專利名稱：高耐水壓聚酯無紡布的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高耐水壓聚酯無紡布，用于需要耐高水壓及需要透氣性、透濕性、耐強度和耐熱的領域，例如用于建筑材料等以及鞋類材料的可透濕性防水片材，并用于需要過濾性能的領域中，例如包裝材料，如干包裝材料，以及還需要具有耐輻照性和剝離強度的滅菌包裝材料。
相關技術描述通過將極細纖維無紡布層和長纖維無紡布層層疊并進行熱壓結合，從而將上述兩層一體化的方法迄今已被廣泛實施。盡管采用了聚烯烴樹脂的無紡布具有出色的耐水性，但其由于樹脂的低熔點而致耐熱性較差，且強度很小，所述聚烯烴樹脂是諸如聚丙烯的疏水性材料。因而，無紡布是不適合于要求執(zhí)行時具有這些性能的應用的材料。
盡管通過對聚乙烯進行閃蒸紡絲得到的、以Tyvek(商標名)為代表的無紡布顯示出高耐水性和高強度，但與單獨采用聚酯樹脂材料的無紡布相比，其耐熱性較差。另一方面，盡管單獨采用聚酯樹脂材料所得無紡布具有出色的強度和耐熱性，但其疏水性較差。因而無紡布是不適合于要求有高耐水性的領域的材料。
已有考慮通過將日本未審專利公開(Kokai)號11-247061中所公開的聚酯長纖維無紡布層，以及聚烯烴的極細纖維的無紡布層進行層疊，并對層疊結構體應用諸如熱壓結合或粘附的層壓方法以使結構體固著，從而賦予高強度和耐水性，所述聚烯烴例如聚丙烯。然而，當通過熱壓結合法一體化的纖維層的層壓結構體，各纖維之間的熔點差別顯著時，則極細纖維會熔化，從而纖維的層結構體會變形。其結果會出現(xiàn)的問題是，往往會發(fā)生層-層的剝離，并且作為產物的無紡布的耐水性會降低。
此外，日本未審專利公開(Kokai)號7-207566公開了多層結構的無紡布，其是通過將極細纖維構成的無紡布層與長纖維無紡布層進行層壓，以及通過施用熱壓花將所述兩層彼此進行層壓而得到，所述極細纖維是通過對組成為聚酯樹脂材料和聚烯烴樹脂材料的混合物施加熔噴而制得，所述長纖維無紡布層是通過紡粘而制得，其中層疊的無紡布彼此層壓，從而使多層無紡布具有高剝離強度，具有出色的強度和觸感，并具有過濾功能。對于均單獨由聚酯纖維構成的長纖維無紡布層和極細纖維無紡布層，二者形成的層壓結構的無紡布往往會顯示出明顯較差的撓性。加入聚丙烯極細纖維層組分盡管可緩解撓性的降低，但并不能得到具有高層-層剝離強度的層壓無紡布，這是由于通過缺少兼容性的聚丙烯并不能進行兩種纖維的充分熔融結合。
日本未審專利公開(Kokai)號7-207566中公開的技術給出了無紡布，其中將聚酯材料和聚丙烯材料的樹脂混合物用于極細纖維層，所述極細纖維層包含近似作為護套部分的聚酯聚合物和近似作為核心部分的聚丙烯聚合物，并顯示出高的剝離強度。由于作為疏水性材料的聚丙烯近似布置于各纖維橫截面的核心部分，使得即使由該纖維形成無紡布的層壓體，在纖維表面上也不能得到足夠的疏水性，其結果即是不能得到高耐水壓。
在通過層壓疏水性纖維的無紡布層而形成層壓體的過程中，特別是單獨處理具有低METSUKE(低基重)的極細纖維無紡層時，由于形狀的保持性差從而極難處理無紡布片，并且由于處理無紡布層過程中的操作成本增加，從而導致生產從經濟上處于不利。
本發(fā)明公開內容本發(fā)明的目的是提供高耐水壓聚酯無紡布，其具有出色的耐水性并具有高耐熱性和高拉伸強度。
本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)，通過由(1)極細纖維無紡布和(2)長纖維無紡布形成層壓的無紡布，即可實現(xiàn)上述目的，由此完成了本發(fā)明，所述極細纖維的制備方法為，將聚酯樹脂與特定量的聚烯烴樹脂混合，并將混合物熔融擠出紡絲，從而在纖維表面中散布有特定比率的不連續(xù)疏水點(區(qū)域)，由此制得極細纖維。
本發(fā)明提供了高耐水壓聚酯無紡布，其由層壓的無紡布結構體構成，其中通過熱壓結合使極細纖維無紡布層與長纖維無紡布層一體化，所述極細纖維無紡布層由與1重量％以上聚烯烴樹脂混合的聚酯樹脂材料構成并具有約5μm以下的直徑，所述長纖維無紡布層主要含有聚酯樹脂并具有7μm以上的纖維直徑，所述層壓的結構體具有2kPa以上的耐水壓值。
附圖簡述

圖1所示為形成極細纖維的聚酯樹脂中聚丙烯樹脂的混合量與層壓無紡布的耐水壓之間的關系。
圖2所示為以電子束輻照本發(fā)明的層壓無紡布后，拉伸強度的保持曲線。
圖3為在含聚烯烴樹脂的聚酯樹脂的極細纖維表面內，聚丙烯樹脂相的散布狀態(tài)的略圖。
圖4為方法示圖，示出了生產本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布的方法的一個實施方案。
如下將詳細描述本發(fā)明。
本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布的制備方法為將各自含有纖維的無紡布進行層疊，所述纖維的直徑和組成不同于其他布的纖維，并通過熱軋光等等作用將層疊的無紡布的層疊結構體進行熱固著，從而賦予聚酯無紡布異常高的耐水壓性。
形成本發(fā)明層疊結構體的一種無紡布層組分是由聚酯樹脂的極細纖維形成的無紡布，所述聚酯樹脂以特定比率含有特定的聚烯烴樹脂，該極細纖維通過熔噴紡絲而形成并具有5μm以下的纖維直徑；另一種無紡布層組分是主要由聚酯樹脂形成的長纖維無紡布，其纖維具有7μm以上的直徑，更優(yōu)選為7-20μm的直徑。
在本發(fā)明中，對特定兩種類型的、樹脂組成和纖維直徑彼此不同的無紡布層疊所得的層疊結構體，當通過如上說明的熱軋光等方法將層疊結構體進行加壓或熱壓結合時，則對形成各無紡布的聚酯纖維而言，占據(jù)其表面的聚烯烴樹脂的熔融粘著作用使得各纖維之間及無紡布層之間發(fā)生熱熔融粘著結合，從而使層疊結構體固著。
通過其中使疏水性聚烯烴樹脂以散布狀態(tài)不連續(xù)分布于形成聚酯極細纖維無紡布組分的聚酯極細纖維的纖維表面內的結構體得到的本發(fā)明聚酯無紡布顯示出了耐水壓性，其中散布的樹脂起疏水點的作用。
圖3示出了在聚酯極細纖維(F)表面內，聚烯烴相(b)在聚酯相(a)中的不連續(xù)散布和暴露狀態(tài)。
在形成本發(fā)明的極細纖維無紡布層的聚酯極細纖維相中，通過如后描述的評測方法(7)觀測聚烯烴樹脂相的散布狀態(tài)，證實得到了如下結果在聚烯烴的熔融處理之后，通過SEM照相觀察法觀測聚酯極細纖維時，其結果是在纖維表面內觀測到了聚烯烴熔融形成的孔和線性散布痕跡；因而極細纖維具有的結構為，形成極細纖維的聚酯樹脂內所含聚烯烴在流出時存在于纖維的表面。此外，還發(fā)現(xiàn)如下結果由不含聚烯烴樹脂的聚酯樹脂的極細纖維形成的無紡布顯示不出2kPa以上的耐水壓值，即便是通過軋光輥對纖維層進行牢固的熱結合。
形成本發(fā)明中極細纖維無紡布層的、直徑為5μm以下的聚酯極細纖維，是含有1重量％以上聚烯烴樹脂的聚酯樹脂組合物的極細纖維。
為了得到高耐水壓值，極細纖維層中聚烯烴樹脂的混合量優(yōu)選為5～75重量％，更優(yōu)選為10～50重量％。圖1作為一個實施方案示出了實施例1-7中，作為典型聚烯烴樹脂的聚丙烯樹脂的混合量與耐水壓值之間的關系。從圖中可得出如下結論當混合有聚丙烯樹脂時，即使是很小的混合量往往也會顯著改進耐水壓值；當聚烯烴樹脂的混合量為10～50重量％時，則耐水壓值變?yōu)?kPa以上，并顯示有最大值，層壓體具有極高的耐水壓值；當混合量超出50重量％時，則耐水壓值略微降低，并趨向于減至7kPa以下。
此處的聚酯樹脂指的是熱塑性聚酯，其典型實例包括聚對苯二甲酸亞乙酯，聚對苯二甲酸亞丁酯和聚對苯二甲酸亞丙酯。熱塑性聚酯也可以是聚合或共聚的聚酯，其酸組分為間苯二甲酸、鄰苯二甲酸等。此外，聚酯樹脂也可以是生物可降解的樹脂，例如含有聚α羥基酸作為主要重復單元的共聚物，所述聚α羥基酸例如聚乙醇酸或聚乳酸。
另一方面，待加入到聚酯樹脂或與其混合的聚烯烴的實例包括聚丙烯和聚乙烯。聚丙烯可以是以常規(guī)齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑合成所得的聚合物，也可以是以單一位點活化催化劑合成所得的聚合物，所述單一位點活化催化劑代表為金屬茂。聚乙烯可以是LLDPE(直鏈低密度聚乙烯)，LDPE(低密度聚乙烯)，HDPE(高密度聚乙烯)等。此外，聚乙烯還可以是聚丙烯和聚乙烯的共聚物，或可以是將聚乙烯和其他添加劑加入至聚丙烯所得的聚合物。
盡管疏水性聚烯烴樹脂在纖維表面是不連續(xù)存在的，但纖維表面優(yōu)選具有熱膠粘劑聚酯表面。已經發(fā)現(xiàn)，存在制備上述聚酯極細纖維所必要的優(yōu)選聚酯樹脂組合物的條件。
對于聚酯樹脂粘度，當粘度過高時，則使纖維直徑的減小變得困難；另一方面，粘度降低時，則在生產過程中易于形成飛毛，從而穩(wěn)定紡絲變得困難。因此，溶液粘度優(yōu)選為0.2-0.8ηsp/C，更優(yōu)選為0.2-0.6ηsp/C。另外，溶液粘度的測定方法為將0.25g樣本溶解于25ml鄰氯酚溶劑中，通常在35℃溫度確定粘度。對于極細纖維無紡布層的結構體，由于纖維表面疏水點的不連續(xù)存在(如圖3中所示)令人滿意，而疏水點也可以為類似分散點、類似線性點或面點的圖案。然而，當所述結構體具有完整的護套-核心結構(例如聚烯烴近似處于護套部分，聚酯近似處于核心部分)時，通過熱壓結合進行的一體化不時宜地會導致如下缺陷極細纖維無紡布層和長纖維無紡布層的熔融粘著變得不完全，從而降低了剝離強度，并且烯烴在表面層內流出或滲出，從而引起輥筒表面被污染的加工問題。此外，在把與極細纖維無紡布層具有不同表面張力的試劑滴于極細纖維無紡布層上時，所述極細纖維無紡布層顯示50mN/m以下的潤濕和浸漬起始水平，更優(yōu)選40mN/m以下。當潤濕和浸漬起始水平超出50mN/m時，則纖維表面存在的疏水點變得不完全。其結果，極細纖維無紡布層和長纖維無紡布層的層壓結構體的耐水性也降低了。采用溶體指數(shù)儀熔體流動計量器，在21.18N的試驗載荷及與實際熔融紡絲相同的溫度測量每10分鐘熔融聚合物的排放量，將該量定義為熔體流動速率。當聚烯烴樹脂顯示出比聚酯樹脂更高的熔體流動速率時，聚烯烴樹脂即可能易于流出。因此，對于待使用的聚烯烴樹脂的聚合物粘度，其MFR應為20g/10min以上。然而，當聚烯烴樹脂趨向于在纖維表面流出或滲出時，則更為改進了纖維表面的疏水作用。因而聚烯烴樹脂的MFR優(yōu)選為100g/10min以上，更優(yōu)選為500-3,000g/10min(樹脂為高流動型)。另外，MFR的測量為根據(jù)JTS K 7210而進行，試驗條件如下試驗溫度230℃；試驗載荷為21.18N。
本發(fā)明中所用聚酯極細纖維無紡布層為通過如下操作而制得將上述聚烯烴樹脂與熱塑性聚酯樹脂在擠出機中混合，得到聚酯樹脂組合物的熔融材料；通過熔噴噴嘴，經熔噴紡絲而排放熔融材料，從而使其以極細纖維方式堆積于收集表面上。采用熔噴的生產方法的具體實施方案描述于如日本已審專利公開(Kokoku)號62-2062和56-33511中。
形成極細纖維無紡布層的纖維的直徑為5μm以下，優(yōu)選0.5～3μm，特別優(yōu)選為0.5-2μm。
當纖維直徑更小時，則越發(fā)改進了耐水性。然而，當纖維直徑低于0.5μm時，纖維往往會破裂，并在生產過程中往往會形成飛毛。從而使穩(wěn)定紡絲變得困難。盡管存在在紡絲過程中減少每個紡絲噴孔的聚合物排放量的方法，但該方法降低了生產率，因而經濟上并非優(yōu)選。另一方面，當纖維直徑超出5μm時，則纖維-纖維的間隙增加，從而不能得到足夠的耐水性能。
纖維直徑7μm以上的聚酯長纖維無紡布層由無紡布形成，所述無紡布由纖維直徑7μm以上的聚酯長纖維形成，所述聚酯長纖維是通過對熱塑性聚酯樹脂應用諸如描述于日本已審專利公開號49-30861和37-4993等等中的紡粘無紡布生產方法而制得。
此處的聚酯樹脂是指聚對苯二甲酸亞乙酯，聚對苯二甲酸亞丁酯和聚對苯二甲酸亞丙酯，其也可以是其中聚合了間苯二甲酸、鄰苯二甲酸等所得的聚酯。此外，聚酯樹脂也可以是生物可降解的樹脂，例如含有聚(α羥基酸)作為主要重復單元的共聚物，所述聚(α羥基酸)例如聚乙醇酸或聚乳酸。此外，聚酯樹脂還可以是通過將用于聚酯長纖維無紡布的聚酯樹脂與聚烯烴樹脂混合所得的樹脂組合物，所述聚烯烴樹脂的用量相對于聚酯不超過7重量％。待混合的聚烯烴樹脂可以是選自聚烯烴樹脂的聚合物或共聚物，所述聚烯烴樹脂與要形成極細纖維無紡布的聚酯樹脂待混合。
含有上述聚烯烴樹脂的聚酯長纖維無紡布在表面粘有水分時，顯示出出色的疏水效果，在表面上滴有表面張力不同于無紡布的試劑時顯示出改進的潤濕和浸漬起始水平，并顯示出改進的防透水性。將聚烯烴樹脂與用于聚酯長纖維無紡布的聚酯材料混合，當混合量增加時改進了表面的疏水效果。然而，為了實施穩(wěn)定的紡絲，最優(yōu)選為3重量％以下的混合量。
所制得的由極細纖維無紡布層和長纖維無紡布層構成的本發(fā)明無紡布層壓體，其具有的METSUKE(基重)為10g/m2以上。作為無紡布層壓體中的組分的極細纖維無紡布層，其具有的METSUKE必須為2g/m2以上，作為無紡布層壓體中的組分的長纖維無紡布層，其具有的METSUKE則必須為8g/m2以上。
根據(jù)本發(fā)明，主要通過極細纖維無紡布層的性能而賦予本發(fā)明的無紡布層壓體耐水性能。單獨由極細纖維層形成的無紡布由于強度不足，因而對無紡布結構體施加水壓時會使無紡布結構體開孔，從而使無紡布不能顯示足夠的耐水性能。另一方面，當占據(jù)無紡布層壓體內的長纖維無紡布層的METSUKE低于8g/m2，則不能得到足以保護布置于層壓結構體內的極細纖維無紡布層免受破壞的強度。其結果減少了耐水性。當層壓結構體內極細纖維層的METSUKE低于2g/m2，則不能得到所期望的耐水性能的改進，并且不時宜地會降低生產率。當將本發(fā)明的無紡布層壓體用于諸如包裝材料、建筑材料或鞋用材料的材料時，還要求有更高的強度和更高的耐水壓性。因而優(yōu)選有設計如下的METSUKE層疊結構體METSUKE為40g/m2以上；長纖維無紡布層METSUKE為20g/m2以上；極細纖維無紡布層METSUKE為6g/m2以上。
本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布獲得方法為將長纖維無紡布層和極細纖維無紡布層以此順序層壓，并通過熱壓結合法使其一體化。對于極細纖維無紡布層的構成纖維，形成纖維的聚酯具有低結晶度，并且纖維表面存在有聚烯烴樹脂。其結果，在層疊的無紡布結構體的固著中，當層疊的無紡布與熱壓輥直接接觸時，輥筒可能會將無紡布除去。由于上述原因，優(yōu)選以如下步驟制備層壓的無紡布將長纖維無紡布層、極細纖維無紡布層和長纖維無紡布層以此順序層疊，通過熱壓結合法使層疊的無紡布層一體化。層疊結構體的內含物還可以是，例如多層的層疊結構體，其中極細纖維無紡布層為雙層，或者將兩個長纖維無紡布層置為上層和下層并將極細纖維無紡布層置于上層和下層之間作為中間層。
本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布是根據(jù)如下步驟而生產將長纖維和極細纖維以片樣形式層疊，并以平滑輥或壓花輥對層疊的多層片樣料片體進行熱壓結合，從而使層疊的結構體固著。
圖4所示為本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布的連續(xù)生產工藝的方案視圖。在圖4的連續(xù)生產工藝中，本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布(200)是按如下闡述而制得將從紡粘無紡布紡絲單元(20)紡絲而成的長纖維紡粘料片(S1)堆積于圖4中從左向右行進的環(huán)形收集網(100)上，所述紡絲單元(20)安裝于圖4中的左上端部；將由給定尺寸且從熔噴紡絲設備(30)紡絲而得的極細纖維構成的片樣料片(M)堆積于長纖維紡粘料片上，所述熔噴紡絲設備(30)安裝于圖4的中間上側部；將由另一紡粘無紡布紡絲單元(20)紡絲而成的長纖維紡粘料片(S2)堆積于極細纖維層(M)面上，從而得到三層無紡布的層疊片，其具有長纖維無紡布(S1)/極細纖維無紡布(M)/長纖維無紡布(S2)的結構，所述另一紡粘無紡布紡絲單元(20)安裝于圖4中的右上部(下游側)；通過收集傳送帶將三層無紡布的層疊片進一步傳送向右側，從末端部取出到外側，并使其通過熱軋光機(101)、(102)從而使三層無紡布結構體固著。作為采用上述工藝的結果，可容易地重復如下過程將一個或多個紡絲的長纖維無紡布層在用于收集料片的輸送網上進行堆積，將一個或多個紡絲的極細纖維無紡布層在相同輸送網上以置于長纖維無紡布層之上的方式進行層疊，通過重復上述過程，可得到層疊的結構片，其中一個或多個紡絲的長纖維無紡布層與一個或多個任選數(shù)量的極細纖維無紡布層層疊于相同的輸送網上。在圖4中，標號所指為如下21擠出機；22紡粘紡絲噴嘴；23冷卻腔；24吸管；31擠出機；32齒輪泵；33熔體流動紡絲噴嘴。
采用兩層或多層長纖維無紡布具有如下優(yōu)點當例如在一個紡絲機中產生出不均勻的表面形態(tài)或諸如針孔、折起、轉彎或隆起的缺陷部分時，剩余的其他無紡布可覆蓋缺陷部分；因而可使極細纖維無紡布層的層疊結構體在無紡布結構體的整個表面上保持更均一的效果。類似地，采用多層極細纖維無紡布具有如下優(yōu)點當例如在一個紡絲機中產生出不均勻形態(tài)或諸如針孔的缺陷部分時，剩余的其他無紡布可覆蓋之前的無紡布的缺陷部分；因而，該操作可優(yōu)選抑制物理性能(特別是耐水壓性)上的差異。
層壓的無紡布結構體必須通過對結構體內的無紡布層和纖維的熱壓結合而進行一體化及固著。
為了通過熱壓結合法得到一體化結構體的高耐水壓性，理想地可以例如金屬平滑輥在層-層面內產生出均一的熱結合。
熱結合在180-245℃實施。然而低溫處會形成表面絨毛，而在高溫處混合的混合聚烯烴樹脂會熔化并滴落。因此，熱結合溫度優(yōu)選為190-230℃。此外，當考慮抑制表面絨毛的形成時，則將層疊的結構體在熱結合過程中以1-30t/m(噸/米)的壓力進行增壓，優(yōu)選為2t/m的壓力。為了完全抑制表面絨毛的形成，可在一步壓縮之后，以軋光輥將一體化的結構體進行平整化加工。
與以壓花輥進行的、壓花部分受損害的熱壓結合相比，由于以平滑輥對層疊結構體進行熱壓結合并沒有損害極細纖維層，因而為了盡可能地顯示出耐水性，優(yōu)選以平滑輥進行熱壓結合。但以壓花輥進行的熱壓結合也可實施。盡管在與壓花輥的局部粘附中對壓花形狀和壓花比并無特別限制，但優(yōu)選的壓花區(qū)域比為5-40％的局部粘附。
通過熱壓結合經一體化而制得的層壓無紡布，可通過采用憎水劑對其施加憎水處理而使其另外具有改進的耐水性，所述憎水劑例如硅樹脂型憎水劑和氟型憎水劑。
由于本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布在層壓的無紡布結構體內含有極細纖維無紡布層，因而該無紡布具有出色的細菌屏蔽性能及過濾性能。盡管所述無紡布含有聚烯烴，但其含有大量的聚酯樹脂作為層壓的無紡布結構體并具有出色的耐輻照性。此外，通過Japan ElectronBeam Irradiation Service K.K.，以20-60kGy強度的電子束對無紡布進行輻照，并基于未以電子束輻照的相同紡布的拉伸強度，評測拉伸強度的保持率。當對相同的層壓無紡布進行熱封時，或者對層壓的無紡布與用于熱封為PET膜并用作無菌包裝材料的薄膜等進行熱封，所述薄膜通過層壓聚丙烯膜而制得時，所述無紡布顯示出出色的剝離強度，并且既無絨毛形成也無形狀改變，這是因為其含有聚烯烴。
在本發(fā)明中，如上所述形成聚酯無紡布層壓體可得到高耐水壓聚酯無紡布，其顯示出高透氣性，透濕性，耐熱性和拉伸強度。
本發(fā)明最優(yōu)實施方式下面將通過參考實施例進一步詳細解釋本發(fā)明。然而，不應將本發(fā)明限定為僅在實施例中所提及的特定實施方案。
另外，如下將說明實施例中特定性能的評測方法。
(1)紡布中構成纖維的纖維直徑(μm)的測量分別按10cm的寬度切除織邊末端，將產生出的無紡布朝橫向分成5等分，并抽樣出1cm×1cm的試件。采用顯微鏡將試件分成極細纖維層和長纖維無紡布層。以顯微鏡(商品名High-MagnificationMicroscope VH-8000，由KEYENCE Co.，Ltd制造)對每一層測量50個點的直徑，并由平均值計算纖維直徑(小數(shù)點第一位后的數(shù)值四舍五入)。
(2)測量耐水壓值(kPa)分別按10cm的寬度切除織邊末端，將產生出的無紡布朝橫向分成5等份，并按縱向分成3等份。從所得15個區(qū)域中分別抽樣出20cm×20cm的試件。根據(jù)JIS L 1092在樣本上測量耐水壓值。計算所測值的平均值，并定義為耐水壓值。
另外，對于平均耐水壓值為1kPa以上的無紡布，為了排除在測量過程中瞬時顯示出的表觀耐水性的可能性，需實施如下操作。以設備對無紡布實施1kPa的水壓，確認在壓力施加過程中未發(fā)生漏水。然后使無紡布靜置24小時，同時施加水壓，并確認是否發(fā)生漏水。當發(fā)生漏水時，則將耐水壓值規(guī)定為0。
·使無紡布靜置24小時后，未發(fā)生漏水；○·使無紡布靜置24小時偶，發(fā)生漏水；×(3)拉伸強度(N/3cm)的測量分別按10cm寬度切除織邊末端，將產生出的無紡布朝橫向分成5等份，朝縱向分成3等份。從所得15個區(qū)域中分別朝橫向抽樣出3cm×20cm的試件，及朝縱向抽樣出3cm×20cm的試件。將各試件連接至低速伸長型且柄-柄距離為10cm的拉伸試驗機，并在30cm/min拉伸速度下對試件施加載荷直至發(fā)生斷裂。確定縱向最大載荷過程中試件拉伸強度的平均值和橫向最大載荷過程中試件拉伸強度的平均值，并按如下通式計算拉伸強度(小數(shù)點第一位后的數(shù)值四舍五入)拉伸強度＝(縱向平均值+橫向平均值)/2(N/3cm)(4)濕表面拉伸試驗對用作層組分的極細纖維無紡布層和層壓無紡布進行取樣。按次序使用各自具有不同表面張力的試劑，使得高表面張力的試劑先使用，并觀察潤濕和浸潤起始水平。另外，試劑在每一樣本上的滴加量為2-3滴。
試劑由Wako Chemicals Co.Ltd.
組分乙二醇，單乙醚和甲酰胺表面張力54-34mN/m(蒸餾水76mN/m)(5)耐熱試驗分別按10cm寬度切除織邊末端，將所產生出的無紡布朝橫向分成3等份，朝縱向分成3等份。對所得的9個區(qū)域分別朝橫向抽樣出20cm×30cm的試件，及朝縱向抽樣出20cm×30cm的試件。將各樣本在熱風爐中以90℃溫度及1m/min吹氣速度進行熱處理，測量拉伸強度(縱向或橫向)。基于熱處理前的數(shù)據(jù)，得到強度保持率的平均值。
(6)粉末泄漏試驗分別按10cm寬度切除織邊末端，將所產生出的無紡布朝橫向分成3等份，并朝縱向分成3等份。從所得的9個區(qū)域分別朝橫向抽樣出20cm×30cm的試件，及朝縱向抽樣出20cm×30cm的試件。采用輕敲篩搖設備(R-2型，由Tanaka Kagakukiki K.K.制造)，在如下條件下對每一試件進行粉末泄漏試驗采用粒徑0.7-3μm的石灰粉；篩搖速率為270次/分鐘；撞擊速率(上和下)為156次/分鐘。確認是否發(fā)生粉末泄漏，即便只有一個試件上發(fā)生粉末泄漏，即判定為粉末泄漏。
(7)評測纖維內聚烯烴樹脂的散布狀態(tài)對用作層組分的極細纖維無紡布層進行抽樣，將其保存于包裝籠內，并將其浸漬入在油浴中加熱至150℃的鄰二氯苯內持續(xù)4小時。加熱處理后，將無紡布樣本各自保存于玻璃板之間，并進行真空干燥(40℃持續(xù)15小時)。該處理之后，通過SEM觀察和DSC測量確認樣本內聚烯烴樹脂的存在。
上述測量中所用設備和條件如下所闡明。
①SEM觀察條件設備S-4100(商品名，Hitachi Ltd.制造)加速電壓1.5kV預處理Pt-Pd氣相沉積，0.1托，4.5mA×2min(IB-5型Ion-Coater(商品名，由Eiko Engineering Co.Ltd.制造)②DSC測量條件設備DSC210(商品名，由S11 Nanotechnology K.K.制造)測量氛圍氮(氣流速率50ml/min)測量溫度室溫至300℃加熱速率10℃/min(8)細菌透過性試驗分別按10cm寬度切除織邊末端，將所產生出的無紡布朝橫向分成3等份，并抽樣出縱向及橫向為5cm×5cm的試件。將試件在121℃進行15分鐘的高壓蒸汽滅菌，并用作樣本。將上述樣本置于瓊脂平板介質上，并在其上滴加0.5ml大腸桿菌(E.Coli)的細菌溶液，然后使樣本于室溫靜置。1小時后，從瓊脂平板介質除去一個樣本，3小時后除去另一樣本，24小時后將其他樣本除去。將平板介質在35±1℃培養(yǎng)2天，并測量各介質上生長的菌落數(shù)。
①試驗細菌E.Coli NBRC 3301(E.Coli)②試驗介質NA介質普通瓊脂介質(Eiken Kagaku Co.，Ltd.)SA介質標準瓊脂介質(Eiken Kagaku Co.，Ltd.)細菌溶液的制備——將試驗溶液于35±1℃在NA介質中培養(yǎng)18-24小時。將由此得到的試驗細菌菌體懸浮于無菌生理鹽水中，并將溶液調節(jié)成每毫升含有102-103細菌。將該溶液定義為細菌溶液。
另外，通過采用SA介質的平板培養(yǎng)方法(于35±1℃培養(yǎng)2天)，測量細菌溶液的活細菌數(shù)。
(實施例1-7，比較例1-2)將帶有長纖維無紡布上層和長纖維無紡布下層，其中各層具有25g/m2的METSUKE，及帶有以上層和下層覆蓋的、METSUKE為10g/m2的極細纖維中間層的三層層壓結構體，以平滑輥在210℃及3.5t/m輸送管線壓力對結構體進行熱壓結合而使其一體化。長纖維無紡布層的材料為單獨的聚酯，其纖維直徑為13μm。用于極細纖維無紡布層的聚酯材料顯示出0.48ηsp/C的溶液粘度，將該聚酯材料與1重量％(實施例1)、10重量％(實施例2)、30重量％(實施例3)、50重量％(實施例4)或75重量％(實施例5)的聚丙烯混合，所述聚丙烯顯示出700g/10min的MFR。在比較例1中，單獨采用相同的聚酯材料，而不與用于極細纖維無紡布層的聚丙烯混合。在比較例2中，則單獨采用相同的聚丙烯用于極細纖維無紡布層。比較例1和2中極細纖維層的纖維直徑為2μm。
此外，以與實施例3相同的方式操作實施例6，不同之處在于將用于長纖維無紡布層的相同聚酯材料與3重量％的相同聚丙烯混合。
此外，以與實施例3相同的方式操作實施例7，不同之處在于長纖維無紡布層和極細纖維無紡布層的METSUKE分別為16.5g/m2和7g/m2。此外，以與實施例3相同的方式操作實施例8，不同之處在于采用帶有編織圖案且壓花比為15％的壓花輥。于210℃和3.5t/m輸送管線壓力對層疊結構體進行熱壓結合，從而得到層壓的無紡布。表1和圖1示出了布的強度和耐水性的評測結果。
當極細纖維層不含聚丙烯時，盡管強度會增大，但耐水壓值會降至小于2kPa。盡管加入聚丙烯通常某種程度上會降低強度，但其明顯改進了耐水性。此外，與平滑輥相比，以壓花輥進行的熱壓結合某種程度上降低了耐水性。然而，所得層壓的無紡布可具有高達2kPa以上的耐水壓值，以及基本未改變的強度。而單獨以聚丙烯材料制備極細纖維無紡布層時，所得的層壓無紡布具有如下缺點熱壓結合過程中聚丙烯會熔化并流出，從而破壞了極細纖維無紡布層的纖維結構并形成裂縫和針孔，并且未觀察到耐水壓性的改進；此外，為了保持極細纖維無紡布層的纖維結構，熱壓結合過程中必須降低輥筒溫度，這就使抑制表面絨毛的形成變得困難，從而降低了剝離強度和拉伸強度，并使得層壓體的外觀和形狀變差。
表1

表1續(xù)

(實施例9)將兩層長纖維無紡布層疊于相同的輸送網上，另層疊兩層極細纖維無紡布層，然后進一步層疊一層長纖維無紡布層。所得5層結構體的METSUKE如下第一和第二長纖維無紡布層各自為12.5g/m2；第三和第四極細纖維無紡布層各自為5g/m2；第五長纖維無紡布層為25g/m2。采用平滑輥于210℃和3.5t/m輸送管線壓力，通過熱壓結合對層疊的結構體進行一體化。長纖維無紡布層的材料單獨為聚酯，其纖維直徑為13μm。將用于極細纖維無紡布層的、溶液粘度為0.48ηsp/C的聚酯材料與30重量％(實施例9)的、MFR為700g/10min的聚丙烯混合。極細纖維無紡布層的纖維直徑為2μm。表2示出了試驗結果。
與由三層結構體制備的層壓無紡布相比，該層壓的無紡布顯示出略高的平均耐水壓值。此外，與由三層結構體制備的層壓無紡布相比，該層壓的無紡布顯示出更高的最低耐水壓值。該結果是通過使極細纖維無紡布層在長纖維無紡布層內的防護作用均一化并通過極細纖維無紡布層的形成的均一化效應而得到。
表2

注S＝長纖維無紡布層M＝極細纖維無紡布層(實施例10至11)在實施例10中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于用于極細纖維無紡布層的材料是通過將聚酯材料與30％的顯示MFR為53g/10min的HDPE混合而制得，且纖維直徑為2μm。在實施例11中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于用于極細纖維無紡布層的材料是通過將聚酯材料與30％的顯示MFR為132g/10min的LDPE混合而制得，且纖維直徑為2μm。表3示出了從所得層壓無紡布抽樣的試件的強度和耐水壓值的評測結果。
從表3可以獲悉，與將聚酯材料和聚丙烯混合而制備極細纖維無紡布層類似，即便改變聚乙烯的型號，仍能改善無紡布的耐水性。
表3

(實施例12-13，比較例3)在實施例12中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于極細纖維無紡布層的纖維直徑為1.5μm。在實施例13中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于極細纖維無紡布層的纖維直徑為2.8μm。在比較例3中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于極細纖維無紡布層的纖維直徑為6.0μm。表4示出了從上述層壓無紡布抽樣出的試件的強度和耐水性的評測結果。當極細纖維無紡布層的纖維直徑超出5μm時，盡管顯示強度基本無改變，但由于極細纖維層內的覆蓋效應減少，因而耐水性降低了。
表4

(實施例14，比較例4-5)
在實施例14中，以與實施例3相同的方式制備層壓無紡布，不同之處在于總METSUKE和極細纖維無紡布層的METSUKE分別為10g/m2和2g/m2。在比較例4中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于總METSUKE和極細纖維無紡布層的METSUKE分別為10g/m2和1g/m2。在比較例5中，以與實施例3相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于總METSUKE和極細纖維無紡布層的METSUKE分別為10g/m2和4g/m2。表5示出了從所得層壓無紡布抽樣出的試件的強度和耐水性的評測結果。
當極細纖維無紡布層的METSUKE為1g/m2時，由于極細纖維層的絕對量減少而降低了覆蓋效應，因而不能顯示出高耐水壓值。此外，當極細纖維層的METSUKE為4g/m2時，保持極細纖維層的長纖維無紡布層的強度減少至低于13N/3cm，其結果即是不能顯示出高耐水壓值。
表5

(實施例15-22，比較例5)從各自具有30g/m2的METSUKE且纖維直徑為2μm的如下極細纖維無紡布層分別制備層壓的無紡布聚酯材料與1重量％的、MFR為700g/10min的聚丙烯混合所得極細纖維無紡布層(實施例15)；聚酯材料與30重量％的聚丙烯混合所得極細纖維無紡布層(實施例16)；聚酯材料與50重量％的聚丙烯混合所得極細纖維無紡布層(實施例17)；聚酯材料與75重量％的聚丙烯混合所得極細纖維無紡布層(實施例18)；及單獨采用聚酯材料所得的極細纖維無紡布層(比較例5)。以與實施例14相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于采用MFR為40g/10min的聚丙烯(實施例19)。以與實施例14相同的方式制備層壓的無紡布，不同之處在于采用MFR為1,500g/10min的聚丙烯(實施例20)。將實施例6中的層壓結構體用作層壓的無紡布(實施例22)。將比較例6中的層壓結構體用作層壓的無紡布(比較例6)。在上述的層壓無紡布上實施濕度和拉伸試驗，表6示出了試驗結果。
應當理解，當極細纖維無紡布層不含聚丙烯時，即使是高表面張力的試劑也能浸潤布層，當其含聚丙烯時，即使是低表面張力的試劑也不能浸潤布層。此外，即使改變待混合的聚乙烯的MFR，浸潤布層的試劑的表面張力也不會發(fā)生變化。此外，可以理解當極細纖維無紡布層不含聚丙烯時，帶有長纖維無紡布層的一體化層疊結構體可類似被高表面張力的試劑所浸潤，而當其含有聚丙烯時，一體化的結構體甚至不能被低表面張力的試劑所浸潤。還可理解，帶有長纖維無紡布層的一體化層疊結構體，當所述長纖維無紡布層含有聚丙烯時，則所述一體化層疊結構體甚至不能被更低表面張力的試劑所浸潤。如這些結果所示，將聚酯與聚丙烯混合使得所產生的極細纖維無紡布層或一體化的層疊結構體甚至幾乎不能被低表面張力的試劑所浸潤。因而可將該事實看作是不透水性的一個因素(耐水性的改進)。
表6

表6續(xù)

(實施例23至26)將實施例3中的層壓體樣本在熱風爐中熱處理200小時(實施例23)和1,200小時(實施例24)。此外，將實施例4中的層壓體樣本在熱風爐中熱處理200小時(實施例25)和1,200小時(實施例26)。表7示出了由此熱處理后樣本的強度保持率的評測結果。可以理解，熱處理1,200小時侯，即便是極細纖維無紡布層內添加有聚丙烯，層壓體顯示的強度仍基本沒有減少。
表7

(實施例27)表8示出了采用篩搖設備對實施例3的層壓體進行的粉末泄漏的評測結果。由于極細纖維無紡布層的過濾作用，即便是采用粒徑約0.7μm的粉末(石灰)，也不會發(fā)生粉末的泄漏。因而可以理解該層壓體可用作干(石灰)包裝材料，等等。
表8

(實施例28)表9示出了在實施例3的層壓體上實施的細菌透過性試驗(實施例28)的結果。

使層壓體靜置24小時后，由于細菌溶液未透過層壓體，因而介質上未發(fā)現(xiàn)生長的菌落。因而可以理解該層壓體具有出色的細菌屏蔽性能。
(實施例29-31，比較例8-13)將三個實施例3層壓體的樣本分別于20kGy(實施例29)、40kGy(實施例30)和60kGy(實施例31)的強度處以電子束進行輻照。此外，將通過閃蒸紡絲制得的聚乙烯無紡布的三個樣本分別于20kGy(比較例8)、40kGy(比較例9)和60kGy(比較例10)的強度處以電子束進行類似輻照。此外，將紡粘/熔噴/紡粘層壓體的三個樣本分別于20kGy(比較例11)、40kGy(比較例12)和60kGy(比較例13)的強度處以電子束進行類似輻照。輻照后，測量樣本的拉伸強度。表10和圖2基于輻照之前的拉伸強度示出了拉伸強度保持率的評測結果。
實施例10

從表10可以獲悉，實施例3中的本發(fā)明層壓體即便是以60kGy強度的電子束輻照，其拉伸強度仍無變化并具有優(yōu)異的耐輻照性。但也可獲悉，隨著電子束的輻照強度增加時，聚乙烯無紡布和聚丙烯無紡布的拉伸強度減少了。
工業(yè)適用性本發(fā)明的高耐水壓聚酯無紡布確保了各種性能的良好平衡，例如出色的耐熱性、耐輻照性和屏蔽性能以及出色的耐水性和高拉伸強度。由于上述原因，所述聚酯無紡布是適合于用作建筑材料和鞋類材料的可透濕防水片材的無紡布材料，此外，其還適用于要求過濾性能的領域，例如各種包裝材料，如用作包裝材料的干包裝材料和無菌包裝材料。
權利要求
1.由層壓的無紡布結構體構成的高耐水壓聚酯無紡布，其中通過熱壓結合將極細纖維無紡布層與長纖維無紡布層一體化，所述極細纖維無紡布層由與1重量％以上聚烯烴樹脂混合的聚酯樹脂材料構成并具有5μm以下的纖維直徑，所述長纖維無紡布層主要含有聚酯樹脂并具有7μm以上的纖維直徑，所述層壓的結構體具有2kPa以上的耐水壓值。
2.根據(jù)權利要求1的高耐水壓聚酯無紡布，其中層壓的無紡布結構體具有70重量％以上的聚酯樹脂含量。
3.根據(jù)權利要求1或2的高耐水壓聚酯無紡布，其中聚烯烴樹脂的不連續(xù)相散布在形成極細纖維無紡布的極細纖維表面。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中形成長纖維無紡布的長纖維由含有7重量％以下聚烯烴樹脂的聚酯樹脂構成。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中層壓的結構體的基重為10g/m2以上，長纖維無紡布層的基重為8g/m2以上，極細纖維無紡布層的基重為2g/m2以上，且層壓的結構體的拉伸強度為13N/3cm以上。
6.根據(jù)權利要求1-4任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中長纖維無紡布層的基重為20g/m2以上，極細纖維無紡布層的基重為6g/m2以上，層壓的無紡布結構體的基重為40g/m2以上，且該層壓的無紡布結構體的拉伸強度為60N/3cm以上，耐水壓值為3kPa以上。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中極細纖維無紡布層由極細纖維形成，所述極細纖維由含有5～75重量％聚烯烴樹脂的聚酯樹脂材料構成。
8.根據(jù)權利要求1-6任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中極細纖維無紡布由極細纖維形成，所述極細纖維由含有10～50重量％聚烯烴樹脂的聚酯樹脂材料構成。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中形成極細纖維無紡布的極細纖維由溶液粘度范圍為0.2～0.8ηsp/C的聚酯樹脂形成。
10.根據(jù)權利要求1-8任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中形成極細纖維無紡布的極細纖維由溶液粘度范圍為0.2～0.6ηsp/C的聚酯樹脂形成。
11.根據(jù)權利要求1-10任一項的高耐水壓無紡布，其中將要含在形成極細纖維的聚酯樹脂中的聚烯烴具有20g/10min以上的MFR。
12.根據(jù)權利要求1-10任一項的高耐水壓無紡布，其中將要含在形成極細纖維的聚酯樹脂中的聚烯烴具有100g/10min以上的MFR。
13.根據(jù)權利要求1-10任一項的高耐水壓無紡布，其中將要含在形成極細纖維的聚酯樹脂中的聚烯烴具有500g/10min以上的MFR。
14.根據(jù)權利要求1-13任一項的高耐水壓無紡布，其中將要含在形成極細纖維的聚酯樹脂中的聚烯烴樹脂是聚丙烯或聚乙烯。
15.根據(jù)權利要求1-14任一項的高耐水壓無紡布，其中在把與極細纖維無紡布層具有不同表面張力的試劑滴于極細纖維無紡布層上時，所述極細纖維無紡布層顯示50mN/m以下的潤濕和浸漬起始水平。
16.根據(jù)權利要求1-15任一項的高耐水壓聚酯無紡布，其中該無紡布由極細纖維無紡布層形成，所述極細纖維無紡布層由通過擠出含有聚烯烴樹脂的聚酯樹脂并熔噴所擠出的樹脂而得到的極細纖維構成。
17.根據(jù)權利要求16的高耐水壓聚酯無紡布，其中該聚酯無紡布由層壓的結構體構成，所述層壓的結構體通過以熱壓結合將層疊的結構體一體化而形成，所述層疊的結構體通過依次將紡絲并堆積在輸送網上的至少一層長纖維無紡布層、將要在同一輸送網上堆積的至少一層極細纖維無紡布層和紡絲并堆積在其上的至少一層長纖維無紡布層堆積而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供具有高耐水壓的聚酯無紡布，其包括耐水壓值為2kPa以上、并且由極細纖維無紡布層和聚酯長纖維無紡布層構成的層壓無紡布結構體，所述極細纖維由含有1％以上聚烯烴材料且纖維直徑為5μm以下的聚酯材料制得，所述聚酯長纖維的纖維直徑為7μm以上，上述兩層通過熱壓結合法進行一體化。所述無紡布材料適合于用作建筑材料和鞋類材料的可透濕防水片材。其還適合要求過濾性能的領域中，例如各種包裝材料，諸如用作包裝材料的干包裝材料，和作為還要求有耐輻照性和剝離強度的無菌包裝材料。
文檔編號D04H1/55GK1761563SQ200480007430
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權日2003年3月19日
發(fā)明者細川智之, 鈴鹿隆治 申請人:旭化成纖維株式會社