新型聚乙烯醇物品的製作方法

2023-10-08 16:07:49

專利名稱：新型聚乙烯醇物品的製作方法
新型聚乙烯醇物品發明領域
本發明涉及具有改性聚乙烯醇薄膜織物的物品和衣服，所述織物具有由DuPont de Nemours and Company以商標TYVEK ·銷售的材料(其為非織造紡粘聚烯烴)的效 用。更具體地講，本發明提供了改性聚乙烯醇纖維膜及其生產方法，所述纖維膜具有較低孔 隙率膜樣的聚結或熔合纖維的表面層和附於其上的芯纖維層的組合。
發明背景
現有技術已經認識到聚乙烯醇組合物在製造水溶性有用物品中的用途。例如，專 利第3413229號，其通過引用結合到本文中，教導了水溶性袋或小袋(由此生產包裹等)的 生產，它們含有材料比如洗滌劑、漂白劑、殺蟲劑、藥物、化學品、染料、顏料、工業添加劑以 及其它材料。據教導，包裹的內容物僅通過將包裹投入水中，於是所述袋溶解並將它們的內 容物釋放到水性分散體中而分散。然而，所參考的專利教導了在熱和冷水兩者可溶的此類 薄膜的生產。
美國專利第3859125號，其通過引用結合到本文中，教導了包括聚乙烯醇塗層的 層狀物品的生產。主題參考文獻教導了在紙膜上塗布聚乙烯醇，藉以教導了經塗布的紙可 溶於高或低溫水中。類似地，美國專利第4343133號教導了在製造預先潤溼的溼餐巾紙中， 將聚乙烯醇塗布於用聚乙酸乙烯酯膠乳浸潰的非織造纖維片上，所述溼餐巾紙可通過在普 通水中衝走而丟棄，而沒有堵塞管道系統的危險。
英國專利第1187690號和日本專利第72041741號兩者，其通過引用結合到本文 中，教導了水溶性獨立聚乙烯醇薄膜的生產。該英國專利教導了用於比如洗滌劑和農業化 學品的產品的醫務袋和包裝材料的生產，而該日本專利教導了聚乙烯醇薄膜製造洗衣袋的 用途，所述洗衣袋溶解釋放其中包含的髒衣服。然而，這兩個參考文獻均未教導可配置成有 用的衣服和類似材料的本發明獨特薄膜。
Goldstein的美國專利第4272851號公開了由DuPont de Nemours &Co.製造的非 織造紡粘聚烯烴的防護衣服，其在一側用聚乙烯薄膜塗布。所述薄膜提供抗撕裂性並且所 述薄膜防止化學滲透。問題之一為製造成本和在薄膜製造期間的燒焦問題。
現有專利中沒有一項涉及改性聚乙烯醇透氣性非織造織物以形成與纖維聚乙烯 醇層組合的具有無限可控的孔隙率和易於傳熱的頂面。
發明概述
根據一個實施方案，本發明提供聚乙烯醇(PVOH)的改性的非織造織物或層疊物， 以單獨使用或在層疊物中使用，以提供可形成有用的透氣膜、非織造織物和物品的薄膜或 織物。
更具體地講，本發明提供了聚乙烯醇薄膜，其中至少一個表面經過選擇性改性，以 提供熔合的實質上較低多孔層，其易於傳熱並通過過渡層附著於柔性軟纖維聚乙烯醇層。
所述可變或低孔隙率層通過過渡層附著於纖維聚乙烯醇層。所述過渡層為在加工 期間形成的聚結薄膜或熔合層與由在形成期間保持的原始非織造織物組成的纖維層的組口 O
有利地，聚乙烯醇薄膜的至少一個表面具有較低孔隙率和透氣性。
可變的多孔表面層可在製造期間提供有防水層或抗微生物塗層。
「可變」意指通過在製造織物時控制聚乙烯醇的水分條件產生的孔隙量。
優選地，在表面層形成的孔隙量來自非織造織物的表面處理，通過蒸汽撞擊表面 或通過薄膜或織物持有的水與瞬間壓力和直接施熱相結合而發生。
表面層可依初始纖維或織物持有的水量或製造時的溼度而變化孔隙率，以至少稍 微多孔和透氣。
根據本發明的另一個實施方案，改性的聚乙烯醇製成薄膜、衣服、包裝、織物，包括 枕套、床單等，這些是發現TYVEK 有用之處。
根據另一個實施方案，本發明提供用於將聚乙烯醇(PVOH)的薄膜、織物或層疊物 改性以單獨使用或在層疊物中使用的方法，以提供可形成有用的薄膜、非織造織物和物品 的薄膜或織物。
更具體地講，方法包含使蒸汽撞擊聚乙烯醇薄膜的表面，以使聚乙烯醇表面的溫 度升高至大約其玻璃化轉變溫度，以軟化表面並引起其變為聚結或熔化。
因此本發明的一般目的是通過使其溫度升高至其玻璃化轉變溫度，以受控深度為 織造或非織造聚乙烯醇薄膜或織物的至少一個表面提供低孔隙率表面。
因此本發明的一般目的是為聚乙烯醇薄膜的至少一個表面提供具有與纖維聚乙 烯醇層結合的透氣性選擇性多孔表面。
本發明的另一個目的是製備並提供具有聚乙烯醇薄膜的層疊物，所述聚乙烯醇薄 膜具有聚結的表面層，該表面層具有通過在形成層疊物之前預先調節聚乙烯醇持有的水量 來調節的孔隙率。
本發明的另一個目的是提供具有薄膜的包裝、衣服和其它有用物品，所述薄膜具 有TYVEK 的類似特徵。
本發明的再一個目的是提供在使用之後容易丟棄的防護衣服和醫療衣服。
這些和其它目的及優勢對於優選實施方案的描述和以下附圖將變得更加顯而易 見。
附圖簡述


圖1A為本發明薄膜或織物末端的橫斷面視圖的顯微照片。
圖1B為圖1A的薄膜或織物側面的橫斷面視圖的顯微照片。
圖2為圖1的織物的圖解視圖。
圖3為具有兩個改性表面的本發明織物的橫斷面視圖。
圖4為具有底部熱塑層的圖2的織物的橫斷面視圖。
圖5為在表面層上具有防水塗層的圖4的織物的橫斷面視圖。
圖6為可用於形成本發明的改性聚乙烯醇的設備簡圖。
圖7為圖6的設備的修改。
優選實施方案描述
根據本發明的一個實施方案提供了包含透氣性聚乙烯醇薄膜的薄膜、織物、衣服 或物品，其中至少一個表面層經過改性以具有緊密受控的孔隙率。
圖1A和IB為本發明的改性聚乙烯醇薄膜(10)的顯微照片。
圖2為圖1A的薄膜(10)的簡圖。薄膜(10)包含表面層(11)，其中聚乙烯醇纖維經過改性，以調節，控制和降低其孔隙率。低多孔表面(11)通過過渡層(12)附著於纖維部分(13)，過渡層(12)為聚結聚乙烯醇薄膜和纖維聚乙烯醇的混合物，其在表面層(11)的改性期間形成。如圖3所示，本發明提供了薄膜(20)，其中上表面包含聚結較低孔隙率聚乙烯醇層(11)，底層(II1)也包含相同孔隙率或不同孔隙率(121)的聚結低孔隙率聚乙烯醇層，其通過過渡層(121)粘附於纖維聚乙烯醇層(13)。如圖4所示，薄膜或織物(30)包含聚結聚乙烯醇的頂面(11)，其通過過渡層(12)結合於聚乙烯醇的纖維層(13)。在底部，熱塑層(14)通過壓制或使用粘合劑或其它方法粘附於纖維聚乙烯醇層。如圖5所示，類似於圖4中的非織造薄膜或織物(30)的薄膜或織物(40)提供有局部應用的防水塗層(15)。該薄膜或織物(40)具有與TYVEK 類似的性能以及一些另外的優勢。本發明的非織造薄膜或織物具有比內部纖維層(13)更易於傳熱的表面層。這樣它們可結合到接近膜狀外部，同時使內部纖維未結合。這樣做時，有效地將水刺PVOH織物的單塊纖維結構改變成為具有三個不同層的織物。兩個外層被高度壓實並結合以改善織物強度和耐磨性，同時織物的內芯被高度壓實但不結合在一起而得到軟的柔性織物。本發明的薄膜或織物可僅為含有或不含乙醯基並且交聯或未交聯的聚乙烯醇。所述薄膜或織物可包含用聚乙烯醇和另一種熱塑性塑料，優選聚烯烴即聚乙烯，形成的層疊物，以提供額外撕裂強度。可用於實施本方法的前體聚合物或片材包含含有或不含乙醯基、交聯或未交聯的聚乙烯醇。本發明的衣服包含聚乙烯醇均聚物，所述聚乙烯醇均聚物已通過後拉(postdrawing)或熱退火而高度定向。用於本發明理想的是高度結晶、至少約98%阜化或水解的聚乙酸乙烯酯。商業上，本文可使用由Air Products以商標Vinex 1003. TM.和1002.TM.銷售的聚乙烯醇。有用的PVOH纖維通常為O. 5旦尼爾(denier)-5. O旦尼爾並且優選為1. 0-2. O旦尼爾和最優選尺寸為1. 2-1. 5旦尼爾。可用於實施本發明的前體織物可通過用於製造織造、非織造、針織或以其它方式形成的織物的任何熟知的技術構成。可用於實施本發明的這些非織造技術包括紡粘、熔噴或溼法成網、用冷水水力纏繞和/或30-70%表面熔化以形成實質上非多孔表面的熱結合。當由合適的熱塑材料的片材配置產品時，所述片材厚度為約3-20密耳並且更優選厚度為8-12密耳和最優選厚度為約8密耳。合適的非織造織物或片材重量為約15g/yd2-200g/yd2並且更優選為20g/yd2_70g/yd2和最優選為25g/yd2_80g/yd2。正如先前所提到的那樣，可用於實施本發明的聚合物或片材包含含有或不含乙醯基、交聯或未交聯的聚乙烯醇。建議聚乙烯醇實質上完全水解，即具有98%或者更大的水解的乙醯基。為了足夠的機械強度，在一些情況中聚乙烯醇基非織造織物或片材應具有至少700並且不大於約1500的聚合度。理想地，這樣的材料應具有約900的聚合度並且實質上結晶。為了提高合適的聚乙烯醇樹脂基材料的製造，合適數量的增塑劑可以是必要的。設想最多15% (wt.)的合適增塑劑比如甘油或聚乙二醇可用於自聚乙烯醇基粒料輔助提供光滑的熔體擠出。發現所製造的用作一次性醫用衣服的織物呈現類似於自聚酯和聚丙烯製造的織物幾乎相同的物理性質。然而，所製造的織物不受冷或溫水(23°C-37°C)影響，但是當暴露於熱水(80°C -90°C )時，立即溶解。向改性聚乙烯醇薄膜或織物的表面加入防水劑為相當有用的輔助手段，以使低於發生溶解的溫度下液體水分的表面侵蝕最小。已經發現，即使對於僅在升高的溫度下變為水溶性的聚乙烯醇薄膜和織物，當暴露於水時，此類材料的表面趨向於呈現光滑的「感覺」並且使用防水劑趨向於將這種效果減至最小。合適的防水劑包括由3M Co.提供的以其商標FC 824和808銷售的碳氟化合物。油酸和脂肪酸也是有用的防水劑。這些材料在基於聚乙烯醇聚合物的重量O. 1-2. 0% (wt.)之間的範圍內是有用的。可向表面加入抗微生物劑，特別是用於醫學應用比如長袍、簾等。抗微生物劑包括由Germ Patrol, LLC銷售的GERM PATROL 、矽烷、銀或銅抗微生物劑等。表面也可通過採用由前體薄膜或織物持有的保水性進行改性。就這一點而言，可通過以下來預處理薄膜或織物使薄膜或織物經受固定的溼度和溫度足以在纖維和大氣之間發生平衡的時間(24-96小時，優選72小時)，然後採用加熱輥和壓力輥以產生蒸汽來熔化並壓實表面且形成降低孔隙率的層，同時使鄰接的纖維接觸。本發明的薄膜或織物可用於製造醫用衣服、長袍、簾等。所述薄膜或織物可形成為用於惰性物品的包膜、建築覆蓋物。根據本發明的另一個實施方案，使用在圖6中說明的設備可實現用於製備改性聚乙烯醇薄膜、織物或層疊物的方法。如圖6所示，在輥筒(IlA)上的薄膜、織物或層疊物(12A)在設備(IOA)上進行處理。薄膜包含置於輸送機(13A)上的聚乙烯醇薄膜、織物或層疊物(12A)，輸送機(13A)在蒸汽噴嘴(15A)下通過輥筒(14A，14B)運動，其中約100_120°C的溫度的蒸汽撞擊聚乙烯醇薄膜上，以使表面的溫度升高至大約玻璃化轉變溫度Tg，以使表面熔化並形成聚結層。被處理的薄膜在遞送裝置(16)下通過，遞送裝置(16)可遞送添加劑比如著色劑或防粘連劑，比如O. 1-5% (wt)，優選2-3% (wt)之間的量的二氧化矽聚合物、滑石、氣相二氧化矽等，或防水劑。薄膜(12A)然後在至少一個加熱的壓延機(17)下行進以將添加劑壓入軟化的部分和/或使薄膜伸展。在通過具有一個或多個輥筒的壓延機(17)之後，另一個遞送裝置(15A)可遞送防水劑。被處理的薄膜可輸送通過乾燥箱(19)，然後輸送至拉緊輥(18)上。通過使輥筒
(19)上的薄膜進一步通過設備(IOA)，以處理經加工的薄膜(12A)的另一表面，可處理薄膜(12A)的兩側。薄膜(12A)可僅為含有或不含乙醯基並且交聯或未交聯的聚乙烯醇。薄膜(12A)可包含用聚乙烯醇和另一種熱塑性塑料，優選聚乙烯，形成的層疊物，以提供與TYVEK 類似的額外撕裂強度。如圖7所示，設備可具有在薄膜或織物(12A)下面的蒸汽噴嘴(18A)，使得可將兩個表面改性。而且可提供張力輥(17A)以依其用途使薄膜或纖維(12A)伸展。正如先前所提到的那樣，可用於實施本發明的聚合物或片材包含含有或不含乙醯基、交聯或未交聯的聚乙烯醇。建議聚乙烯醇實質上完全水解，即具有98%或者更大的水解的乙醯基。為了提高合適的聚乙烯醇樹脂基材料的製造，合適數量的增塑劑可以是必要的。設想最多15% (wt.)的合適增塑劑比如甘油或聚乙二醇可用於自聚乙烯醇基粒料輔助提供光滑的熔體擠出。發現所製造的用作一次性醫用衣服的織物呈現類似於自聚酯和聚丙烯製造的織物幾乎相同的物理性質。然而，所製造的織物不受冷或溫水(23°C-37°C)影響，但是當暴露於熱水(80°C -90°C )時，立即溶解。在聚乙烯醇薄膜或織物中加入防水劑為相當有用的輔助手段，以使低於發生溶解的溫度下液體水分的表面侵蝕最小。以下實施例僅說明本發明的方法並且修改在本領域技術人員技能範圍內。實施例1使非織造聚乙烯醇織物(厚度20密耳)通過如在圖6中顯示的壓延機，輥筒之間間隙設定在16密耳。輥筒在100°C下加熱並且窄槽蒸汽剛好在織物通過輥筒之前對準織物。經處理的織物的厚度降低至16密耳並且在一側上，織物表面從多孔纖維性質轉變為幾乎連續的薄膜表面，具有實質上較小的孔隙率，適用於一次性防護衣服或一次性醫療物品。實施例2使非織造聚乙烯醇織物(厚度20密耳)通過如在圖6中顯示的壓延機，輥筒之間間隙設定在14密耳。輥筒在90°C下加熱並且窄槽蒸汽剛好在織物通過輥筒之前對準織物頂面。在織物從壓延機出現後，將防水塗層的細薄霧噴射在織物上。經處理的織物然後通過乾燥箱以使防水塗層固定在織物表面上。經處理的織物的厚度降低至14密耳並且織物表面從多孔纖維性質轉變為連續的薄膜表面，具有實質上較小的孔隙率，適用於一次性防護衣服。水滴形成珠狀並從織物表面滾落。實施例3使聚乙烯醇和聚乙烯的層疊物(厚度20密耳)在蒸汽噴嘴下在輸送機上通過，如圖6所示，100-120°C的蒸汽撞擊聚乙烯表面。所述輸送機運送層疊物通過加熱的壓延機輥(10(TC)，然後用碳氟化合物防水劑噴射，然後通過乾燥箱。所述層疊物可用於替代TYVEK 。儘管上面說明本發明的優選和修改實施方案，但本發明範圍內可具有其它實施方案。
權利要求
1.一種包含聚乙烯醇的非織造透氣性薄膜或織物，其具有至少一個具有降低孔隙率的聚乙烯醇的聚結表面層，和基本上由纖維聚乙烯醇組成的層，所述聚結層比所述纖維層更易傳熱。
2.權利要求1的薄膜或織物，其包含纖維聚乙烯醇和聚結的降低孔隙率的聚乙烯醇的過渡層，所述過渡層使所述表面層與所述纖維聚乙烯醇層結合。
3.權利要求1的薄膜或織物，其中所述纖維聚乙烯醇層附著了不同的熱塑性聚合物層。
4.權利要求1的薄膜或織物，其中所述至少一個表面層包含防水組合物。
5.權利要求1的薄膜或織物，其中所述表面層實質上非多孔。
6.權利要求1的衣服，其中所述織物含有增塑劑。
7.權利要求1的衣服，其包含醫用衣服。
8.權利要求1的衣服，其中所述聚乙烯醇被水刺。
9.權利要求1的薄膜，其為用於惰性物品的包裝。
10.一種用於將聚乙烯醇薄膜或織物的表面選擇性改性的方法，所述方法通過用熱和水選擇性聚結所述聚乙烯醇的至少一個表面以形成降低孔隙率的表面層，所述表面層附著非改性聚乙烯醇層，所述薄膜或織物在升高的溫度下可溶。
11.權利要求10的方法，其中所述水衍生於所述聚乙烯醇薄膜或織物所持有的水量。
12.權利要求10的方法，其中所述熱和水包含蒸汽。
13.權利要求10的方法，其中所述改性的表面用選自著色劑、防火劑、防水劑和聚合物的成員處理。
14.權利要求10的方法，其中聚乙烯醇的兩個表面用撞擊蒸汽改性。
全文摘要
本發明涉及新型聚乙烯醇非織造薄膜和織物以及它們的製備方法。所述薄膜和織物經過改性以具有通過過渡層附著於纖維聚乙烯醇層的透氣性聚結較低孔隙率表面聚乙烯醇層。
文檔編號D06B9/00GK102991040SQ20121027001
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者W·N·史密斯, C·羅伯森 申請人:湖區工業公司