包含高强度纺喷层的非织造纤维网的制作方法

包含高强度纺喷层的非织造纤维网


背景技术：

1.非织造纤维网可通过不同的方法形成。一种这样的方法通常称为共成形方法。共成形涉及例如从聚合物树脂熔纺连续纤维，并同时将具有夹带的分布纤维素纤维的空气流通常导入共成形箱或类似的共混设备中，共混纤维，并将共混物导向收集/成形结构如移动成形带。可将纤维纺丝并引入到携带纤维素纤维的气流中，或者可在纺丝之后将携带纤维素纤维的气流引入到纤维的路径中，其效果是纤维的缠结共混物沉积到移动成形结构上，并且其积聚形成粘性非织造纤维网。共成形的非织造纤维网中的纤维提供了将纤维保持在纤维网内适当位置的基质，并且从而有助于保持结构完整性。
2.非织造纤维网应足够坚固以在使用中保持结构完整性，但也应足够柔软以给予使用者愉悦和舒适的触感。此外，非织造纤维网应具有合适的强度、吸收性、孔隙率和表面纹理以有效地吸收和保留身体渗出物。非织造纤网强度由抗拉强度来测量。另外，对成本和环境可持续性的关注对进一步改进非织造纤维网施加了压力以能够在不损害其他重要性能如吸收性和表面纹理的情况下改善抗拉强度和使用较少的材料。
3.在共成形方法中使用的纤维的类型和纤维的布置是在成品中实现所需抗拉强度的重要因素。
4.因此，需要一种具有增加的强度而不增加非织造纤维网的基重的非织造纤维网，以用于各种应用。因此，本发明的一个目的是提供一种具有提高的抗拉强度的非织造纤维网。


技术实现要素：

5.总体而言，本发明涉及通过共成型方法将增强纤维引入非织造纤维网的纤维基质中来制造具有增加的横向抗拉强度的非织造纤维网。更具体地说，本发明涉及一种用于制造非织造纤维网的方法，所述方法包括提供沿纵向(md)行进的成形表面。本公开包括共成形方法，该共成形方法包括设置在成形表面上方的第一熔喷模头和第二熔喷模头。第一熔喷模头挤出第一气流，并且第二熔喷模头挤出第二气流。第一气流包括熔喷纤维，并且第二气流包括纺喷纤维。此外，纸浆喷嘴设置在成形表面上方并且垂直于成形表面。纸浆喷嘴挤出包含吸收材料如纸浆纤维的第三气流。
6.第一气流、第二气流和第三气流合并以形成纤维基质。非织造纤维网由于收集在成形表面上的熔喷、纺喷和纸浆纤维而形成。
7.已经发现，通过上述共成形方法形成的非织造纤维网具有增加的横向抗拉强度，至少部分是因为纺喷纤维充当纤维网中的增强层。
8.在一个另外的实施方案中，非织造纤维网包括多个熔喷纤维层和纺喷纤维层。吸收材料如纸浆纤维分散在热塑性聚合物长丝层的中。纺喷纤维可位于熔喷纤维之间，并且可与熔喷纤维层中包含的更少的吸收材料混合。三个或更多个模头构造可用于在单一方法中形成非织造纤维网。另选地，共成形非织造材料的每一层可在单独的步骤中形成。随后可将不同的层结合在一起。在一个方面，每个层可形成在先前形成的层的顶部上。位于非织造
纤维网中间的纺喷纤维层起到增强层的作用，同时使非织造纤维网仍然感觉柔软。
9.在一个实施方案中，本公开涉及共成形非织造物。共成形非织造物包含含有热塑性聚合物纤维的非织造纤维基质。聚合物纤维包括熔喷纤维和纺喷纤维。纺喷纤维具有比熔喷纤维更大的纤维直径。纺喷纤维占热塑性聚合物纤维的约10重量％至约35重量％。熔喷纤维占热塑性聚合物纤维的约90重量％至约65重量％。纺喷纤维在纤维基质中形成层。共成形非织造物还包含分散并至少附着到熔喷纤维的液体吸收材料。液体吸收材料占共成形非织造物的约50重量％至约90重量％。
10.在一个方面，纺喷纤维和/或熔喷纤维可包括连续长丝。纺喷纤维可具有约5微米至约50微米，诸如约10微米至约20微米的纤维直径。熔喷纤维可具有小于约10微米，诸如小于约5微米的纤维直径。共成形非织造物可具有约10gsm至约100gsm，诸如约20gsm至约80gsm的基重。包含在共成形非织造物中的液体吸收材料可以是纸浆纤维、超吸收材料或两者的混合物。
11.在一个方面，液体吸收材料在共成形非织造物的厚度上形成浓度梯度。例如，最小浓度的液体吸收材料可包含在纺喷层内。熔喷层中可包含更高浓度的液体吸收材料。
12.在一个方面，熔喷纤维可由第一热塑性聚合物形成，而纺喷纤维可由第二热塑性聚合物形成。第一聚合物的熔体流动速率可大于第二聚合物的熔体流动速率。例如，第一聚合物的熔体流动速率可以比第二聚合物的熔体流动速率大约30％至约500％。
13.在一个方面，共成形非织造物包括第一熔喷纤维层和第二熔喷纤维层，其中纺喷层位于第一熔喷纤维层和第二熔喷纤维层之间。
14.根据本发明形成的共成形非织造物通常在横向上具有改善的抗拉强度。此外，当比较横向强度与横向强度时，共成形非织造物的整体强度特性更加均匀。例如，共成形非织造物的纵向/横向抗拉强度比可小于约2.8，诸如小于约2.7并且大于约1，诸如大于约1.5。
15.本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。
附图说明
16.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：
17.图1是示出用于本发明的一种共成形方法的一个实施方案的示意图。
18.图2是本发明的非织造纤维网的一个实施方案的横截面图。
19.图3是本发明的非织造纤维网的另一个实施方案的横截面图。
20.图4是本发明的非织造纤维网的另一个实施方案的横截面图。
21.在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本发明的相同或类似的特征或元件。
22.定义
23.当介绍本公开或其优选实施方案的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”和“所述”在本文使用时旨在表示存在所述元件中的一个或多个。
24.术语“包含”、“包括”和“具有”在本文使用时旨在为包含性的，并且意指可能存在所列元件之外的附加元件。
25.当在本文中使用时，术语“吸收制品”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工艺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吸收材料或垫。
26.在本文中使用时，术语“基重”是指非织造纤维网样品的每单位表面积(沿纵向/横向平面)的重量，以克/米2(gsm)表示。基重也可用每平方码材料的盎司数(osy)表示，并且纤维直径通常以微米表示。(注意，要从osy转换到gsm，osy乘以33.91)。
27.在本文中使用时，术语“非织造纤维网”是指该纤维网包含共成形材料的相互混合和/或缠结的共混物，该共成形材料包括至少两种不同的材料，诸如熔喷纤维、纺喷纤维以及纤维素或木浆纤维。共成形的非织造纤维网也可包含固体颗粒添加剂，诸如但不限于吸收凝胶材料、填料颗粒、颗粒点粘合粉末或粘土。
28.在本文中相对于非织造纤维网使用时，术语“横向”或“cd”是指垂直于非织造纤维网结构通过其生产线的主要运动方向的方向(称为“纵向”)，并且也可称为宽度方向。
29.在本文中使用时，术语“纤维”是指长度超过其宽度或直径，例如长宽比大于10的细长颗粒。“纤维”可以是连续的，诸如连续长丝，或者是不连续的。不连续纤维的一个实例是长度小于3cm的细长颗粒。不连续纤维的非限制性实例包括硬木和软木纸浆纤维；大麻韧皮；甘蔗渣；竹子；玉米秸秆；棉花；棉秆；棉短绒；芦苇草；亚麻短纤维；韧皮黄麻；韧皮洋麻；芦苇；稻草、剑麻；柳枝稷；麦秸；以及由聚酯、尼龙、人造丝(包括粘胶纤维和莱赛尔纤维)、聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯、天然聚合物如淀粉、淀粉衍生物、纤维素和纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、甲壳质、壳聚糖、聚异戊二烯(顺式和反式)、肽、聚羟基链烷酸酯、聚烯烃的共聚物如聚乙烯-辛烯以及可生物降解或可堆肥的热塑性塑料如聚乳酸、聚乙烯醇和聚己内酯制成的合成短(即，切割或短切)纤维。除了短纤维之外，合成纤维也可以是连续的。合成纤维可以是单组分的或多组分的，例如双组分的。
30.本文所用的关于非织造纤维网的术语“纵向”或“md”是指平行于非织造纤维网通过其生产线的主要运动方向的方向，并且也可指长度方向。
31.在本文中使用时，术语“md/cd拉伸比”是指非织造纤维网的纵向抗拉强度除以非织造纤维网的横向抗拉强度。
32.在本文中使用时，术语“熔体流动速率”(mfr)是聚合物组合物的熔体流动容易度的量度。mfr根据iso 1133-1测量，并在下面的测试方法部分中描述。mfr的单位为g/10分钟，并且是在通过规定的替代重量在替代的规定温度下施加的压力下，在十分钟内流过特定直径和长度的毛细管的聚合物质量的测量值，单位为克。
33.术语“纺喷纤维”是指长纤维熔喷纤维，其是通过将熔融的热塑性材料以熔融线或纤维的形式通过多个细小的、通常为圆形的模头毛细管挤出到会聚的高速、通常为热的气体(例如空气)流中而形成的纤维，该气流使熔融的热塑性材料的长丝变细以减小其直径。该方法类似于形成常规熔喷纤维，但不同之处在于纤维具有更大的直径。更具体地说，熔喷法通常形成微纤维(平均直径小于约5微米)，而纺喷法通常形成长纤维(平均直径为约5至约50微米)。常规熔喷方法的一个实例公开于例如butin等人的美国专利号3,849,241中，其以与本发明一致的方式通过引用全文引入本文。如上所述，纺喷纤维是长纤维，其可以是连
续的或不连续的，并且当沉积到收集表面上时通常是粘性的。
34.在本文中使用时，术语“多个”是指两个或更多个。
35.术语“抗拉强度”在本文使用时是指材料承受纵向应力的能力的量度，表示为材料在不破裂的情况下可经受的最大应力。抗拉强度以克/单位力(gf)表示。
36.在本文中使用时，术语“z-方向”是指由与非织造纤维网或纤维网结构的纵向和横向所限定的平面正交的方向。
具体实施方式
37.本领域的普通技术人员应当理解，本讨论仅是对示例性实施方案的描述，而无意限制本公开的更广泛的方面。
38.本公开一般涉及包含不同类型的热塑性聚合物纤维的共成形非织造纤维网。例如，共成形非织造纤维网可包含至少一个熔喷纤维层和至少一个纺喷纤维层。将吸收材料如纸浆纤维与热塑性聚合物纤维混合。在一个方面，与结合有纺喷纤维的吸收材料的量相比，更高浓度的吸收材料结合并附着到熔喷纤维上。根据本公开制成的共成形非织造纤维网具有显著改善的横向强度。虽然未知，但据信由于多种因素的组合，纺喷层大大增强了横向强度。例如，纺喷纤维具有比熔喷纤维更高的韧度。此外，当纺喷纤维层中包含较少的吸收材料时，纺喷纤维在交叉点处更有机会粘结在一起，以进一步提高横向强度。此外，在一些实施方案中，据信与熔融纤维相比，纺喷纤维可在横向上具有更大的取向，这可进一步改善横向强度。
39.本发明的一个方面涉及一种用于制造非织造纤维网的方法，所述方法包括提供沿md行进的成形表面。另外，本发明包括一种或多种共成形方法，其中每种共成形方法包括设置在成形表面上方的第一熔喷模头和第二熔喷模头。第一熔喷模头挤出第一气流，并且第二熔喷模头挤出第二气流。第一气流包括熔喷纤维，并且第二气流包括纺喷纤维。此外，纸浆喷嘴设置在成形表面上方并且垂直于成形表面。纸浆喷嘴挤出含有纸浆纤维并可位于第一气流和第二气流之间的第三气流。
40.发现本文形成的非织造纤维网具有增加的cd抗拉强度。非织造纤维网中cd抗拉强度的增加可归因于纺喷纤维。本文使用抗拉强度(下述程序)来测量cd峰值负载抗拉强度。因此，本文公开的非织造纤维网倾向于表现出更大的cd强度(md是其上形成纤维网的基底相对于成形模具的运动方向)；cd垂直于md)。因此，与在共成形方法中不使用纺喷纤维而制备的基本上类似的纤维网相比，非织造纤维网的cd抗拉强度可大至少约50％。
41.参考图1，显示了用于制造本发明的非织造纤维网的共成形方法500的一个实施方案。在该实施方案中，该设备分别包括挤出机16和16’，其中可以引入热塑性聚合物组合物。挤出机16和16’各自具有挤出螺杆(未示出)，其由常规驱动电机(未示出)驱动。当聚合物前进通过挤出机16和16’时，由于驱动电机使挤出螺杆旋转，组合物逐渐加热至熔融状态。加热可以以多个不连续步骤完成，其温度随着其分别朝向两个熔喷模头18和18’前进通过挤出机16和16’的不连续加热区而逐渐升高。熔喷模头18和18’可以构成另一个加热区，其中热塑性聚合物的温度保持在高温水平用于挤出。
42.当使用如上文所描述的两个或更多个熔喷模头时，应理解，由各个模头生产的纤维可以是不同类型的纤维。也就是说，与纺喷纤维相比，熔喷纤维的尺寸、形状或聚合物组
成产生较小的纤维。此外，熔喷或纺喷纤维可以是单组分和多组分的。因此，较小的纤维由第一熔喷模头18产生。与第二模头18’相比，第一熔喷模头18的平均直径为约5微米或更小，在一些实施方案中为约10微米或更小，并且在一些实施方案中为约5至约50微米或更小。
43.在另一方面，可能希望使相对基重生产偏斜，使得第一模头18负责正形成的非织造纤维网的热塑性聚合物纤维部分的大部分基重。作为一个具体实例，非织造纤维网中所含的约70重量％至约85重量％的热塑性聚合物纤维可为由第一熔喷模头18产生的熔喷纤维，而第二熔喷模头18’产生构成共成形非织造纤维网材料中所含的热塑性聚合物纤维的剩余量的纺喷纤维。一般来说，非织造纤维网，优选共成形纤维网的总基重为约10gsm至约350gsm。例如，共成形非织造物的基重可大于约15gsm，诸如大于约20gsm，诸如大于约25gsm，诸如大于约30gsm，并且通常小于约100gsm，诸如小于约90gsm，诸如小于约80gsm，诸如小于约70gsm，诸如小于约60gsm，诸如小于约50gsm。
44.每个熔喷模头18和18’被构造成使得每个模头的两细化气流会聚以形成单股气流，该单股气流在熔融线19离开每个熔喷模头18和18’中的小孔或孔口24时夹带并拉细所述熔融线。熔融线19形成为纤维，或者根据细化程度形成为具有小直径的微纤维，该小直径通常小于孔口24的直径。因此，每个熔喷模头18和18’分别具有相应的单一第一气体流20和第二气体流22。包含聚合物纤维的气流20和22被排列成在冲击区31处会聚。
45.再次参考图1，吸收纤维32(例如纸浆纤维)在冲击区31与第一气流20和第二气流22一起添加。将吸收纤维32引入热塑性聚合物纤维30的两股流20和22中被设计成在热塑性聚合物纤维30的组合气流20和22内产生吸收纤维32的分级分布。这可以通过在热塑性聚合物纤维30的两股气流20和22之间合并含有吸收纤维32的第三气流34来实现，使得所有三股气流以受控方式会聚。因为它们在形成后保持相对粘性和半熔融，所以热塑性聚合物纤维30可以在与吸收纤维32接触时与所述吸收纤维同时粘附和缠结以形成粘性非织造纤维网54。
46.如图1所示，熔喷模头18和18’可以相对于成形表面58以一定角度布置，如georger等人的美国专利号5,508,102和5.350,624中所述。例如，每个模头18和18’可以设定在约30度至约90度，在一些实施方案中约35度至约80度，在一些实施方案中约45度至约65度的角度范围内。模头18和18’可以相同或不同的角度定向。事实上，非织造纤维网54的纹理实际上可通过将一个模具定向成不同于另一个模具的角度来增强。
47.在一个方面，如图1所示的模头18可与成形表面58成约35度至约55度的角度，使得熔喷纤维和纸浆纤维充分混合。另一方面，模头18’的角度可以处于约70度至约90度，使得在纸浆纤维和纺喷纤维之间很少发生混合。以这种方式，纺喷纤维自由地具有更大的纤维间粘结，这可进一步增强横向强度。
48.为了实现纸浆纤维与热塑性聚合物纤维的合并，可以使用任何常规设备，诸如具有多个齿38的疏散辊36装置，该齿适于将吸收纤维的垫或絮40分离成单独的吸收纤维。当使用时，纤维32的片或垫40通过辊装置42馈送到疏散辊36。在疏散辊36的齿38已经将纤维垫分离成单独的吸收纤维32之后，单独的纤维32通过纸浆喷嘴44向热塑性聚合物纤维流输送。壳体46包围疏散辊36，并且在壳体46与疏散辊36的齿38的表面之间提供通道或间隙48。气体，例如空气，通过气体导管50被供应到疏散辊36的表面与壳体46之间的通道或间隙48。气体导管50可以在喷嘴44和间隙48的接合处52进入通道或间隙48。气体以足够的量供应，
以用作通过纸浆喷嘴44输送吸收纤维32的介质。从导管50供应的气体也有助于从疏散辊36的齿38去除吸收纤维32。气体可以通过任何常规的装置诸如鼓风机(未示出)供应。预期添加剂和/或其他材料可被添加到或夹带在气流34中以处理吸收纤维32。单独的吸收纤维32通常以大约吸收纤维32离开疏散辊36的齿38的速度输送通过纸浆喷嘴44。换句话说，吸收纤维32在离开疏散辊36的齿38并进入喷嘴44时，通常维持其在距其离开疏散辊36的齿38的点的量值和方向上的速度。此种装置更详细地论述于授予anderson等人的美国专利第4,100,324号中。
49.如上所述，在一个实施方案中，相对于结合到熔喷纤维中的纸浆纤维的量，较少的纸浆纤维可结合到纺喷纤维中。除了模头角度之外，也可以调节第三气流34的速度，以便将纸浆纤维置于共成形非织造纤维网的某些位置。例如，当调节第三气流34的速度使其大于在冲击区31接触时含有夹带的热塑性聚合物纤维30的每股气流20和22的速度时，吸收纤维32以梯度结构结合到非织造纤维网54中。也就是说，吸收纤维32在非织造纤维网54的外表面之间具有较高的浓度。例如，吸收材料或吸收纤维32的最小浓度可以在包含在共成形非织造物54内的纺喷层中找到。另一方面，当第三气流34的速度小于第一气流20和第二气流22的速度时，吸收纤维32以基本均匀的方式结合到非织造纤维网54中。也就是说，吸收纤维32的浓度在整个非织造纤维网54中基本相同。这是因为吸收纤维32的低速流被吸入热塑性聚合物纤维30的高速流中，以增强湍流混合，这导致吸收纤维32的一致分布。
50.为了将热塑性聚合物纤维30和吸收性维32的复合流转化成非织造纤维网54，收集装置位于复合流的路径中。收集装置可以是由辊60驱动并如图1中箭头62所示旋转的成形表面58(例如，带、鼓、线、织物等)。热塑性聚合物纤维30和吸收纤维32的合并流作为纤维基质被收集在成形表面58的表面上以形成非织造纤维网54。如果需要，可以使用真空箱(未示出)来帮助将接近熔融的热塑性聚合物纤维30拉到成形表面58上。
51.应理解，本发明决不限于上述实施方案。例如，在一个替代的实施方案中，可以采用第一熔喷模头和第二熔喷模头18和18’,它们在基本上横向于成形表面54的运动方向的方向上基本上延伸穿过成形表面54。如图1所示，例如，纵向80平行于共成形非织造物54的移动方向，而横向82垂直于纵向80。模头18和18’同样可以基本上垂直布置，即垂直于成形表面54。这样由此产生的纤维被直接向下吹到成形表面54上。这种构造是在本领域中众所周知的，并且更详细描述于例如授予dunbar等人的美国专利申请公开第2007/0049153号中。
52.在本发明的一个方面，可以通常通过纸浆喷嘴44使用任何吸收材料，诸如吸收纤维、颗粒等。吸收材料包括通过各种制浆工艺形成的纤维，诸如牛皮纸浆、亚硫酸盐纸浆、热机械纸浆等。纸浆纤维可包括基于长度加权平均数具有大于1mm并且具体地约2至5mm的平均纤维长度的软木纤维。此类软木纤维可包括但不限于北方软木、南方软木、红杉、红刺柏、铁杉、松树(例如，南方松)、云杉(例如，黑云杉)、它们的组合等等。适用于本发明的示例性的可商购获得的纸浆纤维包括可购自从federal way,wash的weyerhaeuser co.的那些。还可以使用名称为“weyco cf-405”的硬木纤维，诸如桉树、枫树、桦树、白杨等。在某些情况下，桉树纤维对于增加纤维网的柔软度可能是特别理想的。桉树纤维也可以增强亮度、增加不透明度并改变纤维网的孔结构以增强其芯吸能力。此外，如果需要，可以使用由再生材料获得的二次纤维，诸如来自例如新闻纸、回收的纸板以及办公废纸来源的纤维纸浆。此外，
其他天然纤维也可以用于本发明中，诸如马尼拉麻、印度草、乳草丝、凤梨叶等等。此外，在一些情况下，也可利用合成纤维。
53.除纸浆纤维之外或与纸浆纤维结合，吸收材料还可包括呈纤维、颗粒、凝胶等形式的超吸收剂。一般而言，超吸收剂是在含有0.9重量％的氯化钠的水溶液中能够吸收其重量的至少约20倍，并且在一些情况下能够吸收其重量的至少约30倍的水可溶胀材料。超吸收剂可以由天然的、合成的和改性的天然聚合物和材料形成。本文使用的实例可包括用作丙烯酸(aa)、甲基丙烯酸酯(ma)和少量丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体的交联三元共聚物的超吸收颗粒。替代地，可用于本文中的合成的超吸收聚合物的实例包括聚(丙烯酸)和聚(甲基丙烯酸)的碱金属盐和铵盐、聚(丙烯酰胺)、聚(乙烯基醚)、马来酸酐与乙烯基醚和α-烯烃的共聚物、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙烯基吗啉酮)、聚(乙烯醇)以及它们的混合物和共聚物。此外，超吸收剂包括天然聚合物和改性的天然聚合物，诸如经水解的丙烯腈接枝的淀粉、丙烯酸接枝的淀粉、甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素和天然胶，诸如藻胶、黄原胶、刺槐豆胶等等。天然和完全或部分合成的超吸收聚合物的混合物也可用于本发明。特别适合的超吸收聚合物是hysorb 8800ad(charlotte,n.c.的basf)和favor sxm9300(购自greensboro,n.c.的degussa superabsorber)。
54.在本发明的另一个方面，本发明的非织造纤维网可通过以下方法制造，其中至少一个熔喷模头(例如，两个)设置在斜槽附近，在纤维网形成时，吸收材料通过该斜槽添加。此类技术的一些实例公开于授予anderson等人的美国专利第4,100,324号、授予georger等人的美国专利第5,350,624号；和授予georger等人的美国专利第5,508,102号以及授予keck等人的美国专利申请公开第2003/0200991号和授予dunbar等人的美国专利申请公开第2007/0049153号中，所有这些专利全部以全文引用的方式并入本文用于所有目的。
55.另外，在某些情况下可能期望形成纹理化的非织造纤维网。再次参见图1，例如，本发明的一个实施方案采用了本质上有小孔的成形表面58，使得纤维可以被牵引穿过该表面的开口并形成从材料的表面突出的尺寸布状毛簇，这些毛簇对应于成形表面58中的开口。有孔表面可以由任何材料提供，该材料为某些纤维的穿透提供足够的开口，诸如高渗透性成形表面。表面织造几何形状和加工条件可用于改变材料的纹理或簇。特定选择将取决于所需的峰大小、形状、深度、表面簇“密度”(即，每个单位面积的峰或簇的数量)等。例如，在一个方面，表面可具有约35％至约65％，在一些实施方案中约40％至约60％，以及在一些实施方案中约45％至约55％的开口面积。一个示例性的高开口面积成形表面是由albany,n.y.的albany international co.制造的成形表面formtech
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6。此类表面具有每平方英寸约六股
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六股(每平方厘米约2.4
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2.4股)的“目数”，即导致每平方英寸约36个孔或“洞”(每平方厘米约5.6个)，并因此能够在每平方英寸材料中形成约36个簇或峰(每平方厘米约5.6个峰)。formtech
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6表面还具有约1毫米聚酯的经纱直径、约1.07毫米聚酯的纬纱直径、约41.8m3/min(1475ft3/min)的标称透气性、约0.2厘米(0.08英寸)的标称厚度和约51％的开口面积。可购自albany international co.的另一种示例性成形表面是成形表面formtech
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10，其具有每平方英寸约10股
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10股(每平方厘米约4股
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4股)的目数，即产生每平方英寸约100个孔或“洞”(每平方厘米约15.5个)，并且因此能够在材料中形成每平方英寸约100个簇或峰(每平方厘米约15.5个峰)。又一合适的成形表面是formtech
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8，其具有47％的开口面积，并且也可购自albany international。当然，可以采用其他成形线和表面
(例如，鼓、板等)。此外，表面变化可包括但不限于交替的织造图案、交替的股线尺寸、剥离涂料(例如，有机硅、含氟化合物等)、静电消散处理等。在授予dunbar等人的美国专利申请公开第2007/0049153号中描述了可以采用的其他合适的有孔表面。
56.形成的非织造纤维网可用于多种制品中。例如，非织造网可并入能够吸收水或其他流体的“吸收制品”中。
57.根据本公开制造的共成形非织造物可包括各种不同的层和构造。例如，在一个实施方案中，共成形非织造物可包括与单一熔喷层结合的单一纺喷层，其中吸收材料主要分散在熔喷层内。在其他实施方案中，共成形非织造物可包括与单个纺喷层组合的多个熔喷层、与单个熔喷层组合的多个纺喷层、或与多个纺喷层组合的多个熔喷层。
58.如图1所示，根据本公开制成的共成形非织造纤维网可在单个方法步骤中形成。另选地，可以首先形成不同的层并在单独的过程中将其结合在一起。例如，可以首先生产熔喷共成形层，并且然后与纺喷层结合。所得非织造纤维网然后可与另一个共成形熔喷层结合，使得纺喷层位于两个共成形熔喷层之间。可以在单独的过程中形成单独的层，并且然后层压在一起。另选地，在形成非织造纤维网时，一层可直接形成在另一层的顶部上。
59.如图2所示，在一个方面，非织造纤维网600包括一个纺喷纤维层602和两个熔喷纤维层604，其中熔喷纤维层604位于纺喷纤维层602的外侧。吸收材料如纸浆纤维可均匀地分布在整个纤维网中，或者可以更高的浓度存在于熔喷纤维层604中。
60.可以使用传统的熔喷技术形成纺喷层602。更具体地，形成方法包括将熔融聚合物材料挤出成细料流，并通过高速加热气体(通常为空气)的反向流动使料流变细。随后将纤维收集在多孔筛网带、鼓或类似物上，产生纺喷纤维层。纺喷纤维层602可以比熔喷纤维层604更低的产量进行加工。在较低的生产量下操作允许在较低的成形距离如约3至4英寸下形成纺喷纤维。由于单根纤维在层中的缠结以及纤维之间一定程度的热粘合或自粘合，特别是当在挤出后仅短距离进行收集时，纺喷层具有完整性。所得的纺喷层602是高度均匀的，并且可以以高制造速度沉积在非织造纤维网600上。可以根据应用来控制纤维尺寸。例如，在衬里应用中，可以设定工艺条件以生产更大的纤维尺寸，以便在不牺牲吸入性能的情况下提高覆盖率。通常，包含在纺喷层602中的长纤维具有约5至约50微米，或约10至约20微米的平均纤维直径，并且纺喷纤维主要是连续的。
61.熔喷层604可以使用本领域技术人员已知的常规熔喷技术形成。虽然已知许多不同的熔喷方法，但这些方法通常涉及通过喷丝头连续挤出热塑性聚合物(来自熔体或溶液)以形成离散的纤维。此后，将纤维拉伸(机械或气动)而不断裂，以使聚合物纤维分子取向并实现韧度。最后，连续纤维在md上以基本随机的方式沉积到传送带等上，以形成基本上连续且随机排列的分子取向纤维网。熔喷纤维的平均纤维直径通常小于纺喷纤维的平均纤维直径。例如，熔喷纤维通常具有小于约40微米，诸如小于约30微米，诸如小于约20微米，诸如小于约15微米，诸如小于约10微米，诸如小于约8微米，诸如小于约5微米的平均直径。熔喷纤维通常具有大于约1微米，诸如大于约2微米的平均纤维直径。
62.多种热塑性聚合物可用于制备纺喷层602和熔喷层604。纺喷层602和熔喷层604可由相同或不同类型的聚合物制备，并且两种或多种不同的聚合物可用于制备纺喷层602或熔喷层604或两者。更具体地说，形成纺喷层602和熔喷层604的非织造纤维可以是单组分、双组分或多组分纤维。因此，通过适当选择用于各层的聚合物或其组合，可以使体现本发明
特征的材料具有不同的物理性能。合适的热塑性聚合物的实例包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚乳酸(pla)聚碳酸酯、聚苯乙烯、热塑性弹性体、含氟聚合物、乙烯基聚合物及其混合物和共聚物。
63.合适的聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等；合适的聚酰胺包括但不限于尼龙6、尼龙6/6、尼龙10、尼龙12等；并且合适的聚酯包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。用于本发明的特别合适的热塑性聚合物是聚烯烃，包括聚乙烯，例如线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯及其混合物；聚丙烯；聚丁烯和共聚物以及它们的混合物。另外，合适的纤维形成聚合物可具有共混在其中的热塑性弹性体。
64.尽管纺喷纤维和熔喷纤维可由相同的热塑性聚合物或由具有相同特性的聚合物制成，如上所述，在一个实施方案中，用于形成纺喷纤维的聚合物可具有比用于制备熔喷纤维的聚合物更低的熔体流动速率。例如，用于生产熔喷纤维的聚合物的熔体流动速率可比用于生产纺喷纤维的聚合物的熔体流动速率大至少30％，诸如大至少50％，诸如大至少70％，诸如大至少100％，诸如大至少150％，诸如大至少200％，诸如大至少250％，诸如大至少300％，诸如大至少350％，诸如大至少400％。熔体流动速率的差异可取决于各种因素，包括所用聚合物的类型。例如，当使用聚交酯聚合物时，用于生产熔喷纤维的聚合物的熔体流动速率可以是用于生产纺喷纤维的聚合物的熔体流动速率的两倍或三倍。另一方面，当使用聚烯烃聚合物，诸如聚丙烯聚合物时，用于生产熔喷纤维的聚合物可以比用于生产纺喷纤维的聚合物大至少约20％，诸如大至少约30％，诸如大至少约40％。
65.非织造纤维网600可基本上由熔喷层604组成，并且可仅包括薄的纺喷层602。例如，非织造纤维网600可具有约10至约100、或约12至约25、或约16至约21克/平方米(gsm)的总基重。非织造纤维网600可包括约2重量％至约12重量％、或约4重量％至约6重量％的纺喷材料。如图2所示，纺喷纤维层602可位于两个熔喷纤维层604之间。其他另选的实施方案包括位于两个熔喷纤维层604之间的两个纺喷纤维层602，如图3所示。或者另选地，如图4所示，两个纺喷纤维层602以交替方式位于三个熔喷纤维层604之间。非织造纤维网600中可包括熔喷纤维层604和纺喷纤维层602的任何合适的组合，只要纺喷纤维层602位于熔喷纤维层604内。
66.测试方法：
67.熔体流动速率：
68.iso标准1133-1测试方法包括使用挤出塑性计测定熔融聚合物树脂的挤出速率。通常，在规定的预热时间后，在规定的温度、负载和共挤出机中活塞位置的条件下，树脂通过具有规定长度和孔口直径的模具挤出。为了简单起见，测试方法iso标准1131-1仅在本文中具体描述，因为它是本公开中使用的方法。
69.iso标准1133-1：熔体流动速率(mfr)的测量程序。确定mfr的程序如下：
70.1.少量的聚合物样品(约4至5克)在专门设计的mfr设备中取出。将具有直径通常为约2mm的开口的模具插入设备中。
71.2.将材料适当地包装在桶内以避免形成气穴。
72.3.引入作为引起熔融聚合物挤出的介质的活塞。
73.4.将样品预热指定的时间量：对于聚乙烯在190℃下5min并且对于聚丙烯在230℃
下6min。
74.5.在预热之后，将特定重量引入到活塞上。标准重量的实例是2.16kg、5kg等。
75.6.该重物在熔融聚合物上施加力，并且它立即开始流过模具。
76.7.在所需时间段后取出熔体样品并精确称重。
77.8.mfr以每10分钟测试持续时间的聚合物的克数表示。
78.抗拉强度：
79.基底的测试应在tappi条件下(50％相对湿度，73华氏度)进行使用类似于astm-1117-80，第7节的程序进行。在保持恒定伸长率的拉伸测试机上进行测试，并且每个测试样品的宽度为3英寸。“钳口跨度”或钳口之间的距离(有时称为标距)为2.0英寸(76mm)。十字头速度为12英寸/分钟(304.8mm/min)。选择负载传感器或满刻度负载，使得所有峰值负载结果落在满刻度负载的5％和95％之间。断裂灵敏度为70％，并且斜率预设点为70和157克。这种测试可以使用windows的mts testworks和instron bluehill软件在instron1122拉伸框架上进行。该数据系统每秒记录至少20个负载和伸长点。测量峰值负载(对于抗拉强度)、峰值能量和峰值负载伸长率(对于拉伸)。测试每种测试条件下的至少十个样品，并报告平均峰值负载或平均拉伸值。对于横向(cd)拉伸测试，沿横向切割样品。对于纵向(md)拉伸测试，沿纵向切割样品。该测试方法用于测试在25.4mm宽和152.4mm长的湿或干材料条上的峰值负载拉伸。
80.实施例
81.以下实施例展示了本公开的一些益处和优点。
82.实施例1
83.生产各种共成形非织造物。更具体地说，共成形非织造纤维网仅由熔喷纤维生产，并与根据本公开制成的共成形非织造物(其中纺喷层位于两个熔喷层之间)进行比较。纺喷层和共成形熔喷层在单独的工艺中制成并结合在一起。
84.在该实施例中，熔喷纤维和纺喷纤维由聚交酯(pla)聚合物制成。熔喷纤维由两种聚交酯聚合物的组合制成，每种聚合物在210℃下测试时的熔体流动速率为70g/10min至85g/10min(下表中的聚合物1和聚合物2)。另一方面，当在210℃下测量时，纺喷层由具有24g/10min的熔体流动速率的聚交酯聚合物制成。
85.所用的吸收材料是纸浆纤维。生产了以下样品：
[0086][0087]
测试上述共成形非织造物的纵向和横向的抗拉强度。获得以下结果：
[0088]
样品编号cd峰值负载(gf)md峰值负载(gf)13451100244590535301190
[0089]
如上所示，根据本公开制造的非织造共成形物在横向上具有显著且出乎意料的更好的强度性质。根据本公开制造的共成形非织造物还具有更好的强度性质平衡。例如，根据本公开制成的样品具有约2至约2.3的纵向/横向拉伸比，而1号样品具有大于3的纵向/横向拉伸比。
[0090]
实施例2
[0091]
如实施例1所述，使用聚丙烯聚合物进一步生产共成形非织造物。将以下聚丙烯聚合物掺入样品中：
[0092]
聚合物1-熔体流动速率为925g/10min
[0093]
聚合物2-熔体流动速率为1200g/10min
[0094]
聚合物3-熔体流动速率为500g/10min
[0095]
样品由纸浆纤维制成。每个样品包含大约65重量％的纸浆纤维和35重量％的聚合物纤维。
[0096]
生产了两种仅含熔喷纤维的样品。剩余的样品包含位于两个熔喷层之间的纺喷层。生产了以下样品：
[0097][0098]
测试上述共成形非织造物的各种物理特性。获得以下结果：
[0099][0100]
如上所示，添加纺喷层增加了横向上的强度。此外，根据本发明制成的样品在纵向和横向上都具有更好的均匀性能。例如，对于根据本公开制成的样品，纵向/横向抗拉强度比为约2.4至约2.7。然而，仅用熔喷纤维制成的样品的纵向/横向抗拉强度比远大于3。
[0101]
实施例3
[0102]
如实施例1中所述，进一步生产共成形非织造物样品。在该实施例中，所有聚合物纤维由熔体流动速率为925g/10min的聚丙烯聚合物形成。吸收材料是短纸浆纤维。将每个
样品配制成含有总共65重量％的纸浆纤维和35重量％的聚合物纤维。
[0103]
生产了以下样品：
[0104][0105]
测试上述样品的各种物理性能，并获得以下结果：
[0106][0107]
与上面的实施例1和2一致，包含纺喷层极大地和显著地提高了共成形非织造物的横向强度。
[0108]
第一实施方案：在第一实施方案中，本发明提供了一种用于制造非织造纤维网的方法，所述方法包括提供沿纵向行进的成形表面，并且所述方法包括共成形方法，其中：
[0109]
a.提供设置在所述成形表面上方的第一模头和第二模头；
[0110]
b.从所述第一模头挤出包含熔喷纤维的第一气流；
[0111]
c.从所述第二模头挤出包含纺喷纤维的第二气流；
[0112]
d.提供设置在所述成形表面上方并垂直于所述成形表面的纸浆喷嘴；
[0113]
e.通过位于所述第一气流和所述第二气流之间的所述纸浆喷嘴提供第三气流；
[0114]
f.将所述第一气流、所述第二气流和所述第三气流合并成纤维基质；
[0115]
g.收集第一气流纤维并在成形表面上收集所述第二气流以形成所述非织造纤维网。
[0116]
根据前述实施方案所述的方法，其中将所述第一模头和第二
[0117]
模头与所述成形表面成一定角度设置，其中所述第一模头更多地朝向所述第三气流。
[0118]
根据前述实施方案所述的方法，其中从所述第一模头挤出第一气流还包括纸浆纤维。
[0119]
根据前述实施方案所述的方法，其中与不含所述纺喷纤维的纤维网相比，所述非织造纤维网具有大于约50％的增加的横向抗拉强度。
[0120]
根据前述实施方案所述的方法，其中纺喷纤维的量为所述纤维网的3％至约20％。
[0121]
根据前述实施方案所述的方法，其中所述非织造纤网用于吸收制品中。
[0122]
第二实施方案：在第二个实施方案中，本发明提供了一种具有多种纤维的非织造物，其中所述非织造纤维网的md/cd拉伸比小于约2.8。
[0123]
根据前述实施方案所述的非织造纤维网，其中所述非织造纤维网具有约1至约2.7的纵向/横向拉伸比。
[0124]
根据前述实施方案所述的非织造纤维网，其中所述非织造纤维网用于吸收制品中。
[0125]
第三实施方案：在第三实施方案中，本发明提供了一种共成形非织造纤维网，所述共成形非织造纤维网包括：多个熔喷纤维层；多个纺喷纤维层，其中所述纺喷纤维层位于所述熔喷纤维层之间。
[0126]
根据前述实施方案所述的非织造纤维网，其中所述纺喷纤维层包括平均直径在约4微米和约30微米之间的纤维。
[0127]
根据前述实施方案所述的非织造纤维网，其中所述纺喷纤维层包括多组分纤维。
[0128]
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。此外，应当理解各种实施方案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。