JP2004538388A

JP2004538388A - Nonwoven fabric with two or more filament cross sections

Info

Publication number: JP2004538388A
Application number: JP2003520887A
Authority: JP
Inventors: アルバートイー．オルテガ; アール．ワインソムリー; ジャンマッキー
Original assignee: セレックスアドバンスドファブリクスインコーポレイティッド
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2022-08-19
Also published as: WO2003016606A1; JP2010065376A; EP1438452A1; JP4430932B2

Abstract

本発明は、少なくとも2つの異なる断面を有するフィラメントを有する不織布に関する。本発明はさらに、これらの布を製造するために使用される方法に関する。本明細書で特に例示した態様では、本発明の不織布はナイロンにより作製される。The present invention relates to a nonwoven fabric having filaments having at least two different cross sections. The invention further relates to the method used to produce these fabrics. In the embodiment specifically exemplified herein, the nonwoven fabric of the present invention is made of nylon.

Description

【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、2001年8月17日に出願された特許仮出願第60/313,200号および2001年11月20日に出願された同第60/331,812号の利益を主張する。これらはその全体が参照として本明細書に組み入れられる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、2またはそれ以上のフィラメント断面を有するように作製された新規不織布に関する。複数のフィラメント断面を合わせることにより、これらの新規布の好都合な特性が得られる。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
不織布およびその多くの用途は、繊維技術分野の当業者には周知である。そのような布は、連続フィラメントおよび/または短繊維のウエブを形成し、繊維対繊維の接触点で繊維を接合させ必要な強度の布を提供することにより、調製することができる。「接合不織布」という用語は、本明細書において、繊維対繊維の接合の大部分が、接着剤をウエブに混入させて繊維を共に「接着させる」ことにより達成される接着剤による接合、あるいはウエブを加熱することによりまたは液体もしくはガス状接合剤を(通常加熱と共に)使用することにより繊維を粘着性とすることにより得られるような自生接合(autogenous bonding)、あるいはウエブが機械的圧縮を受け十分な接合が得られる機械的接合、特に自生接合である、不織布を示すために使用される。
【０００４】
不織布の特性は幾つかの因子により決定され、それらの因子には、布を製造するために使用される方法、使用するポリマーまたはポリマーの組み合わせ、接合方法、接合パターン、布、布の構造、フィラメント断面、フィラメントデニール(dpf)、および布の連量が挙げられるが、これらに限定されない。通常見られるのは、フィラメント断面が全て円形である、全て3葉形(trilobal)である、または全て中空であるフィラメントを用いて作製された不織布である。これらのフィラメント断面は、布に、不透明性またはカバレッジ(coverage)、厚さ、ふくらみ、強度、手触りまたは柔軟性、光沢、コーティングを容易にする繊維表面積、引張り強度、水の吸収、および他の特性など、特定の性質を付与する。
【０００５】
ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、または他の人造ポリマーから形成されたスパンボンド不織布が、多くの目的のために商業上広く使用されている。そのような布は、優れた強度、カバレッジ、手触り、および浸透特性を示し、従って建設用布、濾過材料、マットレスパッド、マットレスパッドスカート、医療用布、ならびに家具および寝具用裏当て材料において使用するのに望ましい。布は、溶融ポリマーを1または複数の紡糸口金を通して押出してフィラメントとする周知のスパンボンディング法により作製することができる。米国特許第3,968,307号、同第4,052,146号、同第4,406,850号、同第4,424,257号、同第4,424,258号、同第4,830,904号、同第5,534,339号、同第5,783,503号、同第5,895,710号、同第6,074,590号および同第6,207,276号(参照として組み入れられる)において説明されているような二成分または多成分紡績法を使用して、異なる断面の多成分フィラメントを製造することもできる。フィラメントを空気圧により細くし(attenuated)延伸し、収集表面上に堆積させ、ウエブを形成させる。その後ウエブを共に接合させ、強く密着した布を製造する。フィラメントの接合は、典型的には熱的にまたは化学的に、すなわち自生で達成される。熱接合は、一対の協働する加熱カレンダーロールのニップ間でフィラメントのウエブを圧縮し、これにより厚さを設定することにより達成される。ナイロンフィラメントの自生接合では、フィラメントのウエブを化学接合ステーションまたはフィラメントを活性化剤(すなわち、HCl)および水蒸気に曝露する「ガスハウス」に移動させる。水蒸気はHClのフィラメント内への浸透を増強し、これによりフィラメントは粘着性となり接合しやすくなる。接合ステーションから離れると、ウエブはロール間を通過し、ロールはウエブを圧縮し、接合させ、厚さを設定する。布の毛羽立ち(すなわち、未接合フィラメントの存在)を最小に抑え、布に良好な強度特性を付与するには、十分な接合が必要である。自生接合は、スパンボンドナイロン産業布を形成するのに特に使用されている。機械的圧縮は通常、同様の連量を有する布の膨らみまたは厚さを設定する。連量、すなわち1平方面積あたりの質量を増加させることにより厚さおよび強度を増加させるのが一般的である。
【０００６】
多くの用途では、コストの面から、製品特性要求に見合う最も軽い不織布が使用される。より軽い連量で所望の特性を得て要求を満たす不織布が、コストが低い。そのような布を製造する方法もまた有益である。
【０００７】
不織布の厚さまたは膨らみおよびカバレッジまたは不透明さは通常連量により決定される。連量を増加させると、使用原料が増えるためにコストが増大する。これらの布を使用するいくつかの用途では、連量を増大させずに厚さまたはカバレッジを増大させることが望ましい。厚さ、カバレッジおよび強度はフィラメント断面に影響を受けることがある。強度、膨らみまたはカバレッジがより高い、より軽い布がより望ましく、コストがかからない。
【０００８】
様々なコーティング用途においても不織布が使用される。コーティング材料は、より大きな繊維表面積を有する布上で、より効果的に捕捉・保持されるであろう。同じ所望の結果を得るのに使用するコーティングがより少ない布は、よりコスト的に効果的であり望ましい。
【０００９】
3葉形フィラメントを用いて作製した布は、鏡のような反射を示す傾向がある。3葉形フィラメントは布におけるカバレッジまたは不透明さを増大させるのに有益であるが、これらの布の鏡のような反射または「光のような輝き」を減少させる必要がある。光輝く効果のない3葉形布のカバレッジを有する布もまた好都合である。
【発明の開示】
【００１０】
簡単な概要
本発明は、少なくとも2つの異なる断面を有するフィラメントを含む不織布に関する。本発明はさらに、これらの布を作製するために使用される方法に関する。本明細書で特に例示した態様では、本発明の不織布はナイロンから作製される。不織布は、例えば、同じ紡績口金における細孔の一部のフィラメント断面を変えることにより、またはスパンボンドビームの対向する側で異なるフィラメント断面を有する紡績口金を使用することにより作製することができる。
【００１１】
本発明はまた、より高い連量を有する布と同じ特性を有するより軽い布を提供するための好都合な方法を提供する。好ましい態様では、改良されたナイロン不織布は少なくとも2つの異なる断面形状を有するフィラメントを用いることにより作製される。本発明の方法の重要な利点は、カバレッジおよび厚さが増強しているが、不織布の優れた強度および柔軟特性が維持されている布を提供することである。
【００１２】
他の態様では、不織布はステープルヤーンを異なる断面のフィラメントと機械的にブレンドしウエブとすることにより作製することができる。その後、このウエブを、接着剤、または、カーディング、ニードルパンチング、エアレイイング(air laying)、ウエットレイイング(wet laying)、ヒドロエンタングリング(hydroentangling)、粉末もしくは接着剤接合、空気接合、熱接合および化学接合など(これらに限定されない)の機械的方法を用いて接合不織布にする。
【００１３】
特定の態様では、本発明の布は円形、三日月形、多葉形(multilobal)、卵形、ダイヤモンド形の2またはそれ以上の断面、または空洞断面(中空フィラメント)を有するフィラメントを含む。多葉形フィラメントは少なくとも2つの葉、好ましくは3またはそれ以上の葉を有する。好ましい態様では、多葉形フィラメントは3葉形である。
【００１４】
多葉形フィラメントを使用すると、これらのフィラメントはより大きな表面積を有するので、コーティングを最大化するのに特に好都合である。布は約0.5dpf〜約20dpfの範囲のdpfを有しうる。
【００１５】
詳細な開示
本発明および好ましい態様の以下の詳細な説明において、本発明を説明する際に特定の用語を使用するが、これらは説明的な意味でのみ使用しており、限定目的で使用していない。この開示により利益を受ける当業者には、本発明がその精神および範囲内で多くの変更および改変を受けやすいことは明らかであると思われる。
【００１６】
本発明は、単一の断面のフィラメントを有する布よりも良好な特性を提供する2またはそれ以上の異なる断面のフィラメントを有する不織布に関する。本明細書で使用されるように、2またはそれ以上の断面という場合、断面形状を示す。本発明はさらに、これらの布を作製するために使用される方法に関する。
【００１７】
本発明の布は、例えば従来の不織布に比べ増大したカバレッジまたは不透明さを有し、より高い厚みを有するが、同じ連量およびdpfでの柔軟性および強度が維持されている。好ましい態様では、円形フィラメントを3葉形フィラメントと混合し不織布を作製する。これらの布は、円形断面のみのフィラメントで作製された布に比べ、より大きな不透明性、より強い引張り特性を有し、より多くのコーティング材料を保持する。これは、3葉形フィラメントが布内で密集することにより強度を与え、光を反射することにより不透明性を与えるからである。これらの布はまた、3葉形フィラメントがより多くの表面積を有するため、より多くのコーティング材料を保持する。
【００１８】
本発明の不織布は0.1オンス/平方ヤード〜7オンス/平方ヤードの連量を有する。好ましい態様では、本明細書で説明されるように作製された布の重量は約0.5〜約2.5オンス/平方ヤードである。特定の態様では、布は約1.15オンス/平方ヤードである。本発明の布の特徴は、例えば、円形、三日月形、ダイヤモンド形、卵形、中空、および/または多葉形断面を有するフィラメントを使用して達成される。
【００１９】
好ましい態様では、主繊維断面は、円形、多葉形、三日月形、中空、ダイヤモンド形、および卵形からなる群より選択される。本明細書で使用されるように、「主」断面という場合、数において、その断面が他のいかなる単一の断面よりもフィラメントの大きな割合を占めることを意味する。好ましい態様では、主断面は、数において少なくとも約10%のフィラメントを含む。より好ましくは、主断面を有するフィラメントは、少なくとも15%を構成する。主断面を有するフィラメントは、数においてフィラメントの最大95%を占めても良い。このように、主断面を有するフィラメントは、数において約10%〜約95%のフィラメントを含みうる。割合は10〜95の間の任意のパーセンテージとすることができ、10〜95の間のそのようなパーセンテージはすべて、本主題により具体的に想定される。
【００２０】
主フィラメントに加えて、残りのフィラメントは、好ましくは、円形、多葉形、三日月形、中空、ダイヤモンド形、および卵形からなる群より選択される。本明細書で使用されるように、中空フィラメントという場合、フィラメント内に1または複数の空隙があることを想定する。
【００２１】
本発明はさらに、少なくとも2つの異なる断面を有するフィラメントを含むこれらの布を製造するための方法に関する。ポリカプロラクタム、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ナイロン10、ナイロン11、およびナイロン12などの(これらに限定されない)任意の人造(合成)ポリマーを使用することができる。人造ポリマーのブレンドまたは混合物を使用することもできる。当業者に周知のコンジュゲート・スピニングまたは多成分紡績法を使用して、2またはそれ以上の異なる断面を有する少なくとも2つの異なるポリマー型のフィラメントを製造することができる。
【００２２】
布は、例えば、異なる断面の細孔を有する口金を、スパンボンド機の異なる位置、両側、またはビーム上に取り付けることにより製造することができる。同じ口金内で異なる細孔断面または細孔サイズを有する口金を使用することもできる。布はまた、カーディング法を使用し、その後に不織ウエブを作製するための分散法を使用して、繊維を異なる断面のフィラメントとブレンドすることにより製造することもでき、そのような分散法としては、エアレイイングまたはウエットレイイング法、ニードルパンチングまたはヒドロエンタングリングが挙げられるがこれらに限定されるものではない。その後、接着剤または機械的方法を用いて、このウエブを不織布とする。機械的方法としては、粉末もしくは接着剤接合、空気接合、熱接合、または化学接合が挙げられるが、これらに限定されるものではない。フィラメント間の不連続接合は、布の面積の5%〜50%、より好ましくは16%〜24%を占めてもよい。
【００２３】
本発明の布はまた、複数の連続フィラメントを押し出し、フィラメントを誘導してスロットまたはジェットなどの減衰器(attenuation device)を通してフィラメントを延伸し、フィラメントを収集表面上に堆積させ、これによりウエブが形成され、フィラメントを自生でまたは熱的に接合させ、密着した強い布を形成させることにより、製造することもできる。特定の態様では、本発明の布の繊維(フィラメント)は縮らす必要はない。さらなる特定の態様では、繊維は溶融ブローされない。さらなる特定の態様では、フィラメントは連続している。
【００２４】
当業者には認識されるように、本明細書でフィラメントの分子配向という場合、フィラメント内のポリマー鎖の整合または配列を意味する。フィラメントを延伸すると分子配向は増大する。スパンボンドフィラメントとは対照的に、溶融ブローフィラメントは延伸されず、そのためポリマー鎖の配向がほとんどまたは全く無い。
【００２５】
本発明の特定の態様では、2またはそれ以上のフィラメント断面を有する布は、スロット延伸機構または減衰ジェットを採用するナイロンスパンボンド法を用いて製造することができる。典型的には、ナイロン化合物はナイロン6,6および/またはナイロン6である；しかしながら、ポリマー由来の他の人造繊維を使用することもでき、そのようなポリマーとしてはポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、もしくは他のポリアミド、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、混合物、ブレンド、またはコポリマーは、米国特許第5,431,986号および同第5,913,993号に教示されているように使用することができる。これらの特許はどちらも参照として本明細書に組み入れられる。
【００２６】
1つの態様では、ポリエチレン、ポリプロピレン、および/またはポリエステルをナイロン材料に添加することができる。これにより、より柔らかい感触が得られ、撥水性が増大する。ポリエチレンの場合、ポリエチレンは約5g/10分〜約200g/10分の間のメルトインデックス、および約0.85g/cc〜約1.1g/ccの間の密度を有するべきである。ポリエチレンは約0.05%〜約20%の濃度で添加することができる。
【００２７】
本発明の方法により作製されたナイロンフィラメントは、化学的に、超音波により、または熱的に接合してもよい。1つの態様では、米国特許第3,853,659号(参照として本明細書に組み入れられる)において記述されているように、HClガスおよび水蒸気を適用して接合することができる。他の態様では、フィラメントは、例えば180℃〜約250℃の間の温度まで加熱してもよい。好ましくは、フィラメントは約200℃〜235℃の間の温度まで加熱される。
【００２８】
本明細書で記述した実施例および態様は説明目的のものにすぎず、これらの実施例および態様に照らして様々な改変および変更が当業者に示唆され、そのような改変および変更が本願の精神および範囲内ならびに添付の請求の範囲内に含まれるものであることが理解されるべきである。
【００２９】
実施例1
2またはそれ以上のフィラメント断面を有する不織布サンプルは、デュアル紡績ビームの1つの側に円形細孔を有する口金を、もう一方の側に3葉形細孔を有する口金を取り付けることにより、ナイロン6,6ポリマーを用いて作製することができる。下記の表1に示すように、他の断面の組み合わせを使用することができる。口金の穴の数は、布中の最小フィラメントの1.5倍より小さいフィラメントを有する布を製造するように調節することができる。同じ数の穴および同じ口金スループットを有する口金により全てのフィラメントに対し同じdpfが得られる。ナイロン6,6ポリマーを約295℃の温度で溶融し押し出すことができる。その後フィラメントを、吸引ジェットまたはスロット装置を用いて空気圧により細くし、延伸し、レイダウンボックスまたは形成ボックス上に堆積させることができる。その後、得られたウエブをカレンダーに誘導し、そこで、約216℃の温度で表面積の約20%を不連続点で接合させる。いくらかの3葉形フィラメントを有する布は、円形フィラメントのみを含む布に比べ、同じ連量でより高い不透明性を有することが期待される。
【００３０】
（表1）実施例1に対する断面の可能な組み合わせ

【００３１】
比較のために、CEREX Advanced Fabrics, Inc.により商品名「PBN-II」、30型および31型で市販されている布を、それぞれ、ウエブ全体で円形フィラメント、および、ウエブ全体で3葉形フィラメントを用いて作製する。
【００３２】
実施例2
細孔の50%を超え95%未満が円形断面であり、残りが3葉形断面である1つの口金または複数の口金を取り付けることにより、ナイロン6,6ポリマーを使用して不織布サンプルを作製することができる。同じ口金に異なる断面を配置すると、全てのフィラメントに対し同じdpfが得られる。
【００３３】
ナイロン6,6ポリマーは約295℃の温度で溶融し、押し出すことができる。その後、フィラメントを吸引ジェットまたはスロット装置を用いて空気圧により細くし、延伸し、レイダウンボックスまたは形成ボックス上に堆積させることができる。その後、得られたウエブをカレンダーに誘導し、表面積の約20%を約216℃の温度で、不連続点で接合させることができる。
【００３４】
表1に示したように2つの異なる断面の組み合わせを使用して、サンプル布を作製することができる。任意の可能な組み合わせの中の1またはそれ以上の異なる断面を上記表1の項目に加えることにより、3またはそれ以上のフィラメント断面の組み合わせを作成することができる。異なる断面の各々を有するフィラメントは、フィラメントの総数の少なくとも5%またはそれ以上を含まなくてはならない。任意の断面を有するフィラメントがウエブの総フィラメントの最大パーセントを占めることができる。例えば、布は40%の中空フィラメント、25%の円形フィラメント、25%の3葉形フィラメント、5%のダイヤモンド形フィラメント、および5%の卵形フィラメントから構成することができる。
【００３５】
実施例3
得られたウエブを化学ボンディングステーションに誘導し、そこでウエブフィラメントを約39℃の温度でHClガスおよび水蒸気を用いて接合させることにより、ウエブを自生接合させることができることを除き、実施例1と同様にナイロン6,6もしくはナイロン6ポリマーまたはそれら両方の組み合わせを使用して不織布サンプルを作製することができる。フィラメントをガスハウス内で共に化学的に接合することにより布を作製する。その後、ウエブをロール処理にかけるとウエブは圧縮されさらに接合される。
【００３６】
実施例4
得られたウエブを化学ボンディングステーションに誘導し、そこでウエブフィラメントを約39℃の温度でHClガスおよび水蒸気を用いて接合させることにより、ウエブを自生接合させることができることを除き、実施例2と同様にナイロン6,6もしくはナイロン6ポリマーまたはそれら両方の組み合わせを使用して不織布サンプルを作製することができる。フィラメントをガスハウス内で共に化学的に接合することにより布を作製する。その後、ウエブをロール処理にかけると、ウエブは圧縮されさらに接合される。
【００３７】
実施例5
実施例1において記述されているように、スピンビームの各々の側に口金を取り付けることにより、ポリエステル、ポリプロピレン、またはポリエチレンを用いて不織布サンプルを作製することができる。特定のポリマーを適当な温度で溶融し、押し出し、十分な紡績性能を達成しなければならない。その後、フィラメントを吸引ジェットまたはスロット装置を用いて空気圧により細くし、延伸し、レイダウンボックスまたは形成ボックス上に堆積させることができる。その後、得られたウエブをカレンダーに誘導することができ、そこで、ポリマーを基本とするウエブを接合するのに必要とされる適当な温度で、表面積の約20%を不連続点で接合する。
【００３８】
実施例6
人造ポリマーの混合物、ブレンド、またはコポリマーを使用して、上記実施例1〜5においで記述されているように不織布サンプルを作製することができる。
【００３９】
実施例7
コンジュゲート・スピニングまたは2成分紡績法を用いて、上記実施例1〜6においで記述されているように不織布サンプルを作製することができる
【００４０】
実施例8
表1で列挙した組み合わせの異なる断面を有するフィラメントのブレンドを用いて、フィラメントのウエブを作製することができる。異なる断面を有するフィラメントは、フィラメントの総数の少なくとも1、好ましくは少なくとも5またはそれ以上の%を占めることができる。その後、接着剤、または、カーディング、ニードルパンチング、ウエットレイイング、エアレイイング、ヒドロエンタングリング、粉末もしくは接着剤ボンディング、スルーエアボンディング、熱ボンディング、または化学ボンディングと通常呼ばれる方法を使用する機械的方法を用いて、ウエブを接合不織布とすることができる。
【００４１】
実施例9
異なる断面の混合フィラメントを用いて、上記実施例1〜8で記述したように布を作製することができる。一定の断面によりスペクトル反射が引き起こされることがあり、これはいくつかの用途では望ましくない。スペクトル反射が好ましくない場合、少量の二酸化チタンを添加することができる。
【００４２】
実施例10
細孔の少なくとも14.5%が円形断面であり、5%が3葉形断面であり、残りの細孔が卵形、多葉形、中空、三日月形、またはダイヤモンド形断面の組み合わせである、1つまたは複数の口金を取り付けることにより、ナイロン6,6ポリマーを使用して不織布サンプルを作製することができる。異なる断面を同じ口金に配置することにより全てのフィラメントに対し同じdpfが得られる。ナイロン6,6ポリマーは約295℃の温度で溶融し、押し出すことができる。その後、フィラメントを吸引ジェットまたはスロット装置を用いて空気圧により細くし、延伸し、レイダウンボックスまたは形成ボックス上に堆積させることができる。その後、得られたウエブをカレンダーに誘導することができ、そこで、約216℃の温度で約20%の表面積を不連続点で接合させる。他のパーセンテージの異なる断面を使用してサンプル布を作製することができる。任意の断面を有するフィラメントが、ウエブの総フィラメントの最も大きなパーセンテージを占めることができる。例えば、布は、40%の中空フィラメント、25%の多葉形、10%の円形フィラメント、10%の3葉形フィラメント、2%のダイヤモンド形フィラメント、8%の三日月形、および5%の卵形フィラメントから構成することができる。
【００４３】
本明細書で記述した実施例および態様は説明目的のためのものにすぎず、これらの実施例および態様を考慮すると、当業者には様々な改変または変更が示唆され、これらの改変または変更は本願の精神および範囲内に含まれることは理解されるべきである。【Technical field】
[0001]
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims the benefit of provisional patent application 60 / 313,200 filed August 17, 2001 and 60 / 331,812 filed November 20, 2001. These are incorporated herein by reference in their entirety.
[0002]
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to novel nonwoven fabrics made with two or more filament cross sections. By combining multiple filament cross sections, the advantageous properties of these new fabrics are obtained.
[Background]
[0003]
BACKGROUND OF THE INVENTION Nonwoven fabrics and their many uses are well known to those skilled in the textile art. Such fabrics can be prepared by forming a web of continuous filaments and / or short fibers and bonding the fibers at fiber-to-fiber contact points to provide a fabric of the required strength. The term “bonded nonwoven” is used herein to refer to bonding by adhesive, or the web where most of the fiber-to-fiber bonding is accomplished by mixing adhesive into the web to “glue” the fibers together. Autogenous bonding, such as that obtained by heating the fiber or making the fibers tacky by using a liquid or gaseous bonding agent (usually with heating), or the web is sufficiently subjected to mechanical compression It is used to indicate nonwoven fabrics, which are mechanical joints, particularly self-bonding, that can be easily joined.
[0004]
Nonwoven properties are determined by several factors, including the method used to produce the fabric, the polymer or combination of polymers used, the bonding method, the bonding pattern, the fabric, the fabric structure, and the filament. Cross sections, filament denier (dpf), and fabric weights include, but are not limited to. Commonly seen are nonwoven fabrics made with filaments that are all circular in cross-section, all trilobal, or all hollow. These filament cross-sections can be applied to fabrics for opacity or coverage, thickness, bulge, strength, feel or flexibility, gloss, fiber surface area to facilitate coating, tensile strength, water absorption, and other properties To give specific properties.
[0005]
Spunbond nonwovens formed from nylon, polyester, polypropylene, or other artificial polymers are widely used commercially for many purposes. Such fabrics exhibit excellent strength, coverage, feel and penetration properties and are therefore used in construction fabrics, filtration materials, mattress pads, mattress pad skirts, medical fabrics, and furniture and bedding backing materials. Desirable. The fabric can be made by the well-known spunbonding method in which the molten polymer is extruded through one or more spinnerets into filaments. US Patents 3,968,307, 4,052,146, 4,406,850, 4,424,257, 4,424,258, 4,830,904, 5,534,339, 5,783,503, 5,895,710, 6,074,590 And bicomponent or multicomponent spinning processes as described in US Pat. No. 6,207,276 (incorporated by reference) can also be used to produce multicomponent filaments of different cross-sections. The filament is attenuated and drawn by air pressure and deposited on the collection surface to form a web. The webs are then joined together to produce a tightly bonded fabric. Filament bonding is typically accomplished thermally or chemically, i.e., spontaneously. Thermal bonding is accomplished by compressing the filament web between the nips of a pair of cooperating heated calender rolls, thereby setting the thickness. In self-bonding nylon filaments, the filament web is moved to a chemical bonding station or “gas house” that exposes the filament to an activator (ie, HCl) and water vapor. Water vapor enhances the penetration of HCl into the filaments, which makes the filaments sticky and easier to join. Upon leaving the joining station, the web passes between the rolls, which compress and join the web and set the thickness. Sufficient bonding is required to minimize fabric fuzz (ie, the presence of unbonded filaments) and to impart good strength properties to the fabric. Self-bonding is particularly used to form spunbond nylon industrial fabrics. Mechanical compression usually sets the bulge or thickness of a fabric having a similar amount. It is common to increase thickness and strength by increasing the ream, i.e. the mass per square area.
[0006]
In many applications, the lightest nonwoven fabric that meets the product property requirements is used in terms of cost. Nonwoven fabrics that meet the requirements by obtaining the desired properties with lighter weights are low in cost. A method of manufacturing such a fabric is also beneficial.
[0007]
The thickness or bulge and the coverage or opacity of the nonwoven are usually determined by the basis weight. When the continuous amount is increased, the cost increases due to an increase in the amount of raw materials used. In some applications using these fabrics, it is desirable to increase the thickness or coverage without increasing the ream. Thickness, coverage and strength can be affected by the filament cross section. Lighter fabrics with higher strength, bulge or coverage are more desirable and less costly.
[0008]
Nonwoven fabrics are also used in various coating applications. The coating material will be captured and retained more effectively on a fabric having a larger fiber surface area. A fabric that uses less coating to achieve the same desired result is more cost effective and desirable.
[0009]
Fabrics made with trilobe filaments tend to show mirror-like reflections. Trilobal filaments are beneficial in increasing the coverage or opacity in the fabric, but need to reduce the mirror-like reflections or “light-like shine” of these fabrics. Also advantageous is a fabric having a trilobal coverage with no shining effect.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[0010]
BRIEF SUMMARY The present invention relates to a nonwoven comprising filaments having at least two different cross sections. The invention further relates to the method used to make these fabrics. In the embodiment specifically exemplified herein, the nonwoven fabric of the present invention is made from nylon. Nonwoven fabrics can be made, for example, by changing the filament cross-section of some of the pores in the same spinneret or by using spinnerets that have different filament cross-sections on opposite sides of the spunbond beam.
[0011]
The present invention also provides a convenient way to provide a lighter fabric having the same properties as a fabric having a higher weight. In a preferred embodiment, the improved nylon nonwoven fabric is made by using filaments having at least two different cross-sectional shapes. An important advantage of the method of the present invention is that it provides a fabric with enhanced coverage and thickness, while maintaining the excellent strength and softness properties of the nonwoven.
[0012]
In other embodiments, the nonwoven fabric can be made by mechanically blending staple yarns with filaments of different cross sections into a web. The web is then glued or carded, needle punched, air laying, wet laying, hydroentangling, powder or adhesive bonding, air bonding, thermal bonding And a bonded nonwoven fabric using mechanical methods such as, but not limited to, chemical bonding.
[0013]
In certain embodiments, the fabrics of the present invention comprise filaments having two or more cross-sections that are round, crescent, multilobal, oval, diamond-shaped, or hollow cross-section (hollow filament). A multilobal filament has at least two leaves, preferably three or more leaves. In a preferred embodiment, the multilobal filament is trilobal.
[0014]
The use of multileaf filaments is particularly advantageous for maximizing the coating because these filaments have a larger surface area. The fabric may have a dpf in the range of about 0.5 dpf to about 20 dpf.
[0015]
DETAILED DISCLOSURE In the following detailed description of the present invention and preferred embodiments, certain terms are used in describing the present invention, which are used in a descriptive sense only and are used for limiting purposes. Absent. It will be apparent to those skilled in the art having the benefit of this disclosure that the present invention is susceptible to many variations and modifications within its spirit and scope.
[0016]
The present invention relates to nonwoven fabrics having two or more different cross-section filaments that provide better properties than fabrics having a single cross-section filament. As used herein, reference to two or more cross sections indicates a cross-sectional shape. The invention further relates to the method used to make these fabrics.
[0017]
The fabric of the present invention has, for example, increased coverage or opacity compared to conventional nonwovens and has a higher thickness, while maintaining flexibility and strength at the same weight and dpf. In a preferred embodiment, circular filaments are mixed with trilobe filaments to make a nonwoven fabric. These fabrics have greater opacity, stronger tensile properties and retain more coating material than fabrics made with filaments of only circular cross section. This is because the trilobal filaments provide strength by concentrating in the fabric and provide opacity by reflecting light. These fabrics also retain more coating material because the trilobal filament has more surface area.
[0018]
The nonwoven fabric of the present invention has a continuous weight of 0.1 ounces / square yard to 7 ounces / square yard. In a preferred embodiment, the weight of a fabric made as described herein is from about 0.5 to about 2.5 ounces per square yard. In a particular embodiment, the fabric is about 1.15 ounces per square yard. The features of the fabric of the present invention are achieved using filaments having, for example, a circular, crescent, diamond, oval, hollow, and / or multilobal cross section.
[0019]
In a preferred embodiment, the main fiber cross section is selected from the group consisting of circular, multilobal, crescent, hollow, diamond, and oval. As used herein, when referring to a “main” cross section, it is meant in number that that cross section occupies a greater percentage of filaments than any other single cross section. In preferred embodiments, the major cross section comprises at least about 10% filaments in number. More preferably, the filament having the main cross section constitutes at least 15%. Filaments having a main cross section may occupy up to 95% of the filaments in number. Thus, filaments having a major cross section can include from about 10% to about 95% filaments in number. The percentage can be any percentage between 10 and 95, and all such percentages between 10 and 95 are specifically contemplated by the present subject matter.
[0020]
In addition to the main filaments, the remaining filaments are preferably selected from the group consisting of round, multilobal, crescent, hollow, diamond, and oval. As used herein, when referring to a hollow filament, it is assumed that there are one or more voids in the filament.
[0021]
The invention further relates to a method for producing these fabrics comprising filaments having at least two different cross sections. Any artificial (synthetic) polymer such as, but not limited to, polycaprolactam, polyamide, polyester, polyethylene, polypropylene, polylactic acid, nylon 10, nylon 11, and nylon 12 can be used. Blends or mixtures of artificial polymers can also be used. Conjugate spinning or multicomponent spinning methods well known to those skilled in the art can be used to produce filaments of at least two different polymer types having two or more different cross sections.
[0022]
The fabric can be manufactured, for example, by attaching a base having pores of different cross-sections to different locations, both sides, or on the beam of a spunbond machine. It is also possible to use die having different pore cross sections or pore sizes within the same die. The fabric can also be made by blending the fibers with filaments of different cross-sections using a carding method followed by a dispersion method for making a nonwoven web, such a dispersion method. These include, but are not limited to air laying or wet laying, needle punching or hydroentangling. Then, this web is made into a nonwoven fabric using an adhesive or a mechanical method. Mechanical methods include, but are not limited to, powder or adhesive bonding, air bonding, thermal bonding, or chemical bonding. The discontinuous bond between the filaments may occupy 5% to 50%, more preferably 16% to 24% of the fabric area.
[0023]
The fabric of the present invention also extrudes a plurality of continuous filaments, guides the filaments to stretch the filaments through an attenuation device such as a slot or jet, and deposits the filaments on the collection surface, thereby forming a web It can also be produced by bonding the filaments either spontaneously or thermally to form a tight, strong cloth. In certain embodiments, the fibers (filaments) of the fabric of the present invention need not be shrunk. In a further particular embodiment, the fibers are not melt blown. In a further particular embodiment, the filaments are continuous.
[0024]
As will be appreciated by those skilled in the art, reference herein to the molecular orientation of a filament means the alignment or arrangement of polymer chains within the filament. As the filament is stretched, the molecular orientation increases. In contrast to spunbond filaments, meltblown filaments are not drawn, so there is little or no polymer chain orientation.
[0025]
In certain embodiments of the invention, fabrics having two or more filament cross sections can be manufactured using a nylon spunbond process that employs a slot drawing mechanism or a damped jet. Typically, the nylon compound is nylon 6,6 and / or nylon 6; however, other man-made fibers derived from polymers can also be used, such polymers being polyester, polypropylene, polyethylene, or other However, it is not limited to these. Mixtures, blends, or copolymers can also be used as taught in US Pat. Nos. 5,431,986 and 5,913,993. Both of these patents are incorporated herein by reference.
[0026]
In one embodiment, polyethylene, polypropylene, and / or polyester can be added to the nylon material. This provides a softer feel and increases water repellency. In the case of polyethylene, the polyethylene should have a melt index between about 5 g / 10 min to about 200 g / 10 min and a density between about 0.85 g / cc to about 1.1 g / cc. Polyethylene can be added at a concentration of about 0.05% to about 20%.
[0027]
Nylon filaments made by the method of the present invention may be joined chemically, ultrasonically, or thermally. In one embodiment, HCl gas and water vapor can be applied and joined as described in US Pat. No. 3,853,659 (incorporated herein by reference). In other embodiments, the filament may be heated to a temperature between, for example, 180 ° C and about 250 ° C. Preferably, the filament is heated to a temperature between about 200 ° C and 235 ° C.
[0028]
The examples and aspects described herein are for illustrative purposes only, and various modifications and changes will be suggested to those skilled in the art in light of these examples and aspects, and such modifications and changes are within the spirit of this application. And should be understood to fall within the scope of the appended claims and the appended claims.
[0029]
Example 1
Nonwoven samples with two or more filament cross-sections are made of nylon 6, by attaching a die with circular pores on one side of the dual spinning beam and a die with trilobe pores on the other side. Can be made using 6 polymers. Other cross-section combinations can be used as shown in Table 1 below. The number of holes in the die can be adjusted to produce a fabric having a filament that is less than 1.5 times the smallest filament in the fabric. A die having the same number of holes and the same die throughput yields the same dpf for all filaments. Nylon 6,6 polymer can be melted and extruded at a temperature of about 295 ° C. The filament can then be pneumatically thinned using a suction jet or slot device, stretched, and deposited on a laydown box or forming box. The resulting web is then directed to a calendar where about 20% of the surface area is joined at discontinuities at a temperature of about 216 ° C. Fabrics with some trilobal filaments are expected to have higher opacity at the same reams than fabrics containing only circular filaments.
[0030]
(Table 1) Possible cross-sectional combinations for Example 1

[0031]
For comparison, fabrics marketed by CEREX Advanced Fabrics, Inc. under the trade name "PBN-II", 30 and 31 are circular filaments throughout the web and trilobe filaments throughout the web, respectively. It is produced using.
[0032]
Example 2
Fabricate non-woven fabric samples using nylon 6,6 polymer by attaching one or more bases with more than 50% and less than 95% of the pores having a circular cross section and the rest being a trilobal cross section be able to. Placing different cross sections on the same die will give the same dpf for all filaments.
[0033]
Nylon 6,6 polymer can be melted and extruded at a temperature of about 295 ° C. The filament can then be pneumatically reduced using a suction jet or slot device, stretched, and deposited on a laydown box or forming box. The resulting web can then be directed to a calendar and about 20% of the surface area can be joined at discontinuities at a temperature of about 216 ° C.
[0034]
Sample fabrics can be made using a combination of two different cross sections as shown in Table 1. By adding one or more different cross-sections in any possible combination to the entries in Table 1 above, combinations of three or more filament cross-sections can be made. Filaments having each of the different cross-sections must contain at least 5% or more of the total number of filaments. Filaments having any cross section can account for the maximum percentage of the total filaments of the web. For example, the fabric can be composed of 40% hollow filaments, 25% circular filaments, 25% trilobal filaments, 5% diamond filaments, and 5% oval filaments.
[0035]
Example 3
The resulting web was guided to a chemical bonding station where the web filament was joined using HCl gas and water vapor at a temperature of about 39 ° C., except that the web could be self-bonded, as in Example 1. Nonwoven samples can be made using nylon 6,6 or nylon 6 polymer or a combination of both. Fabrics are made by chemically bonding the filaments together in a gas house. Thereafter, when the web is subjected to a roll treatment, the web is compressed and further joined.
[0036]
Example 4
The resulting web was guided to a chemical bonding station where the web filament was joined using HCl gas and water vapor at a temperature of about 39 ° C., except that the web could be self-joined, as in Example 2. Nonwoven samples can be made using nylon 6,6 or nylon 6 polymer or a combination of both. Fabrics are made by chemically bonding the filaments together in a gas house. Thereafter, when the web is subjected to a roll treatment, the web is compressed and further joined.
[0037]
Example 5
Nonwoven samples can be made using polyester, polypropylene, or polyethylene by attaching a base to each side of the spin beam as described in Example 1. Certain polymers must be melted and extruded at the appropriate temperature to achieve sufficient spinning performance. The filament can then be pneumatically reduced using a suction jet or slot device, stretched, and deposited on a laydown box or forming box. The resulting web can then be directed to a calendar where about 20% of the surface area is joined at discontinuities at the appropriate temperature required to join the polymer-based web.
[0038]
Example 6
Mixtures, blends, or copolymers of artificial polymers can be used to make nonwoven fabric samples as described in Examples 1-5 above.
[0039]
Example 7
Nonwoven samples can be made as described in Examples 1-6 above using conjugate spinning or two component spinning methods.
Example 8
Filament webs can be made using blends of filaments having different cross-sections in the combinations listed in Table 1. Filaments having different cross-sections can occupy at least 1, preferably at least 5% or more of the total number of filaments. Then mechanical methods using adhesives or methods commonly called carding, needle punching, wet laying, air laying, hydroentangling, powder or adhesive bonding, through air bonding, thermal bonding, or chemical bonding The web can be made into a bonded nonwoven fabric.
[0041]
Example 9
Fabrics can be made as described in Examples 1-8 above using mixed filaments of different cross sections. Certain cross sections can cause spectral reflection, which is undesirable in some applications. If spectral reflection is undesirable, a small amount of titanium dioxide can be added.
[0042]
Example 10
1 where at least 14.5% of the pores are circular cross-sections, 5% are trilobal cross-sections, and the remaining pores are oval, multilobal, hollow, crescent-shaped, or a combination of diamond-shaped cross sections Or by attaching a plurality of bases, a nonwoven fabric sample can be made using nylon 6,6 polymer. By placing different cross sections on the same die, the same dpf is obtained for all filaments. Nylon 6,6 polymer can be melted and extruded at a temperature of about 295 ° C. The filament can then be pneumatically reduced using a suction jet or slot device, stretched, and deposited on a laydown box or forming box. The resulting web can then be directed to a calendar where about 20% of the surface area is joined at discontinuities at a temperature of about 216 ° C. Other percentages of different cross-sections can be used to make the sample fabric. Filaments having any cross section can account for the largest percentage of the total filaments of the web. For example, the fabric is 40% hollow filament, 25% multilobal, 10% circular filament, 10% trilobal filament, 2% diamond filament, 8% crescent, and 5% egg It can consist of shaped filaments.
[0043]
The examples and aspects described herein are for illustrative purposes only and, in view of these examples and aspects, various modifications or changes will be suggested to those skilled in the art, and these modifications or changes will not be It should be understood that it is within the spirit and scope of the present application.

Claims

A nonwoven fabric in which a plurality of polymer filaments having a molecular orientation are bonded together to form a nonwoven web having a weight of between 0.1 ounces / square yard and 7.0 ounces / square yard, with two or more different cross sections A nonwoven fabric comprising a filament having

The nonwoven fabric of claim 1, wherein the main filaments comprise at least about 10% of the filaments in number.

The nonwoven fabric according to claim 1, wherein the main filament constitutes 25% to 75% of the filament by number.

The nonwoven fabric of claim 1, wherein the main filament has a cross-section selected from the group consisting of circular, multilobal, crescent, hollow, diamond, and oval.

4. The nonwoven fabric according to claim 3, wherein the main filament has a circular cross section.

The nonwoven fabric of claim 4, wherein the filaments having a circular cross-section comprise from about 10% to about 95% of the filaments by number.

The nonwoven fabric of claim 1 comprising circular and multilobal filaments.

8. The nonwoven fabric according to claim 7, wherein the multileaf filament is a trilobal shape.

The nonwoven fabric of claim 1, wherein the filament is made from polyamide, polycaprolactam, nylon 11, nylon 12, or nylon copolymer, or a combination of these nylon polymers.

The nonwoven fabric of claim 1, wherein the filament is made from nylon, polyester, acrylic, polyethylene, polypropylene, polylactic acid, polyvinyl alcohol polymer, or a combination of these polymers.

2. The nonwoven fabric of claim 1, wherein the filament is a conjugate fiber made from nylon, polyester, acrylic, polyethylene, polypropylene, polylactic acid, polyvinyl alcohol polymer, or a combination of these polymers.

The nonwoven fabric according to claim 1, wherein the nonwoven fabric is thicker than a nonwoven fabric comprising the same denier and the same amount of circular cross-sectional filaments.

2. The nonwoven fabric according to claim 1, which is stronger than the nonwoven fabric composed of the same denier and the same amount of circular section filaments.

2. The nonwoven fabric according to claim 1, which is softer than a nonwoven fabric comprising the same denier and the same amount of circular cross-section filaments.

The non-woven fabric according to claim 1, which is more opaque than a non-woven fabric composed of the same denier and the same amount of circular section filaments.

The nonwoven fabric of claim 1 having enhanced wicking performance over a nonwoven fabric comprising the same denier and the same amount of circular cross-section filaments.

The nonwoven fabric of claim 1 having an enhanced barrier performance over a nonwoven fabric composed of the same denier and the same amount of circular cross-section filaments.

The nonwoven fabric of claim 1, wherein the filaments of the spunbond fabric are self-bonded to each other at discontinuities throughout the fabric.

2. The nonwoven fabric according to claim 1, wherein 5% to 50% of the fabric area is bonded to each other at discontinuities in the entire fabric.

20. The nonwoven fabric of claim 19, wherein 16% to 24% of the fabric area is joined together at discontinuities throughout the fabric.

A method for producing a nonwoven fabric comprising filaments having molecular orientation and having two or more different cross sections, comprising:
A method comprising using a spinneret having different cross-sections to form a filament and guiding a plurality of filaments onto a collection surface to form a web.

22. The method of claim 21, wherein the discontinuous bonding sites are formed in the fabric by heating the filament web in the discontinuous region to form a thermal bond.

23. The method of claim 22, wherein the discontinuous thermal bonding accounts for 5% to 50% of the fabric area.

24. The method of claim 23, wherein the discontinuous thermal bonding occupies 16% to 24% of the fabric area.

23. The method of claim 21, wherein a wide variety of discontinuous joint sites are formed in the fabric by forming self-bonding at filament intersections.

26. The method of claim 25, wherein the filament is nylon and forming the self-bonding at the filament intersection comprises contacting the filament with a gas that causes the filament to be tacky and form a bond at the filament intersection.

24. The method of claim 21, wherein the same spinneret forms filaments having two or more different cross sections.

23. The method of claim 21, wherein different spinnerets are used to form filaments having two or more different cross sections.