TW202129102A - 方形中空纖維 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及包括至少一個方形中空區域的聚合物纖維、包含該聚合物纖維的過濾器和地毯、包含該聚合物纖維的非織造織物、該聚合物纖維的用途、以及設計成提供所述聚合物纖維的包括排列的孔的圖案的毛細管噴絲頭孔口。

Description

方形中空纖維
本發明涉及包括至少一個方形中空區域的聚合物纖維、包含該聚合物纖維的過濾器和地毯、包含該聚合物纖維的非織造織物、該聚合物纖維的用途、以及設計成提供所述聚合物纖維的包括排列的孔的圖案的毛細管噴絲頭孔口。
聚合物纖維通過各種已知的紡絲工藝獲得。來自在加熱下變得可流動和柔軟的聚合物、特別是熱塑性塑膠的纖維可以通過熔體紡絲工藝來生產。熔體紡絲是一種專門的擠出形式，其中，聚合物材料被熔融以獲得聚合物熔體，然後聚合物熔體穿過噴絲頭，即用於形成連續長絲的一種模具。在通常的實施方式中，噴絲頭包括具有小孔的排列(圖案)的金屬板，聚合物熔體穿過這些小孔進入空氣或液體中以用於凝固和纖維形成。噴絲頭的設計變化很大。常規的噴絲頭孔口為圓形的並產生橫截面為圓形的纖維。毛細管噴絲頭孔口使得能夠擠出具有一旦尼爾或更小的小直徑的長絲。離開噴絲頭的擠出的熔融長絲被冷卻，以獲得具有噴絲板的排出口形狀的最終纖維。已知使用具有成形孔的噴絲頭孔口來獲得不同形狀且具有各種特性的纖維。
多年來，已知不同形狀的纖維和多葉形纖維。已知的纖維可以具有三角形的橫截面，即所謂的三葉形纖維。纖維可以具有方形形狀， 纖維可以為具有四個、五個、六個或更多個指的星形纖維。此外，已知顯示出扁平的橢圓形、T形、M形、S形、Y形或H形橫截面的纖維。
可以將單根纖維(長絲)紡成紗，並且可以將許多紗撚合在一起以製造線。
一個特別的方面是聚合物纖維用於製造地毯的用途。簇絨地毯為多層絨頭紡織品。簇絨地毯在特殊機器上製造，絨頭紗在該特殊機器上借助於針與基礎層接合但未系結，該基礎層在如今的地毯的情況下幾乎僅由合成纖維組成。絨頭紗的錨固通過用天然橡膠或合成橡膠或用聚氯乙烯(PVC)對基礎層的背面進行後續塗覆來實現。此外，橡膠塗層被接合至所謂的副背襯，該副背襯通常由彈性體泡沫或者織造或非織造紡織材料組成。
簇絨產品具有許多用途，例如作為地毯、狹長地毯(runner)、紡織磚、床罩、浴墊等。在簇絨產品的生產中，基礎層尤其相當重要。基礎層的任務是對絨頭紗進行可靠錨固。
術語“簇絨”是指用於生產三維紡織片的技術。簇絨是全世界最常採用的用於製備地毯的工藝。簇絨根據縫紉機的原理工作。針將所謂的絨頭紗插入到基材(織造織物或非織造織物)、所謂的主背襯或支承件中。針穿過基材縫合；在針再次返回之前，被插入的絨頭紗由彎針(looper)保持。這在簇絨織物的頂側上產生毛圈(絨頭結)。以這種方式，獲得了所謂的毛圈-絨頭地毯。如果用刀將毛圈割開，則形成拉絨地毯(割絨地毯)。經常，刀已經附接至彎針，使得在一次操作中完成了絨頭的保持和切割。為了使縫合的絨頭紗保持緊固，必須施用副背襯 或乳膠層。此過程被稱為層合或一體化。
EP 1619283描述了一種用於生產簇絨非織造織物的方法，其中，從圓形纖維橫截面發散的纖維被用於簇絨背襯。
EP 1878817描述了用於氣密性織物的方形纖維。所公開的纖維可以是中空或非中空纖維。中空方形纖維僅作為一種替代方案被提及。然而，並未公開纖維的中空區域的形狀和尺寸。
WO 2018/113767描述了橫截面中空部在20.0%至45.0%的範圍內的中空聚酯纖維。纖維自身和中空部具有捲曲形狀，其中，捲曲形狀的曲率半徑為10.0mm至50.0mm。
WO 2006/133036和WO 2006/020109描述了各種成形纖維的混合物，以提供在不透明度、阻隔特性和機械特性方面的改善。各種橫截面包括實心圓形纖維、中空圓形纖維、多葉實心纖維、中空多葉纖維、方形纖維、月牙形纖維及其任意組合。
CN 203999944描述了一種方形中空纖維。該方形中空纖維通過連接兩個L形部分而形成。邊長為0.04mm至1.00mm，寬度為0.001mm至0.009mm，L形孔的最小距離為0.001mm至0.008mm，由L形形成的圓弧的內徑和外徑為0.001mm至0.009mm，角度為90°。本發明與CN 203999944的區別在於纖維的方形中空部的尺寸、纖維的外徑和纖維的形狀。
CN 101748501描述了方形中空纖維及其生產方法。該纖維的橫截面具有方形中空形狀。最長邊與最短邊的長度比為1：1至2：1，角度為45°至135°，纖維的中空部為12%至25%。區別特徵是最長邊與最短 邊之比，為5：1至6：1。
US 2003/039827涉及一種具有方形橫截面和方形中空部的纖維。側邊略微凹進。該中空部在5%至30%的範圍內。US 2003/039827中描述的紗線可以賦予由其製成的地毯以顏色強度和/或閃光效果。此外，該文獻公開了一種噴絲板，該噴絲板具有以中心點為中心的四個孔口的簇。每個孔口包括大致等腰三角形的主要部分，從該主要部分延伸出一對腿部，一個孔口的每個腿部與相鄰孔口的腿部間隔開以限定間隙。US 2003/039827的孔口的形狀和角度不同于根據本發明的孔口。由於孔口的這種設計，紡制纖度在4dtex至16dtex範圍內的細纖維是不可行的。
CN 206494991涉及一種異型噴絲板，該異型噴絲板由四個四邊形孔間隔排列形成。圓形的方形纖維具有方形中空部。該中空部為15%至18%。由該纖維製成的紡織品可以是防風拒水的。由於孔口這種的設計，紡制纖度在4dtex至16dtex範圍內的細纖維是不可行的。
JP 2932721涉及一種聚酯紗，其中，纖維看起來是方形的並且具有多邊形的中空橫截面。中空部分為10%至40%。該聚酯紗可以賦予由其製成的紡織品和衣物清新的感覺和閃光的外觀。JP 2932721的孔口的形狀和角度不同于根據本發明的孔口。由於孔口的這種設計，紡制纖度在4dtex至16dtex範圍內的細纖維是不可行的。
CN 2883409公開了一種用於紡制具有矩形橫截面的中空纖維的噴絲頭。由該纖維製成的紡織品可以是防風拒水的。噴絲頭的紡絲孔是具有1個、2個或4個狹縫的矩形體，矩形體的四個拐角由兩個垂直 交叉的長狹縫和一個向外延伸的短狹縫構成。CN 2883409的孔口的形狀和角度不同于根據本發明的孔口。由於孔口的這種設計，紡制纖度在4dtex至16dtex範圍內的細纖維是不可行的。
CN 105714390公開了一種高柔軟性複合纖維絲束。該複合纖維絲束具有通過聚集100根至200根單絲纖維而形成的束結構。每根單絲纖維的內部是中空圓形結構。每根單絲纖維的外部是方形結構層。方形結構層的每條邊設置有向內凹的圓弧。在每根單絲纖維的內部與外部之間設置有吸水層。在單絲纖維之間形成間隙，使得可以增加纖維的滯留空氣量。吸水層被設置在每根單絲纖維中。CN 105714390的孔口的形狀和角度不同于根據本發明的孔口。由於孔口的這種設計，紡制纖度在4dtex至16dtex範圍內的細纖維是不可行的。
從現有技術已知的工藝中，中空纖維通過穿過一組連接的孔口而形成。
現有技術沒有描述方形中空纖維用於簇絨非織造背襯的用途。
大多數簇絨非織造背襯是呈圓形形狀的長絲。圓形形狀使得在簇絨工藝期間通過針將絨頭紗插入襯背中時在邊緣上只有單個接觸點。
當前，可以看出對重量更輕的纖維和/或增加了長絲與絨頭紗之間的接觸和摩擦的纖維的需求。在這兩種情況下，都希望保持簇絨時的絨頭保持能力的優異性能。因此，期望開發出滿足增加長絲與絨頭紗之間的接觸和摩擦的要求並且改善絨頭保持性能的纖維。
因此，本發明的目的是提供一種重量更輕並且長絲與絨頭紗之間的接觸和摩擦被增加以提供優異的絨頭保持性能的優化纖維。
本發明的基礎問題通過包括四角形的方形截面區域的中空聚合物纖維來解決。
根據本發明的聚合物纖維具有以下優點：
- 纖維與絨頭紗之間的接觸表面通過本發明的纖維的中空部和四角形截面區域而增大。
- 纖維的中空部使每根纖維的外表面增大。
- 纖維的四角形截面區域擴大了纖維與絨頭紗之間的接觸。
- 絨頭紗與本發明的纖維之間的接觸表面與圓形纖維相比增加了20%至60%。
本發明涉及一種包括四角形形狀的截面區域的中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是直的或凹的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內。
特別地，本發明涉及一種包括四角形形狀的截面區域的中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
- 纖維的纖度在4dtex至16dtex的範圍內。
本發明還涉及包含如以上和以下所限定的聚合物纖維的非織造織物。
本發明還涉及包含如以上和以下所限定的聚合物纖維的地毯磚。
本發明還涉及如以上和以下所限定的聚合物纖維用於製備非織造織物的用途。
本發明還涉及設計成提供如以上和以下所限定的聚合物纖維的包括排列的孔的圖案的毛細管噴絲頭孔口。
圖1圖示了根據本發明的方形中空聚合物纖維。
圖2圖示了根據本發明的方形中空聚合物纖維和圓形非中空纖維(實心纖維)的混合物。
圖3圖示了根據本發明的方形中空聚合物纖維。
圖4示出了形成根據本發明的中空聚合物纖維的噴絲頭的四個槽的詳細視圖。
在本發明的意義上，術語“外圓ro”是完全包圍纖維的橫截面區域的最小圓。
術語“纖維”表示長形體，其中，長度尺寸大於寬度和厚度的橫向尺寸。因此，術語“纖維”包括(單)長絲、帶、條等。纖維應理解為是指短纖維或被稱為長絲的連續纖維。纖維也可以結合而形成用於 非織造織物的絨、特別是粘合的絨。
纖維：
根據本發明的聚合物纖維具有大致四角形形狀的截面區域、優選地方形的截面區域。如果四個外角點中的每個鄰近角點通過假想線連接，則形成的區域基本上是方形。每個外角點與該外角點的兩個相鄰的外角點通過直的或凹的連接部段連接。所有四個外邊緣彼此獨立地是直的或凹的。優選地，每個外拐角的形狀類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角。因此，優選地，每個外拐角的形狀類似於箭頭梢部，其中，兩條直線或凹線從每個箭頭梢部開始並且與相鄰的箭頭梢部連接。在優選的實施方式中，纖維的外形具有完美的四角形形狀(直邊)。中空聚合物纖維的四角形的外圓的直徑優選地在10μm至100μm的範圍內，優選地在15μm至50μm的範圍內。
纖維的橫截面區域中空部在基於纖維總橫截面面積的12%至25%的範圍內。纖維的總橫截面面積是中空部的橫截面面積與剩餘纖維的橫截面面積之和。
優選地，纖維的橫截面區域中空部在基於纖維總橫截面面積的15%至20%的範圍內。
內部中空部的形狀不是至關重要的。因此，中空部的形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、四角形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形。
在另一實施方式中，中空部具有圓形形狀。
在優選的實施方式中，根據本發明的纖維具有僅單個孔。
根據本發明的聚合物纖維由熔體紡絲或溶液紡絲穿過噴絲頭孔口來製備。為了熔體紡絲，可以例如通過擠出機將處於熔融狀態的聚合物給送至噴絲板。優選地，一根單纖維通過噴絲頭中的4個槽形成，其中，這些槽不連接。因此，一根單纖維通過離開這四個槽的結合的塑化的聚合物熔體來形成。換言之，纖維的形狀由四個槽形成，其中，孔口的毛細管具有如上面說明的箭頭梢部形狀。通過將聚合物熔體分成四個部分束，可以實現較高的中空部比率。優選地，空氣流被從形成纖維形狀的每個邊的四個間隙注入。特別地，形成一根纖維的四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀。特別地，四個槽中的每個槽均具有箭頭梢部的形式。優選地，每個槽的兩個支腿的長度在0.4mm至0.6mm的範圍內。優選地，每個支腿的寬度在0.08mm至0.13mm的範圍內。形成四角形的四個槽的外圓優選地在0.98mm至1.10mm的範圍內、特別是0.95mm至1.03mm的範圍內。
優選地，在本發明的工藝中，使離開噴絲頭的纖維經受一步牽伸處理(拉伸處理)。為了牽伸處理，例如離開噴絲頭的孔口的新形成的纖維首先穿過加熱區，在該加熱區處，設定了可以導致纖維塑性變形的這樣的溫度。在加熱區之後可以存在冷卻區。在該區域中，纖維的溫度被降低為低於玻璃化轉變溫度Tg。冷卻可以以技術人員已知的各種方式進行。當纖維束離開冷卻區時，束的溫度應當足夠低，使得束可以在旋轉或固定的導引元件上通過或沿著這些導引元件通過，而纖維或束不會永久變形。為了牽伸，離開噴絲頭孔口以及加熱區和冷卻區--如果存在的話--的纖維的速度(紡絲速度)是固定的。該速度可以例如 通過使纖維束穿過一個或更多個導絲輥(godet)幾次而設定為某一值。如果需要，可以加熱導絲輥。通過拉伸和/或牽伸，纖維獲得其最終的機械性能和形態、特別是其細度。
在根據本發明的一步牽伸處理中，纖維(即初紡產品(as-spun product))在紡絲速度被固定之後立即被牽伸。
在本發明的工藝的一優選實施方式中，離開噴絲頭的纖維被以空氣動力學的方式拉伸以獲得所需的強度。在紡絲工藝中獲得的長絲可以沉積從而形成非織造織物。例如，將紡絲工藝中獲得的長絲沉積在沉積帶上，長絲會在該沉積帶上上下疊置。
在本發明的工藝的另一優選實施方式中，紡絲工藝可以像熔噴工藝一樣進行，在熔噴工藝中，離開噴絲頭的熔體被處於高壓和高溫的空氣流夾帶，從而形成具有低厚度的纖維。這些纖維也可以沉積以形成非織造織物。這主要在沉積鼓上完成。
已經發現，如果將纖維一步牽伸，則獲得具有改進的設計和改進的應用特性的方形中空纖維。
優選地，每個槽的支腿的長度與寬度之比在4：1至6：1的範圍內，優選地在4.5：1至5.5：1的範圍內。
可以根據線性品質密度、即給定長度的纖維的重量來測量纖維的纖度。優選的是，根據本發明的聚合物纖維的纖度在4dtex(國際標準單位：1dtex=1g/10000m)至16dtex的範圍內。
纖維的材料：
原則上，根據本發明的聚合物纖維可以由任何成纖聚合物、即 可以轉變成滿足可紡性條件的熔體或溶液的聚合物來形成。
在本發明中可以使用熱塑性聚合物材料。在本發明的意義上，熱塑性聚合物是高於一定溫度可以可逆地變形、由此該過程可以根據需要經常重複的聚合物。低於該特定溫度，這些熱塑性聚合物是不可變形的物質。熱塑性聚合物材料必須具有適合於熔體紡絲的流變特性。聚合物的分子量必須足以使得能夠實現聚合物分子之間的纏結，但又要足夠低以是可熔體紡絲的。為了熔體紡絲，熱塑性聚合物的分子量低於約1,000,000g/mol，優選地為約5,000g/mol至約750,000g/mol，更優選地為約10,000g/mol至約500,000g/mol，並且甚至更優選地為約50,000g/mol至約400,000g/mol。熱塑性聚合物材料必須能夠相對快速地固化，優選地能夠在拉伸流動下相對快速地固化，並且形成熱穩定的纖維結構，如在已知工藝比如用於短纖維的紡絲牽伸工藝或紡粘連續纖維工藝中通常遇到的。優選的聚合物材料包括但不限於聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚乳酸酯、含鹵素的聚合物、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚碸、聚甲醛、其衍生的聚醯亞胺共聚物及其混合物。
合適的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚異丁烯、聚(1-戊烯)、聚(4-甲基戊-1-烯)、聚丁二烯、聚異戊二烯和含聚烯烴的共混物。合適的聚乙烯選自HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE；ULDPE和UHMW-PE。合適的聚烯徑共混物包含至少一種聚烯烴，尤其是聚乙烯、聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物和至少一種不同的聚合物。不同的聚合物例如選自由聚烯烴和α,β-不飽和羧酸或羧酸酐構成的接枝或共聚 物、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚醯胺，或者所提及的不同聚合物中的兩種或更多種聚合物的混合物。
合適的含鹵素的成纖聚合物是聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。
根據本發明的聚合物纖維還可以包含至少一種非熱塑性聚合物材料或由其組成。合適的非熱塑性聚合物材料是再生纖維素(特別是粘膠人造絲、萊賽爾)、棉花、木漿等及其混合物。來自非熱塑性聚合物材料的聚合物纖維可以例如通過溶液紡絲或溶劑紡絲來生產。再生纖維素可以經由通過毛細管擠出到酸凝結浴中來生產。
特別地，根據本發明的聚合物纖維包含選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺以及其共聚物和混合物的聚合物。
根據本發明的聚合物纖維可以構造為單組分或多組分長絲。合適的實施方式是具有聚酯特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯作為芯材料且具有共聚酯作為指材料的多組分長絲。
根據本發明的聚合物纖維適合於形成可以有利地用作過濾器的織物例如非織造布。過濾器基材可以由單一類型的長絲或不同類型的長絲的組合構成。
根據本發明的聚合物纖維適合於形成可以有利地用作地毯磚的織物例如非織造布。地毯磚基材可以由單一類型的長絲或不同類型的長絲的組合構成。
通過使用具有形狀不同的孔口的組合的噴絲頭，可以通過所謂的多形狀紡絲在一個步驟中生產不同類型的長絲。因此，可以在一個步 驟中生產多層織物。因此，可以生產具有不同層、例如具有不同的空氣滲透率的層的過濾器。例如，所得到的過濾器可以由沿空氣流的方向具有從較高的空氣滲透率到較低的空氣滲透率的梯度的層組成。本發明允許生產在除去空氣中的顆粒時有效且以在長時間的應用中得以保持的低壓降為特徵的過濾器。
可以根據所需的空氣流動/空氣滲透來優化長絲和所得到過濾器的設計。
可以將不同形狀和/或不同尺寸的纖維進行組合：例如，
a)具有相同形狀但不同的旦尼爾值(例如12旦尼爾和6旦尼爾)的長絲的組合，例如優選地呈上下佈置結構的根據本發明的纖維。
b)具有不同形狀如圓形、橢圓形、三角形、四角形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的長絲的組合。例如，優選地呈上下佈置結構的圓形纖維和根據本發明的纖維的組合(兩層織物)。
c)具有不同形狀如圓形、橢圓形、三角形、四角形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的長絲的組合。例如，優選地呈上下佈置結構的圓形纖維和根據本發明的纖維和圓形纖維的組合(三層織物)。
d)具有不同形狀如圓形、橢圓形、三角形、四角形、方形、T形、M形、S形、Y形或H形的長絲的組合。例如，根據本發明的纖維和圓形纖維和根據本發明的纖維的組合(三層織物)。
e)具有不同形狀的長絲的組合，例如呈上下佈置結構的根據本發明的並且形狀選自三角形、4角星、5角星、6角星、7角星、8角星、橢圓形、H形、雙H形及其組合的纖維(兩層和多層織物)。
工藝：
在一個實施方式中，根據本發明的聚合物纖維是熔紡纖維。在本發明的意義上，熔體紡絲是一種熱塑性擠出。熔體紡絲包括紡絲成網(spunlaid)工藝、熔噴工藝和紡粘工藝。這些工藝是本領域技術人員已知的。
生產纖維的第一步通常是配混或混合步驟。在配混步驟中，通常在剪切下加熱原料。在熱的存在下的剪切將導致熱塑性材料和可選的非熱塑性材料的均勻熔融。然後將獲得的熔體安置在擠出機中，在擠出機中材料被混合並通過毛細管輸送以形成纖維。然後使纖維變細並收集。纖維優選地為基本上連續的(即，具有大於約2500：1的長度與直徑比)，並且將被稱為紡絲成網纖維。
在根據本發明的工藝的優選實施方式中，使用設計成提供如以上所限定的聚合物纖維的噴絲頭，該噴絲頭包括毛細管噴絲頭孔口，這些毛細管噴絲頭孔口形成排列的孔的圖案。
設計成提供如以上所限定的聚合物纖維的包括排列的孔的圖案的噴絲頭也是本發明的一個方面。
在優選的實施方式中，噴絲頭包括由四個槽組成的孔口，其中，每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角(箭頭梢部)的形狀。
可以通過不同的粘合方法將纖維轉變成織物。在紡粘或熔噴工藝中，纖維使用已知的行業標準技術進行固結。典型的粘合方法包括但不限於壓延(壓力和熱量)、通氣熱(through-air heat)、機械纏結、水 力纏結、針刺、以及化學粘合和/或樹脂粘合。對於加壓熱和通氣熱粘合方法，需要可熱粘合的纖維。纖維也可以被編織在一起以形成織物片。這種粘合技術是機械互鎖的方法。然後可以將纖維織物併入到製品中。
本發明的另一個方面是包含根據本發明的聚合物纖維的例如以織造織物、針織織物、無緯稀鬆布(laid scrim)或非織造織物形式的紡織結構。在本發明的意義上，紡織結構是纖維或纖維束的組合。其可以是單層或多層的。在本發明的上下文中，紡織結構被定義為：由至少一個層、優選地多於一個層構成的織造織物；由平行纖維、纖維束、紗、撚線或繩構成的單層或多層織造織物、單層或多層非織造織物、單層或多層針織織物、單層或多層無緯稀鬆布織物，優選地是幾層，由此紗、撚線或繩的平行纖維或纖維束的各個層可以相對於彼此扭曲；或者非織造布。
本發明的特定方面是包含根據本發明的聚合物纖維的非織造織物。因此，本發明的另一個方面是如以上所限定的聚合物纖維的用於製備非織造織物的用途。
非織造織物也稱為紡粘非織造織物、紡絲成網織物、紡粘織物或紡粘型織物。
通常，非織造織物是由長度幾乎不受限制的纖維製成的，並且是以一種連續的工藝製成的。
非織造織物優選地通過由熔噴獲得的纖維進行熱粘合而獲得。因此，非織造織物優選地包含熔噴聚合物纖維、特別是至少一種根據本 發明的中空聚合物纖維。在特定實施方式中，非織造織物包含至少一種根據本發明的聚合物纖維和選自以下纖維的至少一種纖維：
- 與根據本發明的聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
- 與根據本發明的聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
根據本發明的纖維基於纖維的總重量的比例優選地為1重量%至99重量%。
如果在所陳述的條件下，相對於簇絨紗線的棉結粘合力達到所陳述的範圍，則與根據本發明的纖維不同的纖維的特定橫截面形狀起輔助作用。可以使用：與根據本發明的中空纖維不同的具有三角形橫截面的被稱為三葉形纖維的纖維；具有帶四個、五個或更多個臂的星形形狀的纖維；或具有扁平形、橢圓形、T形、M形、S形、Y形或H形橫截面的纖維。
在非織造布技術領域中，術語“熔噴”實質上是指這樣一種紡絲工藝，在該紡絲工藝中，形成熱塑性纖維的聚合物被熔融、穿過模具孔泵送並在離開紡絲噴嘴時進入高速空氣流。通常，熱空氣流從噴嘴的側面離開、引導熔融的聚合物流並致使形成非常細的長絲。長絲被沉積在收集器篩網上，從而形成相對細的、通常為自粘合的非織造纖維網。熔噴工藝與常規的紡絲成網技術不同，在常規的紡絲成網技術中，產生的聚合物纖維不被來自噴絲頭中的噴嘴的空氣流所引導，而通常僅通過抽吸被拉到傳送帶上。
當將熔噴聚合物纖維收集在熔噴裝置下方的表面上時，獲得了非織造布。隨後，將非織造布熱粘合以成為非織造織物。該過程是單步 過程。
本領域中已知如何改變熔噴工藝從而獲得較廣的纖維直徑分佈的方法。例如，這可以通過調節空氣流來實現，空氣流吸收產生的聚合物纖維，使得這些聚合物纖維經受更高的湍流並強烈渦旋。替代性地，可以通過將來自不同紡絲裝置的具有不同直徑的纖維同時紡絲到單個非織造布中來獲得不同的纖維直徑。
在優選的實施方式中，熔噴以同心空氣熔噴工藝進行。如本文中所使用的，該術語是指這樣的熔噴工藝，在該熔噴工藝中使用多排紡絲模具，這些紡絲模具中的每個紡絲模具被空氣噴嘴包圍。如本領域中描述的，可以相應地獲得較廣的纖維分佈。
在優選的實施方式中，熔噴以多排熔噴工藝進行。如本領域中描述的，在大量紡絲模具被平行地擠壓的這種多排熔噴工藝中，可以將纖維直徑分佈提高。
在高度優選的實施方式中，熔噴以同心空氣多排熔噴工藝進行。在該實施方式中，同心空氣熔噴方法作為多排工藝進行。這種方法特別適合於獲得廣的纖維直徑分佈。
同心空氣多排熔噴工藝通常如下面這樣進行。熔融的聚合物和熱空氣通過多個模具和噴嘴的陣列被並行地給送通過噴絲頭。產生的聚合物纖維被吹送熱空氣的同心噴嘴圍繞。在離開這些模具開口之後，熔融的聚合物立即被來自圍繞噴嘴的熱空氣拉伸。整個系統產生高湍流，使得形成的纖維的截面具有較小和較大的纖維直徑。纖維被吹送到收集器上並渦旋。收集器可以包括抽吸裝置。纖維積聚在收集器表面上而獲 得非織造纖維網，如果需要，該非織造纖維網隨後可以通過熱粘合轉變成非織造織物。因此，非織造織物在一步牽伸處理中製備而成。
替代性地或另外地，可以平行地佈置多個(即，兩個、三個或更多個)多排熔噴裝置，以用於將不同的聚合物纖維紡到同一非織造布中。在這種方法中，從不同裝置紡出的所有聚合物纖維在此方法中混合在一起，並同時鋪設在單個輸送帶上。獲得了包含不同纖維、優選地是均質纖維的非織造布。纖維直徑分佈可以通過將產生不同聚合物纖維的兩個或更多個熔噴裝置組合來增加。當兩個多排噴絲頭以特定角度佈置時，聚合物纖維被吹送到收集器上，以生產兩種不同類型的纖維強烈混合在一起的混合非織造纖維網。
用於調節非織造布的組成和性能的各種工藝改型是本領域中已知的且已描述的。每個噴絲頭可以由獨立的擠出機給送，或者兩個噴絲頭可以由單個擠出機給送。利用獨立的擠出機，可以將兩種不同的聚合物紡到收集器上，以生產混合非織造纖維網。例如，可以將具有低熔點的聚合物與具有更高熔點的另一種聚合物、比如聚乙烯和聚酯組合。當將聚乙烯和聚酯結合並壓延時，聚乙烯可以至少部分熔融以使聚酯纖維彼此粘附；從而實現非織造織物的高強度以及較小的孔尺寸。也可以將由第一噴絲頭熔噴的相對較細的纖維與由第二噴絲頭紡成的相對較粗的纖維組合。這種方法可以用於獲得高的纖維直徑變化。此外，可以組合聚合物材料，這例如通過組合具有不同熔體流動指數的聚合物而賦予非織造布特定的性能。例如，第一熔噴聚合物可以具有600或更低的熔體流動指數，而第二聚合物可以具有600或更高的熔體流動指數。熔體 流動指數越高，熔體粘度越低。因此，由具有較高熔體流動指數的熔噴聚合物產生較細的纖維，而從具有較低熔體流動指數的聚合物獲得較粗的纖維。
非織造布也可以通過其他生產工藝獲得，在這些生產工藝中，兩種不同的纖維類型並行紡絲，並在同一紡絲工藝中組合在一起。例如，當同心空氣多排熔噴工藝與第二紡絲工藝並行進行時，可以在單個沉積物上獲得混合纖維的混合非織造布。例如，當並行施用兩個噴絲頭以用於生產聚合物纖維時，同心空氣多排熔噴工藝可以與常規熔噴工藝組合使用。例如，這種方法可以調節成使得通過常規的熔噴工藝將相對較細的纖維添加至產生的非織造布中，而通過同心空氣多排熔噴工藝來添加具有更大直徑的纖維。
在另一實施方式中，非織造布是在單個熔噴工藝中由兩種、三種或更多種不同類型的聚合物製備的，這些聚合物會產生兩種、三種或更多種不同類型的聚合物纖維。由此，獲得了包含具有不同結構、聚合物組成和/或功能特性的兩種或更多種不同纖維的非織造布。例如，可以通過從不同的噴絲頭或具有不同給送管線的單個噴絲頭熔噴來組合不同的聚合物纖維。
熔噴非織造布被熱粘合以獲得非織造織物。如本領域已知的，這種熱粘合可以以至少部分地保持非織造布的基本纖維結構的方式進行。因此，熱被施用成使纖維不能完全熔融而僅軟化的程度，使得在整個非織造織物上形成粘結點。優選地，在熱粘合步驟中，至少在非織造織物的各部分中、尤其是在內部保持基本的非織造結構。
【00100】在另一實施方式中，熱粘合通過壓延進行。在該標準方法中，非織造布穿過通常被加熱的一對壓延輥。壓延步驟的條件被調節成使得僅發生纖維的部分熔融，從而使非織造布熱粘合至所需程度。粘合量和粘合強度例如可以通過改變壓延輥的速度、施加的壓力、輥隙之間的距離和施加的溫度來調節。由此，可以獲得使得能得到期望機械強度的熱粘合程度，由此可以基本保持基本纖維結構、尤其是在非織造布的芯中可以基本保持基本纖維結構，或至少將基本纖維結構保持成期望的程度。當輥表面被圖案化時，壓延可以在非織造布的整個表面或非織造布的各部分上進行。根據本發明，壓延優選地用於熱粘合，因為可以提高非織造織物的機械強度，同時可以基本保持非織造布的纖維結構。
【00101】優選地，本發明的非織造織物包括含有根據本發明的聚合物纖維的簇絨背襯。
【00102】優選地，本發明的非織造織物包括含有這樣的纖維組合物的簇絨背襯，該纖維組合物包含至少一種根據本發明的聚合物纖維和選自以下纖維的至少一種纖維：
【00103】- 與根據本發明的聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
【00104】- 與根據本發明的聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
【00105】本發明的一方面是如以上所限定的聚合物纖維用於製備非織造織物的用途。
【00106】一種用於製備非織造織物的方法，其中，使用的纖維包含至少一種根據本發明的中空聚合物纖維或根據本發明的纖維組合物。
【00107】優選地，非織造織物通過包括孔口圖案的噴絲頭經由纖維的熔 體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體通過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的這四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，優選地，這四個槽中的每個槽具有箭頭梢部的形式。
【00108】優選地，非織造織物通過包括孔口圖案的噴絲頭經由纖維的熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體通過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的這四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，優選地，這四個槽中的每個槽具有箭頭梢部的形式，其中，離開噴絲頭的纖維經受一步牽伸處理。
【00109】本發明的另一方面是簇絨非織造織物的製備，其中，用於簇絨背襯中的簇絨的纖維包括至少一種根據本發明的中空聚合物纖維。
【00110】本發明的另一方面是通過所描述的方法製備的簇絨非織造織物。
【00111】本發明的另一方面是根據本發明的且如以上所限定的簇絨非織造織物作為地毯背襯用於製備地毯的用途。
【00112】根據本發明的且如以上所限定的簇絨非織造織物作為地毯背襯用於製造地毯的用途，其中，優選地是，根據本發明的中空聚合物纖維選自聚酯和/或聚醯胺。
【00113】在一個優選的實施方式中，如以上所限定的聚合物纖維可以用於過濾器和地毯，特別是地毯磚、全室地毯、門墊、投擲墊、鞋地毯等，其中，汽車簇絨地毯是優選的。
【00114】在根據本發明的纖維的簇絨背襯層中，纖維與絨頭紗接觸並將絨頭紗固定至基材(簇絨背襯)。本發明的優點是，纖維與絨頭紗之間的接觸面積顯著大於與從現有技術已知的普通圓形纖維的接觸面積。
【00115】可以將根據本發明的纖維佈置在簇絨背襯中，使得纖維與紗線毛圈(絨頭紗)之間的接觸角優選地為20°至90°、特別是40°至90°、尤其是60°至90°。
【00116】本發明的一特定實施方式是根據本發明的聚合物纖維作為地毯背襯和過濾器的用途。
【00117】本發明的另一特定實施方式是包含至少兩種不同的聚合物纖維的聚合物纖維組合物，其中，這些纖維中的至少一種纖維是如以上所限定的根據本發明的聚合物纖維。在此充分提及了根據本發明的合適的和優選的纖維的上述限定。
【00118】所述至少兩種不同的聚合物纖維在以下特性中的至少一者方面不同：
- 截面區域的形狀，
- 纖維的纖度，
- 纖維的化學組成。
【00119】優選的是多纖度、單一形狀長絲或多形狀長絲。
【00120】在優選的實施方式中，所述至少兩種不同的聚合物纖維在單級工藝中製備，特別是使用一個單噴絲頭來製備。
【00121】本發明的另一實施方式是這樣的纖維組合物，該纖維組合物包含至少一種根據本發明的且在以上限定的聚合物纖維和選自以下纖維 的至少一種纖維：
【00122】- 優選地呈上下佈置結構的與根據本發明的且在以上限定的聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
【00123】- 優選地呈上下佈置結構的與根據本發明的且在以上限定的聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
【00124】特定實施方式是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
【00125】並且該纖維組合物包含與所述至少一種中空聚合物纖維不同的至少一種纖維。
【00126】特別地是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
- 纖維的纖度在4dtex至16dtex的範圍內，
【00127】所述至少一種中空聚合物纖維通過包括孔口圖案的噴絲頭經由熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體通過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的這四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，
【00128】並且該纖維組合物包含與所述至少一種中空聚合物纖維不同的至少一種纖維。
【00129】尤其是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
【00130】並且該纖維組合物包含與所述至少一種中空聚合物纖維不同的至少一種纖維，其中，與所述至少一種中空聚合物纖維不同的該至少一種纖維是實心的。
【00131】特別地是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
- 纖維的纖度在4dtex至16dtex的範圍內，
【00132】所述至少一種中空聚合物纖維通過包括孔口圖案的噴絲頭經由熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體通過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的這四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，
【00133】並且該纖維組合物包含與所述至少一種中空聚合物纖維不同的至少一種纖維，其中，與所述至少一種中空聚合物纖維不同的該至少一 種纖維是實心的。
【00134】尤其是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
【00135】並且該纖維組合物包含選自以下纖維的至少一種纖維：
- 優選地呈上下佈置結構的與所述至少一種中空聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
- 優選地呈上下佈置結構的與所述至少一種中空聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
【00136】特別地是這樣的一種纖維組合物，該纖維組合物包含具有四角形形狀的截面區域的至少一種中空聚合物纖維，其中：
- 四個角點基本上形成方形，
- 所有四個邊緣都是凹的或直的，
- 纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
- 纖維的纖度在4dtex至16dtex的範圍內，
【00137】所述至少一種中空聚合物纖維通過包括孔口圖案的噴絲頭經由熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體通過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的這四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，
【00138】並且該纖維組合物包含選自以下纖維的至少一種纖維：
- 優選地呈上下佈置結構的與所述至少一種中空聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
- 優選地呈上下佈置結構的與所述至少一種中空聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
【00139】在以下示例中更詳細地描述本發明。
【00140】示例1：
【00141】生產聚酯紡粘織物(非織造織物)。使用特殊的噴絲頭，該噴絲頭包含：包括根據本發明的方形中空聚合物纖維在內的不同的纖維形狀；以及用於將熔融聚合物給送至每個孔口的計量板。毛細管由每個0.21mm寬、0.6mm長和0.99mm外徑的4個槽表示。這樣可以產生良好的方形和達18%的中空部。通過使用所獲得的纖維形成纖維網來生產簇絨背襯，其中，30%的方形中空纖維的橫截面被豎向鋪設。所實現的總表面接觸與圓形實心長絲相比高出40%至50%。
【00142】示例2：
【00143】生產聚酯紡粘織物(非織造織物)。使用特殊的噴絲頭，該噴絲頭包含：包括根據本發明的方形中空聚合物纖維在內的不同的纖維形狀；以及用於將熔融聚合物給送至每個孔口的計量板。毛細管由每個0.11mm寬、0.6mm長和1.10mm外徑的4個槽表示。這樣可以產生良好的方形和達22%的中空部。通過使用所獲得的纖維形成纖維網來生產簇絨背襯，其中，60%的方形中空纖維的橫截面被豎向鋪設。所實現的總表面接觸與圓形實心長絲相比高出28.5%至33.3%。

Claims (16)

  1. 一種包括四角形形狀的截面區域的中空聚合物纖維，其中：
    - 四個角點基本上形成方形，
    - 所有四個邊緣都是凹的或直的，
    - 所述纖維的橫截面區域中空部在12%至25%的範圍內，
    - 所述纖維的纖度在4dtex至16dtex的範圍內。
  2. 根據請求項1所述的中空聚合物纖維，其中，每個拐角的形狀類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角(箭頭梢部)。
  3. 根據前述請求項中的任一項所述的中空聚合物纖維，其中，四角形的外圓的直徑在10μm至100μm的範圍內，優選地在15μm至50μm的範圍內。
  4. 根據請求項1至3中的任一項所述的中空聚合物纖維，所述中空聚合物纖維通過包括孔口圖案的噴絲頭經由熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體穿過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的所述四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，優選地，所述四個槽中的每個槽具有箭頭梢部的形式，優選的是，所述中空聚合物纖維通過包括孔口圖案的噴絲頭經由熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，離開所述噴絲頭的纖維經受一步牽伸處理。
  5. 根據請求項4所述的中空聚合物纖維，其中，每個槽的兩個支腿的長度在0.4mm至0.6mm的範圍內，並且每個支腿的寬度在0.08mm至0.13mm的範圍內。
  6. 根據前述請求項中的任一項所述的中空聚合物纖維，其中，每個槽的支腿的長度與寬度之比在4：1至6：1的範圍內，優選地在 4.5：1至5.5：1的範圍內。
  7. 根據前述請求項中的任一項所述的中空聚合物纖維，其中，所述纖維選自熱塑性聚合物，優選地選自聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚乳酸酯、其衍生的共聚物及其混合物。
  8. 一種包含至少一種如請求項1至7中限定的所述聚合物纖維和選自下述纖維的至少一種纖維的纖維組合物：
    - 優選地呈上下佈置結構的與根據請求項1至7所述的聚合物纖維相比具有不同旦尼爾值的纖維，
    - 優選地呈上下佈置結構的與根據請求項1和7所述的聚合物纖維相比具有不同形狀的纖維。
  9. 一種包含如請求項1至7中限定的所述聚合物纖維或如請求項8中限定的纖維組合物的非織造織物。
  10. 一種用於製備非織造織物的方法，其中，使用的纖維包含至少一種如請求項1至7中限定的中空聚合物纖維或如請求項8中限定的纖維組合物，優選地是其中，所述非織造織物通過包括孔口圖案的噴絲頭經由纖維的熔體紡絲或溶液紡絲來製備，其中，通過使聚合物熔體穿過四個槽的佈置結構而形成一根單纖維，其中，形成一根纖維的所述四個槽中的每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角的形狀，特別地，形成一根纖維的所述四個槽中的每個槽具有箭頭梢部的形式，尤其是其中，離開所述噴絲頭的纖維經受一步牽伸處理。
  11. 根據請求項9所述的非織造織物，所述非織造織物呈簇絨非織造織物的形式。
  12. 根據請求項9所述的非織造織物，所述非織造織物包括含有 如請求項1至7中限定的所述聚合物纖維或如請求項8中限定的所述纖維組合物的簇絨背襯。
  13. 一種包含如請求項1至7中限定的所述聚合物纖維或如請求項8中限定的所述纖維組合物的地毯磚。
  14. 一種如請求項1至7中限定的所述聚合物纖維或如請求項8中限定的所述纖維組合物用於製備非織造織物的用途，所述非織造織物優選地用於地毯，特別是地毯磚、全室地毯、門墊、投擲墊或汽車簇絨地毯。
  15. 根據請求項14所述的用途，其中，根據請求項1至7所述的聚合物纖維或如請求項8中限定的所述纖維組合物被用作地毯背襯。
  16. 一種設計成提供如請求項1至7中的任一項限定的聚合物纖維的噴絲頭，所述噴絲頭包括毛細管噴絲頭孔口，所述毛細管噴絲頭孔口形成排列的孔的圖案，優選地，所述噴絲頭包括由四個槽組成的孔口，其中，每個槽具有類似於具有直的或凹的支腿的銳角或基本直角(箭頭梢部)的形狀。
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