水缠结法或射流喷网法是七十年代开发的方法,例如见加拿大
专利841,938。该方法包括:用干法或湿法制成纤维网,然后在高压
下,用极细的水喷咀装置使纤维间缠结;大多数喷水嘴行直接对着放
在移动金属丝网上的纤维网,然后干燥缠结了的纤维网。用于非织
造材料的那些纤维可以是合成或再生的短纤维,如,聚酯,聚酰胺,聚
丙烯,人造纤维和类似物,浆粕纤维或浆粕纤维和短纤维的混合物。
能以高质量,合理的费用来生产出射流喷网法非织造材料,该材料具
有高的吸收能力。这些材料尤其适宜作家庭或工业用的擦试材料,
健康保健的可处理材料等等。
在射流喷网法非织造材料中使用的浆粕纤维主要是从各种木材
中得到的经化学处理后的软木浆粕,使用化学处理过的硬木浆粕和
再生纤维制备的浆粕在文献中亦有报道,见EP-A-0,492,554。
通过将木屑浸入化学品中,然后煮沸木屑使木质素、树脂以及半
纤维素转移到煮沸液中来制备化学浆粕。当煮沸完成后,将浆粕过
滤、洗涤,然后漂白。这种浆粕的木质素含量接近于零,纤维基本上
由纯纤维素组成,纤维相对长和细。纤维具有一定的柔韧性,当这
种纤维通过水缠结方法缠结时,这一性能是一个优点。此外,在纤
维中的纤维素形成氢键,这增强了最终产品的强度。但是材料的高
度氢键化又降低了材料的柔软性和松密度。
根据本发明的射流喷网法材料包括一定比例的机制、热机制、化
学机制或化学热机制浆粕纤维和/或化学增硬或交联的浆粕纤维。
通过研磨或精制来制备机制浆粕,机制浆粕的生产原理是用机械粉
碎分散木材。使用了全部木材材料,因而木质素也留在纤维中,纤维
比较短和硬。在圆形精制机中,在提高的蒸气压力下通过精制来生产
热机制浆粕(TMP)。同样,木质素仍留在纤维中。
在精制之前,通过加入少量的化学品,通常是亚硫酸盐来改性热
机制浆粕。这类浆粕被称作化学机制浆粕(CMP)或化学热机制浆
粕(CTMP)。在国际专利申请PCT/SE 91/00091和瑞典专利申请
9402101-1中公开了各种CTMP。这些浆粕也包括在本发明中。化
学处理的效果是纤维更容易处理。化学机制或化学热机制浆粕含有
比机制或热机制浆粕更多未断裂纤维和更少植物性杂质(纤维聚集
体)。化学机制或化学热机制浆粕的性质接近于化学浆粕,但存在一
些实质性不同,即,事实上在化学机制和化学热机制浆粕中,纤维较
粗糙,并且含有高比例的木质素、树脂和半纤维素。木质素使纤维更
具疏水性和降低了形成氢键的能力。
在使用纤维生产射流喷网非织物材料中这些性质以前并没被考
虑,在此处的挠性纤维彼此间易于联结和缠结成坚固材料。
现在已令人惊奇地发现,通过将上面提到种类的纤维加到射流
喷网法材料中,产品的吸收性、松密度和柔软性将得到明显的改善。
材料的拉伸强度确实降低了,但对广泛的应用而言仍是完全适用的。
通过加入湿强剂或粘结剂,以总材料重量计,较好地是0.1-
10wt%,最好是0.2-5wt%可以增加拉伸强度。在上面提到的所有
浆粕中,较好的是化学热机制浆粕(CTMP)。
可以使用化学增硬的纤维素纤维的化学浆粕来代替机制、热机
制、化学机制和化学热机制浆粕。这意味着已被化学增硬的纤维能增
加在干和湿条件下纤维的硬度。这包括加入化学品,例如,用涂层法
涂覆在纤维的外表面或渗入纤维中。这种处理进一步包括针对纤维
素化学结构的改变,例如,在纤维素分子间形成交联。用化学品处理
降低了纤维形成氢键的能力,使它们的一些性质类似于化学热机制
浆粕纤维,特别是在湿弹性方面。化学增硬的纤维素纤维另外还有
所谓的旋度值,即它们可能沿轴向被加捻。
能涂覆或渗入纤维素纤维中的增硬化学品的例子是有氨基基团
的阳离子化改性淀粉,胶乳,湿强剂如聚酰胺一表氯醇树脂,尿醛树
脂,三聚氰胺甲醛树脂和聚乙烯亚胺树脂。可以用来交联纤维素分子
的交联化学品的例子是C2-C8单醛和C2-C8二醛如甲醛或戊二
醇,多元羧酸如柠檬酸。
当然,也可以使用化学—热机制(或其它机制)浆粕和化学增硬
纤维素纤维的混合物。
尽管射流喷网法无纺织物可能仅含有上面提到的纤维,优选它
还含有其它纤维,如化学浆粕纤维、植物纤维、合成纤维和/或再生纤
维素纤维即粘胶或人造丝。以这种方式,材料的拉伸强度增加了。适
宜的合成纤维的一些例子是聚酯、聚丙烯和聚酰胺。
能使用的植物纤维的例子是叶纤维,如马尼拉麻纤维、菠萝纤
维和新西兰麻纤维泰纳克斯,韧皮纤维如亚麻、大麻和苧麻纤维以
及种籽纤维如棉纤维、木棉纤维和马利筋属纤维。在向湿成形或泡
沫成形的材料中加入这种亲水性植物长纤维过程中,加入分散剂也
许是必要的,这种分散剂的一个例子是75%双(氢化牛脂烷基)二甲
基氯化铵与25%丙二醇的混合物,这些内容已非常详细地描述于
瑞典专利申请9403618-3中。
本发明包括将含所希望的纤维混合物的纤维网湿成形或泡沫成
形、并在金属丝网上脱水。用泡沫成形法时,纤维分散于含泡沫形成
表面活性剂和水的发泡液体中,之后,将纤维分散体以湿成形使用
的相同方法在金属丝网上脱水。这种泡沫成形法的一个适宜例子是
瑞典专利申请9402470-0。
以这种方法形成的纤维网进行水缠结处理,能量输出为200-
800kwh/ton。用常规技术和机械制造厂提供的设备进行水缠结。水
缠结之后,将材料辗压、干燥并且卷起。此后将最终所得产品用已知
方法转化成适当的规格并包装。
根据本发明所制备的材料有令人满意的强度性质,因而可用作
擦试材料以及需要比较高湿强度的场所。通过浸渍、喷射、涂膜或其
它适宜的施用方法加入适当的粘合剂或湿强剂,材料的性能能被进
一步地改善。粘合剂或湿强剂可以加入到水缠结材料中或者在湿或
干成形纤维网之前加入到纤维原料中。可以使用这种材料作为擦试
材料用于家用或在工厂、工业、医院和其它公共场所大量消费。由于
它的柔软性,也可作健康护理范围内的可处理材料,如外科手术服、
床单及类似物。由于它的高吸收性,因此它更适宜作卫生餐巾、紧身
短裤衬里、尿布、失禁用产品、床上用品,绷带、敷布及类似物的成
分。
实施例
制备具有不同纤维组成和变化的CTMP纤维含量的几种不同
的材料,并且进行试验,与不含CTMP纤维的比较材料进行比较。
CTMP纤维由商业可购的由软木浆制备的化学热机制浆粕组成。化
学浆粕纤维由漂白的化学软木浆粕组成。使用的合成纤维分别由1.
7分特×12.7mm的聚酯和1.4分特×18mm的聚丙烯组成。纤维
网用湿成形或泡沫成形法制备,随后进行水缠结,能量输入约为
600kwh/ton,轻微辗压,并在130℃风干。材料的性质列于表1中,以
及附图1中。
表1
材料
A-参照
A1
B-参照
B1
B2
B3
B4
B5
B6
成型方法
湿法
成形
湿法
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
泡沫
成形
化学浆粕纤维%
软木CTMP%
聚酯%1.7分特12.7mm
聚丙烯%1.4分特1.8mm
64
0
36
-
37
27
36
-
60
0
-
40
50
30
-
40
40
20
-
40
30
30
-
40
20
40
-
40
10
50
0
40
0
60
-
40
1)
2)
3)
4)
缠结能量kwh/T
压制
通风干燥
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
=600
轻
130℃
方法
基重,g/m2
厚度,μm
松密度cm3/g
拉伸强度N/m,L1
拉伸强度N/m,C1
延伸率L1%
延伸率C1%
湿拉伸强度L1,N/m
湿拉伸强度C1,N/m
总吸收率
82.6
363
4.4
1840
952
27
58
656
428
3.6
78.5
427
5.4
1224
760
29
53
342
246
43
92.1
419
45
2997
1837
82
125
2412
1118
35
81.6
446
55
2425
1460
73
112
1937
881
40
B1.6
474
58
2391
1215
72
105
1796
608
45
79.0
525
66
2216
1097
77
114
1275
234
49
79.5
573
72
1989
983
71
107
1012
196
55
74.2
616
8.3
1783
806
78
104
672
162
6.0
75.6
664
8.8
1645
631
70
98
718
173
6.4
SCAN-P6:75
SCAN-P47:83
厚度/基量
SCAN-P38:80
SCAN-P38:80
SCAN-P38:80
SCAN-P58:80
SCAN-P58:86
SCAN-P38:86
SIS 251228
*)根据加入纤维的量计算缠结能量
1)漂白化学软木浆粕
2)由软木制备商业可得的化学-热机械浆粕
3)商业可得的用于无纬非织造物的聚酯纤维
4)商业可得的用于无纬非织造物的聚丙烯纤维
*)根据加入纤维的量计算缠结能量
1)漂白化学软木浆粕
2)由软木制备的的商业可得的化学—热机制浆粕
3)商业可得的用于无纬非织造物的聚酯纤维
4)商业可得的用于无纬非织造物的聚丙烯纤维
结果表明,随着CTMP—纤维含量的增加,材料的松密度和吸
收性也显著地增加。此外,感觉到材料更柔软。材料的强度随CTMP
纤维量的增加而降低,但是在很多应用中,这些强度值已是完全足够
的,并且如上所述的,拉伸强度能通过加入湿强剂或粘结剂而增加,
加入量以总材料重量计优选约为0.1-10wt%,较好的是0,2-
5wt%。