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缓冲底材及其用途制作方法

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    缓冲底材及其用途制作方法
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    本发明涉及用于缓冲构件(或缓冲材料)并具有高透气性、优异缓冲性和柔软性 的底材本发明还涉及一种制造缓冲底材(或缓冲构件底材)的方法和其用途(例如,家 具、寝具、车辆、衣服、鞋类等的缓冲构件)
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专利名称:缓冲底材及其用途的制作方法发泡聚氨酯或纤维集合体已被用作家具、寝具、车辆等的垫层,或用作衣服、鞋类 等的缓冲构件[例如,罩杯或其底材、肩垫和鞋垫底材(贴面布或鞋内托)]。对于一些应 用,发泡聚氨酯弹性过大并且透气性差,它的质感(手感)不足。在要被穿戴的应用中,特 别地,发泡聚氨酯会导致令人不舒适的潮湿状态。因此,已在特别要求极佳或柔软质感或透 气性的应用中使用纤维集合体。但是,纤维集合体存在缺陷(例如,纤维的脱落和不充分的 缓冲性或形状(构造)稳定性)。为了克服这些缺陷,已发展了包括各种纤维集合体的缓冲 构件等。纤维集合体包括纤维网,纤维网包括混在网中的热粘合剂组分,并且构成网的纤维 通过从纤维网表面加热纤维网被彼此定位或固定。例如,日本专利申请公开和公布号5_161765(专利文献1)公开了包括纤维集合体 的垫层,纤维集合体包括具有不小于50/25mm的卷曲数和不小于40%的卷曲程度的高度卷 曲纤维;和皮_芯结构热粘合纤维。垫层具有通过用皮_芯结构热粘合纤维将卷曲纤维部 分地彼此粘结形成的结构;并具有不小于5mm的厚度和不小于200g/m2的单位面积重量。这 篇文献描述了使用熔点低于核组分(例如,树脂组分如聚酯共聚物、聚酰胺或聚烯烃)熔点 的树脂作为皮-芯结构热粘合纤维的壳组分。在文献的例子中,使用包括异邻苯二甲酸改 性聚(对苯二甲酸乙二醇酯)作为壳组分的皮-芯结构纤维,并在155°C下进行热处理3分 钟。此外,日本专利申请公开公布号8-851 (专利文献2)公开了包括一种结构的纤维 基填塞材料,该结构包括包含无弹性的热塑性树脂并具有1-10丹尼尔纤度和缘于其潜在 形成卷曲能力的三维卷曲的卷曲纤维;和包含弹性热塑性树脂作为热粘合剂组分并具有 1-6丹尼尔纤度的热粘合复合(复合)纤维。通过打开和混合卷曲纤维和热粘合复合纤维 使卷曲纤维彼此缠绕或使卷曲纤维与粘合纤维因三维卷曲而缠绕、并熔化粘合纤维使粘合 纤维彼此结合或粘合纤维与卷曲纤维在这些纤维大部分接触点处结合来在三维上形成所 述结构。结构的两个表面为基本平坦或平的,并且结构具有l_30mm的厚度;和0.01-0. IOg/ cm3的表观密度。弹性热塑性树脂组分在通过差示扫描量热法测量的熔化曲线中显示出从 室温到熔点的吸热峰。这篇文献公开了在高于热粘合剂组分熔点10-40°C的温度下的热处 理中,温度上升过程允许还没有形成卷曲的纤维形成细的三维卷曲以使纤维因三维卷曲彼 此缠结在一起;并且热处理允许通过熔化热粘合剂组分使热粘合复合纤维与纤维的大部分 接触点形成包括热塑性弹性树脂的热粘结点或区域。具体地,在实施例中,用温度为200°C 的热空气热处理纤维的混合物5分钟。但是,由于混合网的大的绝热性似乎阻碍了到网内部的均勻热传导,因此上述垫层填塞材料或垫层在厚度方向上既没有均勻的卷曲纤维卷曲率,又没有皮-芯结构热粘合纤维的均勻粘结比。因此,垫层或垫层填塞材料具有差的缓冲性和形状稳定性,不能有效阻 止纤维的脱落。日本专利申请公开公布号2003-293255 (专利文献3)公开了包括人造短纤 维的针刺无纺布。人造短纤维包括可能的卷曲聚酯纤维,其包括两种固有粘度差异在 0.05-0. 4(dl/g)之间并以并列结构结合的聚(对苯二甲酸丙二醇酯)。但是,由于纤维未 用粘合剂组分彼此固定或在交叉或接触点处被固定到其它纤维上,因此无纺布具有低的结 构稳定性,并且纤维大量脱落。此外,日本专利申请公开公布号2003-342864(专利文献4)公开了包括复合短纤 维的垫层结构,复合短纤维包括成纤维的聚酯聚合物和形成复合短纤维表面至少一部分的 热塑性弹性体。垫层结构具有0. 005-0. 15g/cm3的密度和不小于5mm的厚度。在垫层结构 中,复合短纤维在其交叉点处被彼此热粘结以零星地分布热粘结点。另外,垫层结构具有不 小于50 %的抗冲击性,压缩25 %时不超过300N的硬度,和不超过13 %的因耐压缩性引起的 应变。这篇文献还公开了干-热处理是优选的,并在比热塑性弹性体的熔点高10-80°C的温 度下进行,以使复合短纤维彼此热熔融粘着结。但是,垫层结构仍具有差的缓冲性和形状稳 定性,不能有效阻止纤维的脱落。此外,作为用于车辆、火车、飞机等的座位的垫层,日本专利申请公开公布号 2003-250666 (专利文献5)公开了具有弹簧结构的树脂成型制品,弹簧结构包括具有相同 或不同弹簧性能的至少二个层。成型制品包括实芯和/或包含至少热塑性树脂的中空连续 纤丝;和/或实芯和/或包含至少热塑性树脂的中空短纤丝。连续纤丝和短纤丝具有不规 则圈或卷。树脂成型制品具有三维结构,该三维结构具有预定的膨松性和空隙,并通过使彼 此靠近的圈或卷纤丝接触和缠结来聚集纤丝形成。文献公开了用于成型制品的纤丝通过以 下得到由聚烯烃树脂和乙酸乙烯树脂的混合物、乙酸乙烯-乙烯共聚物或苯乙烯-丁二 烯_苯乙烯共聚物形成纤度为0. 3-3. Omm的纤丝;形成直径为I-IOmm的圈;和使纤维接触 并使纤维彼此缠结。但是,这种垫层由于大的圈直径而具有不足的缓冲性,并由于纤度大而 在缓冲性的精确控制方面存在困难。此外,国际公布W091/19032(专利文献6)公开了一种垫层结构,其包括无弹性的 多元醇系卷曲短纤维集合体作为基质,并具有0. 005-0. 10g/cm3的密度和不小于5mm的厚 度。短纤维集合体包括分散并混合在其中的弹性复合纤维。弹性复合纤维包括无弹性聚酯 和熔点比构成短纤维的聚酯聚合物的熔点低40°C或低40°C以上的热塑性弹性体,并且热 塑性弹性体形成复合纤维的表面的至少一部分,这些纤维在交叉状态下被彼此热熔融粘着 结。这篇文献公开了用温度为95°C的热水处理复合纤维形成卷曲;用金属模具在200°C下 对包括卷曲纤维的网进行热处理10分钟使纤维彼此熔化粘结。但是,这种垫层结构在低温 下变形,并且纤维容易在其交叉点处分离或松散。另外,厚度方向上卷曲的分布和纤维的粘 结的都不均勻。因此,垫层结构具有低的缓冲性和形式或形状保持性能。此外,罩杯是被布置在乳罩内以便保持或维持乳罩形式或形状或胸形式的缓冲构 件。广泛使用的罩杯包括缝制罩杯或模制罩杯。除了柔软性或弹性以及形式或形状保持性 能之外,这种罩杯要求软的或极佳的质感、用于避免湿度的透气性。满足这些要求的罩杯公开在例如日本专利申请公开公布号2004-124266 (专利文献7)中。该文献建议了包括纤维网和热固性树脂的罩杯底材。纤维网包括至少30质量%的 复合纤维,复合纤维包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或聚碳酸酯共聚物树脂组分和聚(对 苯二甲酸丁二醇酯)共聚物树脂组分。纤维用热固性树脂粘结,热固性树脂的质量为纤维 网质量的0. 25-2倍多。该文献公开了包括以下步骤的方法通过针刺使复合纤维彼此缠 结;用热固性树脂作为粘合剂喷涂、浸渍或涂敷得到的网;和使粘合剂固化。或者,该文献 公开了包括以下步骤的方法通过针刺使具有螺旋卷曲的复合纤维彼此缠结;用热固性树 脂作为粘合剂喷涂、浸渍或涂敷得到的网;和使粘合剂固化。但是,在用粘合剂喷涂或涂敷的底材中,纤维的粘结区域往往集中在底材表面上,从而底材的形状保持性不足。另一方面,对于用粘合剂浸渍的底材,纤维具有过大的粘结 面积,导致缓冲性下降。另外,在这种底材中,通过在使固化剂粘合步骤中使用的常用方式 加热潜在的卷曲纤维形成卷曲。因此,底材表面和内部中的卷曲程度不均勻,导致缓冲性下 降。卷曲纤维的使用提供了较少的由卷曲纤维造成的纤维缠结,并且通过针刺使纤维和卷 曲纤维彼此缠绕或缠结。在这种情况下,降低了恢复能力或形状保持性。此外,日本专利申请公开公布号2004-300593 (专利文献8)建议了包括纤维网的 罩杯底材。纤维网包括包含至少通过作为构成组分的己内酯的共聚得到的聚酯的热粘合 纤维;熔点高于热粘合纤维粘合温度的潜在卷曲纤维;和熔点高于热粘合纤维粘合温度的 其它纤维。在纤维网中,粘合纤维、卷曲纤维和其它纤维的包含比例分别为10-50质量%、 20-90质量%和0-70质量%,并通过针刺使纤维彼此缠绕。对于这种底材,热粘合纤维被熔 化失去其纤维形式,在170°C下加热潜在的卷曲纤维形成卷曲。但是,由于纤维的卷曲在纤维内部不均勻,底材具有不充分的缓冲性。此外,由于 在底材内部,由于干法加热引起的热粘合纤维的熔化粘结和通过针刺得到的纤维缠结都是 不均勻的,因此降低了底材的形状保持性和缓冲性。鞋垫通常具有包括单层或多层片(或片状物质)的层压结构。例如,日本专利申 请公开公布号2004-41384 (专利文献9)公开了通过层压表面织物或布、衬里织物或布和其 间的单层或多层中间片并通过使高频电流传导通过得到的层压制品和同时粘结层压制品 周边区域将层压制品熔合成鞋垫形状得到的鞋垫。如上面所述,已知的鞋垫包括在外表面 材料(如织物或布)和填塞物周边区域到外表面材料周边区域之间布置包括单层或多层布 的填塞物的鞋垫。由于这种鞋垫通常包括纤维,因此鞋垫具有透气性并往往阻止或抑制脚 底变得潮湿。另外,为了增加缓冲性,热收缩纤维有时被用于填塞物。但是,由于填塞物仅仅被固定在其周边区域,因此鞋垫的强度不够。此外,难以形 成适合脚底形状或构造的鞋垫。此外,为了提高强度,填塞物可用粘合剂粘结到外表面材料 上。但是,在这种情况下,降低了鞋垫的透气性。为了得到透气性、缓冲性、舒适性,日本专利申请公开公布号2002-223807 (专利 文献10)建议了一种用于鞋垫的纤维结构,包括支撑层;包含从支撑层表面竖起或伸出的 纤维的纤维层。纤维结构包括比例不小于20质量%的具有不小于5%的卷曲率的粘合卷曲 纤维。纤维层包括通过粘合卷曲纤维热粘结形成的熔化粘结层;和高度膨松并布置在熔化 粘结层上以便形成纤维结构表面的膨松层。该文献公开了从靠近支撑层的表面用水喷涂包 括含有乙烯-乙烯基醇系共聚物的粘合卷曲纤维的纤维结构;并对得到的纤维结构进行热 处理以用包括熔化粘结纤维的熔化粘结层固定膨松纤维的底部区域使膨松纤维竖立,由此形成膨松层。 但是,这种纤维结构要求使膨松层薄以便保持纤维竖立结构,并且从熔化粘结层 竖立的纤维容易脱落。因此,缓冲性或(机械)强度往往降低。为了改善脚底舒适性和透气性,建议了一种设计鞋垫结构的方式,例如,通 过附加空气泵到鞋底部引入空气到鞋内部的结构或装置。日本专利申请公开公布号 2000-166606 (专利文献11)建议了一种用于鞋底的通气部件。通气部件包括包含聚合物 弹性主体或物质的片和布置在片表面上并具有高度均勻的周边区域的固定框。在通气部件 中,在固定框中或内的片表面设有多个通孔;网片和防水透气片被依次推入或插入到固定 框中;并密封固定框的周边区域。但是,由于具有这种装置或结构的鞋垫很复杂,因此鞋垫需要复杂的制造步骤并 容易破裂。另外,由于鞋垫的低透气性,即使引入空气到鞋垫,也往往不能防止鞋底(脚底) 处的潮湿。此外,日本专利申请公开公布号63_235558(专利文献12)公开了通过喷水在或到 包含含有乙烯_乙烯基醇共聚物和其它热塑性树脂的复合纤维的网上得到的在湿气下热 粘结的无纺布;并用加热辊加热得到的网。但是,这种无纺布在无纺布厚度方向上具有不均勻的纤维粘结分布和低的缓冲 性。[专利文献1]JP-5_161765(权利要求1,段,和实施例)[专利文献2]JP-8-851 (权利要求1和6和实施例)[专利文献3] JP-2003-293255 (权利要求 1)[专利文献4]JP-2003-342864(权利要求1,和W034]段,和实施例)[专利文献 5]JP-2003-250666(权利要求 1,、-和 -
段)[专利文献6]W091/19032 (权利要求1,第6页,右上栏,24-26行,和实施例)[专利文献7]JP-2004-124266 (权利要求1_4,
段,和实施例)[专利文献8]JP-2004-300593(权利要求1,
段,和实施例)[专利文献9] JP-2004_41384(权利要求 1)[专利文献10] JP-2002-223807 (权利要求)[专利文献 11] JP-2000_166606(权利要求 1)[专利文献12]JP-63-235558 (权利要求1和实施例)


发明要解决的问题因此本发明的目的是提供具有高透气性、优异缓冲性和柔软性的缓冲底材;制造 底材的方法;和其用途(例如,家具、寝具、车辆等的垫层,和衣服、鞋类等的缓冲构件)。本发明的另一个目的是提供一种防止纤维脱落并具有优异形状或构造稳定性 (保持性)的缓冲底材;制造底材的方法;和其用途。本发明的又一个目的是提供具有优异缓冲性和透气性以及高压缩恢复率并适合 车辆(如汽车)座位缓冲构件的缓冲底材;制造底材的方法;和垫层。
本发明的另一个目的是提供一种具有极佳质感、轻的皮肤刺激、高吸水性和耐洗性并适合文胸罩杯底材的缓冲底材;制造底材的方法;和包括底材的文胸罩杯。本发明的再一个目的是提供一种具有强度(或机械强度)、轻质、极佳的合脚性并 适合鞋垫底材的缓冲底材;制造底材的方法;和包括底材的鞋垫。本发明的另一个目的是提供一种具有高的成型性和与金属模具的适应性并适合 缓冲构件(如文胸罩杯或鞋垫的底材)的底材;制造底材的方法;和垫层。解决问题的手段本发明人为达到上述目的进行了广泛研究并最终发现,用高温水蒸气(蒸汽)处 理纤维包括湿热粘合性纤维并被彼此缠绕或缠结的网以利用湿热粘合性纤维使纤维彼此 熔融粘着,由此产生除了优异缓冲性和柔软性以外还具有高的透气性的缓冲底材。也就是说,本发明的缓冲底材(或缓冲构件底材)包括非织造纤维集合体,所述 非织造纤维集合体包括含有湿热粘合性纤维的纤维,并且在非织造纤维集合体中通过熔化 湿热粘合性纤维使构成非织造纤维集合体的纤维彼此缠绕并在接触点处粘结以近似均勻 地分布粘结点。在这种缓冲底材中,非织造纤维集合体可进一步包括复合纤维,复合纤维 包括热收缩率不同并形成相分离结构的多种树脂,并且复合纤维可具有平均曲率半径为 20-200 μ m的近似均勻卷曲并与构成非织造纤维集合体的纤维缠绕。本文中使用的关于纤 维粘结点分布的术语“近似均勻”是指纤维粘接率(粘结纤维的比例)在三个区域中的每 一个中都为1_45%,并且三个区域的每一个中纤维粘接率的最小值与最大值的比例不小于 50%,条件是通过在厚度方向上切割缓冲底材(非织造纤维集合体)得到截面并在垂直于 厚度方向的方向上将截面均分成三份得到上述三个区域。此外,关于纤维卷曲的术语“近似 均勻”是指复合纤维的弯曲率(复合纤维的弯曲比例)在三个区域中的每一个中都不小于 1.3,并且三个区域的每一个中弯曲率的最小值与最大值的比例不小于75%,条件是通过在 厚度方向上切割缓冲底材(非织造纤维集合体)得到截面并在垂直于厚度方向的方向上将 截面均分成三份而得到上述三个区域。湿热粘合性纤维可为皮_芯结构复合纤维,其包括 含有乙烯-乙烯醇系共聚物的皮和含有聚酯系树脂的芯。复合纤维可包括聚(亚烷基芳基 化物)系树脂和改性聚(亚烷基芳基化物)系树脂,并具有并列结构或偏心皮-芯结构。湿 热粘合性纤维与复合纤维的比例(质量比)[前者/后者]为约90/10至10/90。本发明的 缓冲底材可具有约0. 01-0. 2g/cm3的表观密度。另外,按照Frazier测试仪方法,缓冲底材 可具有约0. l-300cm3(cm2 · s)的透气性。此外,在按照JIS K6400-2的50%压缩和恢复行 为中,缓冲底材的恢复行为中25%压缩应力与压缩行为中25%压缩应力的比不小于10%。 另外,缓冲底材可具有片状或板状形状和近似均勻的厚度。此外,在本发明的缓冲底材中, 纤维可在近似平行于缓冲底材表面方向的方向上取向。此外,具有这种纤维取向的非织造 纤维集合体可具有包含大量在缓冲底材厚度方向上取向的纤维的多个区域,并且所述多个 区域可在缓冲底材表面方向上有规则地排列。每一个区域都可具有孔。对于各种缓冲构件 (或缓冲材料),具有这种规则纤维取向的非织造纤维集合体适合作为要进行二次成型的 底材。本发明还包括制造缓冲底材的方法,包括下述步骤由包括湿热粘合性纤维的纤 维形成网;和用高温水蒸气对得到的纤维网进行热和湿处理(热和湿处理或加热和增湿处 理)以熔化湿热粘合性纤维使纤维粘结。在该方法中,在对纤维网表面的多个规则排列区域进行改变纤维取向的处理的步骤后,可对网进行热和湿处理。本发明的制造方法可包括下述步骤由包括湿热粘合性纤维和复合纤维的纤维形成网,所述复合纤维包括热收缩率 不同并形成相分离结构的多种树脂;和用高温水蒸气对得到的纤维网进行热和湿处理以熔 化湿热粘合性纤维使纤维粘结和形成或生成复合纤维的卷曲。另外,本发明的缓冲底材可为垫层(或缓冲构件)的底材。该底材可为用于车辆 的座垫(或座垫构件),并具有0. 02-0. 2g/cm3的表观密度和不小于60%的压缩恢复率。底 材的非织造纤维集合体可包括复合纤维,并具有90/10至40/60的湿热粘合性纤维与复合 纤维的比例(质量比)[前者/后者],和三个区域的每一个中纤维粘接率为3-30%,条件 是通过在厚度方向上切割非织造纤维集合体得到截面并在垂直于厚度方向的方向上将截 面均分成三份得到上述三个区域。此外,本发明的缓冲底材可为文胸罩杯底材。该缓冲底材可具有0. 01-0. 15g/cm3 的表观密度,在按照Jis K6400-2的50%压缩和恢复行为中恢复行为中25%压缩应力与 压缩行为中25%压缩应力的比不小于20%,和三个区域的每一个中纤维粘接率为1-25%, 条件是通过在厚度方向上切割缓冲底材得到截面并在垂直于厚度方向的方向上将截面均 分成三份得到上述三个区域。另外,底材的非织造纤维集合体可包括复合纤维,并具有约 40/60至10/90的湿热粘合性纤维与复合纤维的比例(质量比)[前者/后者]。本发明包 括包含这种缓冲底材的文胸罩杯。此外,本发明的缓冲底材可为鞋垫底材。这种缓冲底材可具有0. 03-0. 20g/cm3的 表观密度,在按照JIS K6400-2的50%压缩和恢复行为中恢复行为中25%压缩应力与压缩 行为中25%压缩应力的比不小于15%,和三个区域的每一个中纤维粘接率为4-35%,条件 是通过在厚度方向上切割缓冲底材得到截面并在垂直于厚度方向的方向上将截面均分成 三份得到上述三个区域。具有这种性质的底材具有柔软性,同时确保追随强烈冲击的缓冲 性能。此外,复合纤维的卷曲与湿状态热粘性纤维的组合赋予底材敏感且灵活地吸收较弱 冲击的缓冲性能。本发明包括包含这种缓冲底材的鞋垫。另外,本发明包括一种制造缓冲构件的方法,包括将缓冲底材热成形为预定形状。 在这种方法中,优选通过供应高温水蒸气到缓冲底材来挤压缓冲底材。本文使用的术语“缓冲构件”指通过吸收冲击或负荷产生的能量保护物体(如身 体、机械或设备、或建筑物)并减轻冲击的材料或构件;并包括缓冲或保护构件。通常可通 过机械加工或热成形对缓冲底材进行二次成型形成缓冲构件。缓冲构件本身可为成型制品 或可为成型制品的一部分。发明效果由于在纤维集合体的内部,构成纤维集合体的纤维被湿热粘合性纤维均勻地熔融 粘着,因此尽管纤维集合体具有非织造结构,本发明的缓冲底材具有缓冲性能。此外,上述 底材还包括具有相分离结构的特定复合纤维。在纤维集合体内部,复合纤维被均勻卷曲使 构成纤维集合体的纤维缠绕,结果提供了具有高透气性、优异缓冲性和极好柔软性的纤维 集合体。此外,尽管在底材中构成纤维集合体的纤维在小的区域或点处被熔融粘着,但由于 复合纤维的缠绕和湿热粘合性纤维的均勻熔融粘着,纤维被有效固定。因此,抑制了纤维的 脱落,底材具有优异的形状稳定性(保持性)。由于这个原因,本发明的底材适合家具、寝 具、车辆、衣服、鞋袜等的缓冲构件。
特别地,由于大部分湿热粘合性纤维能达到高的压缩恢复率以及优异的缓冲性能 和透气性,因此底材适合车辆如汽车的座垫。此外,由于本发明的底材具有优异的成型性, 因此底材可用作各种保护构件的底材。特别地,由于本发明的底材具有极好的质感、低的皮 肤刺激性、高的吸水性和耐洗性,因此底材适合接触或几乎接触人体(或皮肤)的文胸罩杯 材料。另外,由于底材除了具有机械强度和轻质以外,还具有极好的适脚性,因此底材适合 作为鞋垫(脚垫)材料。另外,由于本发明的底材具有高的伸长性和柔软性,因此底材具有 极好的成型性和与金属模具的良好适应性。附图简述[

图1]图1为显示本发明中纤维弯曲率测量方法的示意图。[图2]图2为实施例1中得到的缓冲底材的表面的电子显微照片。[图 3]图3为实施例1中得到的缓冲底材的表面的电子显微照片。[图 4]图4为实施例1中得到的缓冲底材厚度方向上截面的电子显微照片。[图 5]图5为实施例1中得到的缓冲底材厚度方向上截面的电子显微照片。[图 6]图6为对比例2中使用的市售发泡聚乙烯板的表面的电子显微照片。发明详述[缓冲底材]本发明的缓冲底材(缓冲构件底材)含有湿热粘合性纤维并具有非织造纤维结 构。特别地,本发明的底材不仅由于非织造纤维结构(该非织造纤维结构被底材内部湿热 粘合性纤维熔融粘着的近似均勻分布固定或固着)而具有作为纤维结构独特特性的高透 气性或吸水性,而且由于使得构成非织造纤维结构纤维的排列(取向)和对(缠绕)纤维 的粘结状态为预定范围,表现出常规非织造织物所不表现的缓冲性。对于除了湿热粘合性纤维外还包括含有热收缩率(或热膨胀率)不同并形成相分 离结构的多种树脂的复合纤维(潜在的卷曲性复合纤维或可卷曲的复合纤维)的非织造纤 维集合体,在非织造纤维集合体的内部,湿热粘合性纤维被近似均勻地熔融粘着,复合纤维 近似均勻地形成或生成平均曲率半径为20-200 μ m的卷曲以使纤维彼此充分缠绕。如下文 中详细描述,这种非织造纤维集合体可如下得到施加高温(过热或加热的)水蒸气到包 括湿热粘合性纤维和复合纤维的网(web)使复合纤维生成卷曲,由此使纤维机械或自动地 彼此缠绕;和使湿热粘合性纤维在不高于湿热粘合性纤维熔点的温度下表现出粘合作用, 由此使纤维部分地彼此粘结。也就是说,本发明的缓冲底材由于复合纤维的卷曲的缠绕而 具有集合体的拉伸性、缓冲性和柔软性,以及由于湿热粘合性纤维的熔融粘着而具有集合 体的机械强度。此外,在本发明的底材中,通过用具有少量粘结点的热粘合纤维点粘结或部 分粘结同时保持纤维间适当或中等小空间来粘结纤维;并且纤维由于复合纤维的卷曲被缠绕。因此,防止了纤维脱落,并且底材具有高的柔软性和形状保持性能。
[湿热粘合性纤维]
根据本发明,由于湿热粘合性纤维因湿和热被软化使纤维在其交叉点处彼此点粘 结,即使利用小的粘结点区域,也能有效固定卷曲的复合纤维。因此,可同时获得柔软性和 形状稳定性。湿热粘合性纤维至少包括湿热粘合性树脂。湿热粘合性树脂能在借助高温水蒸气 易达到的温度下流动(或熔化)或容易地变形而表现出粘合性就足够了。具体地说,湿热 粘合性树脂可包括利用(或用)热水(例如,温度为约80-120°C和尤其约95-100°C的水) 软化可自身粘结或与其它纤维粘接的热塑性树脂。这种湿热粘合性树脂可包括例如纤维素 系树脂(例如,C"烷基纤维素如甲基纤维素、羟基CV3烷基纤维素如羟甲基纤维素、羧基 CV3烷基纤维素如羧甲基纤维素或它们的盐)、聚(亚烷基二醇)树脂(例如,聚(氧化C2_4 烯)如聚(氧化乙烯)或聚(氧化丙烯))、聚乙烯基系树脂(例如,聚(乙烯基吡咯烷酮)、 聚(乙烯基醚)、乙烯基醇系聚合物和聚(乙烯醇缩醛))、丙烯酸系共聚物和其盐[例如, 包含含有丙烯酸系单体如(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酰胺的单元的共聚物或共聚物的 碱金属盐]、改性乙烯基系共聚物[例如,乙烯基系单体(如异丁烯、苯乙烯、乙烯或乙烯基 醚)和不饱和羧酸或其酸酐(如马来酸酐)的共聚物,或共聚物的盐]、引入亲水取代基的 聚合物(例如,引入磺酸基、羧基、羟基等的聚酯、聚酰胺和聚苯乙烯,或聚合物的盐)和脂 肪族聚酯系树脂(例如,聚乳酸系树脂)。此外,湿热粘合性树脂可包括聚烯烃系树脂、聚酯 系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂和热塑性弹性体或橡胶(例如苯乙烯系弹性体)中在 热水(高温水蒸气)温度下软化变得有粘合性的树脂。这些湿热粘合性树脂可单独或组合使用。湿热粘合性树脂通常包括亲水性聚合物 或水溶性树脂。在湿热粘合性树脂中,优选的树脂包括乙烯醇系聚合物(例如,乙烯-乙烯 醇共聚物)、聚乳酸系树脂(例如聚乳酸)、包含(甲基)丙烯酰胺单元的(甲基)丙烯酸 系共聚物,特别地,包含α -C2_1(l烯烃单元如乙烯或丙烯的乙烯醇系共聚物,尤其是乙烯-乙 烯醇系共聚物。乙烯-乙烯醇系共聚物中的乙烯单元含量(共聚的比例)可为例如约 10-60mol%,优选约20-55mol%,更优选约30_50mol%。在上述范围的乙烯单元含量提供 了独特的性质。也就是说,湿热树脂或乙烯_乙烯醇系共聚物在湿状态下具有热粘合性和 在热水中具有不溶性。具有过小乙烯单元含量的乙烯-乙烯醇系共聚物容易因低温水蒸气 (或因水)溶胀或胶凝,于是共聚物一旦变湿就容易变形。另一方面,过大的乙烯单元含量 降低了吸湿性。在这种情况下,难以利用湿和热提供纤维的熔融粘着,从而难以确保实际使 用的机械强度。特别地,在30-50mol%范围的乙烯单元含量提供了成为片或板的极好加工 能力(或成形能力)。乙烯-乙烯醇系共聚物中乙烯醇的皂化度为例如约90-99. 99mo 1 %,优选约 95-99. 98mol %,更优选约96-99. 97mol%。过小的皂化度降低了共聚物的热稳定性,并导致 共聚物的热分解或胶凝,从而降低了共聚物的稳定性。另一方面,过大的皂化度使湿热粘合 性纤维的制造困难。如果需要,可选择乙烯-乙烯基醇系共聚物的粘均聚合度,例如,为约200-2500, 优选约300-2000,更优选约400-1500。在上述范围的粘均聚合度提供了纺丝性和湿热粘合 性之间的极佳平衡。
湿热粘合性纤维的横截面形状(垂直于纤维长度方向的横截面的形状)可包括但 不限于常规实心横截面如圆形横截面、异形横截面[例如,扁平形、卵形(或椭圆)形、多边 形、从3叶到14叶的多叶形、T形、H形、V形和狗骨形(I形)]。横截面可为中空横截面。湿热粘合性纤维可为包括多种树脂的复合纤维,至少一种树脂为湿热粘合性树月旨。复合纤维在其表面的至少一部分上具有湿热粘合性树脂。为了粘结纤维,优选湿热粘 合性树脂形成复合纤维长度方向上复合纤维表面连续区域的至少一部分。湿热粘合性纤维形成其表面至少一部分的复合纤维的横截面结构可包括例如 皮_芯结构、海岛形结构、并列结构或多层贴合结构、放射状贴合结构和无规复合结构。在 这些横截面结构中,考虑到高粘合性,优选的结构包括湿热粘合性树脂连续形成或构成长 度方向上纤维全部表面的皮_芯结构(也就是皮包含湿热粘合性树脂的皮_芯结构)。复合纤维可包括两种或多种湿热粘合性树脂的组合或湿热粘合性树脂和非湿热 粘合性树脂的组合。非湿热粘合性树脂可包括水不溶性或疏水树脂,例如聚烯烃系树脂、 (甲基)丙烯酸系树脂、氯乙烯系树脂、苯乙烯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚碳酸 酯系树脂、聚氨酯系树脂和热塑性弹性体。这些非湿热粘合性树脂可单独或组合使用。在这些非湿热粘合性树脂中,考虑到耐热性和尺寸稳定性,优选的树脂包括熔点 高于湿热粘合性树脂(尤其是乙烯-乙烯醇系共聚物)的熔点的树脂,例如,聚丙烯系树 月旨、聚酯系树脂和聚酰胺系树脂。特别地,考虑性质(例如耐热性和纤维加工能力)平衡而 优选的树脂包括聚酯系树脂和聚酰胺系树脂。优选的聚酯系树脂包括芳族聚酯系树脂如聚(C2_4亚烷基芳基化物)系树脂(例 如,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇 酯)和聚(萘二甲酸乙二醇酯)),尤其是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)系树脂如PET。除了 对苯二甲酸乙二醇酯单元外,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)系树脂可包含含有比例不超过 20mol %的其它单元。上述二羧酸可包括例如间苯二甲酸、萘_2,6- 二羧酸、邻苯二甲酸、4, 4’ - 二苯基羧酸、双(羧基苯基)乙烷和5-磺基间苯二甲酸钠。二醇可包括例如二甘醇、 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 (四亚甲基二醇)。优选的聚酰胺系树脂包括例如脂肪族聚酰胺(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)和其共聚物以及由芳族二羧酸和脂肪族二胺合成或聚 合的半芳族聚酰胺。这些聚酰胺系树脂还可包含其它可共聚单元。可根据结构(例如皮_芯结构)选择复合纤维中湿热粘合性树脂相对于非湿热粘 合性树脂(成纤维聚合物)的比例(质量比),并且不特殊地限制到具体值,只要湿热粘合 性纤维表面上存在湿热粘合性树脂即可。例如,湿热粘合性树脂相对于非湿热粘合性树脂 的比例为约90/10至10/90,优选约80/20至15/85,更优选约60/40至20/80。当湿热粘合 性树脂的比例过大时,难以确保复合纤维的强度。过小的湿热粘合性树脂比例难以使湿热 粘合性树脂在复合纤维长度方向上连续存在于复合纤维表面上,这降低了复合纤维的湿热 粘合性。这种趋势还在用湿热粘合性树脂涂敷非湿热粘合性树脂的表面得到的复合纤维中 出现。可根据应用选择湿热粘合性纤维的平均纤度,例如,约0. 01至IOOdtex的范围,并 优选约0. 1至50dtex,最优选约0. 5至30dtex (尤其是约1至IOdtex)。具有在上述范围的平均纤度的湿热粘合性纤维具有湿热粘合性纤维的强度和湿状态热粘合性的极好平衡。可从例如约10至IOOmm的范围选择湿热粘合性纤维的平均纤维长度,并优选为约20至80mm,更优选约25至75mm (尤其是约35至55mm)。在上述范围的平均纤维长度产生 纤维的充分缠绕,从而提高了纤维集合体的机械强度。湿热粘合性纤维的卷曲率为例如约1-50%,优选约3-40%,更优选约5_30% (尤 其是约10-20% )。此外,卷曲数为例如约1-100个/25mm,优选约5-50个/25mm,更优选约 10-30 个 Λδπιπι。(其它纤维)非织造纤维集合体还可包括非湿热粘合性纤维。非湿热粘合性纤维包括有机纤维 和无机纤维。有机纤维可包括例如聚酯系纤维(例如,芳族聚酯纤维,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(萘 二甲酸乙二醇酯)纤维)、聚酰胺系纤维(例如,脂肪族聚酰胺系纤维、半芳族聚酰胺系纤维 和芳族聚酰胺系纤维)、聚烯烃系纤维(例如,聚C2_4烯烃纤维如聚乙烯或聚丙烯纤维)、丙 烯酸系纤维(例如,具有丙烯腈单元的丙烯腈系纤维(如丙烯腈-氯乙烯共聚物纤维))、 聚乙烯基系纤维[例如,聚(乙烯醇缩醛)系纤维(如聚(乙烯醇缩乙醛)或聚(乙烯醇 缩丁醛)纤维)、聚(氯乙烯)系纤维(例如,聚(氯乙烯)、氯乙烯_醋酸乙烯共聚物和氯 乙烯-丙烯腈共聚物)]、聚(偏二氯乙烯)系纤维(例如,偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物和 偏二氯乙烯-醋酸乙烯共聚物纤维)、聚(对-亚苯基苯并双噁唑)纤维、聚(苯硫醚)纤 维、纤维素系纤维(例如,天然纤维、人造纤维和醋酸纤维)。无机纤维可包括例如碳纤维、 玻璃纤维、金属纤维。这些非湿热粘合性纤维可单独或组合使用。在需要预定(机械)强度的鞋垫等中,优选使用的非湿热粘合性纤维包括具有高 吸湿性的亲水纤维,例如,聚乙烯基系纤维、纤维素系纤维,尤其是纤维素系纤维。纤维素系 纤维可包括例如天然纤维(例如棉、羊毛、丝绸和亚麻纱线或亚麻或苎麻)、半合成纤维(例 如醋酸纤维,如三醋酸纤维)和再生纤维(例如,人造丝、富纤、铜氨纤维和reyocell (例 如,注册商标“TenCel”)。在这些纤维素系纤维中,例如,半合成纤维(如人造丝)可优选 与湿热粘合性纤维联合使用。在这种情况下,由于半合成纤维具有对湿热粘合性纤维的高 亲和性,因此利用复合纤维的收缩提高了纤维的粘结性或粘合性。因此,得到了具有对于本 发明的缓冲构件而言相对高的机械性能和密度的缓冲构件。另一方面,为了制造用于要求柔软性的应用的底材,优选使用具有低吸湿性的疏 水纤维,例如,聚烯烃系纤维、聚酯系纤维、聚酰胺系纤维,尤其是以良好平衡方式具有各种 性质的聚酯系纤维(例如,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纤维)。疏水纤维和湿热粘合性纤维 的联合使用减少了纤维熔融粘着点的数量,并产生具有极好柔软性的缓冲底材。非湿热粘合性纤维的平均纤度和平均纤维长度的范围与湿热粘合性纤维的那些 相同。为了提高缓冲底材的柔软性(尤其是缓冲性),在疏水纤维中,尤其优选使用具有 由热收缩率(或热膨胀率)不同的多种树脂形成的相分离结构的复合纤维(潜在的卷曲性 复合纤维)。(潜在的卷曲性复合纤维)潜在的卷曲性复合纤维(或可卷曲的复合纤维)为包括热收缩率(或热膨胀率)不同的多种树脂并具有由所述多种树脂形成的不对称或层结构(通常所说的双金属结构) 的纤维(潜在的卷曲纤维)。当复合纤维被加热时,由于热收缩率的差异形成它的卷曲。所 述多种树脂通常软化点或熔点不同。这种树脂可选自热塑性树脂,例如,聚烯烃系树脂(例 如,聚c2_4烯烃系树脂,如低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯,或聚丙烯)、丙烯 酸系树脂(例如,具有丙烯腈单元的丙烯腈系树脂,如丙烯腈-氯乙烯共聚物)、聚(乙烯醇 缩醛)系树脂(例如,聚(乙烯醇缩乙醛)树脂)、聚(氯乙烯)系树脂(例如,聚(氯乙 烯)、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物和氯乙烯-丙烯腈共聚物)、聚(偏二氯乙烯)系树脂(例 如,偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物和偏二氯乙烯-醋酸乙烯共聚物)、苯乙烯系树脂(例如耐 热聚苯乙烯)、聚酯系树脂(例如,聚(c2_4亚烷基芳基化物)系树脂如聚(对苯二甲酸乙二 醇酯)树脂、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)树脂、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)树脂或聚(萘二 甲酸乙二醇酯)树脂)、聚酰胺系树脂(例如脂肪族聚酰胺系树脂,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、半芳族聚酰胺系树脂、和芳族聚酰胺系树 月旨,如聚间苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酰己二胺或聚对苯二甲酰对苯二胺)、聚碳酸酯系 树脂(例如,双酚A型聚碳酸酯)、聚(对-亚苯基苯并双噁唑)树脂(polyb-phenyleneb enzobisoxazolekesin)、聚(苯硫醚)树脂、聚氨酯系树脂和纤维素系树脂(例如,纤维素 酯)。另外,每种热塑性树脂可包含其它可共聚单元。在这些树脂中,在本发明中,优选的树脂包括软化点或熔点不低于100°C的非湿热 粘合性树脂(或耐热疏水树脂或非水性树脂),因为非湿热粘合性树脂既不会因高温水蒸 气的热和湿处理而熔化或软化,从而熔融粘着到构成非织造织物的纤维上。这种非湿热粘 合性树脂优选包括例如聚丙烯系树脂、聚酯系树脂和聚酰胺系树脂。尤其优选的树脂包括 芳族聚酯系树脂和聚酰胺系树脂,因为这类树脂具有极好的耐热性、纤维成形能力等的平 衡。在本发明中,为了防止在利用高温水蒸气的处理中与复合纤维的熔融粘着,优选非湿热 粘合性树脂形成复合纤维表面的至少一部分。只要构成复合纤维的多种树脂热收缩率不同,多种树脂就可为相同种类或系树脂 的组合或不同种类或系树脂的组合。在本发明中,考虑到多种树脂之间的粘合性,相同系或种类树脂的组合是优选的。 这种相同系或种类树脂的组合通常包括(A)形成均聚物的组分(必须组分)和(B)形成改 性聚合物的组分(共聚物组分)的组合。也就是说,可通过将均聚物形成组分与降低结晶 度、熔点、软化点等的可共聚单体(改性聚合物形成组分)共聚将作为必须组分的均聚物改 性,以提供结晶度低于均聚物结晶度的改性聚合物。所得改性聚合物还可为非晶态的,并具 有比均聚物低的熔点、软化点等。按照这种方式,可改变均聚物固有的结晶度、熔点或软化 点以便产生树脂(均聚物和共聚物)之间的热收缩率差异。它们之间熔点或软化点的差异 可为例如约5-150°C,优选约50-130°C,更优选约70-120°C。用于均聚物改性的可共聚单 体相对于改性聚合物中全部单体的比例为例如约l-50mol %,优选约2-40mol %,更优选约 3-30mol% (尤其约5-20mol% )。可根据复合纤维的结构选择均聚物形成组分(A)相对于 改性共聚物形成组分(B)的复合比(质量比)。复合比[均聚物形成组分(A)/改性共聚物 形成组分(B)]为例如约90/10至10/90,优选约70/30至30/70,更优选约60/40至40/60。根据本发明,为了容易地制造具有生成卷曲的 潜在能力的潜在卷曲性复合纤维, 可使用芳族聚酯系树脂的组合,尤其是(a)和(b)的组合。特别地,在对于本发明而言优选的网形成后,树脂组合能允许卷曲生成。关于这一点,上面的组合是优选的。网形成后的卷曲生成允许纤维有效缠绕,从而利用少量的熔融粘着点保持网形式。因此,可得到适度的柔 软性。聚亚烷基芳基化物系树脂(a)可为芳族二羧酸(例如,对称芳族二羧酸如对苯二 甲酸或萘-2,6-二羧酸)和烷二醇组分(C3_6烷二醇如乙二醇或丁二醇)的均聚物。具体 地,使用聚(对苯二甲酸C2_4亚烷基酯)系树脂如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或聚 (对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)等。通常使用的PET为用于特性粘度约0.6-0.7的常规PET 纤维的PET。另一方面,为了制造改性聚(亚烷基芳基化物)系树脂(b),可使用降低作为必须 组分的聚(亚烷基芳基化物)系树脂(a)的熔点或软化点或结晶度的可共聚组分。这种可 共聚组分可包括例如二羧酸组分如不对称芳族二羧酸、脂环族二羧酸或脂肪族二羧酸、具 有比聚亚烷基芳基化物系树脂(a)的烷二醇长的链的烷二醇组分和/或含醚键二醇组分。 这些可共聚组分可单独或组合使用。在这些组分中,广泛使用的二羧酸组分包括不对称芳 族羧酸(例如,间苯二甲酸、邻苯二甲酸和5-磺基间苯二甲酸钠)、脂肪族二羧酸(脂肪族 (6_12二羧酸如己二酸)。广泛使用的二醇组分包括烷二醇(例如,C3_6烷二醇,如1,3_丙二 醇、1,4_ 丁二醇、1,6_己二醇或新戊二醇)、(聚)氧亚烷基二醇(例如,(聚)氧C2_4亚烷 基二醇如二甘醇、三乙二醇、聚(乙二醇))或聚(四亚甲基二醇)。优选的种类包括不对称 芳族二羧酸如间苯二甲酸、(聚)氧C2_4亚烷基二醇如二甘醇等。另外,改性聚(亚烷基芳 基化物)系树脂(b)可为具有C2_4亚烷基芳基化物(例如,对苯二甲酸乙二醇酯和对苯二 甲酸丁二醇酯)作为硬链段和(聚)氧亚烷基二醇作为软链段的弹性体。降低聚亚烷基芳基化物系树脂熔点或软化点的二羧酸组分(例如间苯二甲酸) 相对于改性聚亚烷基芳基化物系树脂(b)中二羧酸组分总量的比例为例如约l-50mol%, 优选约5-50mol %,更优选约15-40mol %。降低均聚物熔点或软化点的二醇组分(例如 二甘醇)相对于改性聚亚烷基芳基化物系树脂(b)中二醇组分总量的比例为例如不超过 30mol%,优选不超过IOmol % (例如,约0. I-IOmol % )。可共聚组分的比例过小会阻碍充 分的卷曲生成或形成,从而在卷曲生成后,降低了非织造纤维集合体的形状稳定性和拉伸 性。另一方面,可共聚组分的比例过大会大大促进卷曲生成。但是,这种比例阻碍了稳定纺 丝。如果需要,改性聚亚烷基芳基化物系树脂(b)可具有来自于或得自于聚(亚烷基 芳基化物)系树脂与多元羧酸组分(例如,偏苯三酸和均苯四酸)、多元醇组分(例如,甘 油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和季戊四醇)等的组合使用的支链结构。潜在的卷曲性复合纤维的横截面形状(垂直于纤维长度方向的横截面形状)可包 括但不限于常规的实心横截面。横截面形状可包括中空横截面。这类常规实心横截面可包 括例如圆形横截面或异形(或改进)横截面[例如,扁平状、卵形(或椭圆)形、多边形、从 3叶到14叶的多叶形、T形、H形、V形和狗骨形(I形)]。复合纤维通常具有圆形横截面。复合纤维的横截面结构可包括由多种树脂形成的相分离结构,例如,皮-芯结构、 海岛形结构、混合结构、平行结构(并列结构或多层贴合结构)、径向结构(放射状贴合结 构)、中空径向结构、块结构(blockstructure)和无规复合结构。在这些横截面结构中,优 选的结构包括具有彼此相邻的相的结构(所谓的双金属结构)或具有彼此不对称布置的相的结构(例如,偏心皮-芯结构和并列结构),因为通过加热容易形成卷曲。 顺便提及,在皮-芯结构(如偏心皮-芯结构)中,潜在的卷曲性复合纤维包括非 湿热粘合性树脂作为皮,其为复合纤维的外面部分,芯可包括湿热粘合性树脂或具有低熔 点或软化点的热塑性树脂,只要复合纤维具有因皮和芯之间的热收缩率差异生成卷曲的潜 在能力即可。上述湿热粘合性树脂包括例如乙烯醇系聚合物如乙烯-乙烯醇共聚物或聚乙 烯醇。所述热塑性树脂包括例如聚苯乙烯和低密度聚乙烯。可从例如约0. 1至50detx的范围选择潜在的卷曲性复合纤维的平均纤度,并可优 选为约0. 5至lOdtex,更优选约1至5dtex(尤其约1. 5至3dtex)。具有过小纤度的复合 纤维难以制造并且纤维强度低。另外,这种复合纤维在生成卷曲的步骤中难以形成连续且 光滑的卷。另一方面,具有过大纤度的复合纤维不易弯曲,这使得生成足够的卷曲困难。可从例如约10至IOOmm的范围选择复合纤维的平均纤维长度,并可优选为约20 至80mm,更优选约25至75mm(尤其约40至60mm)。过短的纤维长度使得纤维网形成困难, 并且在生成卷曲的步骤中,不能引起纤维的充分缠绕,从而难以确保非织造纤维集合体的 强度和拉伸性。另一方面,过长的纤维长度阻碍了具有均勻单位面积重量的纤维网的形成。 另外,在网形成时,得到的纤维网具有阻碍卷曲生成的许多纤维缠绕,因为纤维的移动被缠 绕限制。因此,难以提供柔软性和缓冲性。上面提到的这类潜在的卷曲性复合纤维通过热处理形成卷曲(或使上面提到的 这类复合纤维的卷曲自己显现)。在卷曲形成中,纤维的形式变成三维构造或形式如卷状形 式或形状(螺旋形式或形状或螺旋状或卷状弹簧形式或形状)。加热前的卷曲数(机械卷曲数)为例如约0-30个/25mm,优选约1_25个/25mm, 更优选约5-20个/25mm。加热后的卷曲数可为例如不少于30个/25mm(例如约30-200个 /25mm),优选约35-150个/25mm,更优选约40-120个/25mm,和约45-120个/25mm (尤其约 50-100 个 /25mm)。由于利用或通过高温水蒸气生成复合纤维的卷曲,因此包括潜在的卷曲性复合纤 维的非织造纤维集合体具有复合纤维卷曲的分布近似均勻的特征。具体地,在通过在垂直 于厚度方向的方向上将截面均分成三份得到的三个区域的每一个中,在中间区域(内层) 中,在5mm(表面方向的长度)乘0. 2mm(厚度方向的长度)的每个区域中,形成具有至少一 周的线圈状卷曲的纤维数为例如5-50个,优选5-40个,更优选10-40个。由于在本发明的 集合体中,卷曲数在从表面附近的区域到中间区域的厚度方向上均勻分布,因此该集合体 在不包含橡胶或弹性体情况下具有高的柔软性和缓冲性能。另外,该集合体在不包含粘合 剂的情况下具有对于实际使用足够的机械强度。顺便提及,本说明书中的术语“通过在垂直 于厚度的方向上将截面分成三份得到的区域”指通过在垂直于厚度方向的方向上将垂直于 非织造纤维集合体厚度方向的截面均勻分成或分割成三份得到的三个区域中的每一个。另外,还可通过例如非织造纤维集合体厚度方向上纤维的弯曲率的均勻性评价非 织造纤维集合体内部卷曲的均勻分布。术语“纤维的弯曲率”指卷曲纤维的纤维长度(L2) 与卷曲纤维两端之间的长度(Li)的比(L2/L1)。纤维的弯曲率(尤其是纤维集合体厚度 方向中间区域中纤维的弯曲率)为例如不超过1. 3 (例如约1. 35-5),优选约1. 4-4(例如, 约1. 5-3. 5),更优选约1. 6-3 (尤其约1. 8-2. 5)。在本发明中,如下文所述,由于根据纤维 集合体截面的电子显微镜照片测量纤维的弯曲率,因此纤维长度(L2)不是指通过拉直三维卷曲的纤维测量长度得到的纤维长度(实际长度),而是通过拉直在电子显微镜照片上二维观察到其卷曲的纤维得到的纤维长度(照片上的纤维长度)。也就是说,本文中使用的 纤维长度(照片上的纤维长度)比实际长度短。此外,在本发明中,由于在集合体内部几乎均勻地形成卷曲,因此纤维的弯曲率 是均勻的。通过例如比较相对于厚度方向将截面均勻分成三份得到的三个区域中每一个 的纤维弯曲率来评价纤维弯曲率的均勻性。就是说,上面提到的任何三个区域的纤维弯曲 率都在上述范围内。每个区域中纤维弯曲率中最小值相对于最大值的比例(具有最小纤 维弯曲率的区域相对于具有最大纤维弯曲率的区域的比)为例如不小于75% (例如,约 75-100% ),优选约 80-99%,更优选约 82-98% (尤其约 85-97% )。具体地,通过拍摄纤维集合体厚度方向的截面的电子显微照片并测量选自在垂直 于厚度方向的方向上将照片上的截面均勻分成或分割成三份得到的三个区域中每一个的 区域的纤维弯曲率的方法测量纤维弯曲率和纤维弯曲率的均勻性。测量区域在通过相对于 厚度方向将照片上的截面均勻分成或分割成三份得到的三个区域[表面或前侧层(表面或 前侧区域)、内部层(中间或居间区域)和后侧层(后侧区域)]的每一个中。测量区域在 纵向或长度方向上具有不小于2mm的长度。调整或选择测量区域厚度方向上的长度使得每 个测量区域在每个层的中心附近具有相同宽度。此外,调整或选择测量区域的每一个以便 在厚度方向上彼此平行,包含不少于100根(优选不小于300根,更优选约500-1000根) 可测量纤维弯曲率的纤维。在调整每个区域后,测量区域中所有纤维的弯曲率。然后,计算 纤维弯曲率的平均值,并通过比较具有最大平均纤维弯曲率的测量区域和具有最小平均纤 维弯曲率的测量区域来计算纤维弯曲率的均勻性。构成非织造纤维集合体的潜在卷曲性纤维如上所述,在卷曲生成后具有近似线圈 状形状。线圈状卷曲纤维的卷曲或环的平均曲率半径可选自例如约10至250 μ m的范围。 平均曲率半径因此可为例如约20至200 μ m (例如约50至200 μ m),优选约50至160 μ m (例 如约60至150 μ m),更优选约70至130 μ m。平均曲率半径通常为约20至150 μ m(例如约 30至ΙΟΟμπι)。平均曲率半径为代表线圈状卷曲纤维的环的平均尺寸的指标。线圈状卷曲 纤维的平均曲率半径大意味着卷曲纤维具有松散缠绕的线圈状。换句话说,卷曲纤维为具 有少量卷曲或环的线圈状。少量卷曲提供适度纤维缠绕,这对提供充分的缓冲性和柔软性 不利。另一方面,具有过小平均曲率半径的卷曲的生成提供了不充分的纤维缠绕,这降低了 网的纤维强度。另外,制造生成这类卷曲的潜在卷曲性复合纤维非常困难。线圈状卷曲复合纤维的卷曲之间的平均间距为例如约0.03-0. 5mm,优选约 0. 03-0. 3mm,更优选约 0. 05-0. 2mm。湿热粘合性纤维相对于其它纤维(尤其是潜在的卷曲性复合纤维)的比例(质 量比)(前者/后者)可选自例如约100/0至1/99的范围,优选约99/1至1/99,更优选约 95/5至5/95 (尤其约90/10至10/90),取决于用途。对于用于缓冲材料(例如,家具、寝具、车辆等的垫层)的本发明底材,湿热粘合性 纤维相对于其它纤维(尤其是潜在的卷曲性复合纤维)的比例(质量比)的调整可控制 复合纤维卷曲和湿热粘合性纤维熔融粘着之间的平衡,从而提高了缓冲性和柔软性。湿热 粘合性纤维相对于其它纤维的比例(质量比)可选自例如约99/1至1/99(例如约90/10 至1/99)的范围,并为例如约80/20至3/97,优选约70/30至5/95,更优选约60/40至10/90 (尤其约50/50至15/85)。此外,关于缓冲材料中用作车辆如汽车的座垫缓冲材料的 底材,考虑到提高压缩恢复性和柔软性,湿热粘合性纤维相对于其它纤维的比例(质量比) 可为例如约95/5至50/50,优选约90/10至60/40,更优选约85/15至70/30。通过调整湿热粘合性纤维相对于其它纤维(尤其是潜在的卷曲性复合纤维)的比 例(质量比)以适当减小密度并同时提高缓冲性和柔软性,本发明的底材能用于或用作人 身体或皮肤的保护构件(例如,文胸罩杯和鞋垫)。按照这种方式,底材可获得柔软的触感。 对于用作文胸罩杯底材的底材,比例(质量比)(前者/后者)可选自约90/10至1/99的 范围,并为例如约40/60至10/90,优选约40/60至15/85,更优选约35/65至20/80 (尤其 约 35/65 至 25/75)。关于用作鞋垫底材的底材,湿热粘合性纤维相对于其它纤维(尤其是潜在的卷曲 性复合纤维)的比例(质量比)(前者/后者)可为约100/0至20/80,优选约90/10至 20/80,更优选约85/15至30/70。此外,对于用作鞋垫的本发明底材,优选应根据鞋的种类 选择两种纤维的比例(尤其是湿热粘合性纤维相对于潜在的卷曲性复合纤维的比例)。例如,为了明显获得效果(如由潜在的卷曲性复合纤维得到的膨松性、缓冲性或 柔软性),相对于构成底材的全部非织造纤维集合体,可优选包含比例不小于10质量%并 优选不小于20质量% (例如约20至80质量%)的潜在卷曲性复合纤维。此外,根据鞋垫 的厚度,包括相对于构成底材的全部非织造纤维集合体比例不小于40质量% (例如40-80 质量%)的潜在卷曲性复合纤维的底材用于通常具有与脚底运动有高适应性和极好适脚 性的鞋垫。因此,这种鞋垫防止了脚的疲劳。另外,包括相对于构成底材的全部非织造纤维 集合体比例不小于50质量%并优选不小于60质量% (例如60-80质量%)的潜在卷曲性 复合纤维的底材用作具有高缓冲性和高的保护关节性能的鞋垫。相反,包括相对于构成底材的全部非织造纤维集合体比例不超过40质量% (例如 10-40质量%)的潜在卷曲性复合纤维的底材用作具有与鞋底运动高适应性的鞋垫。穿使 用这种鞋垫的鞋的人能容易地通过鞋感知他/她脚处的地面。另外,包括比例不超过30质 量%并优选不超过20质量% (例如10-20质量% )的潜在卷曲性复合纤维的底材用于适 合高级跑步者用鞋的鞋垫,因为包括上述底材或由上述底材形成的鞋垫在使用中或使用期 间抑制了跑步者在他/她脚底踢地面的能量损失。此外,在相对于构成鞋垫的非织造纤维集合体包含不小于50质量%并优选不小 于60质量% (例如60-90质量%)的湿热粘合性纤维的比例中,可增加纤维粘接率。因此, 可提高鞋垫的耐久性。除了潜在卷曲性复合纤维外,本发明的缓冲底材还可包括除潜在卷曲性复合纤维 外的其它纤维,只要其它纤维不损害潜在卷曲性复合纤维的性质即可。优选的其它纤维包 括例如再生纤维如人造纤维、半合成纤维如醋酸纤维素、聚烯烃纤维如聚丙烯或聚乙烯、聚 酯纤维和聚酰胺纤维。特别地,考虑到混合纤维,优选与潜在卷曲性复合纤维种类相同的纤 维。例如,当潜在卷曲性复合纤维为聚酯系纤维时,其它纤维也可为聚酯系纤维。相对于湿热粘合性纤维和潜在卷曲性复合纤维的总量,除潜在卷曲性复合纤维外 的其它纤维的比例为例如不超过20质量%,优选不超过10质量%,更优选不超过5质量% (例如约0. 1-5质量% )。本发明的底材还可包括常规添加剂,例如,稳 定剂(例如,热稳定剂如铜化合物、紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂)、抗菌剂、除臭剂、芳香剂、着色剂(例如染料或颜 料)、填充剂、抗静电剂、阻燃剂、增塑剂、润滑剂和结晶速度延缓剂。这些添加剂可单独或组 合使用。这些添加剂可被负载在纤维表面上,或包含在纤维中。
(缓冲底材的性质)本发明的缓冲底材具有由包括上述纤维的网得到的非织造纤维结构。其外部形状 或形式可根据应用来选择,并通常为片状或板状。对其平面形状不特别限定,可为例如圆形 或椭圆形、多边形等,也可以为四方形如正方形、矩形。此外,为了在具有纤维结构的同时确保缓冲性能,本发明的底材有必要适当调整 或控制构成上述非织造纤维网的纤维的排列状态和粘结状态。具体地,在包含潜在卷曲性复合纤维的非织造纤维集合体中,优选湿热粘合性纤 维在湿热粘合性纤维彼此或与卷曲复合纤维的交叉点(也就是湿热粘合性纤维的交叉点 或湿热粘合性纤维与卷曲复合纤维的交叉点)处被熔融粘着。根据本发明,在非织造纤维 集合体中,构成非织造纤维结构的纤维在各接触点处被湿热粘合性纤维彼此粘结。为了尽 可能利用少量接触点保持纤维集合体的形式或构造,优选粘结点的分布从靠近集合体表面 的区域或范围到其内部应近似均勻。例如,集合体为板状时,优选粘结点的分布从纤维集合 体表面经其内部(中间区域或范围)到其另一个表面在表面方向和厚度方向上应是均勻的 (尤其是在难以使粘结点分布均勻的厚度方向上)。粘结点在纤维集合体表面上或内部的 集中降低缓冲性能;粘结点少的区域或范围的形状稳定性低。例如,当为了使纤维彼此粘结 并生成卷曲而通过常规方式在高温下长时间处理纤维集合体时,热源附近区域的纤维被彼 此过度粘结。因此,降低了缓冲性(尤其是抵抗初始应力的柔软性或弹性)。此外,潜在的 卷曲性复合纤维(例如,具有低熔点的树脂部分)被熔化和彼此粘结,从而降低了缓冲性和 柔软性。相反,在本发明的底材中,纤维的粘结点从纤维集合体表面附近的区域到其内部 几乎均勻地分布,有效地固定(或粘结)了纤维。因此,尽管该底材具有少量的熔融粘着点 并且不含弹性体组分,但该底材表现出形状稳定性并同时获得缓冲性和抗沉性。此外,由于 纤维与湿热粘合性纤维熔融粘着,因此抑制了纤维的脱落。例如,当将纤维集合体切割成目 标尺寸使用时,纤维从其切割表面的脱落和结构的破坏不易发生。具体地,在本发明的底材中,构成非织造织物结构的纤维通过湿热粘合性纤维的 熔融粘着以不超过45% (例如约1-45%)的纤维粘接率被粘结。可根据应用选择纤维粘 接率。可按如下文提到的实施例中描述的方式测量本发明中的纤维粘接率,其是指粘结纤 维的截面数相对于非织造纤维集合体截面中纤维的截面总数的比。因此,低的纤维粘接率 意味着彼此熔融粘着的纤维的比例低。在本发明中,这种低粘结比与下文描述的复合纤维 的线圈状卷曲的相互作用可赋予纤维集合体良好的缓冲性。对于用于缓冲材料(例如,家具、寝具、车辆等的垫层)的本发明底材,考虑缓冲 性,纤维粘接率可优选为例如不超过30% (例如约3-30% ),优选约4-25%,更优选约 5-20%。通过调整纤维粘接率改善缓冲性、柔软性和保护构件对穿戴者皮肤的触感,本发 明的底材可用于身体用保护构件(例如,文胸罩杯和鞋垫)。因此,底材适合被穿戴的应用 (如文胸罩杯或鞋垫)。对于要用作文胸罩杯底材的底材,纤维粘接率可为例如不超过25%(例如约1-25 % ),优选约2-23 %,更优选约3-20 % (尤其约4-18 % )。关于要用作鞋垫底材的底材,纤维粘接率可为例如不超过45% (例如约4-45%),优选约4-35%,更优选约5-30% (尤其约10-20%)。特别地,包括具有10-20%的纤维粘 接率的底材的鞋垫具有优异的柔软性、缓冲性、对微小或弱冲击的吸收性。此外,包括具有 15-35%的纤维粘接率的底材的鞋垫具有优异的耐久性和对强冲击的吸收性。至于熔融粘着的均勻性,以片状或板状纤维集合体为例,优选在通过相对于厚度 方向将截面均勻分成或切成三份得到的三个区域中,纤维粘接率都在上述范围内。每个 区域中纤维粘接率最小值相对于纤维粘接率最大值的比例(三个区域中纤维粘接率最小 值相对于其中纤维粘接率最大值的比)为例如不小于50% (例如约50-100%),优选约 55-99% (例如约60-99% ),更优选约60-98% (例如约70-98% ),尤其约70-97% (例如 约75-97%)。在本发明中,纤维粘接率在厚度方向上均勻分布。因此,尽管只有少量熔融 粘着点,但可保持纤维集合体的形式或构造;可改善缓冲性或透气性;并可同时获得柔软 性和形态稳定性。本文使用的术语“通过相对于厚度方向将截面分成三份得到的区域”是指通过在 垂直于厚度方向的方向上将板状集合体相对于厚度方向的截面平均分成或切割成三份得 到的三个区域中的每一个。指示纤维熔融粘着程度的纤维粘接率可容易地通过下面的方式测定使用扫描电 镜(SEM)获取纤维集合体截面的放大照片;和在放大照片指定区域中计量熔融粘着纤维的 截面数目。但是,当湿热粘合性纤维的比例大时,有时难以在纤维形成集合体或彼此相互作 用的纤维熔融粘着集合体中独立地观察纤维。在这种情况下,纤维粘接率可通过例如以下 来测定通过方法如熔化或洗出(或洗掉)湿热粘合性纤维来溶解或松散熔融粘着纤维; 再次观察截面;比较该观察结果与溶解或松散熔融粘着纤维前纤维的观察结果。如上面所述,在本发明的底材中,通过熔化湿热粘合性纤维以均勻分布点粘结来 粘结纤维。另外,这些分布的在熔融粘着点之间具有短距离(例如,几十到几百微米)的点 粘结在整个底材内形成致密的网络结构。假定由于纤维结构的柔软性,即使当外力被施加 到本发明的底材上时,底材利用外力产生的应变增加了适应性,并且对于纤维微细分布的 各熔融粘着点,外力都被分散弱化。因此,推测本发明的底材据推测现出高的形状稳定性。 另一方面,常规多孔成型体或发泡产品具有被连续界面分隔的细胞状空隙,从而具有低的 透气性。特别地,为了以平衡方式赋予本发明底材的非织造纤维结构透气性和缓冲性,优 选在非织造纤维结构的内部构造中,通过熔融粘着湿热粘合性纤维来适当调整或控制纤维 的粘结状态,并且彼此靠近或交叉的纤维利用源自潜在卷曲性复合纤维的卷曲生成的螺旋 形卷曲被彼此缠绕。由于复合纤维被变成线圈状纤维的卷曲形成或生成,包括潜在卷曲性 纤维的非织造纤维集合体的内部构造具有这样的结构,即,彼此相邻或交叉的纤维(卷曲 纤维之间或卷曲纤维与湿热粘合性纤维)通过螺旋形卷曲被彼此缠绕以彼此扣住或钩住。对各纤维的取向不特别限定。
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