改进的熔喷制品及其形成方法技术

一种共混聚合物，包含：无定形热塑性聚合物和热塑性半结晶聚合物，每种聚合物基本上彼此可混溶，并以大于0.05至约20的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比共混，该共混聚合物形成基本上没有缺陷，具有均匀直径的长纤维长度的熔喷无纺织物。当该无纺织物用作过滤器时，即使在暴露于高温(～70℃)一小时或更长时间之后，也可以小于2mm Hg的压降具有大于95％的效率。的效率。的效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的熔喷制品及其形成方法


[0001]本公开涉及形成熔喷制品。特别地，本专利技术涉及无纺织物，该无纺织物包含可混溶的结晶/半结晶聚合物和无定形聚合物的熔喷聚合物共混物，诸如聚乳酸/聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物共混物。

技术介绍

[0002]聚合物的熔喷涉及聚合物的熔融，然后使聚合物通过孔口并用环状热空气吹制而形成微或纳米直径的纤维。液化的纤维移动通过气隙并撞击在吸收卷轴(uptake spool)上，从而形成无纺纤维织物。常规的织物由许多聚合物制成，诸如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)。通常通过熔喷法制造的织物通常形成具有基本上不均匀长度和直径的纤维、磨损的纤维和汇集的聚合物的小球的无纺织物，从而造成较不均匀的性能和当用作例如过滤器时跨织物的小于期望的压降。
[0003]因此，希望提供一种克服如上所述的形成无纺熔喷织物的一个或多个问题的熔喷方法，并且特别是用于提供具有所期望的压降和过滤均匀性的无纺织物。

技术实现思路

[0004]已经发现可混溶的结晶/半结晶聚合物(本文中称为“半结晶聚合物”，应当理解，这种聚合物可以基本上是结晶的)和无定形聚合物的特定共混物可以形成具有长的长度的均匀纤维直径。据信，而非以任何方式限制，Tg(玻璃化转变温度)充分低于半结晶聚合物的熔融温度的足够量的无定形聚合物的混合使共混聚合物在熔喷时能够实现一致的流变性，从而将所期望的纤维粘结在一起以形成没有上述缺陷的无纺织物。
[0005]本专利技术的第一方面是一种生产无纺材料的方法，包括：a)进料包含无定形热塑性聚合物和热塑性半结晶聚合物的共混聚合物，每种聚合物基本上与另一种可混溶，并且以大于0.05至约20的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比共混；b)将该共混聚合物加热到熔融共混聚合物的熔体泵温度以形成液化进料；c)在高于熔体泵温度的孔口温度下通过孔口挤出液化进料，并用空气设定温度高于孔口温度的环形气流吹制该液体进料以形成喷雾；d)在气隙中冷却所述喷雾，以及e)将所述喷雾沉积在基材上以形成无纺材料。
[0006]无纺织物包含共混聚合物的纤维，该共混聚合物包含无定形热塑性聚合物和热塑性半结晶聚合物，每种聚合物基本上与另一种可混溶，并且以大于0.05至约20的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比共混，该纤维具有约0.5微米至15微米的直径和约2至8微米的平均直径。
附图说明
[0007]结合附图讨论所公开的非限制性实施方案，附图形成本专利技术的一部分，其中相似的标号表示相似的元件，其中：
[0008]图1示出了示例性熔喷挤出系统。
[0009]图2是商业熔喷聚丙烯过滤面罩的扫描电子显微照片。
[0010]图3示出了本专利技术的PMMA/PLA织物(聚(甲基丙烯酸甲酯)/聚乳酸)的扫描电子显微图像。
[0011]图4示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0012]图5示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0013]图6示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0014]图7示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0015]图8示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0016]图9示出了本专利技术的PMMA/PLA织物的扫描电子显微图像。
[0017]图10示出了本专利技术的半结晶聚丙烯和无定形聚丙烯织物的光学显微照片。
具体实施方式
[0018]可用作过滤器或面罩的无纺材料可由多种材料生产，其可包括以下的一种或多种：聚合物、聚合物共混物、形状记忆材料、形状记忆聚合物和形状记忆聚合物共混物。
[0019]本专利技术的方法是一种熔喷方法。为了说明熔喷，图1示出了示例性的熔喷挤出系统800。挤出机801从料斗802接收聚合物进料，使进料液化，并通过喷嘴开口803对液化的进料材料进行吹制/喷雾。高速空气(未示出)可用于通过喷嘴开口803帮助吹制/喷雾液化的进料材料。吹制的材料804穿过空气并沉积在旋转的圆柱面805上，该圆柱面805被示出为沿箭头805a所示的方向旋转。当吹制的材料804在位置806处沉积到旋转的圆柱面805上时，它冷却并变成固体。固体片材/膜807由沿箭头808a所示方向旋转的第二旋转圆柱808拉制。将新加入的片材/膜材料在809处加入到熔喷聚合物810的卷轴上。
[0020]图2示出了由熔喷聚丙烯制成的商用过滤面罩的显微照片。从图中可以容易地看出，这种织物具有缺陷，诸如磨损的纤维、熔融聚结的纤维、汇集的聚合物小球等。
[0021]形成无纺材料的方法包括进料共混聚合物，所述共混聚合物包含无定形热塑性聚合物和热塑性半结晶聚合物，每种聚合物与另一种聚合物基本上可混溶并且以大于0.05至约20的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比共混。基本上可混溶意味着没有如DSC所确定的明显不同的玻璃化转变温度，并且如共同未决的美国专利申请第63/208,243号所进一步描述的，该专利申请于2021年6月8提交，在此通过参考引入本文中。
[0022]将无定形聚合物和半结晶聚合物以使得共混物实现所期望的无纺材料的重量比混合。混合和共混的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比可以大于1至约20。理想地，比率为约2或3至约15或10。不以任何方式进行限制，据推测以半结晶聚合物和无定形聚合物之间的比率和熔融温度的差异下的可混溶聚合物的组合允许形成直径更均匀的长熔喷纤维，而没有其它缺陷，诸如纤维本身的磨损和聚合物小球。
[0023]半结晶聚合物可以是任何热塑性有机聚合物，其在以形成或复合此类聚合物时通常经历的速率(例如，从环境温度～25℃到熔融温度的加热和冷却速率)加热和冷却时显示至少约5％的结晶度至基本上完全结晶。也就是说，该聚合物在没有强制结晶方法诸如本领域已知的那些(例如溶剂诱导结晶等)显示出结晶性。通常，结晶度的量为至少约5％、10％、15％或20％至约95％、75％、50％或30％。结晶度可以通过诸如本领域已知的那些方法的任何合适的方法来测定。举例说明，结晶度百分数可通过X
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射线衍射测定，包括例如广角X
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射
线衍射(WAXD)，诸如通过使用Rigaku SmartLab X
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射线衍射仪，或通过差示扫描量热法(DSC)，诸如通过使用利用ASTM D3418
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15的TA Instruments DSC250差示扫描热量计，其中当通过差示扫描量热法(DSC)测定结晶度时，除非另有说明，否则使用20℃/min的加热或冷却速率。根据链结构，示例性结晶聚合物可以包括某些聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯及它们的共聚物)等。
[0024]无定形聚合物可以是任何热塑性有机聚合物，当以上述段落所述的速率加热和冷却以及测量时，该无定形聚合物基本上不显示(如果有可检测到的话，微量)结晶度。根据链结构，示例性无定形聚合物可以包括某些聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产无纺材料的方法，包括：a)进料包含无定形热塑性聚合物和热塑性半结晶聚合物的共混聚合物，所述聚合物各自基本上与另一种可混溶，并且以大于0.05至约20的无定形聚合物/半结晶聚合物的重量比共混；b)将所述共混聚合物加热到熔融所述共混聚合物的熔体泵温度以形成液化进料；c)在高于所述熔体泵温度的孔口温度下，通过孔口挤出所述液化进料，并利用具有空气设定温度的环形气流吹制所述液体进料，以形成喷雾；d)在气隙中冷却所述喷雾，以及e)将所述喷雾沉积在基材上以形成所述无纺材料。2.生产所述无纺材料的方法包括，其中所述无纺材料是织物。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述无纺材料的片材是可热成型的，而不会使所述无纺材料的纤维变形。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述无纺材料的片材具有大于98％的过滤效率。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述无纺材料的片材具有小于或等于2毫米汞柱的压降。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括使所述无纺材料通过电场。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述共混聚合物包含聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚乳酸，所述聚(甲基丙烯酸甲酯)在所述共混聚合物中以所述组合物的约5重量％至85重量％存在，并且余量为聚乳酸。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚(甲基丙烯酸甲酯)以低于所述共混聚合物的50重量％的量存在。9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其中所述聚乳酸包含L
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丙交酯、D
‑
丙交酯或它们的组合的聚合。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述L
‑
丙交酯以所述聚乳酸的至少50重量％至100重量％的量存在。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物共混物的熔体流动速率为约5至100g(210℃/10分钟，2.6kg)。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述无纺材料是具有直径为约1微米至约15微米的纤维的织物。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述织物具有约0.1m2/g至120m2/g的比表面积。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述半结晶聚合物具有约10至100g(210℃/10分钟，2.6kg)的熔体流动速率。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述半结晶聚合物的熔体流动速率为约50至80克。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述无定形聚合物的熔体流动速率为约1至100g(230℃/10分钟，3.8kg)。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述空气设定温度比所述孔口温度高至少1.3倍。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述空气设定温度比所述孔口温度高至少1.8倍
至约3倍。21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述熔体泵温度为约175℃至约250℃。22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述熔融共混物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克，
申请(专利权)人：捷普有限公司，
类型：发明
国别省市：