改进的防微粒穿透的非织造材料的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种生产具有改进的阻挡微粒穿透性能的非织造材料的方法。该方法包括下述步骤：将至少一种含熔喷热塑性聚合物纤维的非织造纤维网加热到一定温度；施加张力使被加热的非织造纤维网颈缩；冷却被颈缩的非织造纤维网。本发明专利技术还公开了一种至少由一层熔喷热塑性聚合物纤维的纤维网组成的非织造材料。这种非织造材料可以是具有所需的阻挡微粒穿透性能的多层材料的一个组成部分。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防微粒穿透材料和一种制造这些材料的方法。有多种非织造纤维网可用作防微粒穿透材料。人们早已知道由很小直径的纤维或微纤组成的非织造纤维网是透气和水蒸汽的，但同时又对微粒和/或液体微滴（如气溶胶）保持相对的不透性。由小直径纤维组成的可用的纤维网可采用纤维成形方法（如熔喷方法）将非弹性体的热塑性聚合物挤出而制得。这种由非弹性体聚合物形成的熔喷纤维的非织造纤维网是相对廉价的，并且在用于有限次使用和用后可弃产品的防微粒穿透材料方面已有很多应用。这类材料的重要应用包括（例如）医疗和工业用连身服、过滤材料和面罩。近年来，由于医药环境中产生的微滴可能传播后天性免疫缺陷综合症、结核病及其他传染病而产生的一些问题，以及激光手术中由于组织的汽化而产生的悬空浮尘流而带来的问题，使得人们对手术面罩的过滤效率的关注不断增加。在这类防微粒穿透材料的许多应用中，希望能提供一种防微粒穿透性和多孔性相结合的材料。遗憾的是，在常规方法中，提高一种材料的防微粒穿透性通常会降低它的孔隙度，所以很难同时提供这些性能。-->因此，需要一种多孔、透气、且相对地不透微粒和/或液体微滴的廉价材料。本文所用术语“拉伸”和“伸长”是指材料的初始尺寸和对该材料施加一个侧向力以后材料被拉伸或延伸后的同一尺寸的差。拉伸或伸长百分数可以表示为：(被拉伸后的长度-初始样品长度)/(初始样品长度)×100例如，如果一种材料的初始长度为1英寸，被拉伸了0.85英寸，也就是说，拉伸或延伸到1.85英寸长度，那末，可以说这种材料就有一个85%的拉伸。本文中所用术语“非织造纤维网”是指一种具有单根纤维或长丝不呈同一重复方式的互层结构的纤维网。以往，非织造纤维网已由本领域技术人员已知的各种加工方法制成，如熔喷法、纺粘法和梳网粘合法等。本文中所用术语“纺粘纤维网”是指通过以长丝形式挤出一种熔融的热塑性材料而形成的细小直径的纤维和/或长丝的纤维网，而长丝从喷丝板的许多细小的、通常为圆形的毛细管挤出后，通过诸如非射流或射流拉伸或其他众所周知的纺粘法机理使其直径迅速减小。纺粘非织造纤维网的生产在以下专利中都有说明：Appel等人的美国专利4，340，563;Dorschner等人的美国专利3，692，618;Kinney的美国专利3，338，992及3，341，394;Levy的美国专利3，276，944;Peterson的美国专利3，502，538;Hartman的美国专利3，502，763;Dobo等人的美国专利3，542，615;以及Harmon的加拿大专利803，714-->等。本文中所用术语“熔喷纤维”是指通过许多细小的、通常为圆形的冲模毛细管将熔融热塑性材料以熔融丝或长丝形式挤出，并进入高速气流（如空气）中，使熔融热塑性材料的长丝拉细而减小它们的直径（可能达到微纤直径）而形成的纤维。其后，这种熔喷纤维被高速气流携带并沉积在收集表面上，形成随机分布的熔喷纤维。熔喷方法是众所周知的，并在多种专利及出版物中有所叙述。其中包括V.A    Wendt、E.L.Boone和C.D.Fluharty的NRL报告4364，《超细有机纤维的制造》;K.D.Lawrence、R.T.Lukas及J.A.Young等人的NRL报告5265，《形成超细热塑性纤维的改良装置》;1974年11月19日授予Buntin等人的美国专利3，849，241。本文中所用术语“微纤”是指平均直径不大于约100微米的小直径纤维。例如，纤维直径从大约0.5微米到大约50微米。更具体地说，微纤的平均直径可以从大约1微米到大约20微米。平均直径大约为3微米或者更小的微纤通常叫做超细微纤。描述制造超细微纤的一个加工例子可在1991年11月26日提交的美国专利申请、系列号为07/779，929、题目为《具有改进的防透性的非织造纤维网》中找到，该专利在此引入供参考。本文中所用术语“热塑性材料”是指一种受热时软化，冷到室温时又回复到原来状态的高聚物。显示这种行为的天然物质有生橡胶以及多种蜡。其他热塑性材料的例子包括（但不限于）聚氯乙烯、聚酯类、尼龙类、聚碳氟化合物类、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚己内酰胺，以及纤维质树胶和丙烯酸树脂。本文所用术语“紧密邻接”是指一种邻接的、毗邻的或紧接的-->构造方式。例如，紧密邻接纤维区段是指沿连续纤维长度的部分，它们与某一参照点相接。一般来说，紧密邻接纤维区段可以描述为一种纤维长度，这种纤维长度可以在20倍于在此参照点的纤维直径的线性距离内，而且与此参照点相邻接。例如，紧密邻接纤维区段可以是在大约2～15倍于在此参照点的纤维的最大直径的线性距离内的纤维长度，并与此参照点邻接。本文中所用术语“用后可弃”，并不限于一次使用制品，也可以指仅使用几次以后，若污损或者不能再使用的可以丢弃的用品。本文中所用术语“微粒穿透性”是指一种材料被某一尺寸范围的微粒透过的性能。一般来说，微粒穿透性可由材料的微粒截留效率算出，用百分数表示时，微粒穿透性可用下式表示：微粒穿透百分数＝100-颗粒截留效率百分数高的微粒截留效率一般和低的微粒穿透性相对应。微粒截留效率可以通过测定空气过滤器对干颗粒的保留量而得到。所用测试方法为（例如）IBR测试方法No.E-217（1991年1月15日修订版G，由密执根州Grass    Lake的InterBasic资源公司完成）。一般来说，在这类试验中，采用风扇将微粒吹散到测试织物的迎风面一侧的空气中，风扇在此起着将含有微粒的空气引向测试织物表面的作用，尘粒在测试织物的迎风面一侧空气中的浓度和背面一侧空气中的微粒（也就是透过测试织物的微粒）浓度，用微粒计数器对各种不同尺寸范围的微粒进行测定。微粒截留效率通过测定两个浓度差，然后用此值除以迎风面一侧的浓度算出。本文所用术语“防微粒穿透材料”是指一种具有可用水平的对-->微粒和/或液体微滴穿透的阻挡性，同时又能保持所需要水平的孔隙度的材料。对微粒和/或液体微滴穿透的阻挡性可通过测定空气过滤器对干微粒的保留量测得，可用微粒截留效率或微粒穿透百分数表示。一般说来，防微粒穿透材料在通过常规的微粒截留效率测试时，对一种特定直径的微粒的微粒穿透率应小于约50%。例如，一种防微粒穿透材料对直径大于约1微米的微粒应有小于约50%的微粒穿透率。考虑到一些防微粒穿透材料在极严格的微粒截留效率测试下（也就是极端的测试条件下），对某种亚微细尺寸的微粒测得的微粒穿透率大于约50%。本文中所用术语“α-转变”是指一般结晶热塑性聚合物发生的一种现象。α-转变表示在低于熔化转变点（Tm）之前的最高温度转变，通常是指预熔化。α-转变之前，聚合物的结晶是稳定的，α-转变之后，结晶可被退火成改性结构。α-转变是众所周知的，并在一些出版物中有所叙述。例如，Lawrence    E.Nielsen所著的《聚合物及复合材料的机械性能》第一卷;H.Moraweitz所编的聚合物专论（第二卷中H.P.Frank所著的聚丙烯）。一般而言，α-转变是利用差示扫描量热技术，用诸如Mettler    DSC型差示扫描量热计之类的仪器测定的。典型测量的标准条件如下：升温曲线：以每分钟10℃的速度由30℃开始升至高于聚合物熔点30℃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产具有改进的阻挡微粒穿透性能的非织造材料的方法，该方法包括：将包括熔喷热塑性聚合物纤维的非织造纤维网加热到其峰值总吸收能至少比其在室温所吸收能量高约２５０％的温度；施加一个张力使被加热的非织造纤维网颈缩，致使至少一部分单根熔喷 纤维中有一些区段的纤维直径明显小于与其紧密邻接区段的纤维直径；冷却被颈缩的非织造纤维网。

【技术特征摘要】
US 1992-12-31 999,2441、一种生产具有改进的阻挡微粒穿透性能的非织造材料的方法，该方法包括：将包括熔喷热塑性聚合物纤维的非织造纤维网加热到其峰值总吸收能至少比其在室温所吸收能量高约250%的温度；施加一个张力使被加热的非织造纤维网颈缩，致使至少一部分单根熔喷纤维中有一些区段的纤维直径明显小于与其紧密邻接区段的纤维直径；冷却被颈缩的非织造纤维网。2、权利要求1所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括选自聚烯烃类、聚酯类和聚酰胺类的聚合物。3、权利要求2所述的方法，其中聚烯烃选自一种或多种聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物。4、权利要求3所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括熔喷聚烯烃纤维，由这种纤维组成的非织造纤维网被加热到大于聚合物的α-转变到比熔化开始并达到5%的液体分数的液固相温度低约10%的温度范围。5、权利要求3所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括熔喷聚丙烯纤维，由这种纤维组成的非织造纤维网层被加热到约105℃至约145℃的温度范围。6、权利要求5所述的方法，其中一种熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网被加热到约110℃至约140℃的温度范围。7、权利要求5所述的方法，其中一种熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网被加热到约120℃至约125℃的温度范围。8、权利要求1所述的方法，其中张力足以使非织造纤维网颈缩到比张力施加前此非织造纤维网的宽度至少小约10%的颈缩后宽度。9、权利要求8所述的方法，其中张力足以使非织造纤维网颈缩到比张力施加前此非织造纤维网的宽度小约15%至约50%的宽度。10、权利要求1所述的方法，其中非织造纤维网用红外辐射、蒸汽滚筒、微波、超声波能、火焰、热气和热液加热。11、一种包括至少一层非弹性体溶喷热塑性聚合物纤维网层的非织造材料，该纤维网经加热，而后颈缩，使得至少一部分单根熔喷纤维中有一些区段的纤维直径明显小于其紧密邻接区段的纤维直径，从而使微粒穿透率比同样的未经处理的溶喷纤维非织造纤维网至少减少约10%。12、权利要求11所述的非织造材料，其中对平均直径大于约0.1微米的微粒的微粒穿透率小于约50%。13、权利要求11所述的非织造材料，其中对平均直径大于约0.1微米的微粒的微粒穿透率小于约40%。14、权利要求11所述的非织造材料，其中对平均直径大于约1.5微米的微粒的微粒穿透率小于约5%。15、权利要求11所述的非织造材料，其中熔喷纤维包括熔喷微纤。16、权利要求15所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL利维，MT莫曼，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]