無紡織物及其製造方法
2023-04-26 14:36:26
專利名稱：無紡織物及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種無紡織物及其製造方法，特別涉及紡粘型非紡織物，該紡織物除在其加工和橫向方向具有均衡抗拉強度外，還表現出良好的延伸率，因而可廣泛用於製造農用片材，包裝材料，醫療保健材料等等。本發明還涉及該無紡織物的製造方法。
紡粘型無紡織物製造可被分為紡絲、由圓型或狹縫型空氣噴射器拉伸長絲，由分配設備將長絲放置於網狀帶上；在以紡絲製造紡織物的地方，當紡絲從高壓室中排出時，應在高壓室中冷卻紡絲以使其可從噴嘴中拉出，而後將其分發至網狀帶上。在用這些方法製造紡粘型無紡織物中，為滿足所要求的生產率，出絲速度和拉伸比則分別在2000-6000m/min和500-1000的範圍內，所以由此製造出的無紡織物通常在加工方向(機器方向)的抗拉強度與在橫向方向的抗拉強度之比為2或更大，同時也表現出不良的伸張度。
目前，這種紡織型無紡織物已廣泛應用於農用片材包裝材料、醫療保健材料如外科用外衣或一次性尿布、廚房排水軟管等等。
根據其用途，這種紡粘型無紡織物應有不同的特性。例如，一種農用紡粘型無紡織物片材，用於覆蓋農作物以防止農作物免受霜凍和有害昆蟲傷害。在用紡粘型無紡織物片材覆蓋農作物時，在橫向從對邊向外鋪設片材。因傳統的紡粘型無紡織不具有足夠的橫向抗拉強度，所以在鋪設片材的過程中時常發生軸向破裂從而導致工作效率降低。
象上述提到的農用紡粘型非無紡織物片材一樣，由於在包裝過程中橫向拉力施加在片材上，從而導致用於包裝的紡粘型無紡織物片材易發生軸向撕裂。因用於包裝的該粘型型無紡織物片才也不具有足夠的熱密封性，因此，難於用它來製造洗滌袋或其它衣袋，或廚房排水軟管。
在醫療保健領域也同樣要求提高紡粘型無紡織物的橫向抗拉強度，因為以紡粘型無紡織物為材料製成的最終產品如外科用外衣和尿布也要求提高抗拉強度。
日本專利申請，公開號為5(1993)-195403公開了一種提高抗撕裂性以克服紡粘型無紡織橫向拉力的方法，在該申請中通過提高橫向強度來提高抗撕裂性。但是，這種僅提高無紡織物橫向強度的方法已被證明不能徹底提高其抗撕裂性。
本發明的第一個目的是提供一種紡粘型無紡織物，它具有更好的抗撕裂性以克服橫向拉力。
本發明的第二個目的是提供一種紡粘型無紡織物，它除在加工橫截面方向具有均衡抗拉強度外，還表現出良好的延伸率，因而廣泛用於農用片材、包裝材料、工業材料、醫療保鍵材料等不同領域。
本發明的第三個目的是提供一種可製造具有上述優越性能的紡粘型無紡織物的方法。
為實現上述第一和第二個目的，本發明提供了一種以紡粘方法用聚烯烴製造的無紡織物，該無紡織物在加工方向與橫向的抗拉強度比在0.5至1.5的範圍內，並且其橫向的延伸率最少為60％。
為實現本發明第三個目的，本發明提供了一種以紡粘方法用聚烯烴製造無紡織物的方法，該方法包括紡絲和拉伸長絲工序，其出絲速度和拉伸比分別為500-2000m/min和100-500；且用被拉伸的長絲製成無紡織物網。
圖1為製造本發明無紡織物的一個典型設備的示意圖。
為達到上述目的，發明者進行了一系列實驗以提高紡粘型無紡織物的製造工藝，包括的工序有從噴絲板中擠壓出熔融態聚烯烴樹脂以形成長絲；用牽引裝置拉伸併集束長絲；用分配設備均勻分配長絲並使其沉積在收集帶上以形成絲網；局部熔合纏結這些長絲從而製造無紡織物。經這樣廣泛的試驗研究後，本發明的發明人發現可通過限定由牽引裝置所牽引長絲的速度來製造具有良好的均衡抗拉強度的無紡織物，該無紡織物在加工方向與橫向的抗拉強度比為0.5-1.5，因此以這樣的牽引速度拉出的長絲可被分配裝置在其橫截面方向加以排列調整。
本發明在這些研究結果的基礎上得以完成，從每單個噴嘴擠出的，溫度在200-300℃下的熔融態樹脂數量(從噴絲板中每個噴嘴擠出的熔融態樹脂數量)可被調節以使長絲以500-2000m/min，較好為1000-2000m/min，最好為1000-1500m/min的速度牽引。每單個噴嘴擠出的熔融態樹脂數量W；牽引裝置的牽引速度Vf(m/min)；長絲的細度d(旦尼爾)滿足以下關係Vf＝9000×W/d在本發明中，牽引速度被限制在上述規定的範圍且拉伸比被調節在100-500的範圍內，特別在200-400的範圍內，由此制出無紡織物，在該無紡織物中的單絲延伸率至少應為400％，該紡織物從加工方向與橫向的抗拉強度比為0.5-1.5，橫向延伸率至少為60％。
除在加工方向及橫向具有足夠的均衡抗拉強度和改善了的延伸率外，本發明的無紡織物，由於其拉伸比為100-500，低於傳統的無紡織物500-1000的拉伸比，從而導致構成長絲的樹脂晶化程度較低，而使本發明的無紡織物的熱密封性得以改善。
此外，由於本發明的無紡織物是以拉伸率100-500條件下拉伸長絲而已被製成，所以單絲延伸力可達到400％或更高。若以100-400的拉伸率拉伸長絲，其單絲延伸率可達500％以上。因此無紡織物的延伸率也相應增加，且其橫向延伸率可達60％以上，較好為70％以上，最好為80％以上。結果，無紡織物不大可能在加工方向承受扯力。此處必須強調術語＂拉伸比＂表示在噴絲頭出口的樹脂(線型)速度與長絲牽引速度之比。
本發明的無紡織物是以聚烯烴為材料製成的，它包括一個或兩個或多個α-烯烴的組合物，如乙烯、丙烯和1-丁烯。典型的α-烯烴的聚合物為聚丙烯，它包括丙烯均聚物和丙烯及其它α-烯烴的共聚物。這些聚合物可單獨或兩個或更多組合使用。
雖然根據其用途會相應地變化，但本發明的無紡織物每一單位面積重量和用於構成無紡織物長絲的細度一般在10-150g/m2和1-25旦的範圍內。因考慮到透光性和透水性，用於農用片材的無紡織物的單位面積重量可限制在15-30g/m2的範圍內，長絲細度可限制在5-15旦的範圍內。考慮到抗水性和柔韌性，用於醫療保健材料的無紡織物，其單位面積重量應限制在10-30g/m2，長絲的細度應限制在1-4旦的範圍內。
本發明的無紡織物可用圖1所示的紡粘設備來製造。在圖1中所示的生產設備，供給到紡絲裝置1的熔融態聚烯烴從噴絲板2的噴嘴中擠出以形成長絲3。長絲3由帶有空氣噴射器的牽引裝置4牽拉。這些被牽拉的長絲3連續不斷地被分配裝置5分配並沉積到包括網狀帶的收集帶上，並形成無紡織物網。收集帶通過驅動輪7a和7b以箭頭A的方向運動，並將絲網輸送至熔合/纏結設備8。在熔合/纏結設備8中，該網局部熔合或纏結以製造出本發明的無紡織物9。
在這種製造設備中，牽引裝置4一般包括一狹縫或圓型空氣噴射器，分配設備5包括迴轉型或固定型分配板，或包括一噴氣型分配裝置。網狀帶由包括樹脂帶或金屬帶的收集帶6構成。熔合/纏結設備8包括帶有壓花輥筒的局部熔合機，針刺機，或者，長絲網可用高壓細股水流或熱空氣粘合而成。
如上所述，本發明的無紡織物具有克服橫向拉力的高抗扯強度，優良的延伸率，及在加工和橫截面方向具有良好的均衡抗拉強度。鑑於這些優良特性，本發明的無紡織物可作為男女和兒童如外衣及襯衫的襯裡；厚冬季服裝、長睡衣及被單的絕熱材料；作為製造防護服或內衣這些一次性服裝的材料；作為製造如毛毯，被單、床罩、床墊及襯墊這些床用織物的材料；用作地毯、窗簾及壁紙的內部材料；作為音響設備和家具板材的材料；作為鞋面、襯裡、鞋墊、襪頭熱墊片、靴子襯裡，及加強件這些鞋和靴子部件的材料；作為製造包部件如襯裡，吊帶墊片，襯料的材料；作為液體，氣體及吸塵器的過濾裝置；作為如不脫絨毛的各種揩布材料；作為磁帶襯墊和墊圈、光電管、感應線圈、軟盤襯板這些電器設備的絕緣材料；作為象地圖、持歷、標籤、記錄單、信封、印花紙這些印刷物的襯底；作為包裝材料，如信封、購物袋、糖和茶葉的外包裝；作為工業原料和磨料、油料吸附劑、人造革襯底，及膠帶襯底；作為民用工程材料如瀝青外層、肥料穩定器，過濾材料，儲水材料、防腐材料、流砂防護材料、加強件、植物保護網。混凝土固化板、人造草皮；作為建築材料如屋頂材料、地板材料、保溫材料、支持板；作為農業和園藝材料如熱密封材料、擋風材料、遮陽材料、果實保護材料、農作物保護材料、苗圃養植材料、播種苗圃、防霜凍材料、絕熱材料、昆蟲和鳥類的防護材料、及各種植被的覆蓋物；糖、茶葉、枕頭、手套的外包裝材料；廚房、洗衣店用品如浴巾、洗臉巾、桌布、圍裙、及清潔柔軟劑；化妝品擦拭物如化妝粉撲、紗布、擦鞋布、拖布；作為日用品如各種吸墨水紙，日用品化妝用品、廚房用品、書本封面、帳篷、日曆、文具等等；供醫院使用的醫療材料，如手術用口罩、外衣和帽子、CSR手帕、紗布、包紮物、床單、繃帶、眼用繃帶、外科用膠帶、遮蓋物；及保健材料加工衛生餐巾、衛生內褲的吸塵墊布和其它保健用品，或人和兒童用手巾，失禁用襯墊。
下面，將參考本發明的實施例和對比實例詳細描述本發明，但並不因此而限制了本發明的範圍。
在實施例和對比例中，單絲延伸率，無紡織物的抗拉強度及其熱密封性均通過以下所述方法進行測試。單絲的延伸率單絲延伸率是通過拉力測試機測定的，該機器具有一對間距為20mm的夾頭，測試時應將長絲置於夾頭間。拉伸試驗應在室溫下，100mm/min的測試速度下確定長絲斷裂時的延伸率。無紡織物的拉伸試驗準備200mm×50mm的無紡織物樣品，將其放置在拉伸試驗機兩夾頭間、夾頭間距為100mm。在室溫下，以300mm/min的測試速度進行拉伸試驗以確定拉伸強度。在無紡織物樣品的加工方向和橫截面方向均應進行測試。無紡織物的熱密封性無紡織物樣品在400℃的密封溫度下用熱密封機進行熱密封，根據以下標準對樣品的熱密封性進行評定○優△中等×差實施例1使用圖1中的生產設備，在樹脂溫度為223℃下熔融態丙烯均聚物的元間斷長絲(MFR(美國材料試驗標準D1238，230℃，在2.16kg的載荷下)35g/10min)從裝有噴絲板的紡絲機中擠出，該噴絲板上有756個噴嘴，每一噴嘴直徑為0.85mm，且噴嘴的擠出率為1.41g/min。長絲經拉伸設備以牽引速度為1200m/min和400的拉伸比拉伸後，輸送至分配設備，使長絲氣流成網在網狀帶上從而形成長絲網。在網狀帶上的長絲網被輸送至熔合/纏結設備，在該處纖維網用壓花面積為10％的壓花輥局部熔化從而製成25g/m2的無紡織物。
因為單絲是通過其延伸率進行評定的，因而致使無紡織物要通過其抗拉強度，延伸率及熱密封性來評定。其結果如表1所示。實施例2除長絲由噴嘴直徑為0.6mm且以擠出率為1.04g/min的情況下由噴絲板擠出，長絲以拉伸比為270拉伸外，如實施例1而製備無紡織物。
因為單絲是通過其延伸率進行評定的，因而致使無紡織物應通過其抗拉強度、延伸率及熱密封性來評定。其結果如表1所示。實施例3除長絲在噴嘴直徑為0.85mm且擠出率為1.5g/min的情況下由噴絲板擠出，長絲以牽引速度和拉伸比分別為1000m/min和300拉伸外，如實施例1而製備的無紡織物。
因單絲是通過其延伸率進行評定的，因而致使無紡織物應通過其抗拉強度、延伸率及熱密封性來評定。其結果如表1所示。對比例1除在234℃的樹脂溫度下，熔融態丙烯均聚物的無間斷長絲以擠出率為0.59g/min從直徑為0.6mm的噴嘴中擠出，長絲牽引速度和拉伸比分別為2500m/min和1000拉伸外，如實施例1而製備無紡織物。
因單絲是通過其延伸率進行評定的，因而致使無紡織物應通過其抗拉強度、延伸率及熱密封性來評定。其結果如表1所示。
對比例2除在樹脂溫度下，熔融態丙烯均聚物的無間斷長絲以擠出率為0.4g/min從直徑為0.6mm的噴嘴中擠出，長絲以拉伸比為700拉伸外，如實施例1而製備無紡織物。
因單絲是通過其延伸率進行評定的，因而無紡織物應通過其抗拉強度、延伸率及熱密封性來評定。其結果如表1所示。表1實施例1 實施例2 實施例3 對比例1 對比例2牽引速度(m/min) 1200 120010002500 1200拉伸比400 270 300 1000 700長絲延伸率，％470 550 620 280 300無紡織物抗拉強度MD，kg/5cm2.5 2.8 2.2 7.2 4.3TD，kg/5cm2.5 2.6 3.2 1.7 4.0MD/TD比 1.00 1.080.694.24 1.08延伸率MD，％5864 99 35 30TD，％7990 128 41 42熱密封性 △○ ○ × ×面積重g/m22525 25 25 25細度，旦 208 12 23
注MD加工方向，TD橫截面方向如上所述，本發明的無紡織物具有能克服橫向地方的高抗拉強度，除在加工方向和橫向具有良好的均衡抗拉強度外，還表現優良的延伸率。鑑於這些特性，本發明的無紡織物可廣泛用於農用片材、包裝材料、工業材料、醫療保健材料等多種領域。例如在鋪設農用片材覆蓋農作物時，因無需過多注意防止片材在加工方向的扯裂從而提高了工作效率。將本發明的無紡布用於包裝材料不僅會防止其固橫向拉力面扯坡，而且它還具有良好的熱密封性。
此外，本發明的無紡織物製造方法可製造出具有上述優良性能的無紡織物。
權利要求
1.用聚烯烴經紡粘法製造的無紡織物，其特徵在於該紡織物的加工方向與橫截方向的抗拉強度比在0.5-1.5的範圍內，且橫截方向的延伸率最少為60％。
2.一種製造無紡織物的方法，包括步驟有以500-2000m/min的牽引速度和100-500的拉伸比紡絲和拉伸長絲；用拉伸的長絲製成無紡織物網。
3.根據權利要求2所述的製造無紡織物的方法，其特徵在於上述長絲以1000-1500m/min的牽引速度和100-400的拉伸比進行拉伸。
4.根據權利要求2所述的製造無紡織物的方法，其特徵在於該紡織物的加工方向與橫截方向的抗拉強度比在0.5-1.5的範圍內，且橫截方向的延伸率最少為60％。
5.根據權利要求2所述的製造無紡織物的方法，其特徵在於該紡織物的加工方向與橫截方向的抗拉強度比為0.5-1.5的範圍內，其每一長絲的延伸率至少為400％。
6.一種包括根據權利要求1、4或5的無紡織物的農用片材。
7.一種包括根據權利要求1、4或5的無紡織物的包裝材料。
8.一種包括根據權利要求1、4或5的無紡織物的工業材料。
9.一種包括根據權利要求1、4或5的無紡織物的醫療/保健材料。
全文摘要
本發明提供一種無紡織物，它除在加工和橫截方向具有均衡抗拉強度外，還表現出良好的延伸率。該無紡織物的加工方向與橫截方向的抗拉強度比為0.5-1.5，並且其橫向延伸率至少為60％。
文檔編號D04H3/02GK1131215SQ9512155
公開日1996年9月18日 申請日期1995年11月7日 優先權日1994年11月7日
發明者武居邦彥, 石井浩 申請人:三井石油化學工業株式會社