專利名稱：：熱粘合的無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于具有改善的熱和化學(xué)穩(wěn)定性的熱粘合/結(jié)合(binden)無紡織物。本發(fā)明還涉及所述無紡織物的一種應(yīng)用。技術(shù)背景由文件EP0340982B1已知可熔融粘合的纖維和由這種纖維制成的無紡織物?？扇廴谡澈系睦w維是雙組分纖維，所述雙組分纖維包括一種至少部分結(jié)晶的第一聚合物組分和粘附在第一組分的表面上的第二組分，所述第二組分具有聚合物的兼容的混合物，所述混合物包括至少一種無定形聚合物和至少一種至少部分結(jié)晶的聚合物。所述第二組分的熔點應(yīng)至少在第一組分以下30。C,但至少等于或大于130°C。此外笫二組分的無定形聚合物和第二組分的至少部分結(jié)晶的聚合物的重量比在15:85至卯:IO的范圍內(nèi)，并且這樣來確定所述重量比，即防止所述雙組分纖維與類似的雙組分纖維的結(jié)合，并且第一組分形成一種按皮芯構(gòu)型的形式紡制的雙組分纖維的芯部，而第二組分形成其皮部。這種雙組分纖維與傳統(tǒng)的聚酯纖維相混合并熱粘合成無紡織物，通過施加研磨劑微粒將所述無紡織物加工成研磨布。由文件JP07-034326已知可熱粘合的組合纖維(Konjugatfaser),所述組合纖維具有皮芯結(jié)構(gòu)，其芯部由聚酯組成，所述聚酯包含聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為主組分，其皮部由共聚的聚酯或并排(side-by-side)組合纖維制成，所述組合纖維由聚對苯二曱酸乙二醇酯或共聚的聚酯組成。所述共聚的聚酯構(gòu)成熔點較低的組分并包含對苯二甲酸丁二醇酯單元和間苯二甲酸丁二醇酯單元作為循環(huán)/復(fù)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元。由這種雙組分纖維制成性，從而這種無紡織物可以特別是在汽車領(lǐng)域用作聚氨酯座墊的替代材料。此夕卜，還存在由包括未拉伸和拉伸的PET纖維的混合物制造熱粘合無紡織物的可能性。但對于這種無紡織物，必須在熱和壓力的作用下在軋光機內(nèi)進行粘合。如果還存在可結(jié)晶的成分，未拉伸的無定形PET纖維的可粘合性不是基于熔融過程，而是基于PET的在90°C以上開始的結(jié)晶過程所述結(jié)晶過程。這種無紡織物具有非常令人滿意的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。但其制造過程只允許由很小的靈活性。例如對于未拉伸的PET纖維，無法多次激活其可粘合性，因為可粘合性是基于在熔點之下的不可逆過程存在的。對于具有大于150g/m2的面密度和未拉伸PET纖維的無紡織物，完全粘合也是困難的，因為在軋光過程中不能使熱量從外進入無紡布帶的內(nèi)部足夠遠(yuǎn)?？偸菚霈F(xiàn)程度不等的梯度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供一種熱粘合的無紡織物，這種無紡織物在其熱穩(wěn)定性上，特別是在所獲得的無紡織物的收縮傾向上具有改善的特性。此外，與包含由單體混合物例如間苯二甲酸/對苯二曱酸的組成(混合)共聚物的纖維相比，還提高化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種熱塑性粘合的無紡織物來實現(xiàn)，所述無紡織物包含低收縮性的芯-皮雙組分纖維。所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維由結(jié)晶的聚酯芯部和熔點低至少10°C的結(jié)晶的聚酯皮部組成，并在170°C具有小于10%、特別是小于5%的熱空氣收縮率。相應(yīng)的無紡織物在150°C(1小時)的溫度載荷下具有小于2%的熱尺寸改變(收縮和膨化/膨脹(Bausch))。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，結(jié)晶(體)理解為這樣一種聚酯聚合物，所述聚酯聚合物具有>40焦耳(J)/g的熔化焓(DSC),并且在<10°C/min時其熔化峰值的寬度下降(ausfailen)<40°C。低收縮性的雙組分纖維的皮部由均質(zhì)的、由單體對制成的聚酯聚合物組成，所述聚酯聚合物的95%以上只由聚合物對形成。對于權(quán)利要求中所述的聚酯的情況，這意味著，所述聚合物95%以上由唯——種二羧酸和唯--種二元醇(Dialkohol)組成。芯組分和皮組分的質(zhì)量比通常為50:50，但在特殊的應(yīng)用領(lǐng)域可以在90:10和10:90之間變化。特別優(yōu)選的是這樣一種無紡織物，其中所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維的皮由聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)組成。此外優(yōu)選這樣一種無紡織物，其中所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維的芯部由聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)組成。除了低收縮性的芯-皮雙組分纖維以外，根據(jù)本發(fā)明的無紡織物4艮據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用場合還可以包括其它纖維。優(yōu)選和低收縮性的雙組分纖維一起采用0至卯％重量百分比的例如單絲的標(biāo)準(zhǔn)聚酯纖維。根據(jù)本發(fā)明的無紡織物優(yōu)選由具有在0.1至15dtex之間的范圍內(nèi)的纖度的低收縮性的芯-皮雙組分纖維組成。才艮據(jù)本發(fā)明的無紡織物具有20至500g/m2之間的面密度。根據(jù)本發(fā)明的無紡織物在例如150-1卯g/m2的面密度下可實現(xiàn)大于1Nmm的、按ISO2493確定的、橫向于機器運行方向的彎曲剛度。用于制造熱粘合的無紡布的方法在于，將纖維鋪放成無紡織物，進行熱粘合，并在必要時緊接著進行致密化。在該方法中，根據(jù)本發(fā)明的無紡織物的纖維在一熱熔化爐中停留，所述熱熔化爐使得可以對粘合纖維進行均勻的調(diào)溫處理。低收縮性的芯-皮雙組分纖維優(yōu)選按紙鋪放(Papierlege)法濕式鋪放，并進行干燥，或按梳理(Kardier)法或氣流成網(wǎng)(Airlaid)法干式鋪放，并接著在200至270°C的溫度下進行粘合，并可選地通過軋光機或擠壓設(shè)備進行致密化，所述設(shè)備具有低于皮聚合物的熔點的，優(yōu)選<170°C的輥溫度。優(yōu)選直接在干燥機中的粘合過程之后對仍較熱的纖維進行所述致密化。所獲得的熱粘合無紡織物具有在<2%,優(yōu)選<1%范圍內(nèi)的收縮值或膨化值。由于其高的熱穩(wěn)定性、小的收縮傾向和化學(xué)變化穩(wěn)定性，根據(jù)本發(fā)明的無紡織物適于用作液體過濾介質(zhì)、薄膜支承無紡布(Membransttitzvlies)、氣體過濾介質(zhì)或用于復(fù)合材料表面的無紡織物。尤其是特別適于用作用于機動車輛的發(fā)動機中的油過濾介質(zhì)。下面借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。其中圖l示出一圖線，在該圖線中無紡織物A和B的最高拉力用作在空氣和油中存放后相應(yīng)新狀態(tài)的指數(shù)(DIN53508和DIN53521);圖2示出一圖線，在該圖線中無紡織物A和B的最高拉力用作在150°C在空氣和油中存i文后相應(yīng)新狀態(tài)的指數(shù)(DIN53508和DIN53521);圖3示出一圖線，在該圖線中，無紡織物A和B在不同的溫度下的最高壓力用作相應(yīng)新狀態(tài)的指數(shù)(DINEN2卯73-03);圖4示出薄膜支承無紡布的電子顯微照片，所述無紡織物與未拉伸的聚酯纖維粘合(無紡織物E;對比示例)；圖5示出薄膜支承無紡布的電子顯微照片，所述無紡織物根據(jù)本發(fā)明100%由4氐收縮性的PET/PBT雙組分纖維組成(無紡織物F);圖6示出具有結(jié)晶皮部聚合物(這里PET/PBT;本發(fā)明)的雙組分纖維A的DSC-曲線；圖7示出具有無定形皮聚合物(這里PET/CoPET;現(xiàn)有技術(shù))的雙組分纖維B的DSC-曲線具體實施方式測試方法彎曲剛度彎曲剛度按IS02493確定。熱尺寸變化(收縮)在縱向和橫向上給試樣(DINA4-尺寸樣品)設(shè)置標(biāo)記，所述標(biāo)記具有200mm的間距。將試樣在循環(huán)空氣烘箱(Umluftofen)中在150°C存放1小時并接著在室溫下冷卻20分鐘后，確定尺寸變化。對于縱向和橫向，所述尺寸變化分別相對于初始值用百分?jǐn)?shù)給出。百分?jǐn)?shù)前面的符號給出尺寸變化是正(+)或是負(fù)(-)。由至少六個單值(測量)形成平均值。尺寸變化(膨化)在縱向和橫向上給試樣(DINA4-尺寸樣品)設(shè)置標(biāo)記，在所述標(biāo)記處按ISO卯73/2確定厚度。將試樣在循環(huán)空氣烘箱中在150°C存放1小時并接著在室溫下冷卻20分鐘后，在標(biāo)記處重新確定厚度(ISO9073/2)。用百分?jǐn)?shù)給出膨化率(B)并如下式計算膨化B[%=(存放后的厚度xl00/存放前的厚度)-100由至少六個單值(測量)形成平均值。熱空氣收縮率的測試對20個單根纖維進行測試。給所述纖維設(shè)置如下面所述的預(yù)緊重物。在夾緊板的夾緊部中夾緊自由的纖維端。確定夾緊的纖維的長度(LJ。接著，在沒有重物的情況下自由懸垂地將纖維在170°C在循環(huán)空氣干燥箱中調(diào)溫10分鐘。在室溫下冷卻至少20分鐘后，將與測量Li中的相同重物重新懸掛到纖維上，并測量收縮過程后新的長度(L2)。由下式計算用百分?jǐn)?shù)表示的熱空氣收縮率hs[%=(I;"-!:")noo/zi^預(yù)張緊重量的大小<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在自由懸垂?fàn)顟B(tài)，纖維應(yīng)表現(xiàn)為去巻曲。如果巻曲變形過于強烈，則選擇下一個較重的重物。熔化焓(DSC)在MettlerToledo公司的DSC裝置中對試樣進行稱重，并利用以從0。C至300。C、10°C/min的溫度程序?qū)ζ溥M行加熱。吸熱的熔融峰值下方的面積與纖維的初始重量和與此相關(guān)的皮和芯組分的質(zhì)量相結(jié)合以J/g表示相應(yīng)組分的熔4匕焓。實施例1無紡織物A是一種具有l(wèi)卯g/n^的面密度的、干式鋪放的、經(jīng)梳理的并熱粘合的無紡織物。所述無紡織物的75%由低收縮性的、皮熔點為225°C并且芯-皮比例為50:50的PET/PBT雙組分纖維組成，該無紡織物的25%由常見的PET纖維組成。厚度為0.9mm，而透氣性在200Pa為8501/m2s。所述纖維中140g/m2通過具有交叉鋪網(wǎng)機(Querleger)的才危理機(Krempel)進行梳理，其余的50g/ii^縱向鋪放地進行梳理。在熱熔化爐中在約240°C下使所述無紡織物粘合，并利用出口壓力機將其校正到目標(biāo)厚度。對比示例與無紡織物A類似地制造無紡織物B。區(qū)別之處在于使用具有約200°C的皮熔點的常見PET/Co-PET雙組分纖維并將爐溫降^f氐到230°C。所得到的面密度、厚度和透氣性是相同的。與無紡織物B相比，根據(jù)本發(fā)明的無紡織物A的優(yōu)點在下面說明對于無紡織物A，在干燥器之后，無紡織物的寬度只降低約9%,相反對于無紡織物B出現(xiàn)約21%寬度損失。*無紡織物A4黃向的彎曲剛度高15%。*對于無紡織物A，在150°C下存放之后厚度增加(熱尺寸變化)1.5%,對于無紡織物B為4.7%。*對于無紡織物A，在150。C下在空氣和油中存放之后，熱和化學(xué)穩(wěn)定性明顯改善(圖l和2)。對于在發(fā)動機油中存放時，圖線示出無紡織物B明顯較強烈的破壞。圖3中的下降部指示了無紡織物B的化學(xué)穩(wěn)定性問題。度下的最高拉力示出明顯較為有利的變化分布(圖3)。實施例2無紡織物C和D是濕式鋪放的、已干燥的以及熱粘合的、具有198g/m2和182g/i^的面密度的無紡織物。所述無紡織物的72%由低收縮性的具有225°C的皮熔點和50:50的芯-皮比例的PET/PBT雙組分纖維組成，所述無紡織物的28%由常見的PET纖維組成。所述纖維作為分散的切段短纖維存在。按紙鋪放法將所述纖維鋪放在篩網(wǎng)帶上，對其進行干燥并在一第二干燥器中使其熱粘合。所述無紡織物突出的特性在于非常好的機械測試值以及其非常好的收縮特性(表2)。在這種情況下不可能與由傳統(tǒng)的具有CoPET皮的雙組分纖維制成的無紡織物進行比較，因為這種纖維由于其高收縮值到目前為止還不能應(yīng)用到所述無紡織物設(shè)備上，或者說這種纖維具有至少20%的寬度損失。根據(jù)本發(fā)明的濕氏無紡織物具有約3%的寬度損失。表2無紡織物C和D的測試值<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>特別是在用于具有分離的、用于脫水和用于熱熔合的干燥機的濕式鋪放過程中時，根據(jù)本發(fā)明的低收縮性雙組分無紡織物提供了優(yōu)點，因為所述纖維與未拉伸的粘合纖維相比可以多次激活，或者說在第一次干燥過程中沒有完全反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的無紡織物A、C、D特別適于用作機動車輛中的發(fā)動機油過濾介質(zhì)。例3現(xiàn)有技術(shù)中的由包括拉伸和未拉伸的單絲PET纖維組成的軋光PET無紡織物(對比示例；無紡織物E)用作薄膜支承無紡織物。特別是對于具有〉150g/m2的面密度的較重的無紡織物，由于軋光過程存在表面封閉(Oberfmchenversiegelung)的危險，因為為了實現(xiàn)無紡織物良好的完全粘合，高的輥溫度或緩慢的制造速度是必需的，以使必要的熱量進入無紡織物的內(nèi)部。封閉的表面隱含了形成膜的危險，這種危險又導(dǎo)致不佳的薄膜附著性和小的通流率(無紡織物E)。圖4和5示出常用的無紡織物(對比示例；無紡織物E;圖4)的不同的表面和根據(jù)本發(fā)明的無紡織物(無紡織物F;圖5)的表面。在兩種無紡織物的測試值的比較中也可以看出在無紡織物F(圖5)中完全不存在表面封閉。這樣，在其它測試數(shù)值相當(dāng)時，無妨織物F的空氣透過性提高了一個數(shù)量級(表3)。表3:無紡織物E和F的測試值無紡織物E無紡織物F面密度190g/m2190g/m2厚度0.26mm0.25mm空氣透過性(200Pa)51/m2s41l/m2s縱向最高拉力520N/5cm514N/5cm橫向最高拉力470N/5cm560N/5cm在皮部中具有共聚物的傳統(tǒng)雙組分纖維由于高的收縮值和由此引起的重量波動以及由于皮聚合物通常得不到食品衛(wèi)生許可而不能用于這個領(lǐng)域。根據(jù)本發(fā)明的由相應(yīng)雙組分纖維組成的無紡織物克服了上述兩個障礙，因為所述無紡織物是低收縮性的并由于均聚物的結(jié)構(gòu)可以毫無問題地得到食品衛(wèi)生許可(Lebensmittelzulassung)。實施例4為了進一步說明根據(jù)本發(fā)明的無紡織物與具有包括基于共聚物的皮部的雙組分纖維的傳統(tǒng)無紡織物的區(qū)別，在圖6和7中對比具有結(jié)晶的皮部聚合物的纖維(纖維A;這里是PBT)的DSC曲線(差示熱量掃描法(differentialscanningcalorimetry))和傳統(tǒng)雙組分纖維(纖維A;這里是CoPET)的DSC曲線。在對低熔點組分的熔化焓的分析中證明，纖維B的皮部具有明顯低于纖維A的熔化焓，熔化焓用J/g表示。熔化焓是(衡量)聚合物中結(jié)晶比例的直接的尺度。兩種纖維的芯-皮比例都為l:l，由此得到以下纖維皮部的熔化焓纖維A63J/g纖維B29J/g這里兩種纖維的芯部可以用作測量基準(zhǔn)，對兩種纖維，所述芯都是由PET組成。所得到的熔化焓的值相當(dāng)(59J/g對54J/g)。與測量值無關(guān)，在DSC曲線的對比中，基于共聚物(這里是CoPET)的纖維皮部的特征是低峰值高度和較寬的峰值基底(Peakbasis)。通過在聚對苯二甲酸乙二醇酯中嵌入共聚用單體，例如間苯二甲酸，可以降低聚合物的熔點以及結(jié)晶度或者說可結(jié)晶性。因此#4居本發(fā)明的無紡織物基于纖維A類型的纖維。權(quán)利要求1.一種熱粘合的無紡織物，所述無紡織物包含低收縮性的芯-皮雙組分纖維，其中，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維由結(jié)晶的聚酯芯部和熔點低至少10℃的結(jié)晶的聚酯皮組成，并在170℃具有小于10％的熱收縮率。2.按權(quán)利要求l的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的雙組分纖維的皮部>95%由均質(zhì)的聚酯聚合物組成，所述聚酯聚合物不是共聚物。3.按權(quán)利要求2的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維的皮部由聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚對苯二曱酸乙二醇酯(PET)組成。4.按權(quán)利要求1的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維的芯部由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二曱酸乙二醇酯(PEN)組成。5.按權(quán)利要求1至4中任一項的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維具有在0.1至15dtex之間的纖度。6.按權(quán)利要求1至5中任一項的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維具有在10:90和卯:10之間芯-皮比，優(yōu)選為50:50。7.按權(quán)利要求1至6中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物包括最高90%重量百分比的一種或多種其它纖維。8.按權(quán)利要求1至7中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物是濕式鋪放的。9.按權(quán)利要求1至7中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物是干式鋪;故的。10.按權(quán)利要求l至9中任一項的無紡織物，其特征在于，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維具有在0.1至15dtex之間的纖度。11.按權(quán)利要求1至10中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物具有20至500g/m2之間的面密度。12.按權(quán)利要求1至11中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物在〉150g/ii^的面密度下具有大于1Nmm的橫向彎曲剛度。13.按權(quán)利要求1至12中任一項的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物在150°C下1小時后具有在<2%，優(yōu)選<1%的熱尺寸變化(膨化和收縮)。14.按權(quán)利要求1至13中任一項的無紡織物作為液體過濾介質(zhì)、薄膜支承無紡織物、氣體過濾介質(zhì)、蓄電池隔片或用于復(fù)合材料表面的無紡織物的應(yīng)用。15.無紡織物按權(quán)利要求14的應(yīng)用，其特征在于，用作用于機動車輛發(fā)動才幾的油過濾介質(zhì)。全文摘要本發(fā)明涉及一種熱粘合的無紡織物，所述無紡織物包含低收縮性的芯-皮雙組分纖維，其中，所述低收縮性的芯-皮雙組分纖維由結(jié)晶的聚酯芯部和熔點低至少10℃的結(jié)晶的聚酯皮組成，并在170℃具有小于10％的熱收縮率。文檔編號D04H1/55GK101151406SQ200680010843公開日2008年3月26日申請日期2006年3月4日優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日發(fā)明者A·格賴納,G·弗雷,H·席林,K·維瑟爾,R·伯克曼申請人:卡爾弗羅伊登柏格兩合公司