CN101790605A - 用于制造抗(连续)撕破的平面构型物的方法、抗(连续)撕破的平面构型物及其应用 - Google Patents

用于制造抗(连续)撕破的平面构型物的方法、抗(连续)撕破的平面构型物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尽可能简单的方法，利用该方法可以制造具有特别好的机械性能，即与特定的撕破力有关的值特别大的平面构型物。根据本发明的平面构型物要能用于尤其需要平面构型物具有特别大的撕破力的应用领域中。优选地，该平面构型物还应具有特别大的最大拉伸强力值和/或断裂伸长率值。为此，提供一种用于制造抗连续撕破的平面构型物的方法，在该方法中使用一由纱、纤维或长丝制成的初始平面构型物，并使该初始平面构型物经受压缩热处理，所述纱、纤维或长丝包括至少两种基本单丝且从横截面看具有桔瓣式或蛋糕块式的布置结构，该布置结构具有不同的聚合物的扇块，其中所述聚合物扇块被渗透并通过该聚合物扇块的铆接或熔接实现至少基本上非粘合的连接。该平面构型物、尤其是无纺织物优选具有等于或大于每g/m2 0.4N、优选每为g/m2 0.6～0.9N(根据舌形法，ASTM D 2261)的特定的撕破强力。

Description

用于制造抗(连续)撕破的平面构型物的方法、抗(连续)撕破的平面构型物及其应用
技术领域
本发明涉及一种用于制造抗(连续)撕破/抗撕裂扩展(weiterreiβfest)的、由纱、纤维或长丝——该纱、纤维或长丝包括至少两种由不同聚合物制成的基本单丝——制成的平面构型物的方法、抗(连续)撕破的平面构型物及其应用。
背景技术
由WO2006/107695A2或US2006/0223405A1已知一种用于制造由具有海岛式(Inseln-im-Meer)布置结构的双组分纤维制成的抗(连续)撕破的无纺织物的方法。其中所述的一种具有不同的海岛式布置结构的、重量比例为75∶25的尼龙/聚乙烯聚合物对在经过轧光后最大具有每g/m20.22N的特定的撕破力。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种尽可能简单的方法，利用该方法可以制造具有特别好的机械性能、即与特定的撕破力有关的值特别大的平面构型物。根据本发明的平面构型物要能应用于尤其需要平面构型物具有特别大的撕破力的应用领域中。优选地，该平面构型物还应具有特别大的最大拉伸强力值和/或断裂伸长率值。
关于根据权利要求1的本发明方法，在所述方法中使用一由纱、纤维或长丝制成的初始平面构型物，并使所述初始平面构型物经受压缩热处理，所述纱、纤维或长丝包括至少两种基本单丝且从横截面看具有桔瓣式或蛋糕块式(Kuchenstück)的布置结构(Pie布置)，该布置结构具有不同的聚合物的扇块/块段(Segment)，其中所述聚合物扇块被渗透/穿过(durchdringen)并通过所述聚合物扇块的铆接(Vernietung)或熔接实现至少基本上非粘合的连接。
“基本上非粘合的连接”在此理解为不具有可粘合性、难以粘合或仅在一定条件下具有可粘合性的连接。因此，在一定条件下具有可粘合性的材料具有在一定条件下的扩散粘合性或不具有扩散粘合性，然而可能具有良好的粘附粘合性，而难以粘合的材料不具有扩散粘合性，如果有的话在一定条件下具有粘附粘合性。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
在该方法的优选设计方案中，制造一种按照根据ASTM D 2261标准的舌形法(进行试验时)具有等于或大于每g/m20.4N、优选为每g/m20.6～0.9N的特定的撕破强力的平面构型物。
有利地，所述平面构型物具有20～500g/m2、优选40～300g/m2的特别小的单位面积重量。该平面构型物优选是无纺织物，该无纺织物至少部分地由双组分无端纤维或由组合纤维形成。在此这些纤维优选具有1.6dtex至6.4dtex、优选2dtex至4.8dtex的总纤度。
有利地，桔瓣式或蛋糕块式的布置结构(Pie布置)具有2、4、8、16、32或64个扇块，特别优选具有8、16或32个扇块。
作为所述聚合物，优选使用的是热塑性聚合物，尤其是由不同的聚烯烃、聚酯、聚酰胺和/或聚氨酯以任意组合构成的所谓的不相容的聚合物对或聚合物共混物，它们给出非粘合的配对。
所使用的聚合物对尤其优选地选自具有至少一种聚烯烃的、优选具有聚乙烯或具有聚丙烯的聚合物对，所述具有聚乙烯的聚合物对如聚丙烯/聚乙烯、聚酰胺6/聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯，所述具有聚丙烯的聚合物对如聚丙烯/聚乙烯、聚酰胺6/聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯。
具有至少一种聚酰胺或具有至少一种聚对苯二甲酸乙二酯的聚合物对由于其在一定条件下的可粘合性而被优选使用，而具有至少一种聚烯烃的聚合物对由于其难以粘合而被尤其优选地使用。
聚酰胺具有在一定条件下的可粘合性，尤其具有在一定条件下的扩散粘合性和具有良好的粘附粘合性。
聚对苯二甲酸乙二酯具有在一定条件下的可粘合性，尤其是不具有扩散粘合性，以及在预处理(例如利用等离子)后才具有良好的粘附粘合性。聚烯烃聚乙烯和聚丙烯难以粘合，尤其是不具有扩散粘合性，以及在预处理后才在一定条件下具有粘附粘合性(HANSER出版社，Saechtling，Kunststoff Taschenbuch，第25版，212页)。
优选使用重量比例为90∶10至10∶90的聚合物对。高熔聚合物与低熔聚合物的重量比例为75∶25至70∶30被证明是尤其有利的。
有利地，在等于或直到100℃的、高于低熔聚合物组分的熔融温度且同时低于高熔聚合物组分的熔融温度的温度下，在轧光机中、也就是说在加热的辊对中实施所述热处理。
此外，优选在每线性厘米(linearer em)产品宽度100～1000N、优选300～700N的压力下，实施所述压缩热处理。
本发明还涉及一种平面构型物、尤其是无纺织物，该平面构型物按照根据ASTM D 2261标准的舌形法(进行试验时)具有等于或大于每g/m20.4N、优选为每g/m2 0.6～0.9N的特定的撕破强力且通过压缩热处理制成，其中该平面构型物由纱、纤维或长丝形成，所述纱、纤维或长丝包括至少两种基本单丝且从横截面看具有桔瓣式或蛋糕块式的布置结构(Pie布置)，该布置结构具有不同的聚合物的扇块，其中所述聚合物扇块被渗透，并通过所述聚合物扇块的铆接或熔接造成至少基本上非粘合的连接、也就是说不通过粘合的粘接剂(的连接)。
有利地，平面构型物具有20～500g/m2、优选40～300g/m2的单位面积重量。
有利地，平面构型物部分地由双组分无端长丝或由组合长丝形成。所述纱、纤维或长丝在此优选具有1.6dtex至6.4dtex、优选2dtex至4.8dtex的总纤度。
纱、纤维或长丝的桔瓣式或蛋糕块式的布置结构(Pie布置)优选具有2、4、8、16、32或64个扇块，特别优选具有8、16或32个扇块。
作为所述聚合物，优选使用的是热塑性聚合物，尤其是由不同的聚烯烃、聚酯、聚酰胺和/或聚氨酯以任意组合构成的所谓的不相容的聚合物对或聚合物共混物，其中显见地，非粘合的配对表现出最高的撕破力值。
聚合物对中高熔聚合物与低熔聚合物的重量比例优选为90∶10至10∶90，优选为75∶25至70∶30。
根据本发明的平面构型物应能用于尤其需要平面构型物的特别大的撕破力的应用领域中。
因此，根据本发明的平面构型物可用作或用于车辆局部包装物，尤其是艇用遮篷或载重汽车遮篷；或者用于织物结构，尤其是帐篷、篷式汽车的车篷或可充气膨胀的结构——特别是橡皮艇或活动的游戏场建筑结构。
具体实施方式
下面借助示例更详细地阐释本发明的主题。
分别制造由聚合物对：聚酰胺6/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯以及聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯组成的双组分无端长丝制成的无纺织物。
在此使用了下列材料：
聚对苯二甲酸乙二酯：INVISTA 8218J，0.64I.V.
聚酰胺6：BASF B2702
聚丙烯：SUNOCO CP360-H
聚乙烯：DOW XUS 61800.50
对于根据本发明的实施例，选择了如下工艺参数：
类型 聚酰胺6/聚乙烯 聚丙烯/聚乙烯   聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯
  挤出温度   255℃/227℃   288℃/227℃   295℃/227℃
  纺丝速度   5500m/min   5500m/min   5500m/min
  蛋糕块式的布置   16个扇块   16个扇块   16个扇块
  重量比例   75/25   75/25   75/25
对于对比示例，选择了如下工艺参数：
类型 聚酰胺6/聚乙烯 聚丙烯/聚乙烯   聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯
  挤出温度   255℃/227℃   288℃/227℃   295℃/227℃
  纺丝速度   5500m/min   5500m/min   5500m/min
  海岛式布置   7、19和108   7、19和108   7、19和108
类型 聚酰胺6/聚乙烯 聚丙烯/聚乙烯   聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯
  重量比例   75/25   75/25   75/25
在冷却条件、拉伸条件和成网条件方面，上述制造方法与法国专利FR2 299 438中所述方法类似。
分别制造单位面积重量为约100g/m2和约150g/m2的无纺织物，其作为初始无纺织物分别在140℃、145℃和150℃温度下，在每线性厘米产品宽度100～1000N、优选300～700N的压力下，在轧光机中接受压缩热处理。在此，轧光速度为5～20m/min，优选为8～12m/min，且轧辊直径为320～489mm。
Figure GPA00001037689000061
Figure GPA00001037689000071
Figure GPA00001037689000081
Figure GPA00001037689000091
Figure GPA00001037689000101
Figure GPA00001037689000111
尤其是与具有海岛式布置(长丝)的无纺织物相比，根据本发明制造的具有蛋糕块式布置(长丝)的无纺织物具有特别好的机械性能，即，与撕破力、最大拉伸强力和/或断裂伸长率有关的值特别大。
如果撕破力值令人惊异地高，那么不能在粘合性能和纺织的机械性能方面有所期待，因为恰恰是由非粘合的、很难粘合的或仅在一定条件下粘合的聚合物组分组成的聚合物对才具有这种高的撕破力值。
关于表1至表6所探讨的所有无纺织物，具有约100g/m2的单位面积重量的、蛋糕块式布置的根据本发明制造的无纺织物在具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对、轧光温度为150℃时以及在具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对、轧光温度为140℃时显示出最高的最大拉伸强力值。
上述情况对于具有约150g/m2的单位面积重量的、蛋糕块式布置的根据本发明制造的无纺织物在具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对、轧光温度为145℃时同样适用。
在表1至6所探讨的所有无纺织物中，具有约150g/m2的单位面积重量的、蛋糕块式布置的根据本发明制造的无纺织物在具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对、轧光温度为150℃和140℃时，显示出最高的撕破力值。
表1示出，在经过轧光温度为140℃、145℃和150℃的处理后，具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物(在145℃下的、具有108个岛的海岛式布置结构例外)具有明显更高的最大拉伸强力值。
表1还示出，在经过轧光温度为150℃的处理后，具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有更高的断裂伸长率值。
表2示出，在经过轧光温度为140℃、145℃和150℃的处理后，具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约150g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的撕破力值。
表2还示出，在经过轧光温度为150℃的处理后，具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约150g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的最大拉伸强力值和断裂伸长率值。
表3示出，在经过轧光温度为140℃、145℃和150℃的处理后，具有聚丙烯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的断裂伸长率值。
表3还示出，在经过轧光温度为145℃和150℃的处理后，具有聚丙烯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有更高的最大拉伸强力值。
表4示出，在经过处理后，具有聚丙烯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约150g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的最大拉伸强力值和断裂伸长率值。
表5示出，在经过轧光温度为140℃、145℃和150℃的处理后，具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的断裂伸长率值和撕破力值。
表5还示出，在经过轧光温度为140℃的处理后，具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约100g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有更高的最大拉伸强力值。
表6示出，在经过轧光温度为140℃、145℃和150℃的处理后，具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约150g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有明显更高的断裂伸长率值。
表6还示出，在经过轧光温度为140℃和145℃的处理后，具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物对的、单位面积重量为约150g/m2的、蛋糕块式布置的无纺织物比海岛式布置的相应无纺织物具有更高的最大拉伸强力值。
与具有8个扇块的、蛋糕块式布置的无纺织物的对比试验表明，扇块的数量，也就是说，存在8、16、32还是64个扇块，是无关紧要的，对无纺织物的前述机械性能没有显著影响。
此外，在高于聚乙烯的熔融温度的温度下轧光的、具有约100g/m2的单位面积重量和聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、具有8、16或32个扇块的蛋糕块式布置的无纺织物，与各个同样轧光的、具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚酰胺6聚合物对的、具有7、19或108个岛的海岛式布置的无纺织物之间的对比试验表明，具有聚酰胺6/聚乙烯聚合物对的、蛋糕块式布置的无纺织物根据按照ASTM D 2261标准的舌形法具有大于每g/m20.4N的特定的撕破强力，而与此相比，具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚酰胺6聚合物对的、海岛式布置的无纺织物的该值仅为每g/m20.04～0.08N。
此外，在高于聚乙烯的熔融温度的温度下轧光的、具有对聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯聚合物的、具有8、16和32个扇块的蛋糕块式布置的无纺织物，或者在高于聚乙烯的熔融温度的温度下轧光的、具有聚酰胺/聚乙烯聚合物对的、具有8、16和32个扇块的蛋糕块式布置的无纺织物，分别与具有聚对苯二甲酸乙二酯/聚酰胺6聚合物对的、具有16个扇块的蛋糕块式布置的、经过根据DE 697 25 051T2的水射束加固的无纺织物相比的对比试验，显示出约3至10.5倍的改进的撕破强力，如在表7中示例性地以具有16个扇块的蛋糕块式布置的所述聚合物对所示出的。
表7：经过不同处理后的、16个扇块的蛋糕块式布置的不同聚合物对
  聚合物对   PET/PA6(75/25)   PET/PE(75/25)   PA6/PE(75/25)
处理   根据DE 69725051T2的水射束加固 轧光(参见表5和6) 轧光(参见表1和2)
  WRK(l+d)/2：FG，N每g/m2   约0.08直到0.16   高达0.532   高达0.840
WRK＝撕破力(ASTM D 2261，舌形法)
PET/PA6：聚对苯二甲酸乙二酯/聚酰胺6
PET/PE：聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯
PA6/PE：聚酰胺6/聚乙烯
  标准长丝   PET   PA6   PE
  拉伸强力，N/tex   0.37至0.5   0.4至0.62   0.5
  断裂强度，MPa   510至690   450至700   475
数值来自于织物使用技术的纤维列表(TUT，″Characteristiques des Fibres Chimiques àUsagesTechniques″，1995，Les Editions de L′lndustrie Textile，Paris，ISBN：2.907151.05.3)
对参与实验的聚合物的拉伸强力或断裂强度的比较仅表明，不能期待能引起如表7的撕破力值的高达10.5倍的改进。

Claims (17)

1.一种用于制造抗连续撕破的平面构型物的方法，在所述方法中使用一由纱、纤维或长丝制成的初始平面构型物，并使所述初始平面构型物经受压缩热处理，所述纱、纤维或长丝包括至少两种基本单丝且从横截面看具有桔瓣式或蛋糕块式的布置结构，该布置结构具有不同的聚合物的扇块，其中所述聚合物扇块被渗透并通过所述聚合物扇块的铆接或熔接实现至少基本上非粘合的连接。
2.根据权利要求1所述的用于制造平面构型物的方法，该平面构型物具有等于或大于每g/m20.4N、优选为每g/m20.6～0.9N的特定的撕破强力(舌形法，ASTM D 2261)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述平面构型物具有20～500g/m2、优选40～300g/m2的单位面积重量。
4.根据上述权利要求中的一项所述的方法，其中所述平面构型物是无纺织物，至少部分地由双组分无端长丝、由组合长丝或由纤维形成。
5.根据上述权利要求中的一项所述的方法，其中所述桔瓣式或蛋糕块式的布置结构具有2、4、8、16、32或64个扇块，优选具有8、16或32个扇块。
6.根据上述权利要求中的一项所述的方法，其中作为所述聚合物，使用的是热塑性聚合物，尤其是由不同的聚烯烃、聚酯、聚酰胺和/或聚氨酯以任意组合构成的聚合物对或聚合物共混物，优选包括具有至少一种聚烯烃的非粘合的聚合物对。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所使用的聚合物对的高熔聚合物与低熔聚合物的重量比例为90∶10至10∶90，优选为75∶25至70∶30。
8.根据上述权利要求中的一项所述的方法，其中在等于或直到100℃的、高于所述低熔聚合物组分的熔融温度且低于所述高熔聚合物组分的熔融温度的温度下，在轧光机中实施所述热处理。
9.根据上述权利要求中的一项所述的方法，其中在每线性厘米产品宽度100～1000N、优选300～700N的压力下，实施所述压缩热处理。
10.一种平面构型物，尤其是无纺织物，所述平面构型物或无纺织物具有等于或大于每g/m20.4N、优选为每g/m20.6～0.9N的特定的撕破强力(根据舌形法，ASTM D 2261)并通过压缩热处理制成，其中所述平面构型物由纱、纤维或长丝形成，所述纱、纤维或长丝包括至少两种基本单丝且从横截面看具有桔瓣式或蛋糕块式的布置结构，该布置结构具有不同的聚合物的扇块，其中所述聚合物扇块被渗透并通过所述聚合物扇块的铆接或熔接造成至少基本上非粘合的连接。
11.根据权利要求10所述的平面构型物，所述平面构型物具有20～500g/m2、优选40～300g/m2的单位面积重量。
12.根据权利要求10或11所述的平面构型物，所述平面构型物部分地由双组分无端长丝或由组合纤维制成。
13.根据权利要求10至12中的一项所述的平面构型物，其中所述纱、纤维或长丝具有1.6dtex至6.4dtex、优选2dtex至4.8dtex的总纤度。
14.根据权利要求10至13中的一项所述的平面构型物，其中所述桔瓣式或蛋糕块式的布置结构具有2、4、8、16、32或64个扇块，优选具有8、16或32个扇块。
15.根据权利要求10至14中的一项所述的平面构型物，其中作为所述聚合物，使用的是热塑性聚合物，尤其是由不同的聚烯烃、聚酯、聚酰胺和/或聚氨酯以任意组合构成的聚合物对或聚合物共混物，优选是具有至少一种聚烯烃、优选具有聚乙烯或聚丙烯的聚合物对。
16.根据权利要求15所述的平面构型物，其中所述聚合物对中高熔聚合物与低熔聚合物的重量比例为90∶10至10∶90，优选为75∶25至70∶30。
17.将根据权利要求10至16中的一项所述的平面构型物、尤其是无纺织物用作或用于车辆局部包装物、尤其是艇用遮篷或载重汽车遮篷；或者用于织物结构，尤其是帐篷、篷式汽车的车篷或可充气膨胀的结构——特别是橡皮艇或活动的游戏场建筑结构。
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