專利名稱：形成高膨松紡粘非織造纖維網和由該方法生產的產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及的是熔融紡絲方法和產品，尤其是涉及由多組分長絲形成的高膨松非織造纖維網的方法和由該方法形成的高膨松非織造纖維網。
背景技術：
熔融紡絲技術常常應用于制造非織造纖維網和多層層壓制品或復合物，他們制成各種消費品和工業(yè)制品，例如單個使用的組件或短使用期限的衛(wèi)生物品，一次性防護服裝，流體過濾介質，和耐用物品，其中包括床上用品和地毯料。熔融紡絲技術包括有紡粘法和熔噴法，其可由纏結的長絲或纖維的一層或多層形成非織造纖維網和復合物，其長絲或纖維是由一種或多種熱塑性聚合物構成。
某些非織造纖維網和復合物是通過已知的熔融紡絲方法，如紡粘法而形成的，其包括熱塑性聚合物的熔融紡絲。紡粘法通常包括從熔融紡絲裝置的噴絲板上的多排噴絲孔中擠壓出一種或多種熱塑性聚合物的細直徑、半固化的纖維或長絲。相關地冷卻處理空氣的大量氣流可直對于被擠出的長絲流以驟冷熔融熱塑性聚合物。處理空氣的高速氣流隨后被用于把長絲變細或拉伸到特殊的直徑并且使其在分子數量范圍內取向。被變細的長絲以長絲/空氣混合物的形式朝著成形區(qū)域被推進，使得在一種移動的機集合器上形成一種非織造纖維網或一層壓制品。
由傳統(tǒng)紡粘技術形成的非織造纖維網對于某些消費者和工業(yè)產品的使用來說缺乏足夠的膨松性。膨松可通過傳統(tǒng)的制造工序來形成非織造纖維網而得以改善，其中包括擠壓工藝和卷曲工藝以及隨后的為生產非連續(xù)長絲所進行的切斷操作。切斷操作增加了長絲的膨松性。然后非連續(xù)的長絲被梳理并且用化學介質或熱介質被粘合。根據圖1，一種傳統(tǒng)的改善膨松性的非織造纖維網44的纖維基質包括一些重疊分布布置的被切斷的隨機排列的纖維46。
由這樣切斷操作處理的纖維能夠用于需要附加膨松性的各種消費和工業(yè)產品。例如，如果膨松性提高的話，在吸收性衛(wèi)生制品中流體獲得和轉移層的作用更加有效。然而，對于切斷長絲的要求是一種十分復雜的工序，其增加了一些附加的加工步驟。
紡粘長絲可由兩種或多種熱塑性聚合物形成的，在橫過一多組分的長絲的橫截面上排列有性質不同的區(qū)域。多組分紡粘長絲是在紡絲板上利用流體通道而擠出的，紡絲板安置有一些流體通路用以把各聚合物分別地引導過紡絲板。更常見的是，多組分長絲是使用兩種不同的聚合物而擠出的，并因此準確地說是稱之為雙組分長絲。可將卷曲施加到這些用加熱空氣而變細的長絲上。然而，僅由變細而提供膨松方面的增加卻是不夠的。
因此希望提供一種用于形成高膨松非織造纖維網的紡粘方法和由其紡粘方法所形成的高膨松紡粘非織造纖維網。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種制造高膨松紡粘非織造纖維網的方法和由該方法所制造的高膨松非織造纖維網。其方法包括由至少具有第一熔融流速的第一聚合物和具有不同于第一聚合物的第一熔融流速的第二熔融流速的第二聚合物形成的一組基本連續(xù)并且不間斷的多組分長絲。長絲可通過任何傳統(tǒng)紡絲板或通過熔融各聚合物組分并組合而形成。每一長絲具有由第一聚合物和第二聚合物分別組成的性質不同的第一和第二區(qū)域。由于具有不同的熔融流速，這些多組分長絲擁有潛在的卷曲，這些長絲被集合形成一種非織造纖維網。潛在的卷曲在集合之后通過一種激發(fā)處理工藝例如加熱或施加張力而被激發(fā)。
本發(fā)明的高膨松紡粘非織造纖維網可利用形成各種不同的組分。這樣的高膨松紡粘非織造纖維網可用于衛(wèi)生材料的層材。作為另外一種特定的實例，本發(fā)明的高膨松紡粘非織造纖維網可用于形成任何吸收衛(wèi)生制品的流體獲得和轉移層，即其位于吸收材料與液體滲透頂層之間。流體獲得和轉移層擁有一種開口滲水結構，其使得有可能使源于衛(wèi)生制品穿著者的液體快速滲透和滲開，其可快速滲透和擴散開用于衛(wèi)生制品吸收材料的吸收。吸收之后，流體獲得和轉移層與衛(wèi)生制品的頂層分離開或隔離開，因此制品穿著者的皮膚不會被捕獲在吸收材料上的流體再弄濕。盡管本發(fā)明描述了流體獲得和轉移層的內容，但本發(fā)明不是限定于其所述的特殊用途。
本發(fā)明的卷曲的長絲改善了轉移層的性能并且減少形成具有增加膨松性的非織造纖維網的成本，因為非織造纖維網的擠壓出的長絲不會經歷生產不連續(xù)長絲的切斷操作。此外，由于改善了物理特性，要求于吸收制品中的流體獲得和轉移層的基重可被減少。
本發(fā)明的卷曲的，基本上連續(xù)的和不間斷的多組分長絲可發(fā)現其他的一些應用，其中高膨松性是非織造纖維網的一種所希望的特性。在吸收衛(wèi)生制品中，本發(fā)明卷曲長絲的非織造纖維網可用作為后片材的一層，以用來提供一種較高位置誤差(high-placement-error)搭接區(qū)域，其用以鉤—圈扣件材料的鉤型材料或對于鉤型材料作為操作搭接區(qū)域的圈型材料。在除了衛(wèi)生制品以外的一些應用中，本發(fā)明的卷曲長絲可以用于圍巾和床墊布中的高膨松填充線材料和用于短上衣中的隔層或隔層填料。而且，本發(fā)明的卷曲長絲可用于空氣過濾產品以提供一種空氣流范圍外的過濾顆粒的彎曲的空氣通路。
本發(fā)明的這些和其它的目的及優(yōu)點將從隨后的附圖和其描述中變得更加清楚。


結合并構成本發(fā)明具體實施例的這些附圖與本發(fā)明上述的一般描述和下面給出的詳細說明一起可用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是現有技術所形成的卷曲纖維的非織造纖維網的示意圖；圖2是根據本發(fā)明原理的多組分長絲的非織造纖維網的示意圖；圖3結合于圖2的非織造纖維網的一種衛(wèi)生制品的透視圖；圖4是一種能夠生產圖2非織造纖維網的紡粘系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是涉及多組分長絲并且把這些長絲并入到衛(wèi)生制品的各種組分中。參考圖3，一次性衛(wèi)生制品10通常包括有一頂片12，一后片14和一位于頂片12與后層片4之間的流體儲存層16。頂片12把水狀的人體流體如尿轉移到流體儲存層16中。衛(wèi)生制品10包括流體儲存層16與頂片12之間的流體獲得和轉移層15，其使得能夠充分利用基礎流體儲存層16的流體容量。流體獲得和轉移層15是位于衛(wèi)生制品中頂片12與流體儲存層16之間。流體獲得和轉移層15把從頂片12上所轉移的水狀人體流體以x-y的尺寸方向分布。如在此所使用的術語“X-Y尺寸方向”表示正交于形成層15的非織造纖維網的Z尺寸方向或厚度的一個平面。X和Y尺寸方向通常分別相應于形成層15的非織造纖維網的長度和寬度。
流體儲存層16包括一種吸收材料，其能夠吸收大量的水狀人體流體和在適度的施加壓力下保持所吸收的流體。頂片12使流體能夠通過以致水狀人體流體可快速滲透過其厚度到達流體儲存層16。后片14防止被吸收和包含于流體儲存層16中的水狀人體流體把存在于周圍環(huán)境中的制品如短褲、睡衣和內衣給變濕。
衛(wèi)生制品10包括一對鎖合元件，其各共同包括一個附在后片14上的圈型扣件18和一個附在相應連接片19上的鉤型扣件20，連接片19從后片14延伸出去。圈型扣件18是由圈型材料構成，其包括許多從后部結構上向外延伸的圈狀構件。鉤型扣件20是由具有一些從后部結構向外延伸的鉤狀構件的鉤型材料所形成的。圈型扣件18作為一種搭接構件或區(qū)域而進行操作而鉤型扣件20是作為一種連接構件或區(qū)域而進行操作，鉤型扣件20可拆卸地系住或固定到圈型構件18上。本發(fā)明所設想的是衛(wèi)生制品10的各種成分，例如一層后片14，流體獲得和轉移層15，和/或圈扣件18是由本發(fā)明的基本上連續(xù)和不間斷的多組分長絲組成的非織造纖維網而形成的。
參看圖4，熔融紡絲裝置22包括一個能夠生產基本上連續(xù)和不間斷長絲26的紡絲板25，其長絲具有至少兩個不同的聚合物區(qū)域。能夠擠壓出長絲26的紡絲板25例如在下述文獻中描述，US6,478,563，共同未決的美國申請No.09/702,387，名稱為“用于熔噴多組分流體長絲的裝置”申請日2000年10月31日，共同未決的美國申請No.09/802,646，名稱為“將單組分液態(tài)線擠出成多組分長絲的設備和方法”申請日為2001年3月9日，和共同未決的美國申請No.09/802,651，名稱為“用于擠壓多組分流體長絲的裝置”申請日為2001年3月9日。因此這些文獻中每一披露的技術在此可結合其全部內容參考。
根據本發(fā)明的原理，多組分長絲26是由兩種或多種聚合物制備的，其中用于至少兩種聚合物的熔融流速相差大于100克/10分鐘(g/10分鐘)。以275℃的試驗溫度計算熔融流速值。通常，一種構成聚合物的熔融流速范圍為約10克/10分鐘至約50克/10分鐘而另一構成聚合物的熔融流速范圍約110克/10分鐘至2000克/10分鐘，其中也是以275℃計算熔融流速值。在某些更多的具體實施例中，對于一種聚合物的熔融流速范圍約為10克/10分鐘至50克/10分鐘，而對于另一聚合物的熔融流速范圍約為400克/10分鐘至2000克/10分鐘。通常，熔融流速(mfr)是熱塑性塑料擠壓通過一小孔的速度的測量值并且是如由ASTM D1238或ISO1133指示而測定的。
每一基本連續(xù)和不間斷多組分長絲26被排列為至少兩個性質不同的聚合物區(qū)域?？蛇m合排列方式包括，但不限于此，皮/芯型雙組分排列，其中一種聚合物形成與由另一聚合物形成的芯部同心的外皮；偏心皮/芯型雙組分排列，其中一種聚合物形成一外皮，其繞著由另一聚合物形成的芯部，其芯部偏離于外皮的中心；并列型雙組分排列，其中兩種聚合物是并排設置；多葉型雙組分排列，其可為對稱或不對稱；海到型排列。長絲26可具有圓形，橢圓形，三葉形，三角形，啞鈴形，扁平或空心形狀。
用于制造多組分長絲26的聚合物或一些聚合物可以是任何市場可買到的紡粘等級范圍寬的熱塑性聚合材料，其包括但不限于此的聚烯烴，聚酯，聚酰胺，聚乙烯酸乙烯酯，聚氯乙稀，聚乙烯醇，纖維素醋酸酯等等。本發(fā)明設想的是構成長絲26的至少兩種聚合物可以是具有不同熔融流速特征的同樣的熱塑性材料，或可以是具有不同熔融流速特征的不同熱塑性材料。例如，構成長絲26的單獨聚合物可以是不同熔融流速的兩種聚丙烯組分。適合于均聚物聚丙烯的一種實例種類是可從ExxonMobile Chemical買到的，其包括PP2252(4mfr)，Achieve3854(24mfr)Achieve3825(32mfr)，PP3235E1(33mfr)，PP3155(36mfr)，PP3505GE1(400mfr)，PP3546G(1200mfr)和PP3746G(1500mfr)作為系列部分。在本發(fā)明的一個具體實施例中，多組分長絲26是二等分一個圓，排列雙組分排列，其中一種聚合物區(qū)域是33mfr聚丙烯而另一聚合物區(qū)域是1200mfr聚丙烯。
紡絲板25從至少兩個熔融器24a，24b處接收熔融聚合物流并且把這些聚合物結合一起以形成一種熱塑性長絲26的帷幔，其通常橫越收集器32的寬度，其收集器例如為工作臺或皮帶。長絲26的氣載帷幔經過一單體排出系統(tǒng)27，其從擠壓處理中排出任何殘留的單體氣體。長絲26的氣載帷幔接下來傳送到一個驟冷系統(tǒng)28，其把一種冷卻處理空氣流引導到長絲26的帷幔上以用來驟冷長絲26并且開始進行凝固處理。
參看附圖4，來自驟冷系統(tǒng)28的長絲26的氣載帷幔通過抽吸被引導到長絲拉伸裝置30的入口29。長絲拉伸裝置30用一種空氣處理的切線高速流包圍長絲26，其氣流在基本平行于長絲26長度方向上施加一偏置或可拉長的力。因為長絲26是可延伸的，長絲拉伸裝置30中的處理空氣的高速流拉細并且分子性地取向長絲26，以形成變細的長絲34。當從長絲拉伸裝置30的出口38朝著收集器32排出時，變細的長絲34是在高速處理的空氣中被傳送。在長絲拉伸裝置30中紡絲速度是這樣選擇的在變細加工中長絲34的卷曲不會被顯著地誘導。實際上，變細的長絲34通過隨后的工序被激發(fā)所具有的潛在的卷曲。
變形的長絲34是以隨機的形式向下堆放或放置在收集器32上以形成一種非織造纖維網21。非織造纖維網21是在收集器32上以機器方向36傳送到一處理裝置40上。在后收集處理裝置40中加工處理非織造纖維網21激發(fā)長絲34的潛在卷曲。一些不同的特殊激發(fā)加工處理可用于激發(fā)潛在卷曲以生產出本發(fā)明的高膨松紡粘非織造纖維網21。
在一種激發(fā)加工處理中并繼續(xù)結合附圖4，處理裝置40是加熱包圍暴露的纖維網21使加熱的環(huán)境溫度高于100°F。被提升的溫度有效的激發(fā)長絲34的潛在卷曲。尤其是，用足夠的時間以這樣的溫度加熱長絲34，使得聚合物區(qū)域中任一區(qū)域的長度產生收縮達到比聚合物區(qū)域的另一區(qū)域有較大的范圍程度。
適合于激發(fā)潛在卷曲的另外一種處理裝置40是把多組分長絲34的非織造纖維網21暴露于來自液體噴射器的許多水流下，其把拉伸力或張力賦予到非織造纖維網21上。液體噴射器包括一個具有許多放射水的小孔的噴嘴，一般孔密度約是30至50孔/英寸，各孔噴射出約500psi至1500psi的高壓液流或噴水流，其穿透過非織造纖維網21。高速的水使長絲34產生機械纏繞并且對長絲34加以顯著的應力和張力，其激發(fā)潛在的卷曲。適用的一些液體噴射器可由FleissnerGmbH&Co(Egelsbach，Germany)獲得。
繼續(xù)參看圖4，用于激發(fā)潛在卷曲的另一處理裝置40是一種拉幅機，其是這樣一種機器，非織造纖維網21在橫過機器方向，通常是垂直于機器方向36(圖4)在張力下拉伸到特定寬度時干燥非織造纖維網21。拉幅機是由一個加熱室和一個經過加熱室的傳送皮帶構成。傳送皮帶在其平行于機器方向36所延伸的各邊緣上具有一個夾持結構，其中由傳送裝置32所攜帶的非織造纖維網21被移動。夾持結構在機器方向36相對于彼此有一向外偏離的角度，例如15°。非織造纖維網21從傳送裝置32轉移到傳送皮帶上并且通過夾持結構而被夾緊。由于夾持結構的向外偏移，非織造纖維網21通過經過拉幅機而被拉伸或加寬。在拉伸之后，非織造纖維網21脫離開拉幅機。
在另一可選擇的方式中，拉幅機在水平路徑上有一對相間隔開的環(huán)形鏈而不是傳送皮帶。非織造纖維網21在邊緣處通過兩鏈上的銷釘或夾子牢固地固定，其環(huán)形鏈隨著他們前進經過加熱室而分開，把非織造纖維網21調整到所希望的寬度。非織造纖維網21的長絲34主要在橫向的機器方向上構成向外擴張的拉伸或張力，其激發(fā)潛在卷曲。
能夠激發(fā)長絲34的潛在卷曲的另一處理裝置40包括兩組握持輥，他們在機器方向36上間隔開，其中非織造纖維網21被傳送過握持輥。兩組握持輥的角速度不同，后組的握持輥的轉速快于前組的握持輥的轉速。角速差將機器方向36上的連續(xù)拉伸或張力施加到長絲34上。所施加的張力激發(fā)長絲34的潛在卷曲以用來增加非織造纖維網21的膨松性。
對于激發(fā)潛在卷曲來說，與取決處理裝置40的具體類型是無關的，構成非織造纖維網21的多組分長絲34是通過激發(fā)卷曲而被松散開的，從而提高膨松性。參看圖2，比較于傳統(tǒng)長絲46構成的非織造纖維網44(圖1)，由本發(fā)明的變細(attenuated)多組分長絲34構成的非織造纖維網21具有較高的膨松性，減少的密度，改進的柔軟度和增進的彈性。尤其是，比較于由傳統(tǒng)切斷的不連續(xù)的長絲46形成的非織造纖維網44膨松性特征，本發(fā)明的每一多組分長絲34卷曲成曲折花紋提供有改進的膨松性。
由本發(fā)明高膨松紡粘非織造纖維網形成的流體獲得和轉移層，例如流體獲得和轉移層15改善了在頂片與流體儲存層之間x-y方向上的流體轉移。由本發(fā)明多組分長絲的粘非織造纖維網形成的流體獲得和轉移層還能提高衛(wèi)生制品的相關的吸收材料的獲取率，因為纖維網的多孔性(即填充到開口空間的比率)比傳統(tǒng)纖維網來說被得以提高，從而增加了流體經過纖維網的轉移率。流體獲得和轉移層的高膨松性能提高制品穿著者的皮膚與流體儲存層之間的分離。
以上本發(fā)明已通過各實施例的說明而進行了描述并且這些實施例已進行了相當詳細的說明，但申請人并不是想將附屬的權利要求的范圍約束或以任何方式限制這些細節(jié)上。其它優(yōu)點和改變對本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。因此在其較廣泛的情況中本發(fā)明不限定于這些特殊的詳述，典型的裝置和方法，和圖示的實例和上述說明。因此，由這些詳述所可能做出的一些方案都不會脫離本申請的一般發(fā)明概念的精神和范疇。本發(fā)明本身應該只是由附屬的權利要求來限定。
權利要求
1.一種制造高膨松紡粘非織造纖維網的方法，其包括熔融具有第一熔融流速的聚合物；熔融具有第二熔融流速的第二聚合物，該第二熔融流速不同于第一聚合物的第一熔融流速；把第一和第二聚合物結合在一起以形成一組具有潛在卷曲的基本上連續(xù)和不間斷多組分長絲，各長絲具有性質不同的第一和第二區(qū)域，這些區(qū)域分別是由第一聚合物和第二聚合物構成；收集該組基本上連續(xù)和不間斷的多組分長絲，以形成一種非織造纖維網；和在收集之后，激發(fā)潛在的卷曲。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述激發(fā)潛在的卷曲步驟進一步包括將一定的張力施加到非織造纖維網上，以有效地使第二區(qū)域產生收縮。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于進一步包括使用一種從由拉幅機，液體噴射器，和沿著機器方向間隔開并且以不同角速度操作的兩組握持輥所組成的組中選擇的裝置施加張力。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述激發(fā)潛在卷曲的步驟進一步包括把非織造纖維網加熱到大于約100°F的溫度。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于所述兩種聚合物的熔融流速差大于100克/10分鐘。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述第一聚合物熔融流速的范圍為約10克/10分鐘至約50克/10分鐘，而第二聚合物的熔融流速范圍為約110克/10分鐘至約2000克/10分鐘。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述第一聚合物和第二聚合物是相同的熱塑性材料。
8.一種由一組基本上連續(xù)和不間斷的多組分長絲形成的高膨松紡粘非織造纖維網，其通過下列步驟構成的工藝生產熔融具有第一熔融流速的聚合物；熔融具有第二熔融流速的第二聚合物，該第二熔融流速不同于第一聚合物的第一熔融流速；把第一和第二聚合物結合在一起以形成一組具有潛在卷曲的基本上連續(xù)和不間斷多組分長絲，各長絲具有性質不同的第一和第二區(qū)域，這些區(qū)域分別是由第一聚合物和第二聚合物構成；收集該組基本上連續(xù)和不間斷的多組分長絲，以形成一種非織造纖維網。
9.根據權利要求8所述的非織造纖維網，其特征在于所述多組分長絲具有皮/芯型雙組分排列結構，其中第一區(qū)域是由第一聚合物形成的外皮，而第二區(qū)域是由第二聚合物形成的芯部。
10.根據權利要求8所述的非織造纖維網，其特征在于所述第一聚合物和第二聚合物是不同的熱塑性材料。
11.根據權利要求8所述的非織造纖維網，其特征在于所述多組分長絲是并列型雙組分長絲，其中第一聚合物區(qū)域形成第一側，而第二聚合物形成第二側。
12.根據權利要求11所述的非織造纖維網，其特征在于所述第一聚合物和第二聚合物是不同的熱塑性材料。
13.根據權利要求8所述的非織造纖維網，其特征在于所述非織造纖維網是用于構成衛(wèi)生制品的一成分，該成分可從后片，流體獲得和轉移層，和一種能夠可拆卸地與鉤—圈扣件的鉤型材料結合的圈型材料所組成的組中選擇。
全文摘要
本發(fā)明為一種形成高膨松紡粘非織造纖維網和由該方法生產的產品，其長絲可用于高膨松的非織造纖維網。多組分長絲包括至少兩種不同熔融流速的聚合物，其把潛在卷曲賦予到各長絲上。在收集之后，長絲的潛在卷曲或是通過加熱或是通過施加張力到非織造纖維網上而被激發(fā)。
文檔編號D01F8/06GK1550603SQ20041003381
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權日2003年4月14日
發(fā)明者M·A·艾倫, P·L·克蘭, M A 艾倫, 克蘭 申請人:諾德森公司