CN111406132B - 一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材制备工艺，该工艺包括以下步骤：‑梳理（2）纤维（1）成网，其中纤维具有共同的总体取向；‑将纤维粘合（4）成无纺布片材；‑在材料的一个表面上施加（7）防滑涂层；‑将聚合物施加到无纺布片材的第二表面上，以及‑在整个过程中保持纤维的取向。

Description

一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材制备工艺

技术领域

本发明涉及临时保护领域，用于在进行易导致液体溅出或表面破坏的活动时保护这些表面。

背景技术

在进行如装修工程或儿童活动期间用于临时性保护地板、家具、楼梯、玻璃窗等表面的即抛型或一次性使用的保护产品，已经在市场上出现了二十余年。特别是防渗透和防滑的抓绒或片材尤其受欢迎。它们由三层组成，中间层是无纺布材料，上层是防渗透阻挡层或不透液体或防水的薄膜,底层为防滑涂层。

这种防渗透且防滑的片材需要具有抗撕裂性，且能够支撑得住在其上行走的人员以及将要安装在其上的工作设备，例如梯子。在某种程度上，该材料还应足够结实耐用，可以重复使用多次。还需要在产品的使用寿命内确保其能防渗透。防滑涂层的质量对其使用者的安全至关重要。然而，防渗透性不应妨碍材料的透气性。

至今为止，这种三层材料是根据以下工艺制造得到的。

第一步，制造无纺布层。在梳理机中采用短纤维制备或多或少属于平行取向的纤维网。然后将纤维网放入交叉铺网机中，将纤维网的各层连续折叠并互相堆叠，同时使底网堆沿垂直方向缓慢移动（图1）。交叉铺网一方面确保材料的连续性，另一方面确保无纺布同时具有纵向和横向抗力。实际上，在该操作之后，纤维按照随机取向排列。然后，通过机械、化学和/或热操作将所得的纤维网粘合，从而得到通常重量超过120g/m²左右的无纺布材料。

第二步，将防滑涂层施加在无纺布材料的一个表面上。通常，在有增粘剂或没有增粘剂的情况下，将丙烯酸粘合剂喷涂到无纺布上。

最后一步，将聚合物防渗透层从膜或箔上层压到无纺布材料的第二表面上。

这种生产方法被称为L-工艺，因为交叉铺网机在生产线设备布置中引入了90°的角度偏差。

尽管采用该工艺能够制造出抗力很强的防渗透且防滑的片状材料，但是其产量却非常有限。交叉铺网步骤的输出速度限制在约25m/min。层压步骤通常是通过热熔胶和红外线加热器来实现的，也有类似的限制。

考虑到对这种防渗透且防滑产品的高需求，申请人认为有必要寻求一种可以提高生产率或生产速度并可以由此降低生产成本的新生产工艺。

发明内容

为达到此目的，本申请提出一种一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材的制备工艺，包括以下步骤：

-将纤维梳理成网，所述纤维具有一个共同的总体取向；

-将纤维粘合成无纺布片材，

-将防滑涂层施加在无纺布片材的一个表面，

该工艺特征在于，还包括以下步骤：

-将聚合物施加在无纺布片材的第二表面，

-在整个过程中保持纤维的取向。

因此，本发明中的工艺可以被称为平行或直铺工艺，或者甚至是单向工艺，这意味着在粘合之前没有对纤维网进行交叉铺网。在该工艺中涉及的一系列被排列的设备（梳理、粘合、施加防滑层和防渗透聚合物的设备）中，没有引入任何角度。

无纺布片材的直铺生产工艺已经出现几年了。尽管它能够以超过200m/min的速度进行生产，但与通常用于防渗透以及防滑保护的无纺布片材相比，它生产的无纺布更轻。即当在粘合之前使用最多三台平行梳理机交叠三层时，直铺工艺生产的无纺布具有最低（但不限于）约100g/m²或约120g/m²，最高可达（但不限于）180g/m²或更高的重量。而且，这种直铺生产工艺生产的无纺布片材中的纤维基本上是平行的，会极大的损失材料的横向强度。

从历史上看，由于防渗透且防滑的材料的制备工艺的生产速度还会受限于防渗透阻挡层的层压速度，还因为这种替换只会导致缺点，例如造成横向强度损失，采用直铺工艺代替L工艺来制造无纺布材料从未被纳入考虑。

直到最近，才出现了将聚合物以最高达200m/min的速度工业化应用到大表面上的技术。例如，可以使用如电磁加热、超声处理、热熔粘合剂或宽幅喷涂层压的方式进行高速层压来施加防渗透聚合物。防渗透聚合物也可以通过将挤出/熔融的聚合物喷涂在无纺布材料上来施加。其他能够以高速施加聚合物的技术也可能已经存在或变得可用，并且也应包括在发明所要求保护的范围内。

高速应理解为生产线的速度高于当前使用的速度25m/min，例如高于50m/min，优选高于100m/min。

当通过以直铺工艺代替L工艺来制造无纺布材料，并通过上述高速技术代替渗透层的标准层压技术时，将二者结合后，我们发现所得到的防渗透阻挡层为最终产品提供了足够的抗力，以补偿无纺布层的横向强度损失。

通过大胆地替换工艺中的两个步骤（即在生产线上的两台设备），申请人克服了最终产品质量下降的偏见。因此，新提出的工艺能够使防渗透且防滑的无纺布片材的生产速度提高高达约10倍，将中间无纺布层的密度/重量降低到约120g/m²以下，同时保持最终产品各个方向上的很好的抗力。这就是为什么本案的工艺包含所需创造性步骤的原因。

此外，到目前为止，防滑层是喷雾干燥技术施加的丙烯酸粘合剂，这也限制了加工速度。申请人还研究了采用能够实现更快输出的技术来代替该步骤，并且发现可以以最高达200m/min的速度施加其他材料，例如但不限于聚氨酯涂料。

使用直铺工艺的一个优点是，多台梳理机（通常最多三台）可以并行运行，平行纤维网在粘合之前就重叠了。尽管这些网可以用相似的纤维制成，但是值得注意的是每个网可以使用不同的纤维共混物，每种共混物赋予所得粘合无纺布材料特定的性能。例如一种纤维共混物可以具有阻燃性；另一种共混物可以赋予疏水性。

本申请人为安全起见，还要求保护通过该工艺获得的产品，所述产品为无纺布片材，其一面有防渗透层，而另一面有防滑涂层，其特征在于，无纺布片材的纤维具有共同的总体取向。

如本领域技术人员所知，所述的共同的总体取向是机器方向（MD）。

通过将纤维保持在共同的总体取向上的独特发明构思，将产品与要求保护的工艺完全联系在一起。

附图说明

参考附图和以下几个实施例的描述，将会更好地理解本发明，其中：

图1示出了现有技术中L工艺的流程框图；

图2示出了实施本发明工艺的流程框图；

图3示出了本发明的一个产品的截面；以及

图4示出了本发明的一个包括附加层的产品的截面。

具体实施方式

参考图2，在第一步中，将包含在拆包机1中的未加工纤维引入到梳理机2中，在此将它们沿一个方向梳理成网。然后借助传送带3使纤维网沿直线移动。在第二步骤中，纤维网的纤维在经过冷却区5之前在烘箱4中粘合。在下一步骤中，在粘结后的无纺布材料的一个表面上喷涂挤出聚合物（即在挤出机6中的熔融聚合物）。最后，在涂覆机7中，将防滑涂层喷涂在其另一表面上。此处所得产品通过卷取设备8进一步卷起。可选的，在梳理和粘合步骤之间插入针刺模块9。

为了附图的清楚起见，仅示出了一台拆包机1和一台梳理机，然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，取决于要制造材料的规格，可以应用多个拆包机，也可以有多台梳理机。

实施该工艺可用于制造如图3所示的物品10。由多根纤维14制成的无纺布材料层11，在其一侧覆盖防渗透层12，在其另一侧覆盖防滑涂层13。

梳理是一种机械过程，可以将纤维理顺、清洗和混合，从而形成适合后续加工的连续纤维网。它是通过使纤维在覆盖有针布的差速运动表面之间通过而实现的。它拆散了纤维的锁结和散乱的团块，然后将各个纤维排列成彼此平行。纤维不是笔直的元件，它们并不是严格意义上平行的，而是在一个共同的总体方向上全局定向，如图3所示。纤维不是笔直的元件这一事实也使纤维之间可能有一些接触点，这些接触点就是粘合步骤中的粘合点。

根据无纺布材料所预期达到的厚度和/或重量，在粘合之前，可以使用本领域技术人员众所周知的技术和设备覆盖几层具有相同或不同组成的梳理纤维。并行使用多台梳理机，通常最多三台，可以进行高速工作。然后，在粘合之前或在针刺（如果在此工艺中实施的话）之前将得到的纤维网重叠。这也显示出能够结合几种纤维共混物不同性质的优点。

在这种直铺配置中，无纺布的总厚度取决于从每个梳理机发出的纤维网的厚度以及并行操作的梳理机的数量。通常，使用不超过三个平行梳理机，将所得无纺布的重量限制为约200g/m²，优选为120g/m²，尽管这些数字并不是限制性的。此外，在粘合步骤中保持了在梳理步骤中赋予纤维的总体取向，从而使得无纺布具有高的纵向抗撕裂性（纵向的意思是平行于纤维的总体取向）及较低的横向抗撕裂性。

这与现有技术的L-工艺（图1）不同，在L-工艺中，交叉铺网步骤可能交叠了十层或更多层的梳理纤维网，并使纤维的总体取向产生偏差，纤维取向在两个连续交叠之间是不同的。因此，与使用直铺工艺时相比，交叉铺网生产的无纺布材料要厚得多，通常超过120g/m²。所得的无纺布在各个方向上也具有更大的抗撕裂性。

可选的针刺步骤会使纤维在垂直方向缠结或混合，在使用多台梳理机的情况下特别推荐使用。此处的垂直方向是指垂直于先前段落中公开的纵向和横向的方向，即，与网的各层相交的方向。通过使纤维缠结，针刺能够使得纤网层具有更好的粘附力。水刺也可以代替针刺或和针刺一起使用。针刺和水刺是本领域技术人员众所周知的技术。如本领域技术人员已知的，也可以使用其他增强技术，例如化学粘合，例如通过聚合物挤出、辊涂刀或任何合适的涂覆技术。

可以使用诸如机械或化学粘合之类的不同技术来进行纤维粘合以最终形成无纺布层。在当前情况下，粘合优选包括单独或与另一技术结合使用的热粘结步骤。优选地，本发明的无纺布是干法成网热粘合无纺布。机械、化学和热粘合的组合也是一种选择。

用于无纺布材料的纤维可以是任何类型或任何共混物以任何合适的方式组合，例如：100％ PET纤维的共混物，纤维粗细在1.7dt至17dt之间；包含双组分粘合纤维PET/CoPET的100％PET纤维的共混物，其粗细为2、4、6或15dn；100%可生物降解纤维的PLA纤维共混物；PET结构纤维与其他双组分纤维的共混物，可选择用于制备双组分纤维的聚合物如PET/PP、PET/PE、PP/PE；PET和粘胶纤维的共混物；PET和纤维素纤维的共混物，或前面提到的另外包含PA纤维的任何共混物。如之前提到的，每个梳理层可以由不同的纤维共混物或相同的纤维共混物制成。可以根据无纺布材料层的最终预期特性进行任何组合。

根据纤维的性质和粘合所需的温度，通常对梳理过的纤维进行的热处理的温度范围为30°C至250°C，优选为130°C至140°C。

由上述步骤得到的无纺布材料的重量通常低于约180g/m²，但在某些情况下可以更高。

喷挤聚合物以形成防渗透层可以使用诸如PET、PE、PP、PU、PTFE、TPU、PLA或PVC进行。通过热熔挤出的方式将聚合物在高于其熔融温度或玻璃化转变温度或其组合的温度下进行喷涂。由于所得的聚合物层也变得能与无纺布层的表面上的纤维“粘合”，该温度还实现了与无纺布的良好粘附。典型地，聚合物防渗透层的厚度在10至60μm的范围内，优选20至40μm，进一步优选约30μm。相同的聚合物可用于高速层压。

在市场上可以买到执行该步骤的设备，例如由LACOM GmbH公司出售的层压和/或涂覆系统。

施加到另一表面上的防滑涂层例如由聚氨酯、丙烯酸粘合剂、PVA粘合剂、EVA、橡胶、聚烯烃或PA制成。它也可以是压敏胶粘剂。它还可以包含填料、树脂、抗静电添加剂、交联剂或任何其他合适的添加剂。喷涂可以通过热熔技术或通过喷涂溶解在水或另一种溶剂中的聚合物来进行。如本领域技术人员公知，使用例如聚合物挤出、刮刀辊涂或任何合适的涂覆系统进行化学粘合也是一种施加防滑涂层的合适技术。

防滑涂层的步骤也可以在不可渗透层的聚合物挤出之前进行。这些步骤的顺序不是本发明工艺的必要技术特征。

前文已经描述了三层产品的制造。然而，片材可以具有多于三层，附加的层施加在防渗透表面的上面。本发明的无纺布片材可以在防渗透层的上面包括一层或多层附加的无纺布片材和/或一个或多个附加的聚合物层。

特别地，可以将一层或多层附加的无纺布片材施加到防渗透层上，这些无纺布片材的纤维具有共同的总体取向。一层或多层附加的无纺布片材可以具有与第一层无纺布片材相同或不同的组成，以使最终产品具有附加的特性。

也可以将一个或多个附加的聚合物层直接施加在防渗透层上或施加在附加的无纺布材料上。一个或多个附加的聚合物层可以是任何种类的，例如上述可渗透或不可渗透的任何聚合物材料。具有相同或不同特性的几个附加的聚合物层也可以施加在彼此之上。

应当理解，本发明涉及一种无纺布片材，该无纺布片材的一面有防渗透层，另一面有防滑涂层，其中该无纺布片材的纤维具有共同的总体取向，并且其中附加的无纺布和/或聚合物层可任选地施加到防渗透层上。附加的无纺布和/或聚合物层可以交替使用，以赋予产品特定的特性。

例如，如图4所示，由多根纤维44制成的一种无纺布材料层41在一面覆盖防渗透层42，在其另一面覆盖防滑涂层43。将第二无纺布层45施加到防渗透层42上。将第二聚合物层46施加到第二无纺布层45上。

此处，第二无纺布层采用具有共同的总体取向的纤维表示。两个无纺布层的纤维可以具有相同的性质或不同的性质，取决于具体应用。

例如，此处第二聚合物层46可以是允许溢出的液体通过的可渗透层。例如，下方的无纺布层45可以有利于液体的吸收和分散，从而使得产品表面干燥。

例如，第二聚合物层也可以具有防滑性和/或可以具有特定的颜色，这将有助于使用者正确地放置片材。

可以设计附加的无纺布材料和/或附加的聚合物层的任何组合，以适合产品的特定预期用途。

Claims (13)

1.一种一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材制备工艺，包含以下步骤：

-将纤维梳理成网，所述纤维具有一个共同的总体取向, 所述的共同的总体取向是机器方向；

-将纤维粘合成无纺布片材，

-将防滑涂层施加在无纺布片材的一个表面，

-将防渗透聚合物施加在无纺布片材的第二表面以形成防渗透层，并且

-在整个过程中保持纤维的取向，其中，

将防渗透聚合物施加在无纺布片材的第二表面的过程是以大于25m/min的速度进行的。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，至少两个由纤维梳理成的网在粘合步骤中重叠并粘合在一起。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的工艺，其特征在于，所述防滑涂层是通过热熔涂布施加的。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述防渗透聚合物施加是通过高速层压进行或通过将挤出聚合物或熔融聚合物喷涂到无纺布片材上进行。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，防渗透层是通过热熔挤出施加的。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括：将一层或多层附加的无纺布片材施加到防渗透层上，这些无纺布片材的纤维具有共同的总体取向。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，还包括：将一个或多个附加的聚合物层施加到附加的无纺布片材上。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括：在防渗透层上施加一个或多个附加的聚合物层。

9.一种一面有防渗透层另一面有防滑涂层的无纺布片材，其特征在于，按照权利要求1-8中任一项所述的工艺制备而成，所述无纺布片材的纤维具有一个共同的总体取向。

10.根据权利要求9所述的无纺布片材，其特征在于，所述无纺布片材的重量为180g/m²或更低。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的无纺布片材，其特征在于，所述无纺布片材包含至少一种纤维共混物。

12. 根据权利要求11所述的无纺布片材，其特征在于，所述至少一种纤维共混物，从包含以下种类的组中选择：包含双组分粘合纤维PET/CoPET的100％ PET纤维共混物，粗细为2、4、6或15den；100%可生物降解PLA纤维共混物；PET结构纤维与其他双组分纤维的共混物；PET与粘胶纤维的共混物；PET与纤维素纤维的共混物。

13.由权利要求9-12中任一项所述的无纺布片材制成的用于保护表面的物品。