專利名稱：含有有機和/或礦物粒子的無紡布制品及其制備方法
含有有機和/或礦物粒子的無紡布制品及其制備方法本發(fā)明涉及的領域為基于由合成紡織品制成的無紡布的基底。其涉及由熱塑性聚合物制成的和由化學連接的長絲或纖維組成的結構(frame) 或基底(substance)形式的柔韌的且形穩(wěn)性的無紡布制品，以及其制備方法。更具體地，本發(fā)明的目的為通過使用礦物和/或有機原料來增強由化學連接的連續(xù)纖維或長絲制成的無紡布的物理和機械性質(zhì)，例如將其在浸漬、覆蓋或分散過程中結合在粘合劑中，從而在交聯(lián)之后通過樹脂部分或全部密封。礦物和/或有機粒子原料能由粒徑和/或性質(zhì)不同的總體的混合物組成，能夠?qū)崿F(xiàn)增加構成所述無紡布制品的纖維網(wǎng)絡層之間的連接數(shù)和任選地增加在長絲或纖維之間的連結點的尺寸。在上述領域中，由于經(jīng)濟或環(huán)境原因，目前的趨勢趨向于通過減少組分或通過使用不太優(yōu)美但耐用或可更新或可循環(huán)使用或其它較低內(nèi)能的產(chǎn)品來生產(chǎn)新型無紡布制品。同時，降低生產(chǎn)成本的壓力迫使制造者越來越快地生產(chǎn)，而同時滿足不斷提高的高要求。由于熱記憶效應以及相對于在最終應用中對質(zhì)量和耐用性的要求，作為結構使用的無紡布制品的機械和熱穩(wěn)定性性質(zhì)成為絕對的決定性因素，同樣對于它們用于在浙青形成過程中或在相似約束條件下的熱處理過程中轉(zhuǎn)化的適用性也是如此。目前，這些結構常由80g/m2至350g/m2的無紡布組成，在均聚物基底的情況下通過化學方法或者在使用由兩種聚合物組成的表面的情況下將其中一種熔化通過熱的方法來使所述無紡布被交聯(lián)或穩(wěn)定。在一些情況下，在任選地作為結構使用之前，這些無紡布表面或產(chǎn)品能夠通過線、 網(wǎng)格、紡織品或玻璃或具有非常高模量的合成聚合物編織材料進行加強，所述結構被設計為采用浙青浸漬和覆蓋，而所述浙青則由聚合物或其它基底修飾或在熱約束條件下經(jīng)過轉(zhuǎn)化。在常規(guī)方法中，這些表面在進行分層之后接下來進行本領域技術人員已知的浸濕、干燥或熔化的制備過程，在它們的熱和/或化學固結之前，經(jīng)過通過機械針刺或通過液壓粘合的混合以確保纖維網(wǎng)絡至少部分結合，從而使其具有相當?shù)目沽褟姸?。隨后發(fā)生的化學或熱粘合的目的為使無紡布表面或產(chǎn)品相對于該表面或產(chǎn)品能承受的熱機械約束條件具有形穩(wěn)性。在機械或液壓或化學粘合之前或在分層過程中通過結合線、網(wǎng)格或玻璃或具有非常高模量的聚合物編織材料可能還會增強這些紡織品，其目的是在這些的熱壓(在后處理或轉(zhuǎn)化溫度下)下更進一步降低其變形性，從而穩(wěn)定纖維結構。實際上，在放置和老化中的層中的這些無紡布表面或產(chǎn)品都需要高形穩(wěn)性。而且， 在它們的制備或轉(zhuǎn)化過程中，它們同時承受比在使用或最終實施過程中所承受的更高得多強度的機械和熱約束條件。本領域已經(jīng)提供或已知的眾多類型的無紡布制品以及它們的制備方法以或多或少滿意的方式滿足了上述的要求。
因此，法國專利第FR 8816711號描述了用于制備基于無紡布材料的基底的方法， 所述無紡布材料為能夠化學或熱連接的具有良好形穩(wěn)性的平面物品，其重量為20至500g/ m2，且通過具有高模量優(yōu)選地大于50GPa的連續(xù)線縱向加強。在所得的無紡布制品中，在 180°C的溫度下和每米寬度至少80N的約束條件下發(fā)生玻璃線的斷裂，且在冷條件下的模量與含有或不含增強線的模量相同。因此，相對于標準無紡布制品，在熱條件下的形穩(wěn)性和變形性基本上得到增強。通過文獻US 6221973已知用于在密封結構工業(yè)中使用的無紡布制品的液態(tài)化學粘合劑在約200°C下的組成以及交聯(lián)機理。這些粘合劑由包含至少兩個羧基的多酸、包含至少兩個羥基的多醇和加速劑的混合物組成。為滿足新國際標準，由該US文獻公開的所產(chǎn)生的形成粘合劑的樹脂基本上不含甲醛。將該樹脂浸漬在由玻璃纖維制成的無紡布基底上，所述玻璃纖維被設計用于制備包含浙青的涂料。在浙青應用過程中遇到的由于玻璃纖維本身對溫度范圍不敏感，從而粘合劑的基本功能為通過化學連接點的凝固和銜接以確保纖維的結合，目的是通過開發(fā)可接受的抗力防止表面的機械收縮，由此不預先固結表面。與由聚酯制成的結構和更一般地由熱塑性聚合物制成的無紡布制品不同，組成在該US文獻中描述的所述結構的玻璃纖維或線不經(jīng)過與施加的高壓和溫度相關的結構改變，然后其在使用中發(fā)生的熱循環(huán)過程中產(chǎn)生剩余縮率情況。能夠?qū)崿F(xiàn)夠加強無紡布表面的眾多其它粘合劑實例為在現(xiàn)有技術中已知的，例如通過文獻 US 4076917、EP 0583086 和 WO 97/31036。某些最近的應用或產(chǎn)品/市場需要同時要求非常好的形穩(wěn)性連同增加厚度的無紡布制品。由于技術和經(jīng)濟約束通常不允許增加表面重量，因此必要的是在降低產(chǎn)品的密度上采取行動，通常基于待連接材料將真空度設置為0. 15%至0. 3%或約70%至80%。容易理解，隨著沿Z軸重疊的層的長絲或纖維之間的距離的增加，具有恒定克重的厚度的增大消極地影響連結點的數(shù)量以及尺寸，結果消極地影響所涉及的無紡布制品的穩(wěn)定性和/或模量。專利文獻US 6四9936和EP 1664418引用使用40%至95%水稀釋的交聯(lián)樹脂，任選地補充諸如硼、玻璃硅酸鹽或纖維的礦物原料，目的是制備非常硬和非常厚的產(chǎn)品(> Icm)，所述產(chǎn)品由無機纖維組成并用于絕緣。這些文獻還提到關于布或紙密封層或子層結構的可能的固結的應用。然而，在所論述的領域中，所述基底僅由玻璃纖維或長絲組成且因此對溫度不敏感。此外，所述無紡布制品未通過混合的液壓或機械針刺類型預先連接而顯著弱化了網(wǎng)絡。而且，專利文獻US 2009/0048371描述了基于由合成或人造纖維制成的無紡布， 在兩個表面上的包含浙青的密封膜的制備，其通過至少一種化學粘合劑和氫氧化鋁的混合物來固結。優(yōu)選地在190°C至210°C的溫度下進行粘合劑的干燥和交聯(lián)，持續(xù)約0. 5分鐘至約 5分鐘且優(yōu)選地為1. 3分鐘至3. 0分鐘。干燥粘合劑的重量比優(yōu)選地為待連接的無紡布制品重量的15%至20% (0. 5%至30% )。以干燥化學粘合劑比率的10%至100%的比率結合氫氧化鋁。氫氧化鋁粒子的尺寸為0. 5 μ m至50 μ m，且優(yōu)選地為0. 9 μ m至5 μ m。然后，使用浙青覆蓋或浸漬無紡布層以形成膜。該US文獻要求保護由此產(chǎn)生的表面的破壞載荷和熱穩(wěn)定性的增強。然而，在引用的比較實施例中，特別在使用10份碳酸鈣或高嶺土的過程中，注意到破壞載荷非常顯著的降低和變形性的增加。文獻BE 858986描述了包含聚合物混合物的粘合劑的使用，通過乳劑形成的粘合劑和設計為增加紡織品機械強度的惰性原料。待連接的表面由輕克數(shù)的合成、天然和/或人造纖維的混合物組成，具有僅使用連接所述纖維的粘合劑確保的纖維的銜接和最終性質(zhì)用于防止其分解或增強抗力。這些表面的平均表面重量約為25至35g/m2，且通過單體表面的重疊和隨后的固結來確保較重表面的制備。根據(jù)牽引力達到最有利的強度，即使通過使用礦物原料來增強也是非常低的且對于100g/m2計算大約為50N至80N/5cm。將這些值與形成密封結構的無紡布制品的值進行比較，其對于相同的最終重量大約大5至10倍，從而達到250至350N/5cm。在該BE文獻中描述的該產(chǎn)品的應用領域主要在基本上一次性的或打算用于熱絕緣的紡織品的結構內(nèi)。由于銜接力以及獲得的機械性質(zhì)水平的不足，這些無紡布制品不適用于在密封結構或熱穩(wěn)定性基底的結構內(nèi)使用。還需指出的是，某些原料例如硅酸鈣導致無紡布制品強度的損失。本發(fā)明涉及基于合成材料且結合至少一種粘合劑的密度小于1的柔韌無紡布制品，其目的是通過在屬于產(chǎn)品的不同層的纖維或長絲之間且優(yōu)選地還在相同層的纖維或長絲之間特別地增加連結點的尺寸和數(shù)量來增強該產(chǎn)品的物理和機械性質(zhì)。有利地，本發(fā)明還將能夠調(diào)整、改變或增強物理和/或機械性質(zhì)，且特別是彈性性質(zhì)以及在冷和熱條件下的變形性用于制備無紡布基底，特別是通過交聯(lián)化學粘合劑固結。為這個目的，本發(fā)明的對象是柔韌的無紡布制品，其體積密度小于1且通過至少兩層合成纖維或在垂直于所述產(chǎn)品XY平面的Z方向上重疊的長絲形成，其并經(jīng)過至少一次機械或液壓針刺操作，由此所述無紡布制品還結合在該制品中以單式或多式方式分布的礦物和/或有機粒子形式的粒子原料，且由能使長絲或纖維互相至少點連接的粘合劑材料至少部分覆蓋或密封；該無紡布制品的特征在于被稱為“大粒子”的至少總體或部分有機和/或礦物粒子，其尺寸滿足3 X(V^r)3 < V,優(yōu)選地5 X(V^t)3其中SMf相應于形成無紡布制品層的纖維或長絲的平均橫截面積，且ν表示有機或礦物粒子的平均單體體積。有利地，所述大粒子在質(zhì)量和/或體積上構成在所述無紡布制品中存在的大部分粒子原料，并在相同層的結點、網(wǎng)格、纖維和長絲之間以及在形成所述無紡布制品的重疊層之間產(chǎn)生橋接或連接。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的變型實施方案，所述無紡布制品具有下列特征中的至少一種所述大粒子具有至少一維d滿足d彡3x DMf，優(yōu)選地d彡5xDMf,其中DMf相應于形成所述無紡布制品層的纖維或長絲的平均直徑。所述大粒子的平均尺寸相應于所述無紡布制品層的可見孔的平均尺寸的至少20%，在垂直于所述無紡布制品的XY平面的Z方向上看得見所述可見孔。在無紡布制品的結構內(nèi)其長絲纖維具有通常范圍內(nèi)的標稱值，有利地所述大粒子的平均粒徑大于約50 μ m，優(yōu)選地大于約60 μ m。盡管所述大粒子的有效尺寸對于在分層的纖維和長絲之間建立連接和橋接是有益的，然而必要的是能將這些大粒子引入至無紡布制品的纖維網(wǎng)絡中且此外它們不引起局部厚度過大(通過層的變形或通過突出)。因此還有必要調(diào)整它們的尺寸以使它們能套入無紡布制品的厚度中。發(fā)明者指出，當所述大粒子的單體體積還符合下列不等式v < 50X (Vw)3'
優(yōu)選地V <30 X C V^r)3時實現(xiàn)這些目的。優(yōu)選地，還符合下列兩種方案中的至少一種所述大粒子的平均尺寸小于所述無紡布制品層的可見孔的平均尺寸的約120%， 優(yōu)選地約100%，在垂直于所述無紡布制品的XY平面的Z方向上看得見所述可見孔。所述大粒子的平均粒徑小于約400 μ m,有利地約300 μ m,且優(yōu)選地約200 μ m。為提高質(zhì)量和增加相同層的纖維或長絲之間的連接數(shù)，礦物和/或有機粒子原料還包含粒徑小于30 μ m,優(yōu)選地20 μ m的總體或部分粒子。與本發(fā)明的有利實施方案一致，所述礦物和/或有機原料以形成所述無紡布制品層的纖維或長絲重量的至30%，優(yōu)選地為5%至25%的重量比存在。在本說明中，將層定義為面向XY平面且在相同平面內(nèi)略微混合的重疊的一組長絲或纖維。在熔化過程(連續(xù)的長絲)的情況下，紡織速度(通常為30至120m/s)為在分層過程中使簾或束長絲或多或少通過束、通過在分層平臺上展開來自己“移動”，從而形成本發(fā)明要達到的數(shù)平方毫米或更少的微拉絨層(微層，子層)。在干燥或潤濕過程的情況下，在分層平臺上以束的形式連續(xù)放置以前單體的纖維，從而形成上述的微分層層。分層體系能任選地產(chǎn)生若干簾或束的重疊，從而在這些長絲或纖維子層的層中的制備結束。這是多簾過程(連續(xù)的長絲)或干燥過程的情況，其中所述紡織品互相重疊。當然，通過組合不同的以前連接的無紡布能制備所述層的層。在本文獻中提到的 Z橋接等同于在它們的接觸面上的層或“子層”或“微層”。為防止在溫度范圍內(nèi)溫度的任何影響，所述溫度范圍為在其制備、處理或使用階段無紡布制品通常暴露的溫度，所述形成礦物和/或有機粒子的材料的熔點大于形成所述層的纖維或長絲的材料的熔點，必要時處于所述粘合劑活化、交聯(lián)或干燥的熔點。作為變型且基于考慮到的使用和目標作為無紡布制品的性質(zhì)，其可以提供有機粒子的熔點小于所述纖維或長絲的熔點且適當時小于或大于形成所述粘合劑的材料的熱定型、干燥、活化或交聯(lián)的溫度。根據(jù)本發(fā)明另外的有利特征，其可以提供所述形成原料的粒子的粒徑大于100 μ m,有利地大于60 μ m,優(yōu)選地大于20 μ m,
且具有有機的性質(zhì)或來源。形成礦物和/或有機原料的一部分粒子由能夠隨溫度膨脹的粒子組成。盡管形成纖維或長絲的合成材料能夠為任何材料，前提是其適用于制備無紡布且適用于考慮到的應用，形成無紡布制品層的連續(xù)纖維或長絲基于熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯以及這些不同聚合物的共聚物和這些不同聚合物和共聚物可能的混合物。為增加無紡布制品的結構銜接且在目標范圍和特征內(nèi)增強其性能水平，前提是其能任選地在兩層或多層構成層中或在兩層或多層構成層之間結合具有高穩(wěn)定性特性的長絲、網(wǎng)格和/或紡織品形式的增強結構，由此由所述粘合劑至少部分覆蓋或密封的所述礦物和/或有機粒子，所述粘合劑在這些增強結構和層的長絲或纖維之間建立剛性連接或產(chǎn)生橋接。與本發(fā)明的優(yōu)選的變型實施方案一致，其還能提供形成礦物粒子的材料選自諸如碳酸鈣、氫氧化鎂或氫氧化鋁、硫酸鋇、粘土、高嶺土、石英、滑石的碳酸鹽，硅酸鹽和硫酸鹽以及諸如二氧化鈦、礬土和三水鋁石的氧化物和
氫氧化物。形成有機粒子的材料選自諸如木材、木質(zhì)素、石墨的纖維或粒子纖維素，諸如環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂(注冊名稱)的微?；療岫ㄐ托匝h(huán)使用聚合物，諸如PET (聚對苯二甲酸乙二酯)、PBT (聚對苯二甲酸丁二酯)、PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)、PA (聚酰胺)以及它們的共聚物的微?；療崴苄跃酆衔?。形成粘合劑的材料選自含有或不含甲醛的樹脂、液體樹脂、基于丙烯酸酯的乳狀液或分散體、苯乙烯丙烯酸酯、乙烯丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯甲酰胺、乙基醋酸乙烯酯、苯乙烯丁二烯、乙烯醇、丁二烯丙烯酸酯、聚氨酯、硅酮和基于苯酚、三聚氰胺、尿素、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂和聚酯的交聯(lián)樹脂。本發(fā)明還具有其目的為制備柔韌的無紡布制品的方法，所述無紡布制品的體積密度小于1且通過由至少兩層合成纖維或在垂直于所述制品XY平面的Z方向上重疊的長絲形成，其并經(jīng)過至少一次機械或液壓針刺操作，由此所述無紡布制品還結合在該制品中以單式或多式方式分布的礦物和/或有機粒子形式的粒子原料，并且由能使長絲或纖維互相至少點連接的粘合劑材料至少部分覆蓋或密封。根據(jù)本發(fā)明，所述方法的特征在于其包括之前、同時或隨后在纖維或長絲層中和/ 或在纖維或長絲層之間結合所述粘合劑材料，由此一個過程用于結合包含至少總體或部分有機和/或礦物粒子的礦物和/或有機粒子原料，所述有機和/或礦物粒子被稱為“大粒子”且其尺寸滿足3 χ {4SMff < V，優(yōu)選地5 χ (Vw)3 < ν,其中SMf相應于形成無紡布制品層的纖維或長絲的平均橫截面積，且ν表示有機或礦物粒子的平均單體體積。在優(yōu)選的方法中，無紡布制品中結合的大粒子相應于上述粒子，由此在所述無紡布制品層中或在所述無紡布制品層之間引入所述粒子原料之前或之后進行所述針刺操作。還為增加或增強相同層纖維或長絲之間的連結點的目的，有利地，其前提是結合的礦物和/或有機粒子原料還包含粒徑小于30 μ m,優(yōu)選地20 μ m的總體或部分粒子。所述方法包括以形成所述無紡布制品層的纖維或長絲重量的至30%，優(yōu)選地為5%至25%的重量比在所述無紡布制品中結合所述礦物和/或有機原料。與本方法的第一個變型實施方案一致，在化學粘合劑之前或與化學粘合劑同時， 在所述無紡布制品中同時結合全部礦物和/或有機粒子。與本方法的第二個變型實施方案一致，在所述無紡布制品中以差別化方式結合所述礦物粒子和有機粒子，由此在所述有機粒子以后引入所述礦物粒子。形成礦物和/或有機粒子的材料的熔點大于所述形成層的纖維或長絲的材料的熔點，必要時處于所述粘合劑活化、交聯(lián)或干燥的熔點。在根據(jù)本發(fā)明方法的結構內(nèi)，其還能提供粒子的粒徑大于100 μ m,有利地大于60 μ m,優(yōu)選地大于20 μ m,且具有有機性質(zhì)
或來源。形成所述礦物和/或有機原料的一部分粒子由能夠隨溫度膨脹的粒子組成，和/ 或所述形成無紡布制品層的連續(xù)纖維或長絲基于熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯以及這些不同聚合物的共聚物和這些不同聚合物和共聚物可能的混合物。為避免礦物和/或有機粒子的沉淀或結塊，當所述粒子的密度比所述粘合劑的密度大約30 %，優(yōu)選地約20 %時，在通過浸漬引入粒子原料和粘合劑的情況下，所述方法包括使用觸變劑或分散劑。最后，其還能提供為在所述無紡布制品中結合下列結構任選地在兩層或多層連續(xù)層中或在兩層或多層連續(xù)層之間、具有高穩(wěn)定性特性的長絲、網(wǎng)格和/或紡織品形式的增強結構，以及由所述粘合劑至少部分覆蓋或密封的礦物粒子和/或有機粒子，所述粘合劑在這些增強結構和層的長絲或纖維之間建立剛性連接或產(chǎn)生橋接。由于以下描述將更好地理解本發(fā)明，其涉及通過非限制性實例提供的優(yōu)選的實施方案。根據(jù)本發(fā)明用于制備無紡布制品的方法，部分實施操作對于本領域的技術人員為已知的。因此，以通過干燥方法或通過熔化或潤濕方法的已知方法來獲得無紡布制品的纖維或長絲的層。不管實施上述的方法，已經(jīng)證明用于在XY平面的層中大部分分布的長絲取向。非常少的強連接是沿著Z軸自然存在的?；旌戏椒?，例如機械針刺或液壓結合，能夠?qū)崿F(xiàn)在產(chǎn)品的厚度方向上，在開始的平面層中部分定向表面纖維或長絲。平坦或間歇碾壓以及通過傳送熱空氣還能夠?qū)崿F(xiàn)通過聚合物的部分和特殊熔化來熱機械布置該網(wǎng)絡。沒有這種類型的結合，無紡布幾乎沒有機械保持。在通過針刺混合的情況下，通常制成的穿孔數(shù)為每平方厘米20至150個穿孔且一般為每平方厘米25至70個穿孔。因此，該穿孔的速度使在Z上每1至2mm最多一個長絲結合或結點，然而前提是兩個單體的針不在相同的點穿孔，其相對頻繁地發(fā)生。纖維網(wǎng)絡的通過化學結合的銜接在纖維或長絲的交叉點完成但是主要在復長絲累積的位置發(fā)生，所述復長絲累積的位置穿過產(chǎn)品厚度(在Z方向上重疊)的重疊層的不同XY平面上交叉。僅交叉的纖維或長絲或纖維或長絲束有助于結合?；ハ噙B接的平行長絲或網(wǎng)絡的自由單長絲部分通過核心/外殼類型的涂料消耗樹脂，但不會由此顯著有助于增強網(wǎng)絡。對于其部分，當他們接觸時，通過在相應的交叉點互相粘合這些層或?qū)又瞥蒢結合。增加無紡布制品的厚度以及維持必需的表面重量導致層或?qū)又g的連結點減少， 因此降低所述產(chǎn)品的結構銜接以及物理和機械性質(zhì)。特別地，本發(fā)明的目的為通過嘗試礦物和/或有機原料的引入來改進這個缺點， 所述礦物和/或有機原料包含滿足上述一種或多種尺寸標準的特別大的粒子。特別地，基于引入的粘合劑的類型和方法，能夠以不同的方法和在制備無紡布制品的不同階段中實施粒子原料的結合。有利地，能夠在通過浸漬弓I入粘合劑的同時進行原料的引入。此外，基于所需另外的粒子性質(zhì)，粒子原料能具有不同粒度的總體或部分。在以至少兩種平均粒度距離的混合物形式的粘合劑樹脂(設計以浸漬無紡布層) 中添加礦物或有機原料能夠?qū)崿F(xiàn)人工增加尺寸并且能主要增加結合點的數(shù)量。使用尺寸比纖維或長絲的直徑的尺寸大約3至10倍的粒徑能夠?qū)崿F(xiàn)通過確保Z 軸上的另外的橋接來增加可能的結合點的數(shù)量，所述纖維或長絲通常在用于礦物或有機原料的無紡布(15至30微米)或50至150微米中制成。具有0. 5至20微米當量直徑的小粒徑增加了自然統(tǒng)計上存在的結合點的尺寸或重量。特別地，對于最小粒徑，使用分散劑防止粒子的再結塊，由此在增強表面或由此構成的產(chǎn)品的熱條件下的模量中產(chǎn)生積極效果?；诘V物原料的密度，當粒徑增加超過30至50 μ m時，使用增稠觸變劑防止沉淀和確保這些載荷完全分散進入化學粘合劑中且隨后進入無紡布矩陣中是可取的。由于它們密度極低(0. 8至1. 4)，因此通常當原料為有機來源時通常不需要該試劑來防止沉淀。對于非常大的粒徑(特別地超過100 μ m)，優(yōu)選地使用有機原料。同樣地，在尋求用于增加具有恒定表面重量的產(chǎn)品厚度的框架內(nèi)，證明使用例如熱膨脹的微球是有利的(參見例如文獻W02006/068574)。然而，它們的實施能在以損失形穩(wěn)性或增加伸長率或降低在冷條件以及在熱條件下的模量為代價下進行。實際上，在Z軸上的連結點之間的距離增加，銜接點和結合點的數(shù)量減少得更多。本發(fā)明在Z軸上具有剛性礦物或有機原料的解決方法能夠?qū)崿F(xiàn)通過補償損失的連結點來維持或限制在熱條件下的變形水平，甚至基于引入的速度和目標柔韌性的變化范圍來增強變形水平。在有利的方法中，當所需的表面重量沒有必要顯著增加時，證明使用密度比礦物原料小兩至三倍的有機原料是有利的。這些有機原料能容易地通過諸如聚酯、聚丙烯或聚酰胺或所有熱塑性或熱定型聚合物的微?；瘉慝@得。研磨瓶聚合物或回收從清洗和剝落中獲得的細粉用于在這些過程中的循環(huán)使用能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟地使用材料，所述材料為相容的且其密度與構成無紡布的聚合物的密度非常接近。與通過針刺的混合相比，能夠?qū)崿F(xiàn)定向和產(chǎn)生新的交叉和混合點，所述交叉和混合點在Z軸上間隔1至2mm用于每平方厘米30至70個穿孔，基于原料的密度或每平方毫米10至60個點的產(chǎn)品，結合尺寸為40至60 μ m(或長絲直徑的2至3倍)的5g/m2的原料提供具有可能結合的另外500至6，000個點。必要時，這個方案可能實現(xiàn)通過針刺減少穿孔數(shù)(由于該技術對速度的限制能夠影響毛氈，因此這個標準常相應于生產(chǎn)率瓶頸)。


圖1為使用電子顯微鏡拍攝的攝影圖像，其例示了通過針刺混合的無紡布。以無紡布的重量計，通常在干燥粘合劑比率為15%至30%下完成由能交聯(lián)的樹脂化學結合的無紡布。由于粘合劑還覆蓋在連結點之間平行的自由長絲或長絲束，因此一部分該粘合劑不利于產(chǎn)品的銜接和穩(wěn)定性?？梢怨烙嬒鄬τ谀承┧璧臋C械性質(zhì)例如斷裂強度或冷條件或熱條件下的模量，因此引入的30%至50%的樹脂是無效的。圖2為使用電子顯微鏡拍攝的在層中存在的無紡布的剖視圖的攝影圖像，其例示了粘合劑的距離實例。由于與引入的基底或大量錨固點更好地配合，因此使用適合尺寸和性質(zhì)以及任選的形狀、密度和特定性質(zhì)的原料能夠?qū)崿F(xiàn)通過降低粘合劑比率或通過提高加強功能來增加
該產(chǎn)率。下列表格例示與圖3A(載荷的分散體)和圖:3B(平均長絲間距離)的曲線相關的、 對于每平方米15g原料的比率和對于礦物粒子的密度為2. 2 (密度)的不同粒徑的礦物原料的理想化距離模擬。表 IA 密度2.2 g/cm3載荷/m215 g/m2載荷
權利要求
1.柔韌的無紡布制品，其體積密度小于1且由至少兩層合成纖維或在垂直于所述制品 XY平面的Z方向上重疊的長絲形成，其經(jīng)過至少一次機械或液壓針刺操作，由此所述無紡布制品還結合在該制品中以單式或多式方式分布的礦物和/或有機粒子形式的粒子原料并且由能使長絲或纖維互相至少點連接的粘合劑材料至少部分覆蓋或密封，所述無紡布制品的特征在于被稱為“大粒子”的至少總體或部分有機和/或礦物粒子， 其尺寸滿足
2.如權利要求1所述的無紡布制品，其中所述大粒子在質(zhì)量和/或體積上構成在所述無紡布制品中存在的大部分粒子原料，并在相同層的結點、網(wǎng)格、纖維和長絲之間以及在形成所述無紡布制品的重疊層之間產(chǎn)生橋接或連接。
3.如權利要求1或2所述的無紡布制品，其中所述大粒子的至少一維d滿足d^ 3x DMf，優(yōu)選地(！彡切DMf，其中DMf相應于形成所述無紡布制品層的纖維或長絲的平均直徑。
4.如權利要求1至3中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述大粒子的平均尺寸相應于所述無紡布制品層的在垂直于所述無紡布制品的XY平面的Z方向上看得見的可見孔平均尺寸的至少20%。
5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述大粒子的平均粒徑大于約50 μ m,優(yōu)選地大于約60 μ m。
6.如權利要求1至5中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述大粒子的單體體積 ν還符合下列不等式v < 50 X (V^r)3,優(yōu)選地V <30 X (V^)3。
7.如權利要求1至6中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述大粒子的平均尺寸小于所述無紡布制品層的在垂直于所述無紡布制品的XY平面的Z方向上看得見的可見孔的平均尺寸的約120%，優(yōu)選地約100%。
8.如權利要求1至7中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述大粒子的平均粒徑小于約400 μ m,有利地約300 μ m,且優(yōu)選地約200 μ m。
9.如權利要求1至8中任一權利要求所述的無紡布制品，其中礦物和/或有機粒子原料還包含粒徑小于30 μ m,優(yōu)選地20 μ m的總體或部分粒子。
10.如權利要求1至9中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述礦物和/或有機原料以形成所述無紡布制品層的纖維或長絲重量的至30%，優(yōu)選地為5%至25%的重量比存在。
11.如權利要求1至10中任一權利要求所述的無紡布制品，其中形成所述礦物和/或有機粒子的所述材料的熔點大于形成所述層的纖維或長絲的所述材料的熔點，必要時處于所述粘合劑活化、交聯(lián)或干燥的熔點。
12.如權利要求1至10中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述有機粒子的熔點小于所述纖維或長絲的熔點，且適當時小于或大于形成所述粘合劑的材料的熱定型、干燥、 活化或交聯(lián)的溫度。
13.如權利要求1至12中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成原料的粒子的粒徑大于100 μ m,有利地大于60 μ m,優(yōu)選地大于20 μ m,且具有有機的性質(zhì)或來源。
14.如權利要求1至13中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成礦物和/或有機原料的一部分粒子由能夠隨溫度膨脹的粒子組成。
15.如權利要求1至10中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成無紡布制品層的連續(xù)纖維或長絲基于熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯及這些不同聚合物的共聚物以及這些不同聚合物和共聚物可能的混合物。
16.如權利要求1至15中任一權利要求所述的無紡布制品，其中其任選地在兩層或多層構成層中或在兩層或多層構成層之間結合具有高穩(wěn)定性特性的長絲、網(wǎng)格和/或紡織品形式的增強結構，由此由所述粘合劑至少部分覆蓋或密封的所述礦物和/或有機粒子通過所述粘合劑在這些增強結構和層的長絲或纖維之間建立剛性連接或產(chǎn)生橋接。
17.如權利要求1至16中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成礦物粒子的材料選自諸如碳酸鈣、氫氧化鎂或氫氧化鋁、硫酸鋇、粘土、高嶺土、石英、滑石的碳酸鹽，硅酸鹽和硫酸鹽以及諸如二氧化鈦、礬土和三水鋁石的氧化物和氫氧化物。
18.如權利要求1至17中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成有機粒子的材料選自諸如木材、木質(zhì)素、石墨的纖維或粒子纖維素，諸如環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂(注冊名稱)的微?；療岫ㄐ托匝h(huán)使用聚合物，諸如PET (聚對苯二甲酸乙二酯)、PBT (聚對苯二甲酸丁二酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PA(聚酰胺)以及它們的共聚物的微粒化熱塑性聚合物。
19.如權利要求1至18中任一權利要求所述的無紡布制品，其中所述形成粘合劑的材料選自含有或不含甲醛的樹脂、液體樹脂、基于丙烯酸酯的乳狀液或分散體、苯乙烯丙烯酸酯、乙烯丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯甲酰胺、乙基醋酸乙烯酯、 苯乙烯丁二烯、乙烯醇、丁二烯丙烯酸酯、聚氨酯、硅酮和基于苯酚、三聚氰胺、尿素、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂和聚酯的交聯(lián)樹脂。
20.柔韌的無紡布制品的制備方法，所述無紡布制品的體積密度小于1且通過由至少兩層合成纖維或在垂直于所述制品XY平面的Z方向上重疊的長絲形成，其經(jīng)過至少一次機械或液壓針刺操作，由此所述無紡布制品還結合在該制品中以單式或多式方式分布的礦物和/或有機粒子形式的粒子原料，并且由能使長絲或纖維互相至少點連接的粘合劑材料至少部分覆蓋或密封，所述方法的特征在于，其包括在之前、同時或隨后在纖維或長絲層中和/或在纖維或長絲層之間結合所述粘合劑材料，由此一個過程用于結合包含至少總體或部分有機和/或礦物粒子的礦物和/或有機粒子原料，所述有機和/或礦物粒子被稱為“大粒子”且其個體體積滿足3 χ (Vw)3 ^ V,優(yōu)選地5 χ (Vw)3 ^ V,其中SMf相應于形成無紡布制品層的纖維或長絲的平均橫截面積，且ν表示有機或礦物粒子的平均單體體積。
21.如權利要求20所述的制備方法，其中在所述無紡布制品中結合的所述大粒子相應于權利要求2至8中任一權利要求所述的粒子，由此在所述無紡布制品層中和在所述無紡布制品層之間引入所述粒子原料之前或之后進行所述針刺操作。
22.如權利要求20和21所述的制備方法，其中所述結合的礦物和/或有機粒子原料還包含粒徑小于30 μ m,優(yōu)選地20 μ m的總體或部分粒子。
23.如權利要求18至21中任一權利要求所述的制備方法，其中其包括以形成所述無紡布制品層的纖維或長絲重量的至30%，優(yōu)選地為5%至25%的重量比在所述無紡布制品中結合所述礦物和/或有機原料。
24.如權利要求1至22中任一權利要求所述的制備方法，其中在使用化學粘合劑之前或與使用化學粘合劑同時，在所述無紡布制品中同時結合礦物和/或有機粒子組。
25.如權利要求1至22中任一權利要求所述的制備方法，其中在所述無紡布制品中以差別化方式結合所述礦物粒子和有機粒子，由此在所述有機粒子以后引入所述礦物粒子。
26.如權利要求20至25中任一權利要求所述的制備方法，其中所述形成礦物和/或有機粒子的材料的熔點大于所述形成層的纖維或長絲的材料的熔點，必要時處于所述粘合劑活化、交聯(lián)或干燥的熔點。
27.如權利要求20至25中任一權利要求所述的制備方法，其中所述有機粒子的熔點小于所述纖維或長絲的熔點，且適當時小于或大于形成所述粘合劑的材料的熱定型溫度、干燥溫度、活化溫度或交聯(lián)溫度。
28.如權利要求20至27中任一權利要求所述的制備方法，其中所述粒徑大于100μ m, 有利地大于60 μ m且優(yōu)選地大于20 μ m的粒子具有有機性質(zhì)或來源，且其中形成所述礦物和/或有機原料的一部分粒子由能夠隨溫度膨脹的粒子組成，且其中所述形成無紡布制品層的連續(xù)纖維或長絲基于熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯以及這些不同聚合物的共聚物及這些不同聚合物和共聚物可能的混合物。
29.如權利要求20至觀中任一權利要求所述的制備方法，其中當所述粒子的密度比所述粘合劑的密度大約30%，優(yōu)選地約20%時，在通過浸漬引入粒子原料和粘合劑的情況下，其包括使用觸變劑或分散劑。
30.如權利要求20至四中任一權利要求所述的制備方法，其中其包括在所述無紡布制品中結合下列結構任選地在兩層或多層連續(xù)層中或在兩層或多層連續(xù)層之間、具有高穩(wěn)定性特性的長絲、網(wǎng)格和/或紡織品形式的增強結構，以及由所述粘合劑至少部分覆蓋或密封的礦物粒子和/或有機粒子，所述粘合劑在這些增強結構和層的長絲或纖維之間建立剛性連接或產(chǎn)生橋接。
全文摘要
本發(fā)明以包含有機和/或礦物粒子的無紡布制品以及其制備方法作為其對象。柔韌的無紡布制品，其體積密度小于1且通過至少兩層合成纖維或在垂直于所述產(chǎn)品XY平面的Z方向上重疊的長絲形成，且其經(jīng)過至少一次機械或液壓針刺操作，由此所述無紡布制品還結合在該產(chǎn)品中以單式或多式方式分布的礦物和/或有機粒子形式的粒子原料，且通過能使長絲或纖維互相至少點連接的粘合劑材料至少部分覆蓋或密封；無紡布制品的特征在于至少總體或部分被稱為“大粒子”的有機和/或礦物粒子，其尺寸滿足優(yōu)選地其中SMf相應于形成無紡布制品層的纖維或長絲的平均橫截面積，且v表示有機或礦物粒子的平均單體體積。
文檔編號D04H3/04GK102191629SQ20111006946
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2010年3月17日
發(fā)明者喬治·瑞博萊特, 弗雷德里克·羅斯, 羅伯特·格洛登, 讓-馬克·勞瑟爾, 馬西莫·米格里瓦卡 申請人:科德寶·波利泰克斯股份公司