具有纤维团聚无纺结构的成型产品转让专利

申请号 : CN200780011102.1

文献号 : CN101410564B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 木村友昭新井田康朗落合彻清冈纯人

申请人 : 可乐丽可乐富丽世股份有限公司

摘要 :

制备一种成型产品,其包含湿润热粘合纤维和具有纤维团聚体无纺结构,在成型产品中,将湿润热粘合纤维熔化,与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合,所结合纤维的比例不超过85%。成型产品具有0.05至0.7g/cm3的表观密度,在至少一个方向上具有不小于0.05MPa的最大弯曲应力,并且在最大弯曲应力下的弯曲变位的1.5倍时,弯曲应力不小于最大弯曲应力的1/5。湿润热粘合纤维是皮芯形式的组合纤维,其包括:包含乙烯-乙烯醇系列共聚物的皮部分和包含聚酯系列树脂的芯部分。这种成型产品可以用于建筑板材等等,这是由于,虽然成型产品是轻质的并且具有低密度,但成型产品具有高弯曲应力。

权利要求 :

1.一种成型产品,其包含湿润热粘合纤维并且具有纤维团聚体无纺结构,其中将湿润热粘合纤维熔化而与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合,所结合的纤维比例不超过85%,并且3

所述的成型产品具有0.05至0.7g/cm 的表观密度,在至少一个方向上具有不小于

0.05MPa的最大弯曲应力,并且在最大弯曲应力下的弯曲变位的1.5倍时,弯曲应力不小于最大弯曲应力的1/5。

3

2.按照权利要求1的成型产品,其具有0.2至0.7g/cm 的表观密度,并且在最大弯曲应力下的弯曲变位的1.5倍时,弯曲应力不小于最大弯曲应力的1/3。

3.按照权利要求1的成型产品,其在三个区域的每一个区域中的结合的纤维比例不超过85%,在这三个区域的每一个区域中的最大和最小结合纤维比例之间的差异不超过

20%,条件是:沿厚度方向切割成型产品,并且将横截面在垂直于厚度方向的方向上平均分为三部分,得到所述的三个区域。

4.按照权利要求1的成型产品,其在三个区域的每一个区域中具有20至80%的纤维占有比例,在三个区域的每一个区域中的最大和最小纤维占有比例之间的差异不超过

20%,条件是:沿厚度方向切割成型产品,并且将横截面在垂直于厚度方向的方向上平均分为三部分,而得到三个区域。

3 2

5.按照权利要求1的成型产品,其具有0.1至300cm/cm/秒的按照Fragzier测试仪方法测定的空气渗透率。

6.按照权利要求1的成型产品,其具有0.03至0.1W/m·K的导热率。

7.按照权利要求1的成型产品,其进一步包含非湿润热粘合纤维,其中湿润热粘合纤维相对于非湿润热粘合纤维的质量比(湿润热粘合纤维/非湿润热粘合纤维)是20/80至

100/0。

8.按照权利要求1的成型产品,其中湿润热粘合纤维包括乙烯-乙烯醇系列共聚物和非湿润热粘合树脂。

9.按照权利要求8的成型产品,其中乙烯-乙烯醇系列共聚物中的乙烯单元含量是10至60mol%。

10.按照权利要求1的成型产品,其中湿润热粘合纤维包括乙烯-乙烯醇系列共聚物和非湿润热粘合树脂,所述的乙烯-乙烯醇系列共聚物相对于所述的非湿润热粘合树脂的质量比[前者/后者]是90/10至10/90,所述的乙烯-乙烯醇系列共聚物在纤维长度方向上形成所述的湿润热粘合纤维表面的至少一个连续区。

11.按照权利要求1的成型产品,其中所述的湿润热粘合纤维是皮芯形式的组合纤维,其具有包含湿润热粘合树脂的皮部分和包含选自聚丙烯系列树脂、聚酯系列树脂和聚酰胺系列树脂的非湿润热粘合树脂的芯部分。

12.按照权利要求1的成型产品,其中湿润热粘合纤维是皮芯形式的组合纤维,其具有包含乙烯-乙烯醇系列共聚物的皮部分和包含聚酯系列树脂的芯部分。

13.按照权利要求1的成型产品,其包含至少一种选自含硼阻燃剂和含硅阻燃剂的阻燃剂。

14.按照权利要求1的成型产品,其是具有热绝缘性能和/或空气透过性的成型产品。

15.一种建筑板材,其包括权利要求1中所述的成型产品。

说明书 :

具有纤维团聚无纺结构的成型产品

技术领域

[0001] 本发明涉及成型产品,其具有重量轻(或轻质)和高透气性的特点,并且主要包含单独的纤维,不含用于填充纤维之间空隙的树脂、化学粘结剂、特别试剂等等。 背景技术
[0002] 包含天然纤维或合成纤维的无纺织物(布)已经得到了广泛的使用,不但用于卫生学或医学应用(例如一次性尿布或湿型擦拭布)和衣服应用中,而且还用于工业应用中。由此,无纺织物对广泛的应用来说是重要的,包括生活中的普通材料、工业材料等等。特别地,非常柔软的无纺织物(通常例如针刺无纺织物或热风无纺织物)作为体积大和轻质的无纺织物而广泛应用。为了给这种柔软无纺织物赋予硬度,必须通过处理例如热压处理或树脂填充处理来加工柔软无纺织物。
[0003] 然而,在热压无纺织物中,只有靠近无纺织物表面的纤维彼此(或一起)结合,但无纺织物内部的纤维不能彼此充分结合。由此难以生产通过热压处理而具有足够硬度的无纺织物。由于为给无纺织物赋予足够硬度,内部纤维也必须牢固地熔化结合到一起,因此在热压处理中不得不对无纺织物进行过热处理,这是由于热传导到内部纤维很慢。然而,过热的无纺织物具有一种表面,在这种表面中,纤维更强烈或稳固地相互结合,形成高密度层。终归即使利用过热,也很难给无纺织物赋予足够的硬度。此外,在为了赋予硬度而用树脂渗透的无纺织物中,无纺织物中的纤维之间的空隙充满了树脂,因而致使无纺织物密度非常高。
[0004] 此外,日本专利申请待审公开号314592/2004(JP-2004-314592A,专利文献1)公开了包含洋麻纤维的纤维团聚板,其是通过将洋麻纤维化、用热硬化胶着剂胶合来获得的,3
作为包含天然纤维的硬无纺织物板。纤维板具有600至900kg/m 的密度。这种纤维板通常被称为“洋麻板”。虽然洋麻板的原料洋麻是天然纤维,但洋麻纤维充满了 粘合剂,并且受到压缩,在板形成步骤中形成板材。这种洋麻板用作木材或木料的替代品,用于建筑材料(例如屋项遮盖物和地板材料)、家具(例如储藏箱、嵌入式厨房和壁橱)、电器设备(例如扬声器)、乐器(例如钢琴和风琴)或乒乓球桌。
[0005] 然而,用洋麻作为原料生产具有足够硬度或强度的板,使用酚醛树脂系列粘合剂等等是不可避免的。由此,由于从板中散发甲醛或产生甲醛,人们开始关心其对公众健康的危害。此外,开发洋麻板作为木材或木料的替代品,如上所述,并且这种洋麻板没有空气透过性或空气渗透率极低。
[0006] 此外,除硬度之外,对于下列应用[例如汽车或机械的滤过器、扇形滤过器、建筑材料或家具(例如嵌入式厨房)]中所使用的板材还需要阻燃性。阻燃板材通常是指这种板。其阻燃性是如下获得的:在后处理过程中,用阻燃性树脂浸透玻璃纤维或给板材加入包含卤代化合物或锑化合物的阻燃剂。例如,日本专利申请待审公开号221453/2003(JP-2003-221453A,专利文献2)公开了具有刚性和阻燃性的聚酯纤维板作为包含合成纤维的硬的并且阻燃的板材。聚酯纤维板材是如下获得的:在聚酯纤维表面上形成包含有机粘结剂和无机粉末的复合涂层,或将包含有机粘结剂和无机粉末的复合材料填充到包含聚酯纤维的板材的孔隙中。该文献公开了将包含无机粉末和有机粘结剂的浆液通过压力注入到包含聚酯纤维的无纺织物中,给板材赋予刚性和阻燃性。
[0007] 然而,将浆液喷射到无纺织物过程中的复合步骤和耗时的浆液喷射,可以妨碍质量保证和加工速率的提高。此外,在加工过程中,构成无纺织物的纤维之间的空隙填充了无机粉末或粘结剂,由此增加了密度和重量。
[0008] 在一方面,认为木纤维板材(例如刨花板和MDF:中密度纤维板)是具有重量轻和高抗弯强度的板材,其由作为主要原材料的碎屑和粘合剂制成,并且借助于加热和压力形成[参见日本专利申请待审公开号31708/1994(JP-6-31708A,专利文献3),日本专利申请待审公开号155662/1994(JP-6-155662A,专利文献4)和日本专利申请待审公开号116854/2006(JP-2006-116854A,专利文献5)]。
[0009] 然而,木纤维板材通常很重,并且对安置板材的工作人员造成身体劳损。另外,在通过在其上施加高冲力或负荷来弯曲木纤维板材期 间,板材会突然断裂并且容易损坏。此外,木纤维板材可以重复利用废木,这可以保持资源。为了以上所述应用,开发了木纤维板材来作为木材或木料以及洋麻板材的替代品,并且通常没有空气透过性。此外,木纤维板材常常包含三聚氰胺树脂作为粘合剂,由此甲醛可以从板材中散发出来。
[0010] 另一方面,日本专利申请待审公开号235558/1988(JP-63-235558A,专利文献6)公开了包含乙烯-乙烯醇共聚物(具有预定的乙烯摩尔比)纤维的无纺织物,其是包含湿润热(加热)粘合纤维的无纺织物。在该文献中,一个目标是获得体积大的、柔软的并且足够结实的无纺织物。为了获得上述目标,通过使共聚物在水中溶胀并与加热器(或加热元件)接触来加热溶胀共聚物,将乙烯-乙烯醇共聚物稳固地结合在一起。简而言之,获得的无纺织物柔软但不硬。
[0011] 此外,日本专利申请待审公开号123368/2001(JP-2001-123368A,专利文献7)公开了包含稳固结合在一起的纤维网片的自身形成的多孔纤维团聚体,作为轻型和体积大的纤维团聚体无纺结构。自身形成的多孔纤维团聚体是如下获得的:加热纤维网,通过湿润和热处理,使乙烯-乙烯醇共聚物纤维与构成纤维团聚体的纤维进行结合。在该文献中,具有蜂窝样空隙的上述纤维团聚体是如下生产的:在具有室温的水湿润条件下,将包含热(加热)粘合纤维的纤维团聚无纺结构进行浸渍,对包含水的纤维团聚体无纺结构进行湿热处理,其中在大约100℃将纤维团聚体无纺结构加热,在其中产生气泡,并将得到的纤维团聚体无纺结构冷却。
[0012] 由于内部形成的蜂窝样空隙,纤维团聚体无纺结构体积大并且是轻质的。然而,该纤维团聚体无纺结构在具有这种空隙的部分或区域容易变形或断裂。所以,很难提供具有高硬度的纤维团聚体无纺结构。
[0013] [专利文献1]JP-2004-314592A
[0014] [非专利文献2]JP-2003-221453A
[0015] [非专利文献3]JP-6-31708A
[0016] [专利文献4]JP-6-155662A
[0017] [专利文献5]JP-2006-116854A
[0018] [专利文献6]JP-63-235558A
[0019] [专利文献7]JP-2001-123368A
[0020] 本发明的公开内容
[0021] 本发明要解决的问题
[0022] 因此,本发明的目标是提供具有高弯曲应力的成型产品,不过成型产品是轻质的并且具有低密度。
[0023] 本发明的另一个目标是提供具有高硬度、极好耐折性和出色韧性以及空气透过性和热绝缘性能的成型产品。
[0024] 本发明的进一步目标是提供具有纤维团聚无纺结构(或非纺织纤维团聚结构或非纺织结构)的成型产品,其可以容易地制造生产而不用使用有害的组分。 [0025] 解决问题的方法
[0026] 为了实现上述目标,本发明的发明人进行了彻底的研究,最后发现,其中使热(加热)粘合纤维在湿润条件下熔化、与在间隔的和离散的点或区域处构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合的纤维团聚体无纺结构,具有高弯曲应力,并且纤维团聚体无纺结构是轻质的和低密度的。基于以上发现,完成了本发明。
[0027] 也就是说,本发明的成型产品包含湿润热(加热)粘合纤维,并且具有纤维团聚体无纺结构(非纺织纤维团聚体结构或非纺织结构)。在成型产品中,使湿润热粘合纤维熔化而与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合,所结合纤维的比例不超过85%。成型产品具3
有0.05至0.7g/cm 的表观密度,在至少一个方向上具有不小于0.05MPa的最大弯曲应力,并且在最大弯曲应力下的弯曲变位的1.5倍时,弯曲应力不小于最大弯曲应力的1/5。成
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型产品可以具有0.2至0.7g/cm 的表观密度,并且在最大弯曲应力下的弯曲变位的1.5倍时,弯曲应力不小于最大弯曲应力的1/3。此外,如果沿厚度方向切割成型产品,并且将横截面在垂直于厚度方向的方向上平均分为三部分,得到三个区域,在三个区域的每一个区域中的结合纤维比例可以不超过85%,在三个区域的每一个区域中的最大和最小结合纤维比例之间的差异可以不超过20%。此外,在上述的每个区域中,纤维占有比例可以是20至
80%,并且在最大和最小纤维占有比例之间的差异可以不超过20%。由于本发明的成型产品具有纤维团聚体无纺结构,该成型产品具有高空气渗透率。例如,按照Fragzier 试验仪
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方法测定,空气渗透率可以是大约0.1至300cm/cm/秒。此外,成型产品具有高热绝缘性能,成型产品的导热率可以是大约0.03至0.1W/m·K。本发明的成型产品进一步包含非湿润热(加热)粘合纤维。湿润热粘合纤维相对于非湿润热粘合纤维的比例(质量比)(湿润热粘合纤维/非湿润热粘合纤维)可以是大约20/80至100/0。湿润热粘合纤维可以包括乙烯-乙烯醇系列共聚物和非湿润热粘合树脂。当湿润热粘合纤维包含乙烯-乙烯醇系列共聚物和非湿润热粘合树脂时,乙烯-乙烯醇系列共聚物相对于非湿润热粘合树脂的比例(质量比)[前者/后者]可以是90/10至10/90,乙烯-乙烯醇系列共聚物可以在纤维长度方向上形成至少一个湿润热粘合纤维表面的连续区。尤其是,湿润热粘合纤维可以是皮芯形式的组合(复合)纤维,其包含皮部分(包含湿润热粘合树脂(例如乙烯-乙烯醇系列共聚物,乙烯单元含量是10至60mol%))和芯部分(包含非湿润热粘合树脂(例如聚丙烯系列树脂、聚酯系列树脂和聚酰胺系列树脂))。本发明的成型产品可以包括至少一种选自包含硼的阻燃剂和包含硅的阻燃剂。对于需要热绝缘性能和/或空气透过性的应用,可以使用该成型产品。本发明可以包括建筑板材,该建筑板材包括上述的成型产品。 [0028] 本发明的成型产品包含湿润热粘合纤维和纤维团聚体无纺结构。该产品基本上包含纤维,并且没有充满树脂。此外,不通过机械缠结(例如针刺)的方式形成纤维结构,但通过熔化湿润热粘合纤维而与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合,以便避免纤维被排列(或纤维长度方向被设定)在与成型产品的厚度方向相平行的方向上。
[0029] 本发明的效果
[0030] 具有纤维团聚体无纺结构的本发明的成型产品是这样获得的:在湿润条件下,使热粘合纤维熔化,并在间隔的和离散的点或区域与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合。该成型产品具有高弯曲应力,但成型产品是轻质的并且具有低密度。此外,该成型产品具有高硬度、极好耐折性和出色韧性以及空气透过性和热绝缘性能。也就是说,当将负荷施加在具有板材(或板)形状的成型产品的表面上时,板材不倾向于具有部分变形或塌陷,而是具有弧形(或弯曲)或变形,以便吸收所施加的应力。这种板材具有高冲力抗性,并且不容易损坏或断裂,即使 在其上施加巨大的冲击。此外,由于该成型产品可以基本上包含单独的纤维,并且不需要加入化学粘结剂或特别试剂,成型产品可以被容易地生产而不需要使用散发有害成分的组分(例如,挥发性有机化合物例如甲醛)。
[0031] 附图的简要说明
[0032] [图1]图1是相对于实施例1中获得的成型产品厚度方向的横截面的中间(中心)周围区域的电子显微照片(放大倍数200)。
[0033] [图2]图2是相对于实施例1中获得的成型产品厚度方向的横截面的表面附近区域的电子显微照片(放大倍数200)。
[0034] [图3]图3是相对于实施例20中获得的成型产品厚度方向的横截面的中间周围区域的电子显微照片(放大倍数200)。
[0035] [图4]图4是相对于实施例20中获得的成型产品厚度方向的横截面的表面附近区域的电子显微照片(放大倍数200)。
[0036] 本发明的详细说明
[0037] 本发明的成型产品包含湿润热粘合纤维,并且具有纤维团聚体无纺结构。尤其是,成型产品具有特定排列(或方向)的纤维,该纤维构成纤维团聚体无纺结构和特定状态,在这种状态中,构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合在一起,由此,成型产品除具有弯曲耐受性、形状保持性和空气透过性以外,还具有“弯曲性能”、“重量轻”和“难以压缩”等普通无纺织物不能提供的性能。附带地,“弯曲性能”的含义如下∶除了在弯曲成型产品时成型产品显示高弯曲应力以外,当成型产品保持弯曲时、即使超过最大弯曲应力点之后,成型产品不但可以保持应力,而且在解除应力之后,可以开始恢复原来的形状。此外,“难以压缩”是指在厚度方向上,成型产品不容易因施加在其表面上的负荷所产生的力而变形。 [0038] 这种成型产品(后面将详细地描述)是如下获得的:在不高于粘合纤维熔点的温度下,在包含湿润热粘合纤维的网片上施加高温(超热或加热)水蒸汽(或蒸汽),引起热粘合纤维的湿润粘合(或使得湿润热粘合纤维成为粘合状态),构成网片的纤维在一定程度上彼此结合,使纤维团聚。也就是说,成型产品是如下获得的:在湿润和加热条件或状 态下,将单纤维和团聚纤维束在其接触点或区域结合,好象形成纤维丛林(三维交联)一样,在纤维之间形成微小的空隙。
[0039] (成型产品的材料)
[0040] 湿润热粘合纤维至少包括湿润热粘合树脂。湿润热粘合树脂在容易用高温水蒸汽帮助而达到的温度范围内可以流动(或熔化)或容易变形并显示出粘合性。具体地说,湿润粘合树脂可以包括例如热塑性树脂,将其用(或通过)热水(例如具有大约80至120℃温度的水,尤其是大约95至100℃)软化,其本身或与其它纤维结合。这种湿润热粘合树脂可以包括:例如纤维素-系列树脂(例如,C1-3烷基纤维素醚例如纤维素甲醚,羟基C1-3烷基纤维素醚例如羟甲基纤维素,羧基C1-3烷基纤维素醚例如羧甲基纤维素,或其盐),聚亚烷基二醇树脂(例如,聚C2-4烯化氧例如聚氧化乙烯或聚氧化丙烯),聚乙烯系列树脂(例如,聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醚、乙烯醇系列聚合物和聚乙烯醇缩醛),丙烯酸系共聚物和其碱金属盐[例如,包含丙烯酸单体单元例如(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酰胺的共聚物,或共聚物的盐],改性乙烯基系列共聚物[例如,不饱合羧酸或其酸酐(例如马来酸酐)和乙烯单体(例如异丁烯、苯乙烯、乙烯或乙烯醚的共聚物),或共聚物的盐],在其中引入亲水性取代基的聚合物(例如,聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯,在其中引入磺酸基、羧基、羟基等等,或聚合物的盐),和脂族聚酯系列树脂(例如,聚乳酸系列树脂)。此外,湿润热粘合树脂可以包括在热水温度下软化而变得粘性的树脂,在聚烯属树脂之中,包括聚酯系列树脂、聚酰胺系列树脂、聚氨酯系列树脂和热塑性弹性体或橡胶(例如,苯乙烯类弹性体)。 [0041] 这些湿润热粘合树脂可以被单独或组合使用。湿润热粘合树脂通常可以包含亲水性聚合物或水溶性树脂。在湿润热粘合树脂之中,优选包括乙烯醇系列聚合物(例如,乙烯-乙烯醇共聚物),聚乳酸系列树脂(例如聚孔酸),包含(甲基)丙烯酰胺单元的(甲基)丙烯酸系共聚物,尤其是,包含α-C2-10烯烃单元例如乙烯或丙烯的乙烯醇系列聚合物,或乙烯-乙烯醇系列共聚物。
[0042] 乙烯-乙烯醇系列共聚物中的亚乙基单元含量(共聚度)可以例如是大约10至60mol%,优选大约20至55mol%,更优选大约30至50mol%。在上述范围内的亚乙基单元含量提供了具有独特性能的湿润热树脂。也就是说,湿润热树脂在湿润条件下具有热粘合性和在热水中的不溶 性。利用低温(或利用水)的水蒸汽,具有极小亚乙基单元含量的乙烯-乙烯醇系列共聚物容易溶胀或变成凝胶,由此,一旦变湿,共聚物容易变形。另一方面,具有极大亚乙基单元含量的乙烯-乙烯醇系列共聚物具有低水平的吸湿性。在这种情况下,应用湿润和加热,很难使共聚物熔化并结合而构成纤维团聚体无纺结构的纤维,由此很难生产具有实际用途强度的成型产品。乙烯单元含量优选在30至50mol%范围内,提供了具有出色加工性能(或成型性)的产品,变成片材或板材。
[0043] 在乙烯-乙烯醇系列共聚物中,乙烯醇单元的皂化度是例如大约为90至99.99mol%,优选大约为95至99.98mol%,并且更优选为大约96至99.97mol%。极小的皂化度可以降低共聚物的热稳定性,导致热分解或凝胶化,由此共聚物的稳定性恶化。另一方面,极大的皂化度使得在湿润条件下的热粘合纤维的生产变得很难。
[0044] 根据需要,可以选择乙烯-乙烯醇系列共聚物的粘均分子量,例如,大约200至2500,优选大约300至2000,且更优选大约400至1500。具有上述范围内粘均分子量的乙烯-乙烯醇系列共聚物,可以提供在可纺性和湿润热粘合性之间具有出色平衡性的湿润热粘合纤维。
[0045] 湿润热粘合纤维的截面形式(垂直于纤维长度方向的横截面的形式或形状)不但可以包括常见的固体芯横截面,例如圆形截面或变形(或改性)横截面[例如,平板形式、卵(或椭圆)形式、多边形式、从3叶至14叶的多叶形式、T-形、H形、V形和狗骨骼形式(工字形)],而且包括空心横截面。湿润热粘合纤维可以是包含许多树脂的组合(或复合)纤维,其中至少一种是湿润热粘合树脂。至少在表面的一部分或区域上,组合纤维具有湿润热粘合树脂。为了结合纤维,优选地,湿润热粘合树脂在组合纤维的长度方向上形成组合纤维表面的连续区。
[0046] 在表面上部分地具有湿润热粘合纤维的组合纤维的截面结构可以包括,例如皮芯形式、海岛形式、并排形式或多层片形、放射状片形和无规复合形式。在这些截面结构之中,就高粘合性而言,优选的结构包括皮芯形式结构,在这种结构中,湿润热粘合树脂在长度方向上连续地形成纤维的整个表面(也就是说,其中皮部分包含湿润热粘合树脂的皮芯结构)。
[0047] 组合纤维可以包含两种或多种湿润热粘合树脂的组合,或湿润热粘合树脂与非湿润热粘合树脂的组合。非湿润热粘合树脂可以包括非 水溶性的或疏水性的树脂,例如,聚烯属树脂、(甲基)丙烯酸树脂、氯乙烯系列树脂、苯乙烯类树脂、聚酯系列树脂、聚酰胺系列树脂、聚碳酸酯系列树脂、聚氨酯系列树脂和热塑性弹性体。这些非湿润热粘合树脂可以单独或组合使用。
[0048] 在非湿润热粘合树脂之中,就出色的耐热性和形稳性而言,优选包括具有比湿润热粘合树脂熔点高的那些(特别是乙烯-乙烯醇系列共聚物),例如聚丙烯系列树脂、聚酯系列树脂和聚酰胺系列树脂。尤其是,根据出色的平衡性能(例如耐热性和纤维加工性能),优选的树脂包括聚酯系列树脂或聚酰胺系列树脂。
[0049] 优选的聚酯系列树脂包括芳香族聚酯系列树脂,例如聚C2-4亚烷基芳基化物系列树脂(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚乙烯萘二甲酸酯),特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯系列树脂,例如PET。除了对苯二甲酸乙二醇酯单元之外,聚对苯二甲酸乙二醇酯系列树脂可以以至多20mol%的比例包含含有其它组分的单元。附带地,上述其它组分可以包括二羧酸(例如,间苯二甲酸、萘-2,6-二羧酸、邻苯二甲酸、4,4′-二苯基羧酸、二(羧基苯基)乙烷和5-磺基间苯二甲酸钠)和二醇(例如,二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、环己烷-1,4-二甲醇、聚乙二醇和聚丁二醇)。
[0050] 优选的聚酰胺系列树脂包括,例如脂肪族聚酰胺(例如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺10、聚酰胺12或聚酰胺6-12)和其与半芳族聚酰胺(由芳族二羧酸和脂族二胺合成)的共聚物。这些聚酰胺系列树脂也可以包含其它共聚合的单元。 [0051] 按照所述结构(例如皮芯形式结构),可以选择组合纤维中的湿润热粘合树脂相对于非湿润热粘合树脂(成纤聚合物)的比例(质量比),并且没有特别限制,只要湿润热粘合树脂存在于或形成湿润热粘合纤维的表面。例如,湿润热粘合树脂相对于非湿润热粘合树脂的比例是大约90/10至10/90,优选大约80/20至15/85,并且更优选大约60/40至20/80。过大比例的湿润热粘合树脂不能提供具有强度的组合纤维。过小比例的湿润热粘合树脂难以使湿润热粘合树脂在组合纤维的长度方向上连续地存在于组合纤维的表面上,这降低了组合纤维的湿润热粘合性。这种倾向也出现在通过用湿润热粘合树脂涂渍非湿润热粘合纤 维表面所获得的组合纤维中。
[0052] 根据应用,可以选择湿润热粘合纤维的平均纤度,例如,大约0.01至100分特的范围,优选大约0.1至50分特,且更优选大约0.5至30分特(特别是大约1至10分特)。具有上述范围平均纤度的湿润热粘合纤维具有出色的强度和湿润热粘合性的平衡。 [0053] 湿润热粘合纤维的平均纤维长度可以选自例如大约10至100mm,优选大约20至80mm,且更优选大约25至75mm(特别是大约35至55mm)的范围。具有上述范围的平均纤维长度的湿润热粘合纤维与其它纤维进行足够的缠结,由此提高成型产品的机械强度。 [0054] 湿润热粘合纤维的卷曲百分比是例如大约1至50%,优选大约3至40%,且更优选大约5至30%(特别是大约10至20%)。此外,卷曲数是例如每英寸大约1至100,优选每英寸大约5至50,且更优选每英寸大约10至30。
[0055] 本发明的成型产品可以进一步包含非湿润热粘合纤维。非湿润热粘合纤维可以包括,例如,聚酯系列纤维(例如,芳香族聚酯纤维,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维或聚乙烯萘二甲酸酯纤维),聚酰胺系列纤维(例如,脂肪族聚酰胺系列纤维,例如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610或聚酰胺612、半芳香族聚酰胺系列纤维和芳族聚酰胺系列纤维,例如聚苯二甲酰间苯二胺、聚亚己基对苯二甲酰胺或聚对苯二甲酰对苯二胺),聚烯烃纤维(例如,聚C2-4烯烃纤维,例如聚乙烯或聚丙烯),丙烯酸纤维(例如,具有丙烯腈单元的丙烯腈系列纤维,例如丙烯腈-氯乙烯纤维),聚乙烯系列纤维(例如,聚乙烯醇缩醛系列纤维),聚氯乙烯系列纤维(例如,包含聚氯乙烯的纤维、包含氯乙烯-醋酸乙烯共聚物的纤维和包含氯乙烯-丙烯腈共聚物的纤维),聚偏氯乙烯系列纤维(例如,包含偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物的纤维和包含偏二氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的纤维),聚对亚苯基苯并二噁唑纤维,聚(亚苯基硫醚)纤维,和纤维素系列纤维(例如人造丝纤维和乙酸酯纤维)。这些非湿润热粘合纤维可以单独或组合使用。
[0056] 这些非湿润热粘合纤维可以根据应用被选择并使用。对于需要机械性能(例如硬度和抗弯强度)而非重量轻的应用,优选使用具有高吸湿性的亲水性纤维例如聚乙烯系列纤维和纤维素系列纤维,特别是纤维 素系列纤维。纤维素系列纤维可以包括例如天然纤维(例如棉纱、羊毛、丝和亚麻或胡麻或苎麻),半合成的纤维(例如乙酸酯纤维,例如三乙酸酯纤维),和再生纤维(例如人造丝、粘液丝、cupra和reyocell(例如注册商标“Tencel”))。在这些纤维素系列纤维之中,例如半合成纤维(例如人造丝)可以优选与包含乙烯-乙烯醇共聚物的湿润热粘合纤维组合使用,这是由于半合成纤维对于湿润热粘合纤维具有亲和性。这种组合使用的纤维,可以降低由于亲和性造成的它们之间的距离或空间,从而改善其结合,由此可以制造具有对于本发明的成型产品来说相对高的机械性能和密度的成型产品。
[0057] 另一方面,为了生产需要重量轻的应用的成型产品,优选使用具有吸湿性的疏水性纤维,例如,聚烯烃纤维、聚酯系列纤维、聚酰胺系列纤维,特别是以很好平衡方式具有性能的聚酯系列纤维(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)。这种疏水性纤维与包含乙烯-乙烯醇共聚物的湿润热粘合纤维组合使用,生产具有出色的重量轻的成型产品。 [0058] 非湿润热粘合纤维的平均纤维长度和平均纤度的范围,与湿润热粘合纤维的范围相同。
[0059] 根据成型产品的应用,湿润热粘合纤维相对于非湿润热粘合纤维的比例(质量比),可以选自10/90至100/0(例如20/80至100/0)的范围(湿润热粘合纤维/非湿润热粘合纤维)。为了生产硬成型产品,优选,湿润热粘合纤维的比例大。例如,两种纤维的比例(质量比)(湿润热粘合纤维/非湿润热粘合纤维)是大约80/20至100/0,优选大约90/10至100/0,且更优选大约95/5至100/0。湿润热粘合纤维在上述比例范围内,可以提供具有高压缩硬度和高弯曲性能的成型产品。为了生产具有非湿润热粘合纤维优点的成型产品,两种纤维的比例(质量比)(湿润热粘合纤维/非湿润热粘合纤维)是大约20/80至
99/1,优选大约30/70至90/10,且更优选大约40/60至80/20。
[0060] 本发明的成型产品(或纤维)可以进一步包含常规添加剂,例如稳定剂(例如热稳定剂例如铜化合物、紫外线吸收剂、光稳定剂或抗氧化剂),颗粒(或细粒),着色剂,抗静电剂,阻燃剂,增塑剂,润滑剂和结晶速度阻滞剂。这些添加剂可以单独或组合使用。添加剂可以粘附在成型产品的表面上,或可以被包含在纤维中。
[0061] 附带地,当成型产品(或纤维)用于需要阻燃性的应用时,例如后 面提到的汽车内部或飞行器内壁材料,向本发明的成型产品(或纤维)中加入阻燃剂是有利的。可以使用的阻燃剂包括常规无机阻燃剂和有机阻燃剂。广泛应用并且具有高阻燃性的含卤素阻燃剂和含磷阻燃剂,也可以被用作成型产品(或纤维)的阻燃剂。然而,含卤素阻燃剂和含磷阻燃剂具有下列问题:包含含卤素阻燃剂的成型产品的焚烧,可以产生卤素气体,因而导致酸雨;包含磷的成型产品的水解可以导致磷化合物的释放,引起湖泊与沼泽的富营养化。因此,在本发明中,含硼阻燃剂和/或含硅阻燃剂,其不会导致这种问题,优选用于给成型产品赋予高阻燃性。
[0062] 含硼阻燃剂可以包括例如,硼酸(例如正硼酸和偏硼酸),硼酸盐[例如硼酸和碱金属的盐,例如四硼酸钠、硼酸和碱土金属的盐,例如偏硼酸钡和硼酸和过渡金属的盐,例如硼酸锌],和缩合硼酸(或其盐)(例如焦硼酸、四硼酸、五硼酸、八硼酸和其金属盐)。这些含硼阻燃剂可以是水合化合物(例如硼砂,例如四硼酸钠水合物)。这些含硼阻燃剂可以单独或组合使用。
[0063] 含硅阻燃剂可以包括例如硅氧烷化合物,例如聚硅氧烷,氧化物,例如硅或胶态硅石,和金属硅酸盐,例如硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁或硅铝酸镁。
[0064] 这些阻燃剂可以单独或组合使用。在这些阻燃剂之中,含硼阻燃剂例如硼酸或硼砂优选用作主要成分。尤其是,优选硼酸和硼砂组合使用。两种组分的比例(质量比)(硼酸/硼砂)是大约90/10至10/90,优选大约60/40至30/70。硼酸和硼砂可以以水溶液形式使用,用于赋予成型产品阻燃性的方法。例如,可以将大约10至35份数(质量)的硼酸和大约15至45份数(质量)的硼砂加入到100份数(质量)水中,溶解,来制备水溶液。 [0065] 根据成型产品的应用来选择阻燃剂的比例。阻燃剂相对于成型产品的全部质量的比例是例如大约1至300%质量,优选大约5至200%质量,且更优选大约10至150%质量。
[0066] 赋予成型产品阻燃性的方法可以包括下列方法:常规浸渍方法,包括用含阻燃剂的水溶液来浸渍或喷涂本发明的成型产品、并将获得的成型产品干燥,另一种方法,包括利用二轴挤出机来捏炼树脂和阻燃剂,挤压出纤维,将获得的纤维抽丝,并使用获得的纤维生产成型 产品,等等。
[0067] (成型产品的性能)
[0068] 本发明的成型产品具有纤维团聚体无纺结构,其由包含纤维的网片形成。根据应用选择成型产品的形式,通常是片材或板材形状。[0051]此外,为了生产具有出色的重量轻和空气透过性以及高压缩硬度和弯曲耐久性的平衡的成型产品,必须将构成上述网片的纤维的排列和结合状态调节至特定状态。也就是说,优选地,构成纤维网的纤维彼此交叉分布或排列,将纤维长度方向放在大约与纤维网(非纺织纤维)表面平行的方向上。此外,本发明成型产品中的纤维是在其每个交叉点处熔化而结合的。尤其是,在需要高硬度和强度的成型产品中,除了在其交叉点处熔化结合的纤维之外,大致相互平行的几个或数十个纤维可以熔化结合,形成熔化-结合的纤维束。以间隔的和离散的距离形成熔化结合的纤维(例如,在其交叉点处单纤维的熔化结合、熔化结合纤维束的熔化结合或单纤维与熔化结合纤维束的熔化结合),可以导致纤维的类似丛林的结构(或三维交联),由此提供具有所需要的弯曲性能和压缩硬度的成型产品。这种结构是网状结构,其中纤维(例如单纤维、熔化-结合的纤维束和其组合)在其交叉点处结合,或是其中纤维在交叉点处结合的结构,从而将与其相邻的其它纤维固定在纤维上。本发明成型产品的优选形式是在与纤维网表面平行的方向(表面方向)上和在纤维网厚度方向上大致均匀分布的结构。
[0069] 术语“(纤维)相互交叉分布或排列并将纤维长度方向放在与纤维网表面大致平行的方向上”是指纤维在纤维网中的状态,其在与厚度方向平行的纤维长度方向上不具有大量纤维高频度分布的部分或区域。更具体地说,利用显微镜,观察成型产品的纤维网的横截面的任何区域,纤维长度方向大致与厚度方向平行的、没有弯曲或断裂的纤维的存在率(纤维数目比例),相对于横截面中纤维的总数,不超过10%(尤其至多5%)。附带地,观察到这种纤维具有穿过横截面不小于纤维网厚度30%的长度。
[0070] 在大致与纤维网表面平行的方向上布置纤维长度方向来分布或排列纤维,可以避免或消除那些妨碍相邻纤维排列的、与厚度方向大致平行的纤维长度方向(垂直于网片表面的方向)的大量(或成团)纤维。这种无序导致在非纺织纤维之间形成极大的空隙,降低了成型产品的 抗弯强度或压缩硬度。由此,优选地,尽可能地防止这种空隙形成。由于那个缘故,最好使纤维尽可能地在与纤维网表面大致平行的方向上排列。 [0071] 附带地,利用例如针刺方法,网片互相缠结(或交织),以促进高密度成型产品的生产。此外,在湿润热粘合之前,纤维互相缠结可以保持纤维的形状或形态,由此厚或体积大的成型产品的生产变得更为方便,并且具有生产效率的优势。然而,利用针刺来缠结纤维,不适合在大致与纤维网表面平行的方向上布置纤维长度方向的纤维的排列。此外,很难生产具有重量轻和低密度的成型产品,这是由于成型产品的密度由于纤维缠结而增加。因此,为了将在大致与网片表面平行的方向上布置纤维方向的纤维进行排列和生产具有重量轻的成型产品,优选降低纤维的缠绕度或不将纤维缠结。
[0072] 尤其是,当在具有大空隙部分或区域的本发明片材或板材类成型产品的厚度方向上施加(放置)负荷时,该部分由于外加负荷而受到破坏,并且成型产品的表面容易变形。此外,当将负荷施加在成型产品的整个表面上时,成型产品的厚度容易减小。充满树脂且不具有空隙的成型产品可以消除上述问题。不过,这种成型产品具有低水平的空气透过性,该成型产品不能提供弯曲抗断强度(耐折性)和重量轻的特性。
[0073] 同时,包含细纤维、紧密填充的成型产品,减小了由于外加负荷而造成的厚度方向上的变形。然而,当只用细纤维生产轻质和透气成型产品时,成型产品的弯曲应力降低,这是由于细纤维具有低水平的刚性。为了生产包含细纤维且具有弯曲应力的成型产品,必须将直径比细纤维大的纤维加入到细纤维中。然而,仅仅将粗纤维与纤维网混合或加入到其中,不足以解决问题,这是由于围绕粗纤维的交叉点形成大的空隙,并且其获得的成型产品在厚度方向上容易变形。
[0074] 相应地,本发明的重量轻的成型产品是利用下列方式获得的∶排列纤维(或使纤维长度方向随机指向各个方向)至互相交叉,纤维长度方向大致与网片表面平行;在其交叉点处结合纤维以在纤维之间形成小的空隙。此外,由于连续形成了这种结构(由贯穿成型产品的纤维形成),本发明的成型产品具有合适的空气透过性和压缩硬度。尤其是,在其中相邻纤维不互相交叉但大致相互平行的部分或区域中,将纤维 束在纤维长度方向上熔化-结合。除了在交叉点处单纤维熔化结合之外、还具有熔化结合纤维束的成型产品,常常可以获得比在交叉点处只有单纤维熔化结合的成型产品高的弯曲应力。当需要具有高硬度和强度的成型产品时,优选地,成型产品在交叉点处具有单纤维熔化结合,并且在单纤维熔化结合的交叉点之间,在大致平行方向上具有少许相互相邻的熔化结合纤维束。这种结构可以通过观察成型产品横截面中的单纤维的存在状态(或外观)来展现。
[0075] 此外,在本发明的成型产品中,将湿润热粘合纤维熔化,与构成纤维团聚体无纺结构的纤维结合,所结合纤维比例不超过85%(例如大约1至85%),优选大约3至70%,且更优选大约5至60%(尤其是大约10至35%)。所结合纤维比例可以利用后面描述的实施例1中的方法进行测定,所结合纤维比例是指:两个或多个结合纤维的横截面数目相对于纤维团聚体横截面中的纤维横截面总数的比例。相应地,低水平的结合纤维比例是指:大多数纤维的熔化结合的比例低(或熔化结合形成束的纤维的比例低)。
[0076] 此外,在本发明中,构成纤维团聚体无纺结构的纤维在其交叉点处结合。为了生产具有高弯曲应力、具有尽可能少的结合点数的成型产品,优选地,结合点在厚度方向上从成型产品的表面通过内部(中间)至背面均匀地分布。在表面或内部的结合点密集,不但倾向于不能提供具有足够弯曲应力的成型产品,而且在具有少量结合点的部分降低了形状稳定性。
[0077] 相应地,优选地,在成型产品横截面的三个区域中的每个区域,结合纤维比例在上述范围之内。上述三个区域是如下获得的:沿厚度方向切割成型产品,在垂直于厚度方向的方向上将所获得的横截面平均分为三部分。此外,在三个区域的每一个中,最大和最小结合纤维比例之间的差异不超过20%(例如,大约0.1至20%),优选不超过15%(例如,大约0.5至15%),且更优选不超过10%(例如,大约1至10%)。由于所结合纤维比例在厚度方向上的均匀分布,本发明的成型产品具有出色的硬度或抗弯强度、耐折性或韧性。 [0078] 附带地,在本发明中,术语“通过沿厚度方向切割成型产品、并在垂直于厚度方向的方向上将获得的横截面平均分为三个部分所获得的区域”是指:通过在与厚度方向(垂直)正交的方向上将板类成型 产品平均切割为三片所获得的每个区域。
[0079] 如上所述,在本发明的成型产品中,由湿润热粘合纤维获得的纤维的熔化结合均匀分布至形成点,其中纤维以近距离结合(或点结合)。点之间的距离很近(例如几十至几百微米),形成遍及成型产品的密集的网络结构。据推测这种结构可能提供具有高耐折性或韧性的本发明成型产品,这归因于由每个熔化结合点细分散造成的外力的分布和对于变形的高度顺应性。另一方面,常规多孔成型产品或泡沫成型产品具有被连续界面分隔开的蜂窝样空隙。假定,当外力被施加在常规成型产品上时,与本发明的成型产品相比较,由蜂窝样空隙的界面形成的较大区域,可以直接承受力,而不会分配力。因此,常规成型产品容易变形,并且具有较低的耐折性和韧性。
[0080] 在本发明的成型产品中,在厚度方向上的横截面中的单纤维(单纤维的端面)出现率(数目)不特别局限于某一具体的数目。例如,在横截面中,任意选择1平方毫米的单纤维出现率,可以不小于100/平方毫米(例如,大约100至300/平方毫米)。尤其是,对于需要机械性能而非轻型性能的成型产品,单纤维的出现率可以是例如不超过100/平方毫米,优选不超过60/平方毫米(例如大约1至60/平方毫米),且更优选不超过25/平方毫米(例如大约3至25/平方毫米)。单纤维的极高出现率是指纤维的熔化结合形成更少,由此成型产品具有较低强度。附带地,超过100/平方毫米的单纤维的出现率是指熔化结合纤维束的形成更少,由此成型产品具有低的弯曲强度。此外,在板类成型产品中,优选地,熔化结合纤维束很难在成型产品的厚度方向上团聚,并广泛地分布在与表面方向平行的方向(表面的纵向或宽度方向)上。
[0081] 附带地,在本发明中,利用下列方式测定单纤维出现率。也就是说,从成型产品的横截面的电子显微照片选择一块区域(大约1平方毫米),其通过扫描电子显微镜(SEM)获得,观察并对单纤维的横截面的数目加以计数。同样观察任意选自电子显微照片的一些区域(例如,从其中随机选择10个区域)。单纤维的出现率由每1平方毫米单纤维的横截面的平均数来表示。在观察中,对成型产品横截面中具有单纤维横截面的纤维总数加以计数。也就是说,在观察中以单纤维加以计数的纤维,除了是彻底的单纤维的那些纤维之外,还包括与其它纤维熔化结合的、但在成型产品横截面的电子显微照片中具有单纤维横截面的那些纤维。
[0082] 在成型产品中,应该防止湿润热粘合纤维的纤维长度方向平行于成型产品的厚度(避免纤维在厚度方向上透过成型产品),由此避免了例如纤维散落的缺陷。包括以上述提到的方式排列湿润热粘合纤维的生产工艺,不特别局限于具体的一种。对于优选的纤维排列来说容易和可靠的方法是,将许多成型产品层叠,每个是通过缠结湿润热粘合纤维而获得的,并将获得的叠片在湿润条件下进行热粘合。此外,调节成型产品的纤维长度和厚度之间的比例,可以减少纤维长度方向与厚度方向平行的纤维数目。相应地,成型产品的厚度相对于纤维长度的比例不小于10%(例如,大约10至1000%),优选不小于40%(例如,大约40至800%),更优选不小于60%(例如,大约60至700%),尤其不小于100%(例如,100至600%)。在上述范围内的成型产品的厚度和纤维长度之间的比例,可以防止成型产品的缺陷,例如纤维散落,不会使成型产品的机械强度例如弯曲应力降低。 [0083] 如上所述,本发明成型产品的密度或机械性能受熔化结合纤维束的比例或存在状态的影响。结合纤维比例(其是指纤维的熔化结合度)容易通过下列方式测定:使用SEM,取得成型产品横截面的放大照相;在放大照相的预定区域对熔化结合纤维的横截面的数目计数。然而,尤其在纤维的密集团聚物中,很难在熔化结合的纤维束(其中纤维互相形成束或互相交叉)中逐一地对纤维计数。在这种情况下,结合纤维比例的测定如下,结合纤维是通过使纤维与皮芯形式组合纤维进行结合而获得的,组合纤维包括皮部分(包含湿润热粘合树脂)和芯部分(包含能形成纤维的聚合物):观察成型产品的横截面;利用例如熔化或洗去(或洗出)湿润热粘合纤维的方法来使熔化结合纤维松散;再次观察横截面;互相比较观察结果。另一方面,在本发明中,在生产成型产品之后,纤维总截面和纤维束横截面相对于成型产品横截面(厚度方向的横截面)的面积比,可以用作表示纤维熔化结合度的指标。也就是说,面积比是纤维占有比例。在成型产品厚度方向上的纤维占有比例是例如大约20至80%,优选大约20至60%,且更优选大约30至50%。极小的纤维占有比例提供许多空隙,由此很难提供具有所需要的压缩硬度和弯曲应力的成型产品。另一方面,极大的纤维占有比例提供了具有压缩硬度和弯曲应力的成型产品,但成型产品非常重,并且纤维上,并且深深地进入纤维之间的空隙,由此,膜和板类成型产品牢固地相互粘附。 [0084] 合乎需要的是,即使是板(板材)形式,本发明的成型产品(尤其是具有熔化结合纤维束和单纤维的存在率不超过100/平方毫米的成型产品)具有压缩硬度,可以防止在其上施加负荷所造成的变形。这种硬度的指标是例如至少A50,优选至少A60,且更优选至少A70的硬度,利用A型计示硬度试验测定(按照JIS K6253“橡胶、硫化的或热塑性的—硬度的测定”进行试验)。极小的硬度使成型产品容易被施加在其表面上的负荷造成变形。 [0085] 为了给这种具有熔化结合纤维束的成型产品赋予出色的高抗弯强度、压缩硬度、重量轻和空气透过性的平衡,优选地,熔化结合纤维束的存在率低,并且每个纤维(纤维的每个束和/或每个单纤维)更常常与其它纤维在其交叉点处结合。然而,极高的结合纤维比例产生相互非常接近的点,在这些点处纤维或束进行结合,由此成型产品具有低的柔韧性,并且很难消除由于外力造成的变形。由于那个缘故,本发明成型产品的结合纤维比例必须不超过85%。在成型产品中,防止过高的结合纤维比例,可以提供空气路径(由相互邻近的小空隙形成),由此提高了重量轻和空气透过性能。相应地,为了给具有尽可能少的纤维接触点数目的成型产品赋予高压缩硬度,优选地,结合纤维比例在厚度方向上从成型产品的表面通过内部(中间)至背面均匀分布。在成型产品表面上或内部,结合点密集使得难以提供具有空气透过性的成型产品,除了上述弯曲应力或形状稳定性之外。 [0086] 相应地,在本发明的成型产品中,在三个区域(通过将成型产品沿厚度方向平均分为三部分来获得)的每一个中的纤维占有比例优选在以上所述范围之内。此外,在三个区域的每一个中,最大和最小纤维占有率之间的差异不超过20%(例如,0.1至20%),优选不超过15%(例如,0.5至15%),且更优选不超过10%(例如,1至10%)。在本发明中,纤维占有比例在厚度方向上的均匀分布,提供了具有出色的抗弯强度或耐折性或韧性的成型产品。本发明中的纤维占有比例是利用后面描述的实施例中的方法测定的。 [0087] 本发明成型产品的一个特征是:成型产品显示出常规木纤维板材不能实现(或提供)的弯曲性能。在本发明中,按照JIS K7017“纤维增强的塑料复合物—挠性的测定”,将样品逐渐弯曲,测定产生的斥力(排斥) 强度,获得的最大应力(峰值应力)是弯曲应力,其用作表示弯曲性能的指标。也就是说,成型产品具有的弯曲应力越大,成型产品越硬。此外,断裂测定目标需要的弯曲变位(弯曲位移)越大,成型产品越具韧性。[0071]在至少一个方向上(优选,沿各个方向),本发明成型产品的最大弯曲应力不小于0.05MPa(例如,大约0.05至100MPa)。最大弯曲应力可以优选为大约0.1至30MPa,且更优选为大约0.2至20MPa。此外,在具有高弯曲应力的成型产品中,例如在包含纤维熔化结合而形成束的成型产品(形成束并且熔化结合的大多数纤维)中,最大弯曲应力至少为2MPa,优选为大约5至100MPa,且更优选为大约10至60MPa。具有极小的最大弯曲应力的成型产品,当该成型产品用作板材时,由于其自重或仅仅由于施加在其上的微小重量,就很容易地断裂。此外,具有极大最大弯曲应力的成型产品是非常硬的。当成型产品保持弯曲时,甚至超过应力峰值之后,这种成型产品容易断裂。附带地,为了给成型产品赋予超过100MPa的硬度,增加成型产品的密度是必要的。在这种情况下,很难给成型产品赋予重量轻的性能。 [0088] 弯曲变位和由弯曲变位产生的弯曲应力之间的关系如下∶首先,弯曲变位增加,应力也增加(例如应力增加大致是线型的);在测定样品的弯曲变位升至其特定弯曲变位之后,应力开始逐渐地降低。也就是说,由弯曲变位和应力图获得的曲线显示了描述凸状抛物线的关系。当成型产品保持弯曲时、甚至在超过最大弯曲应力(弯曲应力的峰值)之后,本发明的成型产品没有显示应力的急剧降低。换句话说,成型产品显示了“韧性(或刚性)”,其也是本发明成型产品的一个特征。在本发明中,这种“韧性”由使用弯曲应力的一种指标代表,该弯曲应力是在超过峰值弯曲应力时的弯曲变位之后保持在弯曲变位处的弯曲应力。也就是说,本发明的成型产品,在最大弯曲应力的弯曲变位的1.5倍时(在下文,有时指的是“1.5倍弯曲变位时的应力”),可以保持至少不小于1/5(例如1/5至1)的最大弯曲应力。成型产品可以在1.5倍弯曲变位时保持应力例如不小于1/3(例如1/3至9/10)的最大弯曲应力,优选不小于2/5(例如,2/5至9/10)的最大弯曲应力,且更优选不小于
3/5(例如,3/5至9/10)的最大弯曲应力。此外,成型产品可以在2倍弯曲变位时保持应力例如不小于1/10(例如1/10至1)的最大弯曲应力,优选不小于3/10(例如,3/10至9/10)的最大弯曲应力,且更优选不小于5/10(例 如,5/10至9/10)的最大弯曲应力。 [0089] 本发明的成型产品具有出色的重量轻性能,这是由于在纤维之间形成空隙。此外,由于这些空隙没有完全被纤维分开,成型产品(结构)具有空气透过性,其不同于泡沫树脂例如海绵中相互分开的空隙。本发明成型产品的这种结构很难用常规硬化法形成,例如树脂填充方法或在部分坚固表面上通过结合纤维而形成膜类结构的方法。
[0090] 也就是说,本发明的成型产品具有低密度,具体地说,成型产品的表观密度是例如3
大约0.05至0.7g/cm。尤其是,对于需要重量轻的应用,成型产品的表观密度是例如大约
3 3 3
0.05至0.5g/cm,优选大约0.08至0.4g/cm,且更优选大约0.1至0.35g/cm。对于需要
3
硬度而非重量轻的应用,成型产品的表观密度可以是例如大约0.2至0.7g/cm,优选大约
3 3
0.25至0.65g/cm,且更优选大约0.3至0.6g/cm。极低的表观密度可以提供具有重量轻的成型产品,由此,成型产品的弯曲耐久性和压缩硬度降低。另一方面,极高的表观密度可以提供具有硬度的成型产品,由此,成型产品变重。附带地,在具有低密度的成型产品中,纤维互相缠结,仅仅在其交叉点处结合,由此,成型产品的结构更类似于常规纤维团聚体无纺结构。另一方面,在具有高密度的成型产品中,纤维熔化结合,形成纤维束。这种熔化结合纤维束形成具有蜂窝样形状的空隙,由此,成型产品的结构更类似于多孔产品的结构。 [0091] 本发明成型产品的基础重量可以选自下列范围:例如大约50至10000g/m2,优选
2 2
大约150至8000g/m,且更优选大约300至6000g/m。对于要求硬度而非重量轻的应用,成
2 2
型产品的基础重量可以是例如大约1000至10000g/m,优选大约1500至8000g/m,且更优
2
选大约2000至6000g/m。极小的基础重量可以降低成型产品的硬度。另一方面,极大的基础重量显著地提高网片的厚度。在湿热(加热)法中,高温水蒸汽不能进入具有极大基础重量的网片内部,并且很难在厚度方向上形成具有均匀分布的熔化结合纤维的结构。 [0092] 对本发明的板或片材类成型产品的厚度没有特别限制,可以选自大约1至100毫米的范围,例如可以是大约3至100毫米,优选大约3至50毫米,且更优选大约5至50毫米(尤其是大约5至30毫米)。具有极小厚度的成型产品不能提供硬度。另一方面,具有极大厚度的成型产品很重,并且很难以片材形式操作。
[0093] 由于纤维团聚体结构,本发明的成型产品具有高空气渗透率。利用Fragzier测试3 2
仪方法测定的本发明的成型产品的空气渗透率不小于0.1cm/cm/秒(例如,大约0.1至
3 2 3 2 3 2
300cm/cm/秒),优选大约0.5至250cm/cm/秒(例如,大约1至250cm/cm/秒),更优
3 2 3 2
选大约5至200cm/cm/秒,通常,大约1至100cm/cm/秒。过小的空气渗透率不能使空气自然地通过成型产品,由此,需要外部压力使空气通过。另一方面,具有过大空气渗透率的成型产品空隙太大。这种成型产品具有高空气渗透率,但弯曲应力低,这是由于空隙大造成的。
[0094] 由于本发明成型产品的纤维团聚体无纺结构,成型产品的热绝缘性能也很高。成型产品的热传导率很低,例如,不超过0.1W/m·K,并且是例如大约0.03至0.1W/m·K,优选大约0.05至0.08W/m·K。
[0095] (成型产品的生产方法)
[0096] 在生产本发明成型产品的方法中,首先,由包含湿润热粘合纤维的纤维形成网片。可以使用的网片形成方法包括常规方法,例如直接法,例如覆盖结合方法或熔喷方法,使用熔喷纤维或短纤维的梳理方法,和干法例如气流成网法。在这些方法之中,使用熔喷纤维或短纤维的梳理方法,尤其通常使用的是使用短纤维的梳理方法。使用短纤维获得的网片可以包括例如无定向纤维网、半随机网片、并行网片和交叉覆盖网片。在这些网片之中,半随机网片或并行网片可以提高网片的熔化结合纤维束的比例。
[0097] 然后将获得的纤维网通过带式输送机输送(或携带)至下一步,并与过热水蒸气或高温水蒸气(高压蒸气)流接触,产生具有本发明的纤维团聚体无纺结构的成型产品。也就是说,当输送带上的纤维网通过从蒸汽喷雾器的喷头喷洒(或施加)的高速和高温水蒸汽的时候,网片的纤维通过喷洒在其上的高温水蒸汽而进行三维结合。
[0098] 对于所使用的带式输送机没有特别限制,只要输送器可以大体上携带纤维网即可,以便对网片进行高温水蒸汽处理,同时压制网片。优选使用环带运输机。附带地,可以使用常见的单层带式输送机,根据需要,两个单层带式输送机可以组合使用,携带纤维网,同时保持这些输送机的带子之间的网片。在上述提到的方式中,利用两个输送机携带网片,可以防止由于外力例如处理或高温水蒸汽(蒸汽)所使用的水或网片处理输送机的振动造成的所携带网片的变形。此外,在处理 之后,可以通过调节带子之间的距离来控制纤维团聚体的密度或厚度。
[0099] 在两个皮带运输机的组合使用中,第一个输送机可以具有第一个蒸汽喷雾器,用于给网片提供蒸汽,配置在其输送表面的背后,通过输送网给网片提供蒸汽,第二个输送机可以具有第一个吸入箱,其被配置在其输送表面的后面,与第一个蒸汽喷雾器相对,以便除去通过网片的剩余蒸汽。此外,为了立刻用蒸汽处理网片的两个表面,第一个输送机可以进一步具有配置在输送表面后面的第二个吸入箱,其在网片移动方向上远离第一个蒸汽喷雾器,第二个输送机可以进一步具有配置在输送表面后面的第二个蒸汽喷雾器,其远离配置在网片移动方向上的第一个吸入箱,并且与第二个吸入箱相对。在网片移动方向上不用第二蒸汽喷雾器和第二吸入箱来蒸汽处理纤维网两个表面的另一个方法如下∶在第一个蒸汽喷雾器和第一个吸入箱之间,使纤维网通过,将网片的一个表面进行蒸汽处理;将获得的纤维网翻转;使翻转的纤维网在第一个蒸汽喷雾器和第一个吸入箱之间通过,蒸汽处理网片的另一个表面。
[0100] 对于输送机使用的环形带没有特别限制,只要带子不防碍网片的输送或高温蒸汽处理即可。然而,由于带子表面的形状(或图案)有时根据高温蒸汽处理的条件而被转换到纤维网的表面上,优选根据应用选择带子。尤其是,对于生产具有平面的成型产品,将具有细孔的网用作带子。附带地,网的丝网目数的上限大约是90目,具有比上述数目大的丝网目数的网具有低的空气透过性,并且难以使蒸汽从其中通过。根据对于蒸汽处理的耐热性等等,优选的织网运输带的材料是例如金属、经过耐热处理的聚酯系列树脂和耐热树脂,例如聚苯硫醚系列树脂、聚烯丙基酯系列树脂(完全芳香-系列聚酯-系列树脂)或芳族聚酰胺系列树脂。
[0101] 从蒸汽喷雾器喷出的高温水蒸汽是空气(或气态)流,并且进入所处理的网片内部,不用极大地移动纤维,不同于水刺或针刺。这种蒸汽进入的效果和湿润加热的效果使得网片的每个纤维表面被蒸汽流变成湿润加热状态而形成均匀熔化结合的纤维。此外,在高速气流条件下进行处理的时间很短,纤维表面刚好进行充分加热,但处理完毕后,不能充分地进入其内部。由于那个缘故,处理很难导致变形,例如,由于压力或高温水蒸汽加热造成所处理的整个纤维网破碎或纤维网的 厚度减少。因此,由于湿润和加热(热)是在大致与成型产品的表面平行的纤维长度方向和在厚度方向上,可以获得几乎均匀分布的结合纤维,不会造成纤维网的巨大变形。
[0102] 此外,对于生产具有高压缩硬度或抗弯强度的成型产品,重要的是,在为网片提供高温水蒸汽处理之前和期间,将所处理的网片进行压制,调节目标表观密度例如大约0.23
至0.7g/cm),并将压制的纤维网暴露于高温蒸汽中,同时保持获得的表观密度。尤其是,为了生产具有比较高密度的成型产品,必要的是,在处理之前和期间,将所处理的纤维网用合适的压力进行压制,而后将压制的纤维网用高温水蒸汽处理。此外,在两个滚筒或输送机之间处理空隙,可以将成型产品的厚度或密度调节至目标密度。在输送机的情况下,由于输送机不适合立刻压制网片,优选地,将输送机拉紧,以获得尽可能高的拉紧状态,在纤维网的移动方向上,其之间的空隙逐渐变得狭窄,而后开始蒸汽处理。此外,调节蒸汽压力或处理速度,可以生产具有所需要的弯曲耐久性、压缩硬度、重量轻或空气透过性的成型产品。 [0103] 在上述的蒸汽处理中,为了提高网片硬度,将不锈钢板配置在环形带的输送表面的后面,与配置在另一个环形带输送表面后面的喷头相对,形成防止蒸汽泄漏或溢出的结构。在这种结构中,曾经通过网片(处理目标)的蒸汽,由于放置在环形带后面的板而返回到网片,由此,由返回的蒸汽保留的热允许网片的纤维相互牢固地结合。另一方面,为了获得中等的纤维结合,将吸入箱配置在环形带而不是板的输送表面的后面,以除去剩余的水蒸汽。
[0104] 为了喷洒高温水蒸汽,将在宽度方向上排列成行的、具有许多预定喷嘴的板或模具用作喷头,并且对板或模具进行配置,以在所输送网片的宽度方向上排列喷嘴。板或模具可以具有至少一个喷嘴线或许多相互平行的喷嘴线。此外,许多喷嘴模具(每个具有一个喷嘴线)可以被相互平行地配置。
[0105] 具有许多在其上形成的喷嘴的喷嘴板的厚度可以是大约0.5至1毫米。对于喷嘴直径或喷嘴之间的间距没有特别限制,只要其直径或间距可以提供纤维的目标结合即可。喷嘴的直径通常是大约0.05至2毫米,优选大约0.1至1毫米,更优选大约0.2至0.5毫米。喷嘴之间的间距通常是大约0.5至3毫米,优选大约1至2.5毫米,更优选大约1至
1.5毫米。 喷嘴的直径太小,会导致许多困难,例如部件加工的困难,这是由于加工喷嘴的精确度低,和操作困难,这是由于喷嘴的频繁堵塞。喷嘴的直径太大,可以降低喷嘴喷射蒸汽的强度。另一方面,喷嘴之间的间距太小,可以使喷丝孔之间的距离太近,造成喷嘴强度降低。喷嘴之间的间距太大,可能会导致高温水蒸汽与网片不充分接触,由此获得的网片强度低。
[0106] 对于高温水蒸汽没有特别的限制,只要可以获得纤维的目标结合状态即可。根据原料质量或所使用纤维的形式,高温水蒸汽的压力是例如大约0.1至2MPa,优选大约0.2至1.5MPa,更优选大约0.3至1MPa。蒸汽的压力太高或太强,会妨碍构成网片的纤维的排列,由此毁坏织物外观或网片的纹理,或蒸汽的压力太高或太强,会极大地熔化湿润热粘合纤维,由此可能出现纤维的部分变形。另一方面,蒸汽的压力太弱,可能在控制蒸汽从喷嘴均匀喷射方面会导致困难。在这种情况下,不能给网片提供足以熔化结合所述纤维的热量,或蒸汽不能通过网片,由此,在网片中飘荡的水蒸汽可能在厚度方向上形成熔化结合的斑点或斑纹。
[0107] 高温水蒸汽的温度是例如大约70至150℃,优选大约80至120℃,更优选大约90至110℃。高温水蒸汽的处理速度是例如大约不超过200米/分钟,优选大约0.1至100米/分钟,更优选大约1至50米/分钟。
[0108] 如果需要的话,可以给输送带配备预定的不规则图案、标志或图象(或图形)。使用这种输送机,上述图案被转换到板材产品的表面上,给所获得的产品赋予设计式样。此外,可以将本发明的成型产品和其它材料进行层叠,以生产层压产品,或板材产品可以被形成为所需要的形状(例如,各种形状,例如圆筒或柱型、方棒型、球形和椭圆型)。 [0109] 有时,在通过使用湿润和加热来部分地结合纤维网的纤维之后,具有纤维团聚体结构的成型产品具有保持在其中的水。如果需要的话,可以将获得的网片干燥。必要的是,成型产品表面的纤维不能由于加热元件(与成型产品接触进行干燥)的加热而熔化,并且在干燥之后,成型产品的表面没有变形。只要在干燥之后在成型产品中保持纤维的形式,就可以使用常规方法干燥。例如,可以使用用于干燥无纺织物的大型干燥器例如筒式干燥器或拉幅干燥机。然而,由于残留在成型产品中的水量很少,实际上可以利用相对简单的干燥方法来干燥成型 产品,优选使用的是非接触的方法(例如,超红外线照射、微波照射和电子束照射)或使用热空气的方法进行干燥。
[0110] 本发明的成型产品是如下获得的:通过在上述网片上施加高温水蒸汽,将具有湿润热粘合纤维的网片进行结合。此外,也可以利用其它常规方法获得成型产品,将利用相互部分地进行湿热(加热)结合所获得的成型产品进行结合。常规方法可以包括热压熔化结合(例如热压法)、机械压制(例如针刺法)。
[0111] 附带地,通过在热水中浸渍纤维网,湿润热粘合纤维可以与构成纤维网(具有纤维团聚体无纺结构)的纤维熔化结合。然而,这种方法很难控制结合纤维比例,并且很难生产具有均匀分布的结合纤维比例的成型产品。理由如下:不可避免地包含在纤维网空隙中的空气量的差异,导致空隙的不规则;当排出上述空气时,空气的频繁移动使网片的结构变形;当湿热结合之后、滚筒从热水中牵引纤维网时,由于滚筒而使纤维内部的精细结构产生变形;或当湿热结合之后从热水中提升纤维网时,由于包含在纤维网中的热水重量,导致纤维内部的精细结构在提升方向上的变形上的差异。
[0112] 工业实用性
[0113] 通过上述方式获得的具有纤维团聚体结构的成型产品,除了空气透过性以外,还具有出色的弯曲应力和压缩硬度,成型产品的密度与常规无纺织物一样低。相应地,借助成型产品的这种性能,例如,成型产品可以用于传统使用各种板材(例如木料或复合板)的应用中,或同时用于其中需要这些板材具有空气透过性、热绝缘性能、声音吸收等等的应用中。具体地说,上述应用包括例如建筑材料板材、绝热材料(或保温材料)或绝热板材、可吸入板材、液体吸收体(例如粗头(纤维头)笔或萤光笔的芯、喷墨印刷机墨盒的墨水保持器和香味(或香气)例如芳香散发的芯材、吸声器(例如,隔音墙材料和汽车的隔音材料)、构造或建造材料、缓冲(软垫)材料、轻型容器或分隔材料和擦拭材料(例如白板刷、洗涤泡沫和具有钢笔形状的擦拭器)。
[0114] 此外,由于高空气透过性,层压在装饰膜上的本发明的板类成型产品允许包含在其间的空气通过板材,由此,可以防止贴膜从板类产品上除去或剥离。此外,贴膜的粘合剂粘附在构成成型产品表面的纤 维上,并且深深地进入纤维之间的空隙,由此,膜和板类成型产品牢固地相互粘附。
[0115] 此外,本发明的成型产品可以用作携带呼吸活物质或呼吸性物质的容器,这是由于空气可以进出容器。
[0116] 此外,包含阻燃剂的成型产品可以在需要阻燃性的应用中使用,例如汽车内部材料、飞机的内壁材料、建筑材料和家具。
[0117] 实施例
[0118] 在下文,下列实施例用于进一步详细描述本发明,决不应该将其解释为对于本发明范围的限制。实施例中的物理性能值是利用下列方法测定的。实施例中的术语“份数”和“%”是按质量计算的,除非另有指示。
[0119] (1)乙烯-乙烯醇系列共聚物的熔融指数(MI)
[0120] 按照JIS K6760,在190℃的温度和21.2N的负荷条件下,用熔体指数测定仪来测定乙烯-乙烯醇系列共聚物的熔融指数。
[0121] (2)基础重量(g/m2)
[0122] 按照JIS L1913,测定产品的基础重量。
[0123] (3)厚度(mm)和表观密度(g/cm3)
[0124] 按照JIS L1913,测定成型产品的厚度,使用获得的厚度和产品重量来计算表观密度。
[0125] (4)卷曲数
[0126] 按照JIS L1015 8.12.1),测定纤维的卷曲数。
[0127] (5)空气渗透率
[0128] 按照JIS L1096,用Fragzier方法测定成型产品的空气渗透率。
[0129] (6)硬度仪硬度
[0130] 按照JIS K6253,用硬度仪硬度试验(类型A)测定硬度仪硬度。
[0131] (7)导热率
[0132] 按照“JIS R2648,测试绝缘耐火砖的导热率的方法”,用非恒定的热浪方法测定成型产品的导热率。
[0133] (8)弯曲应力
[0134] 按照A方法(三点弯曲方法),其是描述在JIS K7017中的一个方法,使用具有25mm宽度和80mm长度的样品,在支承点之间的距离是50 mm的条件下,试验速度是2毫米/分钟,测定成型产品的弯曲应力。在本发明中,将从结果所获得的图表中的最大应力(应力峰值)定义为最大弯曲应力。附带地,测定MD方向的弯曲应力和CD方向的弯曲应力。在本文中,MD方向是指在切割网片纤维之后所制备的测定样品的状态,条件是,网片纤维的加工方向(MD方向)平行于测定样品的长边。另一方面,CD方向是指在切割网片纤维之后所制备的测定样品的状态,条件是,网片纤维的横向(CD方向)平行于测定样品的长边。 [0135] (9)在1.5倍和2倍弯曲变位时的应力
[0136] 在弯曲应力的测定中,在超过最大弯曲应力(峰值应力)时的弯曲变位之后,保持样品弯曲,直到弯曲变位变成最大弯曲应力时的弯曲变位的1.5倍和2倍为止。在弯曲变位的1.5倍和弯曲变位的2倍时获得的弯曲应力,分别是1.5倍时的应力和2倍时的应力。 [0137] (10)结合的纤维比例
[0138] 通过下列方法获得结合的纤维比例∶借助于扫描电子显微镜(SEM),取得成型产品厚度方向的横截面的放大照相(放大倍数100);将获得的放大照相在垂直于厚度方向上平均分为三个区域;在三个区域[表面区域、中心(中间)区域、后部区域]的每一区域中,利用下面论及的公式,计算两个或多个纤维横截面相互熔化结合的数目相对于纤维横截面(纤维的端截面)总数的比例(%)。附带地,在纤维的接触部分或区域中,纤维刚好互相接触或熔化结合。刚好互相接触的纤维在成型产品的横截面处分开,这是由于在为了取得横截面的显微照相而切割成型产品之后每个纤维的应力而造成的。相应地,在横截面的显微照相中,将仍然互相接触的纤维确定为结合。
[0139] 结合纤维比例(%)
[0140] =(其中两个或多个纤维结合的纤维的横截面数目)/(纤维横截面的总数)x100;
[0141] 条件是,在每个显微照相中,将纤维的所有横截面计数,并且当纤维的横截面总数不超过100时,对于另外获取的放大照相重复观察,直到纤维横截面的总数变成100以上为止。附带地,计算每个区域的结合纤维比例,也计算其最大值和最小值之间的差值。[0111](11)小块非纺织纤维的形状保持性能
[0142] 将非纺织纤维样品切成具有5毫米边长的立方体。将获得的立方体样 品放置在3 3
含有50cm 水的锥形烧瓶(100cm)中。然后将烧瓶安置在振荡器(“MK160型”,Yamato scientic Co.,Ltd生产)上,摇动30分钟,在30毫米振幅和60rpm的摇动速度的条件下旋转烧瓶。在摇动烧瓶之后,视觉观察样品在形态和和形状保持性能方面的变化。根据下列三级标准,评估形状保持性能。
[0143] A:很难观察到形态方面的任何变化。
[0144] B:没有观察到大的碎片,但观察到微小的形态变化。
[0145] C:观察到碎片。
[0146] (12)质量保持率
[0147] 在上述处理之后,将立方体样品用100目金属网回收。将回收的样品在室温干燥过夜。然后测定干燥样品的质量,用于计算质量保持率。
[0148] (13)纤维占有比例
[0149] 通过下列方法获得纤维占有比例∶使用扫描电子显微镜(SEM),获取成型产品厚度方向的横截面的显微照相(放大倍数100);在图片上放置描图纸,借助于透射光,制作图片区域和纤维横截面(纤维束)的描绘图;借助于图像分析器(Toyobo Co.,Ltd生产),将获得的追踪图像放到带有CCD(电荷耦合器件)照像机的电脑中,将图二进制化;计算占有整个横截面图像的纤维横截面的比例百分数。在三个区域[表面区域、中心(中间)区域2
和后部区域]的每一个区域中,进行1mm 的观察。上述三个区域是如下获得的:在垂直于厚度方向的方向上将成型产品的横截面平均分为三部分。任意选自三个区域中的每一区域的纤维占有比例的三个值,用于计算平均纤维占有比例。此外,测定三个区域的每一区域中的纤维占有比例,也计算三个区域的每一区域中的最大和最小纤维占有比例的差值。条件是,在图片中,即使纤维横截面部分地出现在观察区域,也不能从全部截面中排除观察区域,只要纤维横截面部分地出现在图片中即可。
[0150] 实施例1
[0151] 将皮芯形式组合的短纤维(“Sofista”,Kuraray Co.,Ltd.生产,具有3分特的纤度,51mm的纤维长度,皮相对于芯的质量比是50/50,卷曲数为21/英寸,13.5%的卷曲度)制备为湿润热粘合纤维。组合短纤维的芯组分包含聚对苯二甲酸乙二醇酯,组合短纤维的皮组分包含乙烯-乙烯醇共聚物(乙烯含量是44mol%,皂化度是98.4mol%)。使用皮芯2
形式 的组合短纤维,利用梳理方法制备具有大约100g/m 基础重量的梳理纤维网。然后,
2
将7片网片敷设在另一个网片上而获得具有总计700g/m 基础重量的梳理网。将获得的梳理纤维网输送到具有500毫米宽度的50目不锈钢环状网上。
[0152] 附带地,带式输送机包括一对下部输送机和上部输送机。至少一个输送机具有配置在输送表面带子后面的蒸汽喷头,高温水蒸汽能够被喷到网片上而通过输送机。此外,下部和上部输送机每个安装有金属辊,用于调节网片厚度(在下文,“网片厚度调节辊”),其在与网片移动方向相对的方向上远离喷嘴。将上部输送机的网片厚度调节辊作为下部输送机的网片厚度调节辊的对应部分进行配置。下部输送机具有顶部输送表面(也就是说,网片接触或移动的表面),其是平板状的。另一方面,上部输送机具有下部输送表面(也就是说,网片接触或移动的表面),其沿着网片厚度调节辊呈弧形。
[0153] 此外,上部输送机是可垂直移动的,由此,将上部输送机和下部输送机的网片厚度调节装置之间的距离分别调节至规定的距离。此外,上部输送机在网片厚度调节辊处以相对于网片移动方向的30°角度倾斜(相对于在上部输送机的网片移动方向上的向下输送机表面)。弧形或弯曲部分后面是在网片移动方向上与下部输送机平行的平板或直线部分。附带地,上部输送机是可垂直移动的,与下部输送机保持平行关系。
[0154] 这些带式输送机在相同方向上以相同速度移动,并形成一种结构,在这种结构中,输送带和网片厚度调节辊压制纤维网,同时保持规定的空隙。这是想在蒸汽处理之前调节网片厚度,类似于压延步骤。也就是说,梳理纤维网被输入上述结构中,通过下部输送机进行输送,与上部输送机形成空隙。空隙逐渐变得狭窄,与网片厚度调节辊接近。尽管梳理纤维网通过空隙(其比梳理纤维网的厚度薄),梳理纤维网的厚度逐渐减少到几乎与上下带式输送机压制梳理纤维网的网片厚度调节辊之间形成的空隙相同。同时,梳理纤维网在带式输送机之间、在梳理纤维网移动方向上输送,对梳理纤维网进行蒸汽处理,保持获得的厚度。在这种方法中,将网片厚度调节辊的线性负荷调节至50kg/cm。
[0155] 然后输送梳理纤维网,利用配置在下部输送机后面的蒸汽喷洒器 进行蒸汽处理。通过从装置将具有0.4MPa压力的高温水蒸汽喷射到梳理纤维网上来进行蒸汽处理,并使高温水蒸汽通过梳理纤维网(或提供高温水蒸汽,贯穿梳理纤维网),由此获得具有团聚体无纺结构的本发明成型产品。蒸汽喷洒器具有配置在下部输送机后面的第一个喷嘴(喷洒高温水蒸汽通过输送网)和配置在上部输送机后面的第一个吸收装置。此外,通过利用配置的另一个喷洒器(在网片移动方向上远离第一个喷洒器),用蒸汽处理梳理纤维网的两面。也就是说,喷洒器具有配置在下部输送机后面的第二个喷嘴(在网片移动方向上远离第一个喷嘴)和配置在上部输送机后面的第二个吸收装置(在网片移动方向上远离第一个吸收装置)。
[0156] 附带地,所使用的蒸汽喷洒器具有许多喷嘴,每个具有0.3毫米的孔径,沿着输送机的宽度方向以1毫米间距排列成一行。处理速度是3米/分钟,上部输送带的喷嘴边和下部输送带的吸入边之间的距离是10毫米。将喷嘴尽可能靠近地配置在输送带的背面上。 [0157] 获得的成型产品具有板样形状,并且与常规无纺织物相比较其非常硬。当超过弯曲应力峰值时,获得的成型产品既不断裂,也不显示应力的急剧下降。此外,在进行形状保持性试验之后,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。结果示于表1和2中。 [0158] 通过获取所得到成型产品厚度方向的横截面的电子显微照片(放大倍数200)所获得的结果示于图1和2中。附带地,图1是成型产品厚度方向的接近中间区域的横截面,图2是成型产品厚度方向的接近表面的横截面。
[0159] 实施例2
[0160] 使用与实施例1一样的方法,只不过将70份实施例1所使用的湿润热粘合纤维与2
30份人造丝纤维(具有1.4分特的纤度和44mm的纤维长度)混合,产生具有大约100g/m基础重量的梳理纤维网,将7片所得到的梳理网片铺设在另一个网片上,进行蒸汽处理,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。得到的成型产品也具有板样形状。与实施例
1所得到的成型产品相比较,虽然成型产品略微柔软一些,但成型产品的弯曲性能与实施例
1所得到的成型产品的弯曲性能类似。此外,在形状保持性试验中,观察到纤维的微小脱落,质量减少大约1%。
[0161] 实施例3
[0162] 使用与实施例1一样的方法,只不过将50份实施例1所使用的湿润热粘合纤维与2
30份实施例2所使用的人造丝纤维混合,产生具有大约100g/m 基础重量的梳理纤维网,将
7片所得到的梳理网片铺设在另一个网片上,进行蒸汽处理,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。得到的成型产品也具有板样形状。虽然成型产品比实施例2所得到的成型产品柔软,但成型产品的弯曲性能与实施例2所得到成型产品的弯曲性能类似。此外,在形状保持性试验中,观察到纤维的微小脱落,质量减少大约4%。
[0163] 实施例4
[0164] 使用与实施例1一样的方法,只不过将30份实施例1所使用的湿润热粘合纤维与2
70份实施例2所使用的人造丝纤维混合,产生具有大约100g/m 基础重量的梳理纤维网,将
7片所得到的梳理网片铺设在另一个网片上,进行蒸汽处理,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。得到的成型产品也具有板样形状。与实施例1所得到的成型产品相比较,虽然成型产品柔软并且容易弯曲,但成型产品的弯曲性能与实施例1所得到成型产品的弯曲性能类似。此外,在形状保持性试验中,观察到纤维的微小脱落,质量减少大约8%。 [0165] 实施例5
[0166] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用皮芯形式的组合短纤维(“Sofista”,Kuraray Co.,Ltd.生产,具有5分特的纤度,51mm的纤维长度,芯相对于皮的质量比是50/50,卷曲数21/英寸,13.5%的卷曲度)作为湿润热粘合纤维,得到本发明的成型产品。
附带地,皮芯形式的组合短纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯作为组合短纤维的芯组分和乙烯-乙烯醇共聚物(乙烯含量44mol%,皂化度98.4mol%)作为组合短纤维的皮组分。成型产品的弯曲性能几乎与实施例1所得到成型产品的弯曲性能相同。结果示于表1和2中。
此外,在进行形状保持性试验之后,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。 [0167] 实施例6
[0168] 使用与实施例1一样的方法,只不过将十片梳理网片(每个在实施例1中得到,并2
且具有大约100g/m 的基础重量)铺设在另一个上,得到本发明的成型产品。成型产品的弯曲性能也几乎与实施例1所得到成型产品的弯曲性能相同。结果示于表1和2中。得到的成型产品具有板样 形状,并且与实施例1至5得到的成型产品相比较,其非常硬。然而,在导致应力超过弯曲应力峰值的弯曲变位下,得到的成型产品没有显示应力的急剧下降。 [0169] 实施例7
[0170] 使用与实施例1一样的方法,只不过将每个在实施例1中得到的并且具有大约2
100g/m 的基础重量的二十片梳理网片铺设在另一个网片上,移动上部输送机,将上下带式输送机之间的距离调节至15毫米,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。成型产品的弯曲性能几乎与实施例6所得到成型产品的弯曲性能相同。成型产品具有板样形状,并且比实施例6得到的成型产品硬。此外,在形状保持性试验中,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。
[0171] 实施例8
[0172] 使用与实施例1一样的方法,只不过将每个在实施例1中得到的并且具有大约2
100g/m 的基础重量的四十片梳理网片铺设在另一个网片上,移动上部输送机,将上下带式输送机之间的距离调节至20毫米,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。成型产品的弯曲性能几乎与实施例7所得到成型产品的弯曲性能相同。成型产品具有板样形状,并且比实施例7得到的成型产品硬。此外,在形状保持性试验中,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。
[0173] 实施例9
[0174] 使用与实施例1一样的方法,只不过将每个在实施例1中得到的并且具有大约2
100g/m 的基础重量的四片梳理网片铺设在另一个网片上,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。由于得到的成型产品基础重量低,成型产品柔软并且容易弯曲。然而,即使在超过弯曲应力峰值之后,成型产品也没有显示应力的急剧下降,并且成型产品的弯曲性能类似于实施例1所得到的成型产品的弯曲性能。此外,在形状保持性试验中,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。
[0175] 实施例10
[0176] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用具有大约150g/m2基础重量的梳理纤维网,移动上部输送机,将上下带式输送机之间的距离调节至6毫米,得到本发明的成型产品。附带地,喷嘴和输送机之间距离减小的原因是:梳理纤维网具有较低的基础重量,并且对于一对携带实 施例1的网片的输送机之间的距离来说很薄,并且上部输送机的喷嘴和网片之间的距离还更大,由此在达到梳理纤维网之前,蒸汽的温度降低。结果示于表1和2中。由于得到的成型产品的基础重量低,成型产品柔软并且容易弯曲。然而,即使在超过弯曲应力峰值之后,成型产品也没有显示应力的急剧下降,并且成型产品的弯曲性能类似于实施例1所得到成型产品的弯曲性能。此外,在形状保持性试验中,虽然观察到形态的微小变化,但在质量方面没有观察到变化。
[0177] 实施例11
[0178] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用具有大约50g/m2基础重量的梳理纤维网,移动上部输送机,将上下带式输送机之间的距离调节至6毫米,得到本发明的成型产品。结果示于表1和2中。由于得到的成型产品基础重量低,因此成型产品柔软并且能够被容易地弯曲。然而,即使在超过弯曲应力峰值之后,成型产品也没有显示应力的急剧下降,并且成型产品的弯曲性能类似于实施例1所得到成型产品的弯曲性能。此外,在形状保持性试验中,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。
[0179] 实施例12
[0180] 使用挤出机,在250℃,将乙烯-乙烯醇共聚物(具有44mol%的乙烯含量,98mol%的皂化度,和100g/10分钟的MI)进行熔炼。将熔化的树脂输入熔喷模具头。将树脂在带有齿轮泵的天平上称重,并从熔喷喷嘴中排放,喷嘴具有许多孔隙,以0.75毫米的间距配置成一行,每个具有0.3毫米的孔径。当树脂从其中排放时,同时用具有250℃温度
2
的热风喷射熔化的树脂。然后,将排放的纤维流收集在输送机上,得到具有150g/m 基础重量的熔喷无纺织物。在熔喷方法中,每个孔隙排放树脂的量是0.2克/分钟/孔隙,热风的
3
量是0.15Nm/分钟/厘米宽度,喷嘴和用于收集的输送机之间的距离是15厘米。此外,使
3
用第二个空气喷射装置(直接配置在熔喷装置的喷嘴底下),以1m/分钟/厘米宽度的流速,用具有15℃温度的气流喷射熔喷纤维流。
[0181] 得到的熔喷无纺织物具有6.2μm的平均纤维直径和23cm3/cm2/秒的空气渗透率。使用与实施例1一样的方法,将7片熔喷无纺织物铺设在另一个上,并在与实施例1相同的条件下,对得到的无纺织物进行高温处理,产生本发明的成型产品。结果示于表1和2中。
得到的成型产 品很硬,并且具有板样形状,类似于实施例1所得到的成型产品。成型产品的弯曲性能类似于实施例1所得到的成型产品的弯曲性能。附带地,由于每个纤维具有小和细的直径,结合的纤维比例高,空气渗透率稍微低一些。此外,在形状保持性试验中,没有观察到成型产品的形态和质量方面的变化。
[0182] 对比例1
[0183] 使用与实施例1一样的方法,只不过利用7片网片(每个具有大约100g/m2的基础重量,由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(具有3分特的纤度和51毫米的纤维长度)获得)产生梳理纤维网,得到本发明的成型产品。使用梳理方法,生产具有纤维团聚体无纺结构的成型产品。然而,由于纤维在获得的产品中结合不充分,产品几乎是网片状态,并且很难使产品成为板材类产品。
[0184] 对比例2
[0185] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用皮芯形式组合短纤维(具有2.2分特的纤度,51毫米的纤维长度,芯相对于皮的质量比是50/50,13.5%的卷曲度),生产具有大约2
100g/m 基础重量的网片,将7片网片叠放在另一个上,生产梳理纤维网,获得具有纤维团聚体无纺结构的成型产品。附带地,组合短纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯组分、低密度聚乙烯(具有11的MI)作为皮组分。结果示于表1和2中。虽然由于结合的纤维,获得的成型产品具有非纺织结构,但产品非常柔软,由此成型产品不具有板样形状。 [0186] 对比例3
[0187] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(具有3分2
特的纤度和51毫米的纤维长度),利用梳理方法获得具有大约100g/m 基础重量的网片。
2
然后将5个网片铺设在另一个网片上,对堆叠的网片进行针刺,针刺密度是150刺/cm,产
2
生具有大约500g/m 基础重量和大约6毫米厚度的针刺的非纺织纤维。结果示于表1和2中。获得的针刺无纺织物非常柔软,并且由于其自重就可弯曲,由此,不能测定2倍弯曲变位时的应力。
[0188] 对比例4
[0189] 使用40份实施例1所使用的湿润热粘合纤维和60份聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(具有3分特的纤度和51毫米的纤维长度),利用梳理方法来 生产网片。然后对获得的网2 2
片进行针刺,针刺密度为130刺/cm,产生具有大约150g/m 基础重量和大约3毫米厚度的针刺非纺织纤维。通过在具有100℃温度的沸水中浸渍无纺织物30秒钟,对获得的无纺织物进行湿热处理。处理之后,将无纺织物从沸水中取出,浸于具有室温的冷水中,通过冷却使纤维凝固。而后,对无纺织物进行离心脱水,在110℃温度的干热条件下进行干燥,得到纤维团聚体。结果示于表1和2中。观察所获得纤维团聚体的内部,显示蜂窝样空隙,每个具有离奇的形状,并且将相互邻近空隙所形成的空隙分开。获得的纤维团聚体柔软,并且不具有所谓的板样形状。
[0190] 对比例5
[0191] 测定商业购买的石膏板(“Tafuji板材”,Chiyoda Ute Co.,Ltd.生产,具有9.53
毫米的厚度)的表观密度和弯曲应力。表观密度是11.15g/cm,弯曲应力是13.4MPa。在弯曲应力峰值之后,当弯曲变位超过10%时,石膏板断裂,在2倍弯曲变位时的应力是0MPa。
3 2
此外,空气渗透率是0cm/cm/秒,这是由于不可能按照Fragzier测试仪方法测定空气渗透率。
[0192] [表1]
[0193] 表1
[0194]
[0195]
[0196] 从示于表1和2的结果可看出,本发明的成型产品的密度与常规无纺织物一样低,并且该成型产品具有很高的弯曲应力和“韧性”,即使在超过弯曲应力峰值之后,也没有显示应力的急骤降低。此外,虽然本发明的成型产品具有出色的空气透过性和重量轻的特点,但该产品与石膏板一样有利。
[0197] 实施例13
[0198] 制备含硼阻燃剂(“Fireless B”,Trust life Co.,Ltd生产),其包含:含有100份数水、20份数硼酸和25份数硼砂作为主要成分的水溶液。将实施例1获得的成型产品浸在阻燃剂水溶液中,用轧辊挤压成型产品。之后,在热风机中在100℃的温度下干燥成型产品2小时,产生阻燃的成型产品。粘附的阻燃剂(固体含量)相对于成型产品的整个质量是3.4%。使用煤气灯,对获得的阻燃成型产品进行燃烧试验。当将火焰施用于阻燃的成型产品持续30秒钟时,成型产品的表面碳化并变成黑色,但不燃烧。成型产品显示了良好的阻燃性。
[0199] 实施例14
[0200] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用皮芯形式的组合短纤维,利用梳理方法2
来制备具有大约4000g/m 基础重量的梳理纤维网,给带式输送机配备包含聚碳酸酯的环状网带,获得具有纤维团聚体无纺结构的成型产品。结果示于表3和4中。获得的成型产品非常硬,并且具有板样形状。当成型产品保持弯曲时,甚至在超过最大弯曲应力时的弯曲变位之后,成型产品既不断裂,也不显示应力的过度降低。
[0201] 实施例15
[0202] 使用与实施例14中一样的方法,只不过使用具有大约4000g/m2基础重量的梳理纤维网,得到本发明的成型产品,梳理纤维网是如下形成的:将95份实施例1所使用的湿润热粘合纤维与5份人造丝纤维(具有1.4分特的纤度和44毫米的纤维长度)共混。结果示于表3和4中。得到的成型产品也具有板样形状。该成型产品比实施例14所获得的成型产品略微柔软一些。然而,成型产品的弯曲性能和压缩硬度与实施例14所获得的成型产品类似。
[0203] 实施例16
[0204] 使用与实施例1一样的方法,只不过使用具有大约4000g/m2基础重量的梳理纤维网,得到本发明的成型产品,梳理纤维网是如下形成的: 将85份实施例1所使用的湿润热粘合纤维与15份实施例2所使用的人造丝纤维共混。结果示于表3和4中。该成型产品比实施例15所获得的成型产品略微柔软一些。然而,成型产品的弯曲性能和压缩硬度与实施例15所获得的成型产品类似。
[0205] 实施例17
[0206] 使用与实施例1中一样的方法,只不过使用皮芯形式的组合短纤维(“Sofista”,Kuraray Co.,Ltd.生产,具有5分特的纤度,51mm的纤维长度,芯相对于皮的质量比是50/50,卷曲数是21/英寸,13.5%的卷曲度)作为湿润热粘合纤维,得到本发明的成型产品。附带地,组合短纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯组分和乙烯-乙烯醇共聚物(乙烯含量44mol%,皂化度98.4mol%)作为皮组分。结果示于表3和4中。成型产品的弯曲性能和压缩硬度也几乎与实施例14所获得的成型产品相同。
[0207] 实施例18
[0208] 使用与实施例14一样的方法,只不过使用实施例14中获得的具有大约4000g/m2基础重量的梳理纤维网,移动上部输送机,将上下带式输送机之间的距离调节至6毫米,得到本发明的成型产品。结果示于表3和4中。得到的成型产品具有板样形状,并且与实施例14至17所获得的产品相比较,其很硬。然而,当成型产品保持弯曲时,甚至在超过导致最大弯曲应力的弯曲变位之后,成型产品也不显示应力的过度降低。
[0209] 实施例19
[0210] 使用与实施例14中一样的方法,只不过使用由实施例1中使用的湿润热粘合纤维所形成的、具有大约1200g/m2基础重量的梳理纤维网,得到本发明的成型产品。结果示于表3和4中。得到的成型产品具有板样形状,并且与实施例14至18所获得的成型产品相比较,其很柔软。然而,当成型产品保持弯曲时,甚至在超过导致最大弯曲应力的弯曲变位之后,成型产品也不显示应力的过度降低。
[0211] 实施例20
[0212] 使用与实施例1中一样的方法,只不过使用由实施例1中使用的湿润热粘合纤维2
所形成的、具有大约7000g/m 基础重量的梳理纤维网,并且提高压力,针对网片厚度调节辊将线性负荷调节至100kg/cm,得到本发明的成型产品。结果示于表3和4中。成型产品的弯曲性能类似于 实施例19所得到的成型产品的弯曲性能。此外,成型产品是硬质板样形状。所获得的成型产品在厚度方向的横截面的电子显微照片(200倍)示于图3和4中。附带地,图3是厚度方向横截面的接近中间区域的图片,图4是厚度方向横截面的接近表面区域的图片。
[0213] 实施例21
[0214] 使用与实施例14中一样的方法,只不过用70份实施例1所使用的湿润热粘合纤维和30份聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(具有3分特的纤度和51毫米的纤维长度)来制备网片,获得本发明的成型产品。结果示于表3和4中。得到的成型产品具有板样形状。该成型产品比实施例16至20所获得的成型产品更柔软且更轻。
[0215] 对比例6
[0216] 测定商业购买的中密度纤维板(MDF,Storio Co.,Ltd.生产,具有9毫米的厚度)3
的密度和弯曲应力。密度是0.731g/cm,MD方向的弯曲应力是38.2MPa(附带地,MD方向是指板材的长边方向)。该纤维板在2mm弯曲变位时显示了最大弯曲应力,而后断裂,同时弯曲应力急骤减少5.7MPa。该成型产品在1.5倍弯曲变位时具有5.1MPa的应力。此外,成
3 2
型产品的空气渗透率是0cm/cm/秒,这是由于不可能按照Fragzier测试仪方法测定空气渗透率。结果示于表3和4中。
[0217] [表3]
[0218]
[0219]
[0220]
[0221] 从示于表3和4的结果可看出,虽然本发明成型产品的密度与常规无纺织物一样低,但成型产品具有很高的弯曲应力和“韧性”,即使在超过弯曲应力峰值之后,也没有显示应力的急骤降低。尽管本发明的成型产品具有出色的空气透过性和重量轻的特点,但该产品就硬度而言与木纤维一样有利。
[0222] 实施例21
[0223] 制备含硼阻燃剂(“Fireless B”,Trust life Co.,Ltd生产),其包含:含有100份数水、20份数硼酸和25份数硼砂作为主要成分的水溶液。将实施例14获得的成型产品浸在含有阻燃剂的水溶液中,用轧辊挤压成型产品。尔后,在热风机中在100℃的温度下干燥成型产品2小时,产生阻燃成型产品。粘附的阻燃剂(固体含量)相对于成型产品的整个质量是3.4%。使用煤气灯,对获得的阻燃成型产品进行燃烧试验。当将火焰施用于阻燃成型产品持续30秒钟时,成型产品的表面碳化并变成黑色,但不燃烧。成型产品显示了良好的阻燃性。