。具体地,如所示,在一个方面,并且仅作为实例,非织造网102沿着x轴在大致水平的方向上延伸,而短纤维106/116在不与x轴共面或平行的多个第二平面上延伸,从而在非织造网的第一和/或第二表面上形成微结构化形貌。应理解,由于将在下文中更详细讨论的附接纤维的过程,一些短纤维106/114可能被附接,使得长度大致平行于非织造网102延伸,然而,至少一部分,诸如约50%或更多,诸如约60%或更多,诸如约70%或更多,诸如约75%或更多,诸如约80%或更多的纤维可以在一个或多个第二平面中延伸,所述第二平面不与非织造网102延伸的第一平面共面或平行。因此,第一或第二多根短纤维进一步与层合物或分层非织造构型中的外层区分开。
此外,本公开令人惊讶地发现,多根短纤维不会降低基底网的基本特性,事实上,可以增加吸收性、耐磨性、柔软性、阻隔特性等中的一种或多种。
例如,在一个方面,非织造网能够吸收每克非织造网3.5克与6.0克之间的水。在某些示例性方面,通过测量由液体吸收导致的材料样品重量的增加而确定的非织造网的水容量可以在约200%至约800%之间,诸如约250%至约750%,诸如约300%至约700%,诸如约350%至约600%,或者其间的任何范围或值。此外,非织造网能够在约1秒至约2秒,诸如约1.1秒至约1.9秒,诸如约1.2秒至约1.8秒,诸如约1.25秒至约1.6秒,或者其间的任何范围或值的时间内吸收3.7克与4.3克之间的水。此外,如上所述,意外地发现,通过形成根据本公开的基片,非织造网的特性可以保持呈上述水平,或者在选择改善吸收性的纤维时甚至增加水平。
在一个方面,非织造网也可表现出良好的阻隔特性,并且可过滤至少约70%或更多的根据EN 13274-7(在100cm的面积上利用粒径为0.65微米和速度为95升/分钟的氯化钠气溶胶)测定的粒径为约0.65微米或更大的气载颗粒,诸如约75%或更多,诸如约80%或更多,诸如约85%或更多,诸如约90%或更多的粒径为约0.65微米或更大的颗粒。类似地,这些阻隔特性可以在通过非织造网保持良好透气性的同时表现出来。例如,非织造网可表现出根据ASTM D737(2020,使用38cm2样品和125Pa的压力测量)测量的约20cfm或更大,诸如约25cfm或更大,诸如约30cfm或更大,诸如约32.5cfm或更大,诸如约35cfm或更大,诸如约40cfm或更大,或者其间的任何范围或值的透气性。另外地或替代地,非织造网可表现出约80%或更高,诸如约85%或更高,诸如约90%或更高,诸如约95%或更高的细菌过滤效率(BCE),其测试在下文定义。
当根据下文阐述的压杯试验测试34gsm网时,非织造网还可具有小于约1500gm-mm,诸如约1400gm-mm或更小,诸如约1300gm-mm或更小,诸如约1200gm-mm或更小的以压杯能量测量的柔软性,以及小于约100克,诸如约95克,诸如约90克,诸如约85克,诸如约80克,诸如约75克,诸如约70克的压杯负荷。
此外,本公开已经发现,通过掺入根据本公开的短纤维,可以保持或甚至改善这些特性。例如,基于所选择的纤维、旦尼尔和长度,一种或多种上述特性可以提高上述值的大约10%或更多,诸如约20%,诸如约30%,诸如约40%,诸如约50%或更多。此外,在一个方面,通过掺入具有一种或多种上述特性的纤维,可以赋予非织造网非固有的特性,而不影响(例如降低或减少)非织造网的上述特性。例如,具有上述阻隔特性的非织造网可以与具有高柔软性的纤维结合,从而在不影响阻隔特性的情况下改善阻隔织物的柔软性。在这一方面,基片的柔软性可以比未经多根短纤维处理的具有阻隔特性的相同非织造网的柔软性大10%或更多,诸如约15%或更多,诸如约20%或更多,诸如约25%或更多。类似地,在一个方面,吸收性非织造网可以用磨料纤维处理,所述磨料纤维使耐磨性比未用多根短纤维处理的相同吸收性非织造网增加了约10%或更多,诸如约15%或更多,诸如约20%或更多,诸如约25%或更多。此外,在一个方面,具有吸水性或吸油性的非织造网可以包含多根纤维以改善吸水性或吸油性,使得非织造网的第一侧可以是吸油性的,而相反侧是吸水性的。例如,吸收性非织造网可以用油或水吸收性纤维处理,所述油或水吸收性纤维使各自的吸收性比未用多根短纤维处理的相同吸收性非织造网相比增加了约10%或更多,诸如约15%或更多,诸如约20%或更多,诸如约25%或更多。当然,如上所述,应该理解的是,第一多根纤维可以粘附到非织造网的第一侧,并且第二多根纤维可以粘附到非织造网的第二侧,使得可以改善上述特性中的两种或更多种,同时保持(如果未改善)非织造网的特性。
非织造网可由可用于形成非织造网材料的各种聚合物中的一种或多种形成,可包括烯烃(例如,聚乙烯和聚丙烯)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯)、聚酰胺(例如,尼龙)、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚氨酯(例如,热塑性聚氨酯)等。在一个特定的实施方案中,非织造网材料的纤维可包含烯烃均聚物。一种适合的烯烃均聚物是密度为0.91克每立方厘米(g/cm3)、熔体流动速率为1200g/10分钟(230℃,2.16kg)、结晶温度为113℃并且熔融温度为156℃的丙烯均聚物,并且可作为METOCENE MF650X聚合物得自荷兰Rotterdam的LyondellBasell Industries。另一种可以使用的适合的丙烯均聚物具有0.905g/cm3的密度、1300g/10分钟(230℃ 2.16kg)的熔体流动速率和165℃的熔融温度,并可作为聚丙烯3962得自Houston,Texas的Total Petrochemicals。另一种适合的聚丙烯可作为EXXTRALTM 3155得自Houston,Texas的ExxonMobil Chemical Company。
另外,多种热塑性弹性体和塑性体聚合物通常可用于本发明的非织造网材料,诸如弹性体聚酯、弹性体聚氨酯、弹性体聚酰胺、弹性体共聚物、弹性体聚烯烃等。在一个特定的实施方案中,弹性体半结晶聚烯烃因其独特的机械和弹性体特性的独特组合而被使用。半结晶聚烯烃具有或能够表现出基本上规则的结构。例如,半结晶聚烯烃可在其未变形状态下为基本上无定形的,但在拉伸时形成晶畴。烯烃聚合物的结晶度可为从约3%至约60%,在一些实施方案中从约5%至约45%,在一些实施方案中从约5%至约30%以及在一些实施方案中从约5%至约15%。同样,半结晶聚烯烃可具有从约15至约210焦耳/克(“J/g”),在一些实施方案中从约20至约100J/g,在一些实施方案中从约20至约65J/g以及在一些实施方案中从25至约50J/g的熔化潜热(ΔHf),熔化潜热是结晶度的另一个指标。半结晶聚烯烃也可以具有约10℃至约100℃,在一些实施方案中约20℃至约80℃以及在一些实施方案中约30℃至约60℃的维卡软化温度。半结晶聚烯烃可具有约20℃至约120℃,在一些实施方案中约35℃至约90℃以及在一些实施方案中约40℃至约80℃的熔融温度。熔化潜热(ΔHf)和熔融温度可使用差示扫描量热法(“DSC”)根据ASTM D-3417测定,如本领域技术人员熟知的那样。维卡软化温度可根据ASTM D-1525测定。
示例性半结晶聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯以及它们的共混物和共聚物。在一个具体实施方案中,采用聚乙烯,它是乙烯和α-烯烃(诸如C3-C20α-烯烃或C3-C12α-烯烃)的共聚物。合适的α-烯烃可以是直链的或支链的(例如,一个或多个C1-C3烷基支链,或芳基基团)。具体的实例包括1-丁烯;3-甲基-1-丁烯;3,3-二甲基-1-丁烯;1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯;具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯;乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯;1-十二烯以及苯乙烯。特别期望的α-烯烃共聚单体是1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。这样的共聚物的乙烯含量可以为约60摩尔%至约99摩尔%,在一些实施方案中约80摩尔%至约98.5摩尔%以及在一些实施方案中约87摩尔%至约97.5摩尔%。α-烯烃的含量可同样在从约1摩尔%至约40摩尔%,在一些实施方案中从约1.5摩尔%至约15摩尔%以及在一些实施方案中从约2.5摩尔%至约13摩尔%的范围内。
聚乙烯的密度可根据所用的聚合物的类型而变化,但通常在从约0.85g/cm3至约0.96g/cm3的范围内。聚乙烯“塑性体”例如可具有在从0.85g/cm3至0.91g/cm3范围内的密度。同样,“直链低密度聚乙烯”(LLDPE)可具有在从约0.91g/cm3至约0.94g/cm3范围内的密度;“低密度聚乙烯”(LDPE)可具有在从约0.91g/cm3至约0.94g/cm3范围内的密度;并且“高密度聚乙烯”(HDPE)可具有在从0.94g/cm3至0.96g/cm3范围内的密度。密度可根据ASTM1505测量。
尤其合适的聚乙烯共聚物是“直链的”或“基本上直链的”那些。术语“基本上直链的”意指:除了可归因于共聚单体的并入而产生的短链支链外,乙烯聚合物还在聚合物主链中包含长链支链。“长链支链”是指至少6个碳的链长。每条长链支链可具有与聚合物主链相同的共聚单体分布,并和其附接到的聚合物主链一样长。优选的基本上直链的聚合物被每1000个碳0.01条长链支链至每1000个碳1条长链支链取代,并在一些实施方案中被每1000个碳0.05条长链支链至每1000个碳1条长链支链取代。与术语“基本上直链的”相比之下,术语“直链的”意指聚合物缺乏可以测量的或显而易见的长链支链。也就是说,聚合物平均被每1000个碳低于0.01条长链支链取代。
直链乙烯/α-烯烃共聚物的密度是α-烯烃的长度和量两者的函数。也就是说,α-烯烃的长度越大且存在的α-烯烃的量越多,则共聚物的密度越低。虽然不是必需的,但是直链聚乙烯“塑性体”是尤其理想的,因为α-烯烃短链支化含量使得乙烯共聚物既表现出塑性也表现出弹性体特征,即“塑性体”。由于与α-烯烃共聚单体的聚合降低结晶度和密度,因此所得的塑性体通常具有低于聚乙烯热塑性聚合物(例如,LLDPE)但接近和/或重叠弹性体的密度。例如,聚乙烯塑性体的密度可以为0.91g/cm3或更低,在一些实施方案中从约0.85g/cm3至约0.88g/cm3以及在一些实施方案中从约0.85g/cm3至约0.87g/cm3。尽管具有类似于弹性体的密度,但是塑性体通常表现出更高的结晶度,并且可以形成不粘的且可相对自由流动的粒料。
α-烯烃共聚单体在聚乙烯塑性体内的分布在形成乙烯共聚物的不同分子量部分之中通常是随机和均匀的。共聚单体在塑性体内分布的这种均匀性可表示为60或更大,在一些实施方案中80或更大以及在一些实施方案中90或更大的共聚单体分布宽度指数值(“CDBI”)。另外,聚乙烯塑性体可通过DSC熔点曲线来表征,所述曲线表现出在50至110℃(第二熔体塌陷(melt rundown))区域中出现单个熔点峰。
用于本发明的优选塑性体是可以名称EXACTTM得自Houston,Texas的ExxonMobilChemical Company的基于乙烯的共聚物塑性体。其他适合的基于聚乙烯的塑性体可以名称ENGAGETM和AFFINITYTM得自Midland,Michigan的Dow Chemical Company。另外的适合的基于聚乙烯的塑性体是可以商品名INFUSETM诸如INFUSETM 9807得自Midland,Michigan的DowChemical Company的烯烃嵌段共聚物。可用于本发明的纤维中的聚乙烯是DOWTM 61800.41。另外其他适合的乙烯聚合物可以名称DOWLEXTM(LLDPE)、ASPUNTM(LLDPE)和ATTANETM(ULDPE)得自The Dow Chemical Company。其他合适的乙烯聚合物在授予Ewen等人的美国专利号4,937,299、授予Tsutsui等人的美国专利号5,218,071、授予Lai等人的美国专利号5,272,236和授予Lai等人的美国专利号5,278,272中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
当然,本发明绝不受限于乙烯聚合物的使用。例如,丙烯聚合物也可适于用作半结晶聚烯烃。合适的塑性体丙烯聚合物可包括例如丙烯共聚物或三元共聚物,包括丙烯与α-烯烃(例如C3-C20),诸如乙烯、1-丁烯、2-丁烯、各种戊烯异构体、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、5-甲基-1-己烯、乙烯基环己烯、苯乙烯等的共聚物。丙烯聚合物的共聚单体含量可为约35重量%或更低,在一些实施方案中约1重量%至约20重量%以及在一些实施方案中约2重量%至约10重量%。优选地,聚丙烯(例如,丙烯/α-烯烃共聚物)的密度可以为0.91克每立方厘米(g/cm3)或更低,在一些实施方案中从0.85至0.88g/cm3以及在一些实施方案中从0.85g/cm3至0.87g/cm3。适合的基于丙烯的共聚物塑性体可以名称VISTAMAXXTM(例如,2330、6202和6102)(基于丙烯-乙烯共聚物的塑性体)从Houston,Texas的ExxonMobil Chemical Co.商购获得,以名称FINATM(例如,8573)从Feluy,Belgium的Atofina Chemicals商购获得,以名称TAFMERTM从MitsuiPetrochemical Industries商购获得,以及以名称VERSIFYTM从Midland,Michigan的DowChemical Co.商购获得。合适的丙烯聚合物的其他实例在授予Datta等人的美国专利号6,500,563、授予Yang等人的美国专利号5,539,056和授予Resconi等人的美国专利号5,596,052中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
多种已知技术中的任一种通常都可以用于形成半结晶聚烯烃。例如,烯烃聚合物可以使用自由基或配位催化剂(例如,齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta))形成。优选地,烯烃聚合物由单中心配位催化剂诸如茂金属催化剂形成。这样的催化剂体系产生这样的乙烯共聚物,其中共聚单体在分子链内无规分布而在不同分子量的部分中均匀分布。茂金属催化的聚烯烃例如在授予McAlpin等人的美国专利号5,571,619、授予Davis等人的美国专利号5,322,728、授予Obijeski等人的美国专利号5,472,775、授予Lai等人的美国专利号5,272,236和授予Wheat等人的美国专利号6,090,325中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。茂金属催化剂的实例包括双(正丁基环戊二烯基)二氯化钛、双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆、双(环戊二烯基)氯化钪、双(茚基)二氯化锆、双(甲基环戊二烯基)二氯化钛、双(甲基环戊二烯基)二氯化锆、二茂钴、环戊二烯基三氯化钛、二茂铁、二氯二茂铪、异丙基(环戊二烯基-1-芴基)二氯化锆、二氯二茂钼、二茂镍、二氯二茂银、二茂钌、二氯二茂钛、氢氯二茂锆、二氯二茂锆等。用茂金属催化剂制得的聚合物通常具有窄分子量范围。例如,茂金属催化的聚合物可以具有4以下的多分散性数值(Mw/Mn)、受控的短链支化分布以及受控的全同立构规整度。
半结晶聚烯烃的熔体流动指数(MI)通常可以变化,但一般在约0.1克/10分钟至约100克/10分钟,在一些实施方案中从约0.5克/10分钟至约30克/10分钟以及在一些实施方案中约1至约10克/10分钟的范围内,这些值在190℃下测定。熔体流动指数是当在190℃下在10分钟内经受5000克力时被迫使通过挤出式流变仪孔口(0.0825英寸直径)的聚合物的重量(以克计)并可根据ASTM测试方法D1238-E测定。
当然,其他热塑性聚合物也可用于形成非织造网材料。例如,可以使用基本上无定形的嵌段共聚物,所述共聚物具有至少两个单烯基芳烃聚合物嵌段,这些嵌段被至少一个饱和共轭二烯聚合物嵌段分开。单烯基芳烃嵌段可包括苯乙烯及其类似物和同系物,诸如邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、1,3-二甲基苯乙烯对甲基苯乙烯等,以及其他单烯基多环芳族化合物,诸如乙烯基萘、乙烯基蒽等。优选的单乙烯基芳烃为苯乙烯和对甲基苯乙烯。共轭二烯嵌段可包括:共轭二烯单体的均聚物,两种或更多种共轭二烯的共聚物,以及一种或多种二烯与另一种单体的共聚物,其中嵌段主要是共轭二烯单元。优选地,共轭二烯包含从4至8个碳原子,诸如1,3-丁二烯(丁二烯)、2-甲基-1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯(戊间二烯)、1,3-己二烯等。
单烯基芳烃(例如,聚苯乙烯)嵌段的量可以变化,但通常占共聚物的约8重量%至约55重量%,在一些实施方案中占共聚物的约10重量%至约35重量%,而在一些实施方案中占共聚物的约25重量%至约35重量%。适合的嵌段共聚物可包含数均分子量为约5,000至约35,000的单烯基芳烃末端嵌段和数均分子量为约20,000至约170,000的饱和共轭二烯中间嵌段。嵌段聚合物的总数均分子量可为约30,000至约250,000。
尤其适合的热塑性弹性体嵌段共聚物可以商品名KRATONTM得自Houston,Texas的Kraton Polymers LLC。KRATONTM聚合物包括苯乙烯-二烯嵌段共聚物,诸如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯。KRATONTM聚合物也包括通过苯乙烯-二烯嵌段共聚物的选择性氢化而形成的苯乙烯-烯烃嵌段共聚物。这样的苯乙烯-烯烃嵌段共聚物的实例包括苯乙烯-(乙烯-丁烯)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯-(乙烯-丁烯)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯-(乙烯-丙烯)和苯乙烯-乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯。这些嵌段共聚物可以为线性、辐射状或星形分子构型。具体的KRATONTM嵌段共聚物包括以商品名G1652、G 1657、G 1730、MD6673、MD6703、MD6716和MD6973销售的那些。各种适合的苯乙烯嵌段共聚物在美国专利号4,663,220、4,323,534、4,834,738、5,093,422和5,304,599中有所描述,它们据此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。其他市售嵌段共聚物包括可以商品名SEPTONTM得自日本Okayama的Kuraray Company,Ltd.的S-EP-S和S-E-E-P-S弹性体共聚物。另外其他适合的共聚物包括可以商品名VECTORTM得自Houston,Texas的DexcoPolymers的S-I-S和S-B-S弹性体共聚物。另一种适合的是由A-B-A-B四嵌段共聚物构成的聚合物,诸如在授予Taylor等人的美国专利号5,332,613中所讨论的,所述专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。这样的四嵌段共聚物的实例是苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)(“S-EP-S-EP”)嵌段共聚物。
如上所讨论的单种聚合物可用于形成构成非织造网材料的纤维,并当使用时,可按非织造网材料的总重量计以最多100重量%的量使用,诸如约75重量%至约99重量%,诸如约80重量%至约98重量%,诸如约85重量%至约95重量%。然而,在其他实施方案中,非织造网材料可包含得自上文所讨论的聚合物的两种或更多种聚合物。例如,形成非织造网材料的单组分纤维可包括由以下量的烯烃均聚物形成的纤维,所述量按非织造网材料的总重量计,在约5重量%至约80重量%,诸如约10重量%至约75重量%,诸如约15重量%至约70重量%的范围内。同时,纤维还可以包含烯烃聚合物的衍生物。例如,非织造网材料可包含以下量的弹性体半结晶聚烯烃或“塑性体”(例如,乙烯/α-烯烃共聚物、丙烯/α-烯烃共聚物或它们的组合)、热塑性弹性体嵌段共聚物或它们的组合,所述量按非织造网材料的总重量计,在约20重量%至约95重量%,诸如约25重量%至约90重量%,诸如约30重量%至约85重量%的范围内。
在另外的实施方案中,形成非织造网材料的纤维可以是多组分的并可具有皮芯布置或并排布置。例如,在皮芯多组分纤维布置中,皮可包含聚丙烯与基于聚丙烯的塑性体(例如,VISTAMAXXTM)的共混物,而芯可包含聚乙烯和基于聚乙烯的塑性体(例如,INFUSETM)的共混物。在另一方面,皮可包含聚乙烯和基于聚乙烯的塑性体(例如,INFUSETM)的共混物,而芯可包含聚丙烯和基于聚丙烯的塑性体(例如,VISTAMAXXTM)的共混物。另外,在另外其他实施方案中,芯可包含100%的聚乙烯或聚丙烯均聚物。
例如,在一些实施方案中,形成非织造网材料的纤维可具有皮芯布置,其中皮按多组分纤维的皮组分的总重量计可包含从约20wt.%至约90wt.%,诸如从约25wt.%至约80wt.%,诸如从约30wt.%至约70wt.%的烯烃均聚物(例如,聚丙烯或聚乙烯)。同时,皮按多组分纤维的皮组分的总重量计还可以包含约10重量%至约80重量%,诸如约20重量%至约75重量%,诸如约30重量%至约70重量%的基于烯烃的塑性体(例如,基于聚丙烯的塑性体或基于乙烯的塑性体)。
此外,芯按多组分纤维的芯组分的总重量计可包含约30重量%至约100重量%,诸如约40重量%至约95重量%,诸如约50重量%至约90重量%的烯烃均聚物(例如,聚丙烯或聚乙烯)。另外,芯按纤维的芯组分的总重量计可包含约0重量%至约70重量%,诸如约5重量%至约60重量%,诸如约10重量%至约50重量%的基于烯烃的塑性体(例如,基于聚丙烯的塑性体或基于乙烯的塑性体)。
另外,皮的重量百分比按纤维的总重量计可在约10重量%至约70重量%,诸如约15重量%至约65重量%,诸如约20重量%至约60重量%的范围内。同时,芯的重量百分比按纤维的总重量计可在约30重量%至约90重量%,诸如约35重量%至约85重量%,诸如约40重量%至约80重量%的范围内。
此外,形成非织造网材料的纤维可具有并排布置,其中两根纤维彼此相邻共挤出。在这样的实施方案中,第一侧可包含聚乙烯和基于聚乙烯的塑性体,而第二侧可包含聚丙烯和基于聚丙烯的塑性体。聚乙烯按第一侧的总重量计可以按约30重量%至约90重量%,诸如约35重量%至约80重量%,诸如约40重量%至约70重量%范围内的量存在于第一侧中。同时,基于聚乙烯的塑性体按第一侧的总重量计可以按约20重量%至约80重量%,诸如约25重量%至约70重量%,诸如约30重量%至约60重量%范围内的量存在于第一侧中。此外,聚丙烯按第二侧的总重量计可以按约30重量%至约90重量%,诸如约35重量%至约80重量%,诸如约40重量%至约70重量%范围内的量存在于第二侧中。同时,基于聚丙烯的塑性体按第二侧的总重量计可以按约20重量%至约80重量%,诸如约25重量%至约70重量%,诸如约30重量%至约60重量%范围内的量存在于第二侧中。
对于诸如上文所讨论的那些纤维构型,在一些实施方案中,丙烯-乙烯共聚物可用于皮和/或芯或第一侧和/或第二侧中以充当增容剂并增强皮与芯之间的粘结。例如,丙烯-乙烯共聚物按皮的总重量计可以按约0.5重量%至约20重量%,诸如约1重量%至约15重量%,诸如约2重量%至约10重量%范围内的量存在于皮中。替代地,丙烯-乙烯共聚物按芯的总重量计可以按约0.5重量%至约20重量%,诸如约1重量%至约15重量%,诸如约2重量%至约10重量%范围内的量存在于芯中。
其他添加剂也可掺入非织造网材料中,诸如熔体稳定剂、加工稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、热老化稳定剂、增白剂、防结块剂、粘度调节剂等。也可以采用粘度调节剂,诸如聚乙烯蜡(例如,得自Eastman Chemical的EPOLENETMC-10)。亚磷酸酯稳定剂(例如,可得自Tarrytown,N.Y.的Ciba Specialty Chemicals的IRGAFOS和可得自Dover,Ohio的Dover Chemical Corp.的DOVERPHOS)是示例性的熔体稳定剂。此外,受阻胺稳定剂(例如,可得自Ciba Specialty Chemicals的CHIMASSORB)是示例性的热和光稳定剂。另外,受阻酚在膜制造中常用作抗氧化剂。一些合适的受阻酚包括可以商品名IRAGANOXTM诸如IRGANOXTM 1076、1010或E 201得自Ciba Specialty Chemicals的那些。当采用时,此类添加剂(例如抗氧化剂、稳定剂等)可各自以非织造网材料的约0.001重量%至约25重量%,在一些实施方案中约0.005重量%至约20重量%以及在一些实施方案中0.01重量%至约15重量%的量存在。
上面讨论的聚合物以及上面讨论的其他任选的添加剂组分可形成单组分或多组分纤维,并且挤出或纺丝形成本发明的非织造网材料,然后可用于各种产品,如擦拭物、吸收制品、可穿戴制品等,并且在下文将更详细地讨论。单组分纤维可由一种聚合物或聚合物共混物以及任选的增粘剂形成,将它们配混然后由单台挤出机挤出。同时,多组分纤维可由从单独的挤出机挤出的两种或更多种聚合物形成(例如,双组分纤维),其中可将聚合物中的一种或多种与增粘剂配混,但当聚合物之一表现出固有的粘着性时这不是必需的,诸如VISTAMAXXTM聚合物和INFUSETM聚合物。聚合物可布置在纤维的整个横截面中的基本上恒定设置的不同的区中。各组分可以按任何所需的构型布置,诸如皮芯型、并排型、夹层型、海中岛型、三岛型、牛眼型或本领域已知的各种其他布置形式等等。用于形成多组分纤维的各种方法在授予Taniguchi等人的美国专利号4,789,592、授予Strack等人的美国专利号5,336,552、授予Kaneko等人的美国专利号5,108,820、授予Kruege等人的美国专利号4,795,668、授予Pike等人的美国专利号5,382,400、授予Strack等人的美国专利号5,336,552和授予Marmon等人的美国专利号6,200,669中有所描述,这些专利以引用的方式整体并入本文用于所有目的。也可以形成具有各种不规则形状的多组分纤维,诸如在授予Hogle等人的美国专利号5,277,976、授予Hills的美国专利号5,162,074、授予Hills的美国专利号5,466,410、授予Largman等人的美国专利号5,069,970和授予Largman等人的美国专利号5,057,368中所述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。此外,本发明也设想了中空纤维,并且这样的纤维可减少所需的聚合物的量,以及减轻所得非织造网材料的基重。
在任何情况下,无论非织造网材料是通过熔喷、纺粘或任何其他非织造网材料技术形成的,然而,当增粘剂和/或任何任选的添加剂与一种或多种聚合物混合时,还应该理解,在一些实施方案中,芯可以是两种或更多种聚合物的混合物,诸如聚丙烯和VISTAMAXXTM塑性体,而皮也可以是两种或更多种聚合物的混合物,诸如聚乙烯和INFUSETM塑性体。一般来讲,芯的组成可被选择成使得所得的总体材料是像布一样的、可悬垂的且柔软的,而皮的组成可被选择成使得皮提供有效移除污垢而不会使使用者经历粘滑运动同时不留下残余物所需的粘着性水平。
现在将更详细地描述形成本发明的纤维和非织造网材料的各种实施方案。当然,应当理解,下文提供的描述仅仅是示例性的,并且本公开设想了形成非织造网材料的其他方法。特别地,非织造网材料可以由熔喷纤维或通过熔喷以外的其他方法形成,诸如纺粘法。通过纺粘法形成非织造网材料的一个优点在于:与用于形成熔喷非织造网材料的聚合物相比,可以使用更高分子量的聚合物,因为用于纺粘设备的毛细管模头的大小大于熔喷设备。然而,还应当理解的是,就形成熔喷非织造网材料而言,熔喷模头的毛细管的大小可增大以适应高粘度(例如,高分子量)。然而,一般来讲,当根据ASTM测试方法D1238-E在190℃的温度下接受2160克的负荷时,本发明的聚合物的熔体流动速率可在从约3克/10分钟至约50克/10分钟的范围内。这样,在形成纺粘非织造网材料时,可以使用具有高粘度和结晶度的聚合物。例如,可以使用具有从约15克/10分钟至约50克/10分钟,诸如从约20克/10分钟至约35克/10分钟的熔体流动速率的聚丙烯;具有从约3克/10分钟至约20克/10分钟,诸如从约10克/10分钟至约15克/10分钟的熔体流动速率的烯烃嵌段共聚物塑性体;以及具有从约5克/10分钟至约30克/10分钟,诸如从约10克/10分钟至约25克/10分钟的熔体流动速率的聚乙烯。
如果需要,非织造网材料可具有多层结构。适合的多层材料可包括例如纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层合物和纺粘/熔喷(SM)层合物,其中通常如上文形成纺粘和熔喷层。然而,在一个方面,本公开包括不含SMS层合物的非织造网和/或基片。特别地,如上所述,根据本公开的非织造网可改为具有通过粘附的短纤维引入非织造网的特性,因此不需要任何与SMS层合物相关的传统益处。
本发明设想的非织造网材料的另一个例子是在多重纺堆机(multiple spin bankmachine)上产生的纺粘网,其中纺堆将纤维沉积在由之前的纺堆沉积的纤维层上。这样的单独的纺粘非织造网也可被视为多层结构。在这种情况下,非织造网中的沉积纤维的各种层可以是相同的,或者它们可在基重上和/或在组成、类型、大小、卷曲水平和/或所生产的纤维形状方面有所不同。又如,单个非织造网可作为两个或更多个纺粘网、梳理网等的单独产生的层而提供,这些层被粘结在一起以形成非织造网。这些单独产生的层可在生产方法、基重、组成和纤维方面有所不同。
本发明设想的非织造网材料还可以包含另外的纤维组分,以使得其被视为复合物。例如,可使用本领域已知的多种缠结技术(例如,水力、空气、机械等)中的任一种将非织造网与另一种纤维组分缠结。在一个实施方案中,由一种聚合物形成的非织造网可与包含另一种聚合物的纤维用水力缠结法整体缠结在一起。典型的水力缠结工艺利用水的高压射流来缠结纤维以形成高度缠结的固结纤维结构,例如非织造网。水力缠结的非织造网例如在授予Evans的美国专利号3,494,821和授予Boulton的美国专利号4,144,370中有所公开,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。复合物的纤维组分可占所得复合物的任何所需的量。例如,纤维组分可占复合物的约50重量%以上,并且在一些实施方案中占复合物的从约60重量%至约90重量%。同样,非织造网可占复合物的约50重量%以下,并且在一些实施方案中占复合物的从约10重量%至约40重量%。在一些实施方案中,非织造网可包括基于聚烯烃的纺粘网(例如,聚丙烯或聚乙烯),而纤维组分可包括含有以下共混物的纤维:聚丙烯和VISTAMAXXTM或任何其他基于丙烯的塑性体的共混物,或聚乙烯和INFUSETM或任何其他适合的基于乙烯的塑性体的共混物。
也可以水刺非织造网材料。水刺非织造网公开于例如授予Topolkaraev等人的美国专利号7,779,521中。对于水刺法,将纤维层沉积在有小孔的支持物上。有小孔的支持物通常为连续的丝网,有时称为成型织物。成型织物通常用于非织造布行业,并且本领域的技术人员能认识到对水刺目的有利的特定类型。替代地,有小孔的支持物可以是圆筒的表面,并且通常可以是支撑纤维并将它们在赋予能量以缠结纤维的水射流或水帘下转运的任何表面。美国Peabody,Mass.的Innovent Inc.、上述Rieter Perfojetand和Fleissner销售适于所述目的的筛网和圆筒。
通常,有小孔的支持物具有允许排水的孔,但替代地或另外地,有小孔的支持物可具有升高部或凹槽,以允许排水并在成品织物上赋予形貌特征。在此背景下,“水”是指这样的流体,其主要为水,但可以包含有意或无意的添加剂,包括矿物质、表面活性剂、消泡剂和各种加工助剂。
当纤维沉积在支持物上时,它们可以完全无粘结,替代地,纤维可在沉积到有小孔的支持物上时以非织造布的形式轻微粘结。在本发明的其他方面,可将未粘结的纤维沉积在支持物上,并且在水刺前,可将纤维用热或其他方式轻微粘结。通常期望的是,在水射流下经过的纤维具有足够的运动性以有效地水刺。
水刺的一般条件即水压、喷嘴类型、有小孔的支持物的设计是本领域技术人员熟知的。“水刺”及其派生形式是指通过以下方式形成织物的工艺:通过使用水的高速射流或帘将纤维机械包裹和缠结成网。所得的水刺织物在文献中有时称为“水刺布”或“水织布”。
一般来讲,高压水系统将水输送到从中排出高速水的喷嘴或孔口。纤维层在有小孔的支持构件上被转运通过至少一个高速水射流或帘。替代地,可以使用多于一个水射流或帘。水对纤维的直接冲击导致纤维缠绕和扭结并围绕附近的纤维缠结。另外,一些水可从有小孔的支持构件上回弹,所述回弹的水也有助于缠结。然后,用于水刺的水一般从支持构件的下方排入歧管中,并通常再循环。作为水刺工艺的结果,纤维转化成连贯的织物。
不论形成的非织造网材料的类型如何,非织造网材料的基重通常可以变化,诸如从约10克每平方米(“gsm”)至约150gsm,在一些实施方案中从约20gsm至约125gsm以及在一些实施方案中从约25gsm至约100gsm。当使用多种非织造网材料时,这样的材料可具有相同或不同的基重。
此外,本公开通常还包括形成根据本公开的基片的方法。例如,参考图3,使用上述材料或类似物根据本领域已知的任何方法形成的非织造网202可以从第一辊204展开。非织造网202可以经历本领域已知的各种工艺,包括压花(未示出),并且具有施加到其上的粘合剂206。如图3中所示,本公开已经发现,可以使用柔印印刷机208在线施加粘合剂。然而,应该理解,在一些方面,可以使用其他施加方法。尽管如此,具有施加到其上的粘合剂206的非织造网202进入包含用阳离子处理的短纤维的电镀设备210。如本领域已知的,电镀模块210包含电极和电解质,使得多根短纤维被电镀或沉积到含阴离子的粘合剂206上。最后,在一个方面,包含电镀纤维210的非织造网202可以被压延212,以在被卷绕在辊214上作为根据本公开的基片之前进一步改善纤维粘合。
一旦熔喷非织造网材料、纺粘非织造网材料或任何其他非织造网材料形成,并且在经历电镀和/或压延之前或之后,非织造网材料可被进一步加工以减少在使用非织造网材料时留下的毛,最大程度降低表面与非织造网材料接触后在表面上的残余物或条痕的量,以及提高非织造网材料的灰尘保持容量。
例如,如上所讨论,可对非织造网材料进行穿孔、后粘结或这两种处理。穿孔可通过在非织造网材料中形成可将微粒、灰尘、病原体等捕获在其中的袋而提高非织造网材料的灰尘保持容量。穿孔可通过本领域普通技术人员已知的任何适合的方法进行,诸如激光穿孔、狭缝穿孔、针式穿孔或使用图案化辊的热穿孔。
同时,后粘结可降低非织造网材料的起毛量,并且还可通过形成将微粒、灰尘、病原体等捕获在其中的凹痕而提高非织造网材料的灰尘保持容量。虽然不是必需的,但在非织造网材料中形成孔和粘结的工艺可同时进行。然而,应当理解的是,也可以使用不同时进行的其他形成孔和粘结的方法,如本领域的普通技术人员已知的那样。
为了在非织造网材料上同时形成孔和纹理元素,通常使用图案化粘结技术(例如,热点粘结、超声粘结等),其中将非织造网材料提供给由至少一个图案化辊限定的辊隙。热点粘结例如通常采用在两根辊之间形成的辊隙,这两根辊中的至少一根图案化。在另一方面,超声粘结通常采用在超声变幅杆与图案化辊之间形成的间隙。不论所选的技术如何,图案化辊均包括多个升高的粘结元件以同时粘结非织造网材料并在非织造网材料中形成孔。
可对粘结元件的大小进行专门定制以有利于在非织造网材料中形成孔并增强非织造网材料中所含的纤维之间的粘结。例如,粘结元件的长度尺寸可为从约300至约5000微米,在一些实施方案中从约500至约4000微米以及在一些实施方案中从约1000至约2000微米。粘结元件的宽度尺寸可同样在从约20至约500微米,在一些实施方案中从约40至约200微米以及在一些实施方案中从约50至约150微米的范围内。此外,“元件长宽比”(元件的长度与其宽度之比)可在从约2至约100,在一些实施方案中从约4至约50以及在一些实施方案中从约5至约20的范围内。
除了粘结元件的尺寸之外,也可对总体粘结图案进行选择性控制以实现所需的孔形成。在一个实施方案中,例如,选择这样的粘结图案,其中粘结元件中一个或多个的纵向轴线(沿着元件中心线的最长尺寸)相对于非织造网材料的机器方向(“MD”)偏斜。例如,粘结元件中的一个或多个可相对于非织造网材料的机器方向以从约30°至约150°,在一些实施方案中从约45°至约135°以及在一些实施方案中从约60°至约120°取向。这样,粘结元件将沿着基本上垂直于非织造网材料移动的方向的方向向非织造网材料呈现相对大的表面。这增加向非织造网材料赋予剪切力所处的面积,并因而有利于孔的形成。
粘结元件的图案通常被选择成使得非织造网材料具有小于约50%(如通过常规光学显微镜方法测定),在一些实施方案中小于约40%以及在一些实施方案中小于约25%的总粘结面积。粘结密度也通常大于约50个粘结/平方英寸以及在一些实施方案中从约75至约500个针粘结/平方英寸。用于本发明的一种适合的粘结图案称为“S形编织”图案,并在授予McCormack等人的美国专利号5,964,742中有所描述,所述专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。S形编织图案通常具有从约50至约500个粘结元件每平方英寸以及在一些实施方案中从约75至约150个粘结元件每平方英寸的粘结元件密度。适合的“S形编织”图案的例子在图9中示出,所述图示出了具有长度尺寸“L”和宽度尺寸“W”的S形粘结元件88。另一种适合的粘结图案称为“罗纹针织”图案并在授予Levy等人的美国专利号5,620,779中有所描述,所述专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。罗纹针织图案通常具有从约150至约400个粘结元件每平方英寸以及在一些实施方案中从约200至约300个粘结元件每平方英寸的粘结元件密度。适合的“罗纹针织”图案的例子在图10中示出,所述图示出了粘结元件89和粘结元件91,它们以不同的方向取向。又一种适合的图案是“线材编织”图案,其具有从约200至约500个粘结元件每平方英寸以及在一些实施方案中从约250至约350个粘结元件每平方英寸的粘结元件密度。适合的“线材编织”图案的例子在图11中示出,所述图示出了粘结元件93和粘结元件95,它们以不同的方向取向。可用于本发明的其他粘结图案在授予Hansen等人的美国专利号3,855,046、授予Haynes等人的美国专利号5,962,112、授予Sayovitz等人的美国专利号6,093,665、授予Edwards等人的美国专利号D375,844、授予Romano等人的美国专利号D428,267和授予Brown的美国专利号D390,708中有所描述,这些专利全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
适当的粘结温度(例如,被加热的辊的温度)的选择将有助于在与粘结元件相邻的区域中熔化和软化非织造网材料。软化的非织造网材料然后可以流动,并在粘结过程中移位,诸如通过粘结元件施加的压力而移位。
为了实现这样的同时形成孔和粘结,而不显著软化非织造网材料的聚合物,可选择性控制粘结温度和压力。例如,一个或多个辊可加热到约50℃至约160℃,在一些实施方案中约60℃至约140℃以及在一些实施方案中约70℃至约120℃的表面温度。同样,在热粘结期间由辊施加的压力(“辊隙压力”)可在从约75至约600磅每线性英寸(约1339至约10,715千克每米)、在一些实施方案中从约100至约400磅每线性英寸(约1786至约7143千克每米)以及在一些实施方案中从约120至约200磅每线性英寸(约2143至约3572千克每米)的范围内。当然,材料的停留时间可影响所采用的特定的粘结参数。
影响同时形成孔和粘结的另一因素是非织造网材料中的张紧程度。在从粘结元件上经过时非织造网材料张力的增加例如通常与孔大小的增加相关。当然,过高的张力可不利地影响非织造网材料的完整性,这可能对形成具有足够粘着性和起毛最少的布的能力产生负面影响。因此,在本发明的大多数实施方案中,将约1.5或更高,在一些实施方案中从约2.5至约7.0以及在一些实施方案中从约3.0至约5.5的拉伸比用于实现层合期间薄膜中所需的张紧程度。拉伸比可通过将薄膜的最终长度除以其原始长度而确定。
一般来讲,在非织造网材料中所得的孔的大小和/或图案对应于上述粘结元件的大小和/或图案。也就是说,孔可具有如上所述的长度、宽度、长宽比和取向。例如,孔的长度尺寸可为从约200至约5000微米,在一些实施方案中从约350至约4000微米以及在一些实施方案中从约500至约2500微米。孔的宽度尺寸可同样在从约20至约500微米,在一些实施方案中从约40至约200微米以及在一些实施方案中从约50至约150微米的范围内。此外,“长宽比”(孔的长度与其宽度之比)可在从约2至约100,在一些实施方案中从约4至约50以及在一些实施方案中从约5至约20的范围内。类似地,孔中一个或多个的纵向轴线(沿着孔的中心线的最长尺寸)可相对于非织造网材料的机器方向偏斜,诸如相对于非织造网材料的机器方向偏斜从约30°至约150°,在一些实施方案中从约45°至约135°以及在一些实施方案中从约60°至约120°。
此外,根据以下实施例,可以更好地理解本公开的某些方面,这些实施例本质上旨在是非限制性的和示例性的。
实施例:
压杯:非织造织物的柔软性可根据“压杯”测试来测量。压杯试验通过测量4.5cm直径的半球形压脚将23cm×23cm的织物片压碎成大约6.5cm直径×6.5cm高的倒置杯所需的峰值负荷(也称为“压杯负荷”或简称为“压杯”)来评价织物刚度,同时杯形织物被大约6.5cm直径的圆柱体围绕,以保持杯形织物的均匀变形。使用了10个读数的平均值。将压脚和杯对齐以避免杯壁与压脚之间的接触,所述接触会影响读数。在压脚以约0.25英寸/秒(380mm/分钟)的速率下降时测量峰值负荷,并且以克为单位进行测量。杯形挤压测试还产生挤压样品所需的总能量(“压杯能量”)的值,所述值是从测试开始到峰值加载点的能量,即由在一个轴上的以克为单位的负荷和在另一个轴上的以毫米为单位的压脚移动距离形成的曲线下的面积。因此,压杯能量以gm-mm报道。较低的压杯值表明较柔软的层合物。用于测量压杯值的合适的装置为可得自Schaevitz Company,Pennsauken,N.J.的型号FTD-G-500测力传感器(500克量程)。
实施例1
形成具有约23gsm基重和阻隔特性的纺粘/纺粘非织造网。用Agatex提供的阴离子试剂处理过的水基粘合剂通过以柔印方式印刷以100微米的厚度施加到非织造网上。使用上述电镀设备将用Agatex提供的阳离子处理过的具有约1.5的旦尼尔和500微米的长度的聚乙烯短纤维粘附到非织造网上,从而形成基片。所述基片表现出改善的柔软性,同时保持良好的阻隔特性。例如,在附接短纤维后,基片表现出根据UNE-EN 14683:2019附录B测量的98.2%的细菌过滤效率,根据UNE-EN 14683:2019附录C测量的14.1Pa/cm2的透气性,和根据ISO 22609:2004ASTM F1862测量的小于10.6kPa的防溅性。
实施例2
制备具有约82gsm的基重的与纸浆纤维共成型的聚丙烯非织造网。用Agatex提供的阴离子试剂处理过的水基粘合剂通过以柔印方式印刷以100微米的厚度施加到非织造网上。具有约1.5的旦尼尔和500微米的长度的聚乙烯短纤维用Agatex提供的阳离子处理,并且使用上述电镀设备粘附到非织造网上,从而形成150gsm的基片,与没有多根短纤维的相同非织造网相比,其耐磨性提高了15%。
在不脱离在所附权利要求中更具体地描述的本发明的精神和范围的情况下,本发明的这些和其他修改和变型可由本领域的普通技术人员实践。另外,应理解,各方面中的方面可整体或部分互换。此外,本领域的普通技术人员将会知道,以上描述仅仅是举例,而无意限制此类所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (20)

1.一种具有微结构化形貌的基片,其包括:
包括第一表面和相对的第二表面的非织造网,其中所述非织造网在第一平面中延伸;
粘合剂;和
通过所述粘合剂附着到所述非织造网的所述第一表面上的多根短纤维,
其中所述多根短纤维的至少一部分在一个或多个第二平面中延伸,
其中所述一个或多个第二平面不平行于所述第一平面,并且
其中所述短纤维的至少一部分具有约5000微米或更小的长度、约5或更小的旦尼尔或它们的组合。
2.如权利要求1所述的基片,其中所述基片是擦拭产品或吸收制品。
3.如权利要求1或2所述的基片,其中所述短纤维的至少一部分的长度为约1500微米或更小,并且旦尼尔为约3或更小,或者长度为约1500微米至约5000微米,并且旦尼尔为约3至约5。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基片,其中所述非织造网包括弹性纤维、三维纤维、脱胶纤维素纤维、纸浆纤维或它们的混合物。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基片,其中所述非织造网包括聚乙烯纤维、聚乙烯纤维、纸浆纤维或它们的组合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的基片,其中所述非织造网是纺粘非织造网。
7.如权利要求1至6中任一项所述的基片,其中所述多根短纤维包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、人造丝纤维、尼龙纤维或它们的组合。
8.如权利要求1至7中任一项所述的基片,其中所述粘合剂包含阴离子组分,所述多根短纤维包含阳离子,或它们的组合。
9.如权利要求1至8中任一项所述的基片,其中所述阴离子组分和所述粘合剂涂覆在所述非织造网的至少一部分上。
10.如权利要求1至9中任一项所述的基片,其中50%或更多的所述非织造网涂覆有所述阴离子组分和粘合剂。
11.如权利要求1至10中任一项所述的基片,其中所述阴离子组分和所述粘合剂以包括圆形、正方形、线或它们的组合的图案施加在所述非织造网上。
12.如权利要求1至11中任一项所述的基片,其中非织造网被压花。
13.如权利要求1至12中任一项所述的基片,其还包括通过粘合剂粘附到所述非织造网的所述第二表面上的第二多根短纤维。
14.如权利要求13所述的基片,其中所述第二多根短纤维具有与所述第一多根短纤维不同的长度、旦尼尔或纤维组成,或它们的组合。
15.如权利要求1至14中任一项所述的基片,其中所述非织造网具有:
约200%至约800%的水容量,
当使用34gsm非织造网测量时,小于约100克的压杯负荷,
约80%或更高的细菌过滤效率,或
它们的组合。
16.如权利要求15所述的基片,其中与不包括所述多根短纤维的相同非织造网相比,所述基片在水容量、压杯负荷或细菌过滤中的一项或多项方面表现出10%或更大的改善。
17.一种形成基片的方法,其包括:
形成在第一平面中延伸的非织造网;
将粘合剂施加到所述非织造网的第一表面上;和
将多根短纤维粘附到所述非织造网上,
其中所述多根短纤维的至少一部分在一个或多个第二平面中延伸,
其中所述一个或多个第二平面不平行于所述第一平面,并且
其中所述短纤维的至少一部分具有约5000微米或更小的长度、5或更小的旦尼尔或它们的组合。
18.如权利要求17所述的方法,其中所述粘合剂包含阴离子组分,其中所述阴离子组分和所述粘合剂被印刷到所述非织造网上。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述阴离子组分和所述粘合剂以柔印方式印刷到所述非织造网上,并且所述多根短纤维被静电粘附到所述非织造网上。
20.如权利要求17至19中任一项所述的方法,其中所述基片被压延。
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US6372004B1 (en) * 1999-07-08 2002-04-16 Airflo Europe N.V. High efficiency depth filter and methods of forming the same
WO2006055595A2 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Pgi Polymer, Inc. Nonwoven sanitizing wipe including an anionic binder formulation
KR100686555B1 (ko) * 2005-02-02 2007-02-23 석 근 김 원적외선 및 음이온 방출 카펫트 및 이의 제조방법
JP5155016B2 (ja) * 2008-05-28 2013-02-27 帝人ファイバー株式会社 吸音材用繊維構造体の製造方法および吸音材の製造方法
JP2012081164A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Asahi Kogyo Kk 化粧用柔軟シートおよびその製法

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