專利名稱：具有高松密度和高吸收能力的射流噴網(wǎng)法無紡材料以及這種材料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用濕或泡沫成形的纖維網(wǎng)的水纏結(jié)法生產(chǎn)的無紡材料。
水纏結(jié)法或射流噴網(wǎng)法是七十年代開發(fā)的方法，例如見加拿大專利841,938。該方法包括用干法或濕法制成纖維網(wǎng)，然后在高壓下，用極細(xì)的水噴咀裝置使纖維間纏結(jié)；大多數(shù)噴水嘴行直接對著放在移動金屬絲網(wǎng)上的纖維網(wǎng)，然后干燥纏結(jié)了的纖維網(wǎng)。用于非織造材料的那些纖維可以是合成或再生的短纖維，如，聚酯，聚酰胺，聚丙烯，人造纖維和類似物，漿粕纖維或漿粕纖維和短纖維的混合物。能以高質(zhì)量，合理的費用來生產(chǎn)出射流噴網(wǎng)法非織造材料，該材料具有高的吸收能力。這些材料尤其適宜作家庭或工業(yè)用的擦試材料，健康保健的可處理材料等等。
在射流噴網(wǎng)法非織造材料中使用的漿粕纖維主要是從各種木材中得到的經(jīng)化學(xué)處理后的軟木漿粕，使用化學(xué)處理過的硬木漿粕和再生纖維制備的漿粕在文獻(xiàn)中亦有報道，見EP-A-0,492,554。
通過將木屑浸入化學(xué)品中，然后煮沸木屑使木質(zhì)素、樹脂以及半纖維素轉(zhuǎn)移到煮沸液中來制備化學(xué)漿粕。當(dāng)煮沸完成后，將漿粕過濾、洗滌，然后漂白。這種漿粕的木質(zhì)素含量接近于零，纖維基本上由純纖維素組成，纖維相對長和細(xì)。纖維具有一定的柔韌性，當(dāng)這種纖維通過水纏結(jié)方法纏結(jié)時，這一性能是一個優(yōu)點。此外，在纖維中的纖維素形成氫鍵，這增強(qiáng)了最終產(chǎn)品的強(qiáng)度。但是材料的高度氫鍵化又降低了材料的柔軟性和松密度。
本發(fā)明的目的就是制備改善了吸收性能、柔軟性和松密度的射流噴網(wǎng)法非織造材料。根據(jù)本發(fā)明，用含有一定比例的機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制的木漿和/或化學(xué)漿粕纖維來完成本發(fā)明，這種化學(xué)漿粕纖維是以某種方式化學(xué)增硬或交聯(lián)的，以使當(dāng)纖維是濕的時候，大大降低纖維間形成氫鍵的能力，并且該纖維優(yōu)選已與其它纖維如化學(xué)漿粕纖維、植物纖維、合成纖維或再生纖維素纖維在濕或泡沫成型的纖維網(wǎng)中混合，用足夠的能量來進(jìn)行水纏結(jié)以得到緊密的吸收產(chǎn)品。
機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制、化學(xué)熱機(jī)制漿粕纖維和/或化學(xué)增硬或交聯(lián)的漿粕纖維的比例至少應(yīng)占總纖維重量的5％，較好的是至少10％。該種材料另外還含有濕強(qiáng)度劑或粘結(jié)劑。本發(fā)明還涉及制備該種無紡材料的方法。


圖1以圖示的方法表示對于一些泡沫成形射流噴網(wǎng)法材料，CTMP與松密度和總吸水量的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的射流噴網(wǎng)法材料包括一定比例的機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制漿粕纖維和/或化學(xué)增硬或交聯(lián)的漿粕纖維。通過研磨或精制來制備機(jī)制漿粕，機(jī)制漿粕的生產(chǎn)原理是用機(jī)械粉碎分散木材。使用了全部木材材料，因而木質(zhì)素也留在纖維中，纖維比較短和硬。在圓形精制機(jī)中，在提高的蒸氣壓力下通過精制來生產(chǎn)熱機(jī)制漿粕(TMP)。同樣，木質(zhì)素仍留在纖維中。
在精制之前，通過加入少量的化學(xué)品，通常是亞硫酸鹽來改性熱機(jī)制漿粕。這類漿粕被稱作化學(xué)機(jī)制漿粕(CMP)或化學(xué)熱機(jī)制漿粕(CTMP)。在國際專利申請PCT/SE 91/00091和瑞典專利申請9402101-1中公開了各種CTMP。這些漿粕也包括在本發(fā)明中?；瘜W(xué)處理的效果是纖維更容易處理。化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制漿粕含有比機(jī)制或熱機(jī)制漿粕更多未斷裂纖維和更少植物性雜質(zhì)(纖維聚集體)?；瘜W(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制漿粕的性質(zhì)接近于化學(xué)漿粕，但存在一些實質(zhì)性不同，即，事實上在化學(xué)機(jī)制和化學(xué)熱機(jī)制漿粕中，纖維較粗糙，并且含有高比例的木質(zhì)素、樹脂和半纖維素。木質(zhì)素使纖維更具疏水性和降低了形成氫鍵的能力。
在使用纖維生產(chǎn)射流噴網(wǎng)非織物材料中這些性質(zhì)以前并沒被考慮，在此處的撓性纖維彼此間易于聯(lián)結(jié)和纏結(jié)成堅固材料。
現(xiàn)在已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過將上面提到種類的纖維加到射流噴網(wǎng)法材料中，產(chǎn)品的吸收性、松密度和柔軟性將得到明顯的改善。材料的拉伸強(qiáng)度確實降低了，但對廣泛的應(yīng)用而言仍是完全適用的。通過加入濕強(qiáng)劑或粘結(jié)劑，以總材料重量計，較好地是0.1-10wt％，最好是0.2-5wt％可以增加拉伸強(qiáng)度。在上面提到的所有漿粕中，較好的是化學(xué)熱機(jī)制漿粕(CTMP)。
可以使用化學(xué)增硬的纖維素纖維的化學(xué)漿粕來代替機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制和化學(xué)熱機(jī)制漿粕。這意味著已被化學(xué)增硬的纖維能增加在干和濕條件下纖維的硬度。這包括加入化學(xué)品，例如，用涂層法涂覆在纖維的外表面或滲入纖維中。這種處理進(jìn)一步包括針對纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變，例如，在纖維素分子間形成交聯(lián)。用化學(xué)品處理降低了纖維形成氫鍵的能力，使它們的一些性質(zhì)類似于化學(xué)熱機(jī)制漿粕纖維，特別是在濕彈性方面?；瘜W(xué)增硬的纖維素纖維另外還有所謂的旋度值，即它們可能沿軸向被加捻。
能涂覆或滲入纖維素纖維中的增硬化學(xué)品的例子是有氨基基團(tuán)的陽離子化改性淀粉，膠乳，濕強(qiáng)劑如聚酰胺一表氯醇樹脂，尿醛樹脂，三聚氰胺甲醛樹脂和聚乙烯亞胺樹脂?？梢杂脕斫宦?lián)纖維素分子的交聯(lián)化學(xué)品的例子是C2-C8單醛和C2-C8二醛如甲醛或戊二醇，多元羧酸如檸檬酸。
當(dāng)然，也可以使用化學(xué)—熱機(jī)制(或其它機(jī)制)漿粕和化學(xué)增硬纖維素纖維的混合物。
盡管射流噴網(wǎng)法無紡織物可能僅含有上面提到的纖維，優(yōu)選它還含有其它纖維，如化學(xué)漿粕纖維、植物纖維、合成纖維和/或再生纖維素纖維即粘膠或人造絲。以這種方式，材料的拉伸強(qiáng)度增加了。適宜的合成纖維的一些例子是聚酯、聚丙烯和聚酰胺。
能使用的植物纖維的例子是葉纖維，如馬尼拉麻纖維、菠蘿纖維和新西蘭麻纖維泰納克斯，韌皮纖維如亞麻、大麻和苧麻纖維以及種籽纖維如棉纖維、木棉纖維和馬利筋屬纖維。在向濕成形或泡沫成形的材料中加入這種親水性植物長纖維過程中，加入分散劑也許是必要的，這種分散劑的一個例子是75％雙(氫化牛脂烷基)二甲基氯化銨與25％丙二醇的混合物，這些內(nèi)容已非常詳細(xì)地描述于瑞典專利申請9403618-3中。
本發(fā)明包括將含所希望的纖維混合物的纖維網(wǎng)濕成形或泡沫成形、并在金屬絲網(wǎng)上脫水。用泡沫成形法時，纖維分散于含泡沫形成表面活性劑和水的發(fā)泡液體中，之后，將纖維分散體以濕成形使用的相同方法在金屬絲網(wǎng)上脫水。這種泡沫成形法的一個適宜例子是瑞典專利申請9402470-0。
以這種方法形成的纖維網(wǎng)進(jìn)行水纏結(jié)處理，能量輸出為200-800kwh/ton。用常規(guī)技術(shù)和機(jī)械制造廠提供的設(shè)備進(jìn)行水纏結(jié)。水纏結(jié)之后，將材料輾壓、干燥并且卷起。此后將最終所得產(chǎn)品用已知方法轉(zhuǎn)化成適當(dāng)?shù)囊?guī)格并包裝。
根據(jù)本發(fā)明所制備的材料有令人滿意的強(qiáng)度性質(zhì)，因而可用作擦試材料以及需要比較高濕強(qiáng)度的場所。通過浸漬、噴射、涂膜或其它適宜的施用方法加入適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗驖駨?qiáng)劑，材料的性能能被進(jìn)一步地改善。粘合劑或濕強(qiáng)劑可以加入到水纏結(jié)材料中或者在濕或干成形纖維網(wǎng)之前加入到纖維原料中?？梢允褂眠@種材料作為擦試材料用于家用或在工廠、工業(yè)、醫(yī)院和其它公共場所大量消費。由于它的柔軟性，也可作健康護(hù)理范圍內(nèi)的可處理材料，如外科手術(shù)服、床單及類似物。由于它的高吸收性，因此它更適宜作衛(wèi)生餐巾、緊身短褲襯里、尿布、失禁用產(chǎn)品、床上用品，繃帶、敷布及類似物的成分。
實施例制備具有不同纖維組成和變化的CTMP纖維含量的幾種不同的材料，并且進(jìn)行試驗，與不含CTMP纖維的比較材料進(jìn)行比較。CTMP纖維由商業(yè)可購的由軟木漿制備的化學(xué)熱機(jī)制漿粕組成。化學(xué)漿粕纖維由漂白的化學(xué)軟木漿粕組成。使用的合成纖維分別由1.7分特×12.7mm的聚酯和1.4分特×18mm的聚丙烯組成。纖維網(wǎng)用濕成形或泡沫成形法制備，隨后進(jìn)行水纏結(jié)，能量輸入約為600kwh/ton，輕微輾壓，并在130℃風(fēng)干。材料的性質(zhì)列于表1中，以及附圖1中。
表1
*)根據(jù)加入纖維的量計算纏結(jié)能量1)漂白化學(xué)軟木漿粕2)由軟木制備商業(yè)可得的化學(xué)-熱機(jī)械漿粕3)商業(yè)可得的用于無緯非織造物的聚酯纖維4)商業(yè)可得的用于無緯非織造物的聚丙烯纖維
*)根據(jù)加入纖維的量計算纏結(jié)能量1)漂白化學(xué)軟木漿粕2)由軟木制備的的商業(yè)可得的化學(xué)—熱機(jī)制漿粕3)商業(yè)可得的用于無緯非織造物的聚酯纖維4)商業(yè)可得的用于無緯非織造物的聚丙烯纖維結(jié)果表明，隨著CTMP—纖維含量的增加，材料的松密度和吸收性也顯著地增加。此外，感覺到材料更柔軟。材料的強(qiáng)度隨CTMP纖維量的增加而降低，但是在很多應(yīng)用中，這些強(qiáng)度值已是完全足夠的，并且如上所述的，拉伸強(qiáng)度能通過加入濕強(qiáng)劑或粘結(jié)劑而增加，加入量以總材料重量計優(yōu)選約為0.1-10wt％，較好的是0,2-5wt％。
權(quán)利要求
1.通過水纏結(jié)濕成形或泡沫成形纖維網(wǎng)生產(chǎn)的無紡材料，其特征在于，該材料含有一定比例的機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制類的漿粕纖維和/或化學(xué)漿粕纖維，該化學(xué)漿粕纖維已被化學(xué)增硬或交聯(lián)、使其大大降低了在濕態(tài)時形成氫鍵的能力，所說的纖維優(yōu)選已與其它纖維例如化學(xué)漿粕纖維、植物纖維、合成纖維或再生纖維素纖維混合，在濕或泡沫成形纖維網(wǎng)中，用足夠的能量纏結(jié)以得到緊密的吸收材料。
2.如權(quán)利要求1的無紡材料，其特征在于，機(jī)制、熱機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制類漿粕纖維和/或化學(xué)增硬或交聯(lián)漿粕纖維的比例以纖維總量計至少是5％，較好的是至少10％。
3.如權(quán)利要求1或2的無紡材料，其特征在于，該材料含濕強(qiáng)劑或粘合劑。
4.如前述權(quán)利要求中任一項的無紡材料，其特征在于，濕強(qiáng)劑或粘合劑的比例為0.1-10wt％，較好的是0.2-5tw％。
5.生產(chǎn)如權(quán)利要求1的無紡材料的方法，其特征在于，用濕成形或泡沫成形的纖維網(wǎng)含有一定比例的機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制漿粕纖維和/或化學(xué)漿粕纖維，該化學(xué)漿粕纖維已被化學(xué)增硬或交聯(lián)、使其大大降低了在濕態(tài)時形成氫鍵的能力，并且使纖維網(wǎng)水纏結(jié)，在干燥材料之后，得到緊密的、纖維纏結(jié)的吸收材料。
6.如權(quán)利要求5的方法，其特征在于，機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制類漿粕纖維和/或化學(xué)增硬或交聯(lián)漿粕纖維的比例以纖維總量計至少是5wt％，較好的是至少10wt％。
7.如權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，在進(jìn)行水纏結(jié)時，通過噴射、浸漬、涂覆或類似方法加入濕強(qiáng)劑或粘合劑。
8.如權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，在濕成形或泡沫成形纖維網(wǎng)之前將濕強(qiáng)劑或粘合劑加在纖維原料中。
全文摘要
通過水纏結(jié)濕成型或泡沫成型纖維網(wǎng)生產(chǎn)的無紡材料，材料含有一定比例的機(jī)制、熱機(jī)制、化學(xué)機(jī)制或化學(xué)熱機(jī)制類漿粕纖維和/或化學(xué)增硬或交聯(lián)的化學(xué)漿粕纖維，當(dāng)纖維是濕態(tài)時降低了纖維間形成氫鍵的能力；這些纖維最好同其它纖維如化學(xué)漿粕纖維，植物纖維，合成纖維或再生纖維素纖維混合，在濕成型或泡沫成型纖維網(wǎng)中，用足夠的能量纏結(jié)以得到緊密的吸收材料。
文檔編號D04H1/492GK1137585SQ9610593
公開日1996年12月11日 申請日期1996年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月17日
發(fā)明者L·賴納, U·霍爾姆, G·拉默斯 申請人:莫恩里克公司