改进耐磨牢度的非织造布料.pdf

上传人:e1 文档编号:426201 上传时间:2018-02-15 格式:PDF 页数:30 大小:1.38MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN86106922

申请日:

1986.09.30

公开号:

CN86106922A

公开日:

1987.04.01

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(专利权有效期届满)授权公告日:1992.7.1|||授权|||审定||||||公开

IPC分类号:

D04H1/54; B32B27/02

主分类号:

D04H1/54; B32B27/02

申请人:

瑟吉科斯公司

发明人:

拉里·休伊·麦卡米什

地址:

美国得克萨斯州·阿灵顿·阿布鲁克大道2500号

优先权:

1985.10.02 美国 782845

专利代理机构:

中国专利代理有限公司

代理人:

章社杲;李晓舒

PDF下载: PDF下载
内容摘要

公开了一种具有改进的表面耐磨牢度的熔喷微纤维的布料,该布料有一层熔喷纤维组成的胶合层,其纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维直径至少为7微米,它具有大于15周起团的湿态及干态耐磨牢度。

权利要求书

1: 一种具有改进的耐磨牢度的熔喷微纤维布料,其特征是,该布料由熔喷微纤维网构成,它具有至少一层表面胶合层,该胶合层由熔喷纤维组成,该纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米。
2: 一种压花的、具有改进的耐磨牢度的熔喷纤维布料,其特征是,该布料由一层熔喷微纤维的芯网以及至少一层表面胶合网层构成,该胶合网层由熔喷纤维组成,该纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米。
3: 一种具有改进的耐磨牢度的熔喷微纤维布料,其特征是,该布料含有一层微纤维的芯网,它在间断的、离散的粘合区内用热粘合工艺同至少一层由熔喷纤维组成的胶合网层相粘合,该胶合网层的纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米。
4: 按权利要求2或3中所述的熔喷微纤维布料,其特征是,它具有大于30周起团的湿态和干态表面耐磨牢度。
5: 按权利要求1、2及3中所述的熔喷微纤维布料,其特征是,所述的胶合层的纤维的平均直径约为9微米。
6: 一种改进的、未增强的具有改进的表面耐磨牢度的熔喷微纤维布料,其特征是,该布料含有一层其最小抓样抗拉强度与重量的比值大于0.8牛顿/克·米 2 以及最小埃尔门多夫(Elmendorf)抗撕破强度与重量的比值大于0.04牛顿/克·米 2 的熔喷微纤维网,该布料还含有至少一层由熔喷纤维组成的表面胶合层,该胶合层的纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米,该布料还具有大于15周起团的湿态和干态表面耐磨牢度。
7: 按权利要求6所述的布料,其特征是,所述的芯网的基本重量在14克/米 2 至85克/米 2 范围内,其每一层所述的胶合层的基本重量在3~10克/米 2 范围内。
8: 按权利要求6所述的布料,其特征是,该布料在间断的、离散的粘合区内用热压法压花,粘合区占布料表面的5%至30%。
9: 按权利要求6所述的布料,其特征是,它具有至少30周起团的湿态耐磨牢度和至少40周起团的干态耐磨牢度。
10: 按权利要求9所述的布料,其特征是,基本重量不大于60克/米 2 ,其最小抓样抗拉强度不低于65牛顿,其最小埃尔门多夫抗撕破强度不低于6牛顿。
11: 按权利要求6所述的改进的、未增强的熔喷微纤维布料,其特征是,所述的表面胶合层的纤维的平均直径约为9微米。
12: 一种改进的、未增强的熔喷布料,其特征是,它含有一层微纤维芯网,其中至少有80%的纤维的直径为7微米或更小,其纤维的自身粘合作用提供给该布料的条样抗拉强度的份额不超过30%,该布料还有至少一层由熔喷纤维组成的胶合层,其纤维的平均直径大于8微米,其中有75%的纤维的直径至少为7微米,该所述的布料在间断的、离散的粘合区用热压法压花,粘合区占网的表面的5%至30%,该网的最小抓样抗拉强度与重量的比值大于0.8牛顿/克·米 2 其埃尔门多夫抗撕破强度与重量的比值大于0.04牛顿/克·米 2 ,它具有至少30周起团的湿态耐磨牢度和至少40周起团的干态耐磨牢度。
13: 按权利要求12所述的改进的、未增强的熔喷布料,其特征是,所述的表面胶合层纤维的平均直径约为9微米。
14: 一种制造具有改进的耐磨牢度的熔喷微纤维布料的方法,其特征包括: 1)用熔喷微纤维形成一层芯网, 2)在该所述的芯网的顶面用熔喷纤维形成一层胶合网层,其纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米。
15: 一种制造具有改进的耐磨牢度的熔喷微纤维布料的方法,其特征包括: 1)用熔喷微纤维形成一层芯网, 2)用熔喷纤维形成一层胶合网层,其纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少为7微米, 3)将所述的网层面对面地结合起来形成一种层压料。
16: 按权利要求14或15所述的制造熔喷微纤维布料的方法,其特征是,所述的胶合层纤维的平均直径约为9微米。
17: 按权利要求15所述的方法,其特征包括将所述的层压料在间断的、离散的粘合区用热压法压花粘合。
18: 一种制造未增强的、具有改进的表面耐磨牢度的微纤维布料的方法,在该方法中一种可以形成纤维的热塑性聚合树脂在熔融状态下被压过位于加热的喷头内的一排小孔进入一股惰性气流中,使该树脂散射成纤维,该纤维在一个接收器上被收集并形成一层网,该网被热粘合以形成布料,该方法的特征包括: (a)在第一个加热的喷头处,保持熔融的聚合物在一定的、分子降解程度最小的温度水平,控制一次空气的流速、容积和温度、聚合树脂的流量及出口温度以制成第一层纤维,其平均直径大于8微米且其中有75%的纤维的直径至少为7微米,在一定距离外的接收器 上收集所述的纤维以形成自身粘合程度高的第一层表面胶合网层; (b)在第二个加热的喷头处,保持熔融的聚合物在一定的、分子降解程度最小的温度水平,控制一次空气的流速、容积和温度以制出纤维,该纤维中至少80%的直径为7微米或更小,其平均长度在10厘米以上,另外导入一股其流量足以冷却并保持所述的纤维分开的高度均匀的高速二次空气,在一定的成型距离外收集所述的纤维使其形成一层纤维网,在进一步将该网压花使形成布料之前该网内纤维间的粘合程度很低,该所述的芯网的纤维是收集在所述的第一层表面胶合网层的面上的。
19: 按权利要求18所述的方法,其特征还包括: (c)在第三个加热的喷头处制成第二层表面胶合网层,其纤维同所述的第一胶合网层的纤维相似,并将该所述的第二层表面胶合网层收集在芯网露出的面上。
20: 按权利要求18或19所述的制造未增强的微纤维压花布料的方法,其特征是,所述的胶合网层的纤维的平均直径约为9微米。
21: 按权利要求18或19所述的方法,其特征还包括将所述的几层网用热压花法粘合。

说明书


本发明涉及一种改进的用微纤维网构成的非织造布料,其特征是它具有很高的表面耐磨牢度,特别适合于作为医用布料。

    本发明涉及一种非织造布料,特别是作为医用的布料。这里使用的“医用布料”这一名称,指的是可用于外科罩单、手术衣、器械包布等用途的布料。这类医用布料需具有一定的特性以满足这些用途对它们的要求。所述的特性包括强度、抗拒水或其他液体渗透的能力(一般称为“抗透印能力”)、透气性、柔软、悬垂性、可消毒性以及阻细菌性。

    过去已将微纤维网用于需要具有阻档性能的场合。微纤维指的是直径从小于1微米到10微米左右的纤维、微纤维网通常称为“熔喷”网,因为它们一般是用熔喷工艺制成的。一般公认在纤维结构中使用较小直径的纤维可以得到高的斥液性或滤过特性而不致过度地影响它的透气性。迄今以微纤维网制成的、以医用为目的的布料是一种以微纤维网组合起来层压而成的布料,或同提供其所需强度的纺粘的热塑性纤维网或热塑性薄膜或其他增强网粘合而成的布料。

    对非织造的布料和医用布料都有一个同样的性能要求,即它的耐磨牢度。抗拒表面磨损的性能不仅影响布料的性能,也影响它的外观。例如,表面纤维磨断脱毛对于医用布料来说是特别不受欢迎的。此外,表面磨损也会损害医用布料的抗透印能力和阻菌能力。表面纤维脱毛以及起团或成珠对于许多以擦拭为用途的布料也是不能接受的。在外面复盖一层纺粘纤维网、热塑性薄膜或其他具有增强作用的网的方法已被用于提高熔喷纤维产品的表面耐磨牢度。

    美国专利第4,041,203号公开了一种非织造的布料,它是由微纤维网和纺粘纤维网结合起来生产出具有良好的悬垂性、透气性、斥水性和表面耐磨牢度的一种医用布料。

    美国专利第4,196,245号公开了将熔喷纤维或微纤维同带孔薄膜,或同带孔薄膜以及纺粘纤维品结合起来的生产方法,该方法中也同样是以带孔薄膜和纺粘纤维品作为制成的非织造的布料中提供强度和表面稳定度的成分。

    英国专利申请第2,132,939号公开了一种可作为医用的熔喷纤维层压布料,它是由熔喷微纤维网在规定位置的点上同非织造的增强网相熔合而成,该增强网由不连续的短纤维用气流成网法或湿成网工艺制成。

    虽然上述布料比之其他不用微纤维的先有技术具有能够较好地在斥液性和透气性两者之间取得平衡的潜力,但在布面上加了具有较粗纤维的增强层之后,使得它们的优点受到了限制。授予Hotchkiss等人的美国专利第4,436,780号中介绍了一种少脱毛、少起条痕、吸收性好的熔喷的拭布,它由一层熔喷纤维的中间层夹在两层纺粘层之间组成。

    为了一般地改进熔喷网的表面耐磨牢度并减少其脱毛,已知的方法是将纤维网压得很实,或加入粘合物,或增加粘合物的含量。一项共同未决的专利申请(JSU    58)提供一种用一层或多层未增强的微纤维制成的医用布料。所谓“未增强”是因为它不需层压或同其他型式的网或薄膜粘合起来而仍然具有足够强度可供医用。为了使该布料能用于需要高的耐磨牢度的用途,可在布料的表面加入少量的化学粘合剂。

    英国专利申请2,104,562公开了将熔喷布料表面加热以使其具有不脱毛的光洁度的方法。在一般已知的方法中有使用一定程度的加热和压实的做法,例如将微纤维网压花以提高其耐磨牢度。

    上面提到的具有增强网层的布料需经历两道或两道以上成网工艺组合起来,结果是增加了工艺复杂性。此外,将较为常规的纤维网同微纤维网相粘合,将微纤维网压实或向其加入粘合剂都可能导致布料发硬,尤其是当需要高强度时更是如此。

    本发明提供一种熔喷微纤维压花网,它具有改进的湿态和干态表面耐磨牢度,达到15周才起团的指标。耐磨牢度是在不使用额外粘合剂,并在不牺牲它的悬垂性或手感的条件下获得的。

    根据本发明,布料的表面耐磨牢度的获得是由于加了一层由熔喷纤维构成的护面胶合层,胶合层纤维的平均直径大于8微米,其中75%纤维的直径至少有7微米。该胶合层可用热压花或其他方法粘合到熔喷的芯网上,如同共同未决的申请(JSU    58)中所述者。该胶合层同芯网的粘合,以及芯网的热压花可以由同一道工序来完成。此外,如芯网和胶合网多个模具喷丝的同一道工序来制造时,胶合网可以直接在芯网的面上形成,该胶合网具有很高的初始自身粘合力,从而可以省却将胶合层粘合到芯网上去的必要性。

    由于省却了外加的粘合剂,本发明提供了一种不需添加粘合剂并将其干燥及/或固化等多道工序的制造熔喷微纤维网的方法。此外,在固化或干燥粘合剂过程中造成影响布料的悬垂性和手感的热损伤的潜在可能性也排除了。由于使用粘合液而使布料变硬的情况也不存在,使得有条件将芯网的加工条件调整到最有利于发挥它的其它优点的工况。

    另外,用熔喷纤维的胶合护面层可使该布料同时具有悬垂性和表面耐磨牢度,这一点是加粘合剂无法达到的。用熔喷纤维来形成胶合层也提供了经济上的好处,并将生产该布料所需的技术减至最少。

    因此,本发明提供了一种不用粘合剂但具有改进的表面耐磨牢度的改进的熔喷的或微纤维的布料,它可以用作需要具有高的表面耐磨牢度的医用布料或拭布或其他用途。在推荐的实施方案中,本发明的布料由一层未增强的、熔喷的微纤维构成,它具有改进的表面耐磨牢度,例如大于15周起团,适合于用作医用布料,该布料最小的抓样抗拉强度与重量的比值大于0.8牛顿/克·米2,其最小的埃氏(Elmendorf)抗撕破强度与重量的比值大于0.04牛顿/克·米2。在本发明的最佳实施方案中,其压花的、未增强的布料具有的湿态耐磨牢度至少可达30周起团,干态耐磨牢度至少可达40周起团。在达到这些性能指标的同时,它也具有作为医用布料所需的斥液性、透气性,特别是悬垂性等特性。

    下面是本说明书的附图的内容:

    图1是熔喷工艺的透视图;

    图2是表明模具和二次空气源位置的剖面图;

    图3是挤压模具的局部详图,图中示出了“负错位”的布置方式;

    图4是挤压模具的局部详图,图中示出了“正错位”的布置方式。

    从最广义的角度,本发明的内容包括在一层微纤维网面上供给一层熔喷纤维的表面胶合层,该表面胶合层的纤维的平均直径大于8微米,其中至少有75%的纤维的直径至少有7微米。在用于大多数布料时,该表面胶合层是层压到网的其余部分去的,例如用压花粘合法,或用其他常用的方法将它们结合起来。这样,该表面胶合层可以与纤维网的其余部分开来成型后再热粘合到它的面上去,最好是在分散而间断的粘合区粘合。或者也可以使该胶合层在它具有很高的初始自身粘合力的状态下成型于纤维网的其余部分的面上,这样可以免除专门将胶合层粘合到纤维网的其余部分上去的工序,虽然或许还需对布料进行热压花。按本发明生产的布料表现出具有改进的湿态和干态的表面耐磨牢度,特别适合于作为拭布或医用布料。

    最广义地说,本发明的工艺可以在常规的熔喷设备上实施,该常规设备需经改造使之具有高速的二次空气,如同共同未决申请JSU58中或图1中所示。根据所示的装置,一种丸状或粒状的热塑性树脂从料斗10加入,这些颗粒然后进入挤压机11,挤压机中的温度在分区的多个加热段内受到控制,使树脂被加热到其熔点以上。挤压机由电动机12推动,该电动机将树脂移动普通过挤压机的加热区进入模具13。模具13也可以具有多个加热区段。

    如图2所示,树脂从挤压机进入加热室29,后者位于上、下模板30和31之间。这些上、下模板由加热器20加热,使模具的温度和腔室29内树脂的温度达到要求的水平。然后树脂被从一组开于模具面内的小孔17中挤出。一般沿模具宽度每厘米约有12个小孔。

    一般热的惰性气体(一般是空气)从管道14进入气室19。被称为“一次空气”的这股热气体然后流入槽隙32和33,该槽隙布置在树脂喷咀17的两边。当树脂流出喷咀17时,热气体将它散射成纤维。槽隙32或33的宽度被叫做空气间隙。形成的纤维被热空气导向一条形成纤维网的多孔传送带(或接收器)22,在其上形成一层垫或网26。一般使用一个真空室23来协助收集纤维,真空室23与抽真空的管道24相连。传送带22围绕着滚筒25移动,从而使形成的网是连续的。

    喷咀17的出口和气流槽隙32和33可以位于同一平面内,也可以错开。图3示出喷咀的出口缩在模具的表面和槽隙32、33的平面里边。这种布置方式称为“负错位”。负错位的尺寸在图3中用两个相对的箭头标示。图4示出的是“正错位”,在此位置时喷咀17的出口伸出于模具的表面和槽隙32、33的平面之外。正错位的尺寸在图4中用两个相对的箭头标示。在本工艺方案中使用负错位较好,因它允许空气间隙的布置可以具有较大的灵活性而不会对生产出的网的质量有不利的影响。

    本发明的布料含有一层表面胶合层和一层芯网。最好是布料包含一层芯网,而其两面都有一层表面胶合层。在本发明中,“胶合层”是一层纤维网,其基本重量不超过布料总重量的50%。更好一些是胶合网层的基本重量约为布料总重的25%,而最好是占布料总重的15%至25%。胶合层的网可以同芯网分开制造,然后面对面地结合起来。用这一方法时,每层胶合层的网的基本重量必须在6克/米2左右以使能方便地与芯网结合起来。另外的方法是,芯网和胶合层分上、下层同时形成,例如在传送带22上先形成胶合层作为底层,然后使芯网的纤维沉降在该底层的上面。在本发明的这个推荐方案中,一层重量约为3克/米2的胶合层先在传送带上形成,然后它接受吹来的芯网,而芯网又接受沉积在它上面的另一层重量约为3克/米2的胶合层。另外的方案是,采用分别成网的步骤将胶合网层的纤维沉积到芯网的两个面上。此后,芯网和胶合层的网可以进行层压,例如用热压花法进行层压。当将胶合网层沉积到芯网面上时,如果胶合网层的形成条件是能提供很高初始的纤维间粘合或自身粘合程度的,包括高的模具温度、不使用二次空气、成网距离短等(后面还要详述),就不一定需要将胶合层和芯网进行层压(例如用热压花法),也不需将胶合层压花。芯网在胶合层的纤维沉积上去之前可以是经过压花的,也可以未经压花。按本发明生产的压花层压布料具有的耐磨牢度,在湿态时为至少30周起团,在干态时为至少40周起团。

    如下面将要说明的,按照上述方法,有可能在增加聚合物的通过量并减少一次空气量的条件下,只用一个熔喷模具就可以制成本发明的布料。在最好的生产本发明的布料的方案中则是使用多个模具的。

    在其最优选的方面,本发明是一种改良的、未增强的熔喷微纤维的供医用的布料。该布料的最小抓样抗拉强度与重量的比值至少为0.8牛顿/克·米2,其最小的埃氏(Elmendorf)抗撕破强度与重量的比值至少为0.04牛顿/克·米2。下面将就该最佳实施方案作更详细的说明。

    医用布料的要求相当严格。当布料在正常使用条件下,例如在手术室环境内使用时,必须具有足够的强度以抗拒撕破或拉开。这对于制作手术室服装的布料更是如此,例如手术衣、洗刷服或外科罩单等。衡量非织造布料强度的指标是它的抓样抗拉强度,其定义是在试验机上的试样面上能拉出一个10厘米宽的口子所需的载荷。

    在非织造的布料上进行抓样强度试验的方法在ASTM    D1117号标准中作了规定。非织造的医用布料还必须能抗拒撕破。抗撕破的强度一般是用埃尔门多夫撕破试验来测定的,也在ASTM    D1117号标准中作了规定。抓样抗拉强度是以在布的最弱的方向,通常是布机的横向的最低值来规定的,一般是在45牛顿范围内,而其最弱方向的抗撕破强度则在2牛顿左右。在这些载荷水平布料会出现破损,但人们希望它的强度能更高些。如布料的抓样抗拉强度能达到并超过约65牛顿、抗撕破强度能达到并超过约6牛顿,则作为一种特殊的医用布料它将可得到更广泛的应用。本发明的最佳布料具有很高的强度与重量的比值,因此在理想的重量下,其抓样抗拉强度和抗撕破强度都可达到比上述数字更高的水平。它的基本重量一般在14到85克/米2范围内。

    医用布料还必须具有排斥液体的性能,包括排斥医院手术室内经常遇到的血的性能。由于这些液体是将微生物从一处传播到另一处的方便的载体,斥液性是医用布料的一个关键的功能特性。斥液性主要受到布料上微孔的影响,其数值是根据AATCC    127-1977号标准规定的“静水压头”试验来测定的。该试验的结果以透过给定的布料样品所需的水柱高度所代表的压力来表示。因为一种给定的布料抗拒液体渗透的极限能力决定于该布料的微孔结构,静水压头试验是一种有效的评价医用布料内在抗渗透特性的方法。不包含不透水薄膜或微纤维网的非织造医用布料一般的静水压头数值为20至30厘米水柱。通常认为这样的数值对手术衣和外科罩单并不最理想,尤其在某些遭受感染的风险很高的场合。40厘米或更高的压头值要更理想些。可惜的是,目前可供使用的按先有技术生产的具有很高静水压头数值的布料的透气性很差,或强度较低。本发明的布料可以达到很高的抗液体渗透的性能。

    医用布料的透气性也是一个希望具有的特性。这一点对于做衣着的布料来说尤其需要。布料的透气性同湿汽传播率(MVTR)和空气穿透性都有关。由于大多数用于医用布料的纤维网都具有适当高的湿汽传播率,因此空气穿透性能的测量是对其透气性进行判别的一个适当的定量试验。

    一般来说,布料越是松稀,其空气穿透性也越好。因此,压得很密致、只具有很细的细孔结构的纤维网其空气穿透性不佳,通常被认为是透气性很差的。增加布料的重量也会降低它的空气穿透性能。测量空气穿透性的方法是ASTM D737号标准规定的弗雷译(Frazier)空气孔积率试验。弗氏空气孔积率低于8米3/分·米2的布料做成的医用服装穿上时间稍久就会感到不舒适。本发明的布料具有很好的透气性而不牺牲它的斥液性或强度。

    医用布料还必须具有良好的悬垂性,后者有多种测量方法,包括库锡克(Cusick)悬垂性试验。在库氏悬垂性试验中,一片圆形的布料被同心地夹在两个水平的圆盘之间,圆盘的直径较布样的直径小些。布样软垂下来形成围着圆盘周边的褶裥。将这些褶裥的外形投射到一张水平的、同布样原来未被压住部分的尺寸相同的圆环形纸上。将纸上的褶裥投影描绘下来,称量该圆环形纸片的重量,然后将纸片沿着褶裥的投影线剪开,再称量被剪下的内环的重量。此内环重量除以纸环的原始重量再乘以100便得到所谓的“悬垂系数”。此系数越小,该布料的悬垂性就越好。本发明的布料用此方法测得的悬垂性很好。悬垂性同布料的柔软度和弹性有良好的对应关系。

    除了上述的一些特性外,医用布料还必须具有抗静电性和耐燃性。布料还应具有良好的耐磨牢度,而且不会掉下小的纤维头来,一般称这种掉纤维头的现象为“脱毛”。

    除了具有上面提到的特性以外,本发明的最佳布料同先有技术的熔喷纤维网的不同点还在于它网中的单根纤维的平均长度比先有技术的网中纤维的平均长度要长些。在芯网中纤维的平均长度大于10厘米,更好些是大于20厘米,最好是在25至50厘米之间。此外,芯网纤维的平均直径应不大于7微米。纤维的直径分布应是至少有80%的纤维的直径是小于7微米的,更好是至少有90%的纤维的直径是小于7微米的。

    在本发明的说明中,“网”这个名词指的是由熔喷工艺制成的未粘合的网。而“布料”这一名词则指的是经过热压花或其他工艺粘合的网。

    本发明的最佳布料是一种未经增强的熔喷纤维热压花而成的布料,它有一层芯网,是由平均长度大于10厘米的纤维组成的;这些纤维中至少有80%纤维的直径为7微米或小于7微米,在该芯网的一面或两面有一表面胶合层,该胶合层的纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维直径至少有7微米。

    在制造本发明的最佳布料的工艺中,芯网的纤维在喷出模具后立即同一股高速的二次空气接触。胶合层的纤维则可以同高速二次空气接触,也可以不同它接触。二次空气是室内或室外温度下的环境空气,需要时,该二次空气也可以是经过冷却的。二次空气在压力下从一个合适的气源经过管子15进入装于模具两边的分配器16。分配器一般与模具一样长,它具有斜面35,在靠近模具表面处开有孔27。二次空气的流速可以通过提高管子15内的压力或通过一块档板28来调节。档板28用来减小孔27的尺寸,从而在保持流量不变的情况下提高从分配器流出的空气速度。

    本发明的非织造布料与先有技术的含有微纤维的布料的不同处在于它利用熔喷工艺来制造胶合层,该胶合层纤维的特性与芯网的微纤维的特性不同。如按本说明书所述的方法制成具有芯网和胶合层并经过热粘合的布料,就可得到一种具有高强度与重量比值的、良好的表面耐磨牢度和悬垂性的布料。

    在将先有技术的熔喷工艺用于与纤维有关方面时,得到的典型产品是一种直径在1到10微米的微纤维。在给定的网中,纤维的直径是参差的,但为了充分发挥微纤维结构作为良好滤料的优点,往往必须将纤维的直径保持在很小。因此通常是用平均直径小于5微米,有时甚至小于2微米的纤维来生产纤维网。在这种先有技术的工艺中,制造出来的纤维的典型长度为5至10厘米。在前面对于采用先有技术生产的布料的评议中曾提到,用这样的纤维做成的网具有很低的强度和耐磨牢度。这样的网的强度和耐磨牢度主要来源于纤维在沉降于传送带面上时纤维间的粘合。一定程度的表面粘合可能存在于纤维间,因为在熔喷技术的常规生产方式中,纤维在沉降到传送带面上时还没有完全固化,它们的半熔融状态的表面在交叉接触的点上会粘合起来。这种粘合过程有时被称为“自身粘合”。自身粘合的程度越高,网的一体化的程度也越高。但如果这类热塑性的纤维的自身粘合程度过高,则该纤维网将发硬,变得粗糙并相当脆弱。这种未经压花的网的强度是不足以用于例如医用布料那样的实际用途的。将这些纤维网进行热粘合一般可以提高它们的强度和耐磨牢度的,但正如前面已讨论过的,如果不加入表面增强成分或粘合剂的话,迄今还不能用熔喷的微纤维生产出具有高的表面耐磨牢度的布料来,尤其是不能生产出可用于手术衣、擦洗服和外科罩单等的布料来。

    在本发明的最佳布料方案中,在形成芯网时,其纤维比先有技术的纤维为长。测定纤维长度时使用矩形的钢丝框架每个的长度为5厘米到50厘米,每隔5厘米为一档。框上绷上双面有粘膜的胶粘带,用来粘住并收集气流中的纤维。测量时将一个钢丝框在靠近于成网传送带处(而不是靠近熔喷喷咀处)以垂直于气流的方向快速穿过气流。各个框架依次取样,然后点数每种长度的框架上粘住的纤维数并估计出纤维的平均长度。如果大部分纤维都长于10厘米,则其平均长度至少是大于10厘米,或者更好些,是大于20厘米的,以此形成的网在压花后将具有很好的强度而仍然保留着用作医用布料的理想特性。当平均纤维长度达到25至50厘米时,可以得到具有高度理想特性的布料。为了保持微纤维抗拒液体渗透的潜力,必须保持纤维的直径很小。要取得好的斥液性,需要保持本方案的芯网内纤维的平均直径在7微米以下,其中至少80%的纤维的直径应在7微米以下,最好是至少90%的纤维的直径应在7微米以下。纤维直径如具有较窄的分散度则可以提高本发明所具有的各项特性之间的独特的平衡性的潜力。虽然可以用平均直径大于7微米的纤维制造出具有很高强度的布料,但这样的布料的斥液性将会受到牺牲,因而也生产不出具有高度斥液性的轻质布料。

    如果熔喷纤维网在形成过程中其自身粘合的程度很低,具有很少或没有一体性,则将其压花后形成的布料将比初始强度高的网制成的布料具有高得多的强度,外观也较好。就是说,具有上述纤维尺寸的强度最低的未经压花的网可以制成强度最高的压花布料。纤维间的初始粘合程度越高,制成的布料就越硬、越脆弱,因而其抓样抗拉强度和抗撕破强度都较低。降低自身粘合程度,压花后制成的布料不但有高强度,而且更柔软,更有悬垂性。由于未经压花的网的一体性较低,可以用条样抗拉强度试验来测定其强度。其方法是用一条2.54厘米宽的条状试样夹在至少也有2.54厘米宽的试样夹具内进行试验(ASTM    D1117号标准)。现用技术生产出来的熔喷布料,其靠自身粘合的试样的经向条样强度一般大于压粘后强度的30%,往往高达70%或更高。就是说,其自身粘合的强度在压粘后布料的强度中占了很高的份额。用本发明的工艺生产的布料其芯网的自身粘合仅提供压粘后布料强度的30%以下,更好的是10%以下。

    例如,用先有技术以尼龙-6为原料熔喷成的网的重量约为50克/米2,它的经向条样抗拉强度为10到20牛顿。本发明的最佳方案制成的布料,其未经压花的芯网的条样抗拉强度必须保持在10牛顿以下,最好是保持在5牛顿以下时才能取得本发明的最大好处。换言之,生产和收集到的长纤维具有较低的纤维间粘合程度、单根纤维强度较高,就可挖掘出纤维本身内在的强度。

    虽然必须使芯网中纤维的初始粘合程度很低并且使80%的纤维的直径都小于7微米,但这样的纤维网经过压花后并不具有很高的表面耐磨牢度,因此往往需要在这样的布料表面加入一种化学粘合剂来提高它的耐磨牢度。但加入这样的粘合剂会带来损害布料悬垂性的付作用,因此其加入量必须保持在最低限度。在实际应用中仅加入能够维持其具有足够悬垂性的粘合剂剂量时,它仅能提供尚可满意、但不是很高的耐磨牢度。

    在本发明的布料上,可以通过在芯网的一面或两面加上一层由微纤维组成的表面胶合层来避免添加粘合剂及其带来的付作用。胶合层内纤维的平均直径大于8微米,其中75%的纤维的直径至少有7微米。此外,在最佳实施方案中,其胶合层具有较高的纤维间初始粘合程度。

    概括地说,根据本发明制成的最佳布料与现用技术生产的常规的熔喷纤维网相比,其特征在于前者的芯网的纤维具有较长的平均长度,较低的纤维间粘合程度,较高的单线强度和分散带较窄的较细的纤维直径,从而具有较高的抗拒液体渗透能力,它还有至少一层由较粗直径的纤维组成的、最好具有较高的纤维间粘合程度的胶合层。

    取得本发明的最佳布料的理想的芯网和胶合层特性的方法建筑于控制工艺流程中的一些关键性的变量,以取得理想的纤维、网层以及布料的特性。这些变量包括挤压温度、一次空气流量及温度、二次空气流量以及成网距离(从模具到接收器)。这些变量对于具有关键性的理想的网层以及胶合层特性的影响说明如下:

    对于芯网和胶合层来说,如果将进入模具的熔液的温度保持得比先有技术的工艺要求低些,例如低10至35℃,单根纤维的强度就可以有大幅度的提高。一般在本发明的工艺中进入模具的熔液温度比所用聚合物的熔点只高出不超过75℃左右。

    在形成芯网时,一次空气的流速和温度以及二次空气的流速和温度必须调整到能够取得该给定聚合物的纤维在不拉伸条件下的最高强度。本发明中二次空气使用的高流速使得芯网的纤维在散射的过程中延长了时间和路程,因而有助于提高纤维的强度。在生产胶合层纤维时二次空气不起主要的作用,最好是不用二次空气以使在形成最佳的胶合层时纤维之间有较高的初始粘合程度。

    在芯网和表面胶合层内的纤维长度受一、二次空气流速、聚合物的递降分解程度以及空气流场均匀度的影响,其中空气流的均匀度具有最关键的重要性。很重要的一点是要维持气流和纤维流的高度均匀性,要避免大幅度的扰动、涡流、分条以及其他流态上的不规则性。使用高流速的二次空气有助于控制空气/纤维流束,它冷却纤维并保持纤维分子的排列方向的一致性,生产出强度较高的纤维,使之具有抗拒被不均匀气流拉断的更大能力。

    为了将芯网的纤维沉积在成网传送带上以形成网状并具有较低的条样抗拉强度,成型气流和成型距离显然具有重要性。在本发明的工艺中,成型距离一般在20至50厘米之间。首先,为了使芯网具有最低的纤维间粘合程度,纤维在到达成网传送带时应已相当地凝固,表面不发粘。使纤维有凝固的时间,可以将成网传送带和接收器从模具移开些。但如距离过大,即大于50厘米时,就难于维持空气/纤维流动的均匀性,从而可能出现“搓绳”现象。“搓绳”是一种个别一些纤维在气流中绞合在一起而形成一束粗纤维的现象。过分的搓绳将会降低生产出来的布料的抗拒液体渗透的性能,也会影响其外观。高度均匀的一次空气流可以改善纤维散开的机会和相对地延长其不发生搓绳现象的距离。

    一次空气容积也是一个重要的因素。在给定的聚合物流量及成型长度条件下必须使用足够的一次空气容积,以使纤维在空气/纤维流中能很好地分开,并将搓绳现象降至最低限度。

    二次空气的使用对于在不产生搓绳现象条件下在芯网内取得较低的纤维间粘合程度也是重要的。如同前面已注意到的,高速的二次空气流对改善空气/纤维流动均匀性是有效的。因此,它提高了在不产生不合要求的搓绳现象的条件下延长成型距离的可能性。此外,由于二次空气是处于室温下的,需要时也可以更低些,它可以用来在较短的时间内冷却并凝固纤维,从而避免使用长而有害的成型距离的必要性。为了使二次空气系统能对流动的均匀性和冷却作用以及纤维的速度降低率具有影响,它应有足够的流速,而其流量也不致完全被一次空气所淹没。在本工艺中,二次空气的流速取30米/秒至200米/秒或更高些可以有效地得到期望的气流特性。显然,可以用各种方法和组合方式来协调一、二次空气的流量、温度和成型距离以取得在未经压花的芯网内纤维之间的低粘合程度。具体工艺参数决定于使用的聚合物、模具的设计及其空气系统、产品率以及要求的产品性能。

    未经压花的芯网或多层未经压花的芯网必须粘合起来以形成本发明的最佳布料。使用热粘合技术被认定是最有利的方式。在本发明的一个最佳方法中,芯网及几层芯网的热粘合以及胶合层同芯网的热粘合是结合起来在一道热压花工序中完成的。具有加热和加压功能的超声波或机械压花滚筒系统都是可用的。对本发明来说,建议采用机械压花系统,其中一个位于布料一侧的滚筒的表面是镌刻的,位于布料另一侧的滚筒的表面是平的,以此来取得多点粘合的效果。为了避免布料上出现“针孔”,在上、下滚筒之间留有0.01到0.02毫米的间隙较为理想。对于本发明的布料所考虑的用途来说,布料面上压花的总面积应在5%至30%之间,最好是在10%至20%之间。在一个说明本方案的例子中,压花的面积是18%,压花的图案是0.76毫米×0.76毫米的菱形,每平方厘米的滚筒面上共有31个菱形花纹。压花使用的具体图案并非关键,任何占布面5%至30%面积的图案都可使用。

    本发明的原理可用于任何市售的树脂,诸如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯或任何聚合物或混合的聚合物,只要它们能被熔喷成纤维,都可以使用。发现使用聚酰胺,尤其是尼龙-6(聚己内酰胺)特别有利于得到外观好、受到钴放射线照射不易变质、特性之间平衡良好以及加工方便等优点。

    前已提到,本发明的最佳布料的基本重量是14至85克/米2。胶合层如是分开形成的,其基本重量约为6克/米2左右,如是同时形成的,则其基本重量约为3克/米2左右。一般胶合层的基本重量不宜超过10至15克/米2,因为胶合层的基本重量大了,就得减少芯网的基本重量以保持所要求的布料基本重量。这种布料的最小抓样抗拉强度与重量的比值大于0.8牛顿/克·米2,其最小埃氏抗撕破强度与重量的比值大于0.04牛顿/克·米2,其湿态及干态表面耐磨牢度大于15周起团。对于要求高强度和高耐磨牢度的医用布料,最佳的布料的基本重量不大于60克/米2,最小抓样抗拉强度不小于65牛顿,最小埃氏抗撕破强度不小于6牛顿,干态表面耐磨牢度至少达到40周起团和湿态表面耐磨牢度至少达到30周起团。

    应理解应用本发明制造的纤维、网、或布料可以用多种方式结合起来,可以同具有不同性能的其他纤维、网、布料结合以形成具有特别指定的性能的产品。

    下面提供一些例子,目的是进一步说明本发明;在任何情况下它们不代表本发明内容或范围的限度。

    例1

    在下例中,表内列举的第1、2、3号网是在表Ⅰ所列的条件下生产的。

    表Ⅰ

    生产熔喷尼龙网的工艺条件

    网号

    工艺条件    1    2    3

    挤压机温度-入口处    ℃    260    232    260

    挤压机温度-出口处    ℃    275    275    300

    滤网/搅拌器温度    ℃    275    275    287

    模具温度    ℃    287    265    300

    一次空气温度    ℃    287    287    335

    一次空气流速    米/秒    290    255    221

    聚合物流量 克/分-孔-10.14 0.14 0.28

    模具空气间隙    毫米    1.14    1.14    1.14

    模具错位距离-负错位    毫米    1.02    1.02    1.02

    二次空气流速    米/秒    30    30    30

    基本重量 克/米252 44 6

    平均纤维直径    微米    3.6    4.1    9.8

    1号网的生产条件与共同未决申请(JSU    58)中所列的相仿,以期在成型的布料上取得阻拦和强度性能之间的最佳协调。2号网的生产条件作了些修改,可以生产出具有更高强度、但阻拦性能稍有降低的布料,这一效果是通过采用比1号网较低的模具温度和一次空气流速取得的。生产3号网时提高了聚合物的流量并进一步降低一次空气流速以取得平均纤维直径为9.8微米,其中80%的纤维直径大于7微米的网层。此外,模具温度也提高了以使3号网纤维间的粘合程度有所提高。表Ⅱ列举了用1、2、3号网生产出的经过压花的布料的物理特性。表Ⅲ列出了生产具有表Ⅱ所列物理特性的布料所使用的工艺条件。

    表Ⅱ

    热压花的熔喷尼龙的说明及其物理特性

    布    料    号

    特    性    4    5    6    7

    网层组合-第1层    1号网    2号网    3号网    3号网

    -第2层    -    -    2号网    2号网

    -第3层    -    -    -    3号网

    总基本重量(克/米2) 52 44 50 56

    抓样抗拉强度与重量比值

    (牛顿/克·米2)

    经线方向    2.06    2.77    2.55    2.48

    纬线方向    1.53    1.94    1.95    1.90

    静水压头(厘米水柱)    49    36    39    39

    耐磨牢度(周数)

    第一面    干态-起团    15    15    40    50

    -磨穿孔    100    100    100    100

    湿态-起团    15    15    30    35

    -磨穿孔    100    100    100    100

    第二面    干态-起团    15    15    15    50

    -磨穿孔    100    100    100    100

    湿态-起团    15    15    15    35

    -磨穿孔    100    100    100    100

    表Ⅲ

    熔喷尼龙热压花的工艺条件

    布    料    号

    工艺条件    4    5    6    7

    压花面积占的比例(%)    18    18    18    18

    油温    (℃)

    顶部镌刻滚筒    126    122    12    121

    底部光面滚筒    126    122    122    122

    滚筒间的压紧力(牛顿/厘米)    685    685    685    685

    网的移动速度(米/分)    15    9    9    9

    从表Ⅱ可知,5号布料的抓样抗拉强度较4号布料高,但其阻拦性能有所降低,这从静水压头的数据上可以看出;耐磨牢度则没有变化。6号和7号布料由于加了胶合层(3号网)而使它们的耐磨牢度有所改进。但6号和7号布料由于与胶合层3号网结合,其标准化的抓样抗拉强度依次有所降低,这是因为胶合层增加了布料的重量,但按单位重量增加的抗拉强度没有2号网那样多。3号网构成的胶合层将6号和7号布料的静水压头数据略有提高,而表面耐磨牢度则提高得很显著。

    干态表面耐磨牢度的测量方法如下:被试的布料样置于试验机底板上的一块泡沫垫上,一张7.6厘米×12.7厘米的标准利特隆(Lytron)面的砂布装在试验机的顶板上并与试验布样接触,布样的经线方向同砂布的经线方向平行。在顶板上压一块1.1公斤的重量,然后将底板以固定的1.25转/分的转速转动,每转一圈称为“1周”。转完第一轮5圈以后用放大镜检视试样布的表面,以后每转5圈检视一次,记录下达到将试样布磨起团所需的周数,以及将其磨出孔来的周数。“起团”的定义为布面上的纤维脱落并开始形成团团或珠子。一共对4个布样进行试验,取其达到磨起团和磨出孔来的平均周数作为报告上的数据。

    湿态表面耐磨牢度试验采用相似的方法,其不同处是:布样固定到试验机的底板上以后在其面上滴5滴纯水,顶板上压的重量仅0.2公斤。

    例2

    在下面的例子中,表Ⅳ列的是第8、9、10和11号网的生产条件。

    表Ⅳ

    生产熔喷尼龙基网的工艺条件

    挤压机温度-入口处    ℃    246    232    232    260

    挤压机温度-出口处    ℃    274    274    274    301

    网    号

    工艺条件    8    9    10    11

    滤网/搅拌器温度    ℃    274    274    274    301

    模具温度    ℃    274    265    265    301

    一次空气温度    ℃    309    285    285    331

    一次空气流速    米/秒    299    252    191    299

    聚合物流量 克/分·孔-10.14 0.14 0.28 0.28

    模具空气间隙    毫米    1.14    1.14    1.14    1.14

    模具错位距离-负错位    毫米    1.02    1.02    1.02    1.02

    二次空气流速    米/秒    30    30    30    0

    (紧接上页表Ⅳ)

    基本重量 克/米252 42 6 6

    平均纤维直径    微米    8.2    8.8

    第8、9、10和11号网的工艺条件同共同未决申请(JSU58)中所列的工艺条件相符。8号网的工艺条件是为了在成型的布料上取得阻拦特性和强度之间的最佳协调。9号网的生产条件作了些修改,它比8号网降低了模具温度和一次空气流速以生产出强度较高但阻拦特性稍差的布料。10号网是在增加聚合物流量并进一步降低一次空气流速条件下生产出纤维平均直径约为9微米,其中80%的纤维直径大于7微米。9号和10号网所用的模具温度是一样的。11号网的生产条件基本上同3号网相似,但不用二次空气以提高其纤维间的初始粘合程度。11号网所用的模具温度也比10号网提高了以提高其纤维间的初始粘合程度。

    下面的表Ⅴ列出了用第8、9、10和11号网在表Ⅵ所列的条件下制成的压花布料的物理特性。13号布料是12号布料在每面加上3克/米2的由美国道化学公司(DOW Chemical Co)生产的Primacor 4990粘合剂,后者是一种80/20比例的乙烯和丙烯酸的共同聚合物。

    表Ⅴ

    热压花的熔喷尼龙的说明及其物理特性

    布    料    号

    特    性    12    13    14    15

    网层组合-第1层    8号网    粘合剂    10号网    11号网

    -第2层    -    8号网    9号网    9号网

    (紧接上页表Ⅴ)

    -第3层    -    粘合剂    10号网    11号网

    总基本重量(克/米2) 52 58 54 54

    抓样抗拉强度(牛顿)

    经线方向    94.1    103    94.0    108

    纬线方向    71.7    71.9    58.9    69.1

    静水压头(厘米水柱)    41    38    37    38

    耐磨牢度(周数)

    第一面    干态-起团    5    15    40    45

    -磨穿孔    100    100    100    100

    湿态-起团    5    15    30    40

    -磨穿孔    100    100    100    100

    库氏悬垂系数(%)    46    65    45    44

    表Ⅵ

    熔喷尼龙网热压花的工艺条件

    布    料    号

    工艺条件    12    14    15

    压花面积占的比例(%)    18    18    18

    油    温    (℃)

    顶部镌刻滚筒    104    106    93

    底部光面滚筒    97    99    95

    滚筒间的压紧力(牛顿/厘米)    685    685    685

    网的移动速度(米/分)    9    9    9

    如表Ⅴ所示,13号布料的表面耐磨牢度有所提高,其库氏悬垂系系数大幅度提高了。再增加粘合剂的加入量将进一步提高其耐磨牢度,但将进一步对其悬垂性产生不利影响。

    14号布料比13号的表面耐磨牢度高得多,但没有伴随着悬垂性的丧失。15号布料在表面耐磨牢度方面比14号又有更多的改进。据信这一提高是由于11号网内的纤维间初始粘合程度提高了的缘故。

    因此,可以很明显地看出,本发明提供了一种新型的、未增强的熔喷微纤维布料,它具有提高了的表面耐磨牢度以满足上面提出的目的、目标和优点。虽然本发明是结合具体的实施方案来进行说明的,显然还可有许多可供选择的其他方案、改进和变型,它们对于熟悉本行业的人在阅读了上面的说明以后将是一目了然的。因此,所有符合后面权利要求的精神和广泛范围的可供选择的方案、改进及变型,都属于所申请的权利要求的范畴。

改进耐磨牢度的非织造布料.pdf_第1页
第1页 / 共30页
改进耐磨牢度的非织造布料.pdf_第2页
第2页 / 共30页
改进耐磨牢度的非织造布料.pdf_第3页
第3页 / 共30页
点击查看更多>>
资源描述

《改进耐磨牢度的非织造布料.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《改进耐磨牢度的非织造布料.pdf(30页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

公开了一种具有改进的表面耐磨牢度的熔喷微纤维的布料,该布料有一层熔喷纤维组成的胶合层,其纤维的平均直径大于8微米,其中75的纤维直径至少为7微米,它具有大于15周起团的湿态及干态耐磨牢度。。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 纺织;造纸 > 编织;花边制作;针织;饰带;非织造布


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1