CN118109964A - 熔喷纤维膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种熔喷纤维膜的制造方法包括以下步骤：使熔喷膜材行经第一压合轮与第二压合轮间，以对熔喷膜材进行压光工艺，其中熔喷膜材包括多条熔喷纤维，每一条熔喷纤维包括高流动性聚酯以及经改性聚酯，高流动性聚酯在温度为230℃时具有介于350g/10min至550g/10min间的熔融指数，经改性聚酯在温度为230℃时具有介于200g/10min至400g/10min间的熔融指数，且第一压合轮以及第二压合轮各自的轮温度介于100℃至155℃间。本揭露的熔喷纤维膜的制造方法可制备出兼具高透湿性及高透气性的熔喷纤维膜。

Description

熔喷纤维膜的制造方法
技术领域
本揭露内容是有关于一种纤维膜的制造方法，特别是有关于一种熔喷纤维膜的制造方法。
背景技术
在纺织产业中，由于不织布可不经编织形成，因此与不织布相关的议题逐渐成为发展重点。此外，由于不织布具有工艺时间短、产量高、成本低以及原料来源广等优点，因此适合应用于消费市场。不织布的广泛的定义可以是利用压力形成或利用粘性来形成的布状物。然而，不织布的工艺可具有相当多变化，且随着工艺改变，不织布的性质亦会随之改变。
一般而言，相较于熔喷工艺，通过电纺工艺所形成不织布通常具有较细的纤维，亦可称作纤维膜。然而，由于电纺设备的限制，其相较于熔喷工艺的生产速度较为缓慢。因此，如何通过熔喷工艺制造出具有低的纤维细度及高的纤维分布均匀性的纤维膜，并使纤维膜具备适当且集中的孔径，从而使纤维膜兼具高透气性及高透湿性，为目前相当重要的议题。
发明内容
本揭露内容提供一种熔喷纤维膜的制造方法，其可制备出兼具高透湿性及高透气性的熔喷纤维膜。
根据本揭露一些实施方式，熔喷纤维膜的制造方法包括以下步骤：使熔喷膜材行经第一压合轮与第二压合轮间，以对熔喷膜材进行压光工艺，其中熔喷膜材包括多条熔喷纤维，每一条熔喷纤维包括高流动性聚酯及经改性聚酯，高流动性聚酯在温度为230℃时具有介于350g/10min至550g/10min间的熔融指数，经改性聚酯在温度为230℃时具有介于200g/10min至400g/10min间的熔融指数，且第一压合轮及第二压合轮各自的轮温度介于100℃至155℃间。
在本揭露一些实施方式中，第一压合轮与第二压合轮间的轮距介于0.05mm至0.10mm间。
在本揭露一些实施方式中，高流动性聚酯是聚对苯二甲酸丁二酯，且第一压合轮及第二压合轮各自的轮温度介于130℃至155℃间。
在本揭露一些实施方式中，高流动性聚酯是热塑性聚酯弹性体，且第一压合轮及第二压合轮各自的轮温度介于100℃至115℃间。
在本揭露一些实施方式中，第一压合轮与第二压合轮的线压力介于50kg/cm至70kg/cm间。
在本揭露一些实施方式中，50％以上的数量的熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.5μm间。
在本揭露一些实施方式中，75％以上的数量的熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.0μm间。
在本揭露一些实施方式中，经改性聚酯包括软链聚酯，且软链聚酯具有以式(1)表示的单体单元：
在本揭露一些实施方式中，经改性聚酯包括软链聚酯，且软链聚酯具有以式(2)表示的单体单元：
在本揭露一些实施方式中，经改性聚酯包括软链聚酯，且该软链聚酯具有以式(3)表示的单体单元：
其中x为介于1至12间的正整数，且y为介于1至12间的正整数。
根据本揭露上述实施方式，由于本揭露所使用的熔喷膜材中的熔喷纤维包括高流动性聚酯及经改性聚酯，且高流动性聚酯以及经改性聚酯各自具有特定范围的熔融指数，因此熔喷纤维可具有低且集中的纤维细度，从而可均匀地分布于熔喷纤维膜中，再搭配使用具有特定范围的轮温度的压合轮来对熔喷膜材进行压光工艺，使熔喷纤维膜可具有适当且集中的孔径，从而使熔喷纤维膜兼具高透湿性及高透气性。
附图说明
为让本揭露的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1绘示根据本揭露一些实施方式的熔喷纤维膜的制造方法在压光工艺期间的立体示意图。
【符号说明】
100:熔喷膜材
210:第一压合轮
220:第二压合轮
具体实施方式
以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确地说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的，因此不应用以限制本揭露。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。另外，为了便于读者观看，附图中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。
在本文中，有时以键线式(skeleton formula)表示聚合物或基团的结构。这种表示法可省略碳原子、氢原子以及碳氢键。当然，结构式中有明确绘出原子或原子基团的，则以绘示者为准。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”以及“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分彼此区分。因此，下文中所述的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”亦可被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
本揭露提供一种熔喷纤维膜的制造方法，其包括对包括多条熔喷纤维的熔喷膜材进行压光工艺，通过调整熔喷纤维中各材料的性质，熔喷纤维可具有低且集中的纤维细度，从而可均匀地分布于熔喷纤维膜中，并通过调整压光工艺期间的轮温度，熔喷纤维膜可具有适当且集中的孔径，从而兼具高透湿性及高透气性。
本揭露的熔喷纤维膜的制造方法包括步骤S10至步骤S20。在步骤S10中，形成包括多条熔喷纤维的熔喷膜材。在步骤S20中，对熔喷膜材进行压光工艺，使熔喷膜材成型为熔喷纤维膜。在下文的叙述中，将详细说明上述各步骤。
首先，在步骤S10中，形成包括多条熔喷纤维的熔喷膜材。本揭露的熔喷纤维包括高流动性聚酯以及经改性聚酯。在一些实施方式中，高流动性聚酯的含量可介于90重量份至95重量份间，且经改性聚酯的含量可介于5重量份至10重量份间。落在上述比例范围中的高流动性聚酯及经改性聚酯可使由高流动性聚酯及经改性聚酯混合而成的聚酯混合物在熔喷工艺期间兼具良好的流动性及分子柔软性(flexibility)，从而有利于降低所形成的熔喷纤维的纤维细度，并且可使多条熔喷纤维的纤维细度趋于集中。另一方面，高流动性聚酯及经改性聚酯各自具有合适的熔融指数，使其于熔喷工艺期间可各自具有良好的流动性，从而降低熔喷纤维的纤维细度。具体而言，熔喷工艺的温度可介于约250℃至300℃间，而本揭露的高流动性聚酯在温度为230℃时具有介于350g/10min至550g/10min间的熔融指数(Melt Index，MI)，且本揭露的经改性聚酯在温度为230℃时具有介于200g/10min至400g/10min间的熔融指数。
在一些实施方式中，高流动性聚酯可以是聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate，PBT)。在另一些实施方式中，高流动性聚酯可以是热塑性聚酯弹性体。在一些实施方式中，高流动性聚酯的重量平均分子量可介于20000g/mole至60000g/mole间，以确保高流动性聚酯的熔融指数维持在上述范围中，从而有利于形成纤维细度低的熔喷纤维。
在一些实施方式中，经改性聚酯可以包括低熔点聚酯，其可提升聚酯混合物(包括高流动性聚酯以及经改性聚酯)在熔喷工艺期间的流动性。在一些实施方式中，经改性聚酯可包括软链聚酯，其可提升聚酯混合物在熔喷工艺期间的分子柔软性。整体而言，经改性聚酯可提升聚酯混合物在熔喷工艺期间的流动性以及分子柔软性，从而提升聚酯混合物的抽丝延展性，以利于形成纤维细度低的熔喷纤维。
针对低熔点聚酯而言，可视实际需求调整低熔点聚酯的熔点，从而使聚酯混合物具有合适的流动性。在一些实施方式中，低熔点聚酯可以是第一低熔点聚酯、第二低熔点聚酯或其组合，其中第一低熔点聚酯的熔点可介于150℃至155℃间，且第二低熔点聚酯的熔点可介于160℃至165℃间。在一些实施方式中，低熔点聚酯的重量平均分子量可介于8000g/mole至11000g/mole间，以确保低熔点聚酯的熔点维持在上述范围中。
针对软链聚酯而言，可视实际需求调整软链聚酯的链段软硬度，以使聚酯混合物具有合适的分子柔软性。举例而言，可调整软链聚酯的链段长度及支链多寡，使软链聚酯具有合适的链段软硬度。在一些实施方式中，软链聚酯可例如是由对聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)进行改质后所形成的衍生物。在一些实施方式中，软链聚酯可以是第一软链聚酯、第二软链聚酯、第三软链聚酯或上述任意的组合。在一些实施方式中，第一软链聚酯可具有以式(1)表示的结构：在一些实施方式中，第二软链聚酯可具有以式(2)表示的结构：
在一些实施方式中，第三软链聚酯可具有以式(3)表示的结构：
其中x可为介于1至12间的正整数，且y可为介于1至12间的正整数。由于在以式(1)及式(2)表示的结构中具有直链烷链段，因此其可提供软链聚酯良好的分子柔软性。由于在以式(3)表示的结构中具有醚基，因此其可进一步提升软链聚酯的柔韧性，从而有利于提升聚酯混合物的抽丝延展性。在一些实施方式中，软链聚酯的重量平均分子量可介于8000g/mole至11000g/mole间，以确保软链聚酯具有足够长的链段，从而具有良好的分子柔软性。
在一些实施方式中，当温度介于260℃至280℃间时，经改性聚酯的特性粘度可介于0.9dL/g至1.3dL/g间，使聚酯混合物在熔喷工艺期间具有良好的流动性，有助于形成具有低纤维细度的熔喷纤维。详细而言，若经改性聚酯的特性粘度大于1.3dL/g，将导致经改性聚酯的流动性过低，不足以在熔喷工艺期间提供聚酯混合物良好的抽丝延展性，无法有效地降低熔喷纤维的纤维细度；若经改性聚酯的特性粘度小于0.9dL/g，将导致经改性聚酯的流动性过高，不利于控制熔喷纤维的成型。在一些实施方式中，基于聚酯混合物具有良好的流动性，熔喷设备的吐出孔的孔径可配置为约0.15mm至0.30mm，且吐出孔的长度对孔径的比值可配置为约20，从而有助形成具有低纤维细度的熔喷纤维。
接着，在步骤S20中，对熔喷膜材进行压光工艺(calendering process)，使得熔喷膜材成型为熔喷纤维膜。详细而言，请参阅图1，其绘示根据本揭露一些实施方式的熔喷纤维膜的制造方法在压光工艺期间的立体示意图。具体而言，本揭露使熔喷膜材100行经第一压合轮210与第二压合轮220间，以对熔喷膜材100进行压光工艺。通过调整第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度，可控制熔喷膜材100的D90平均孔径(即，90％数量的孔径尺寸的分布范围的平均值)，使熔喷纤维膜不仅具有合适的孔径尺寸，还具有高的孔径尺寸均匀性，从而使熔喷纤维膜具备高透湿性及高透气性。详细而言，第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度介于100℃至155℃间。若第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度小于100℃，可能导致压光工艺的温度未达熔喷膜材100中的熔喷纤维的熔点，无法达到将熔喷纤维紧密压合的效果，且造成熔喷纤维膜的D90平均孔径过大，无法具备良好的结构强度，且不利于在后续的应用中制备出具备高防水性的布料结构；而若第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度大于155℃，则可能导致熔喷膜材100中的熔喷纤维过度地熔融，造成熔喷纤维膜的D90平均孔径过小，无法具备高透湿性及高透气性。此外，上述第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度设计还可解决纤维膜的层间剥离问题。
在一些实施方式中，当熔喷纤维中的高流动性聚酯是聚对苯二甲酸丁二酯时，第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度可介于130℃至155℃间。在另一些实施方式中，当熔喷纤维中的高流动性聚酯是热塑性聚酯弹性体时，第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度可介于100℃至115℃间。换句话说，通过对应不同材料的高流动性聚酯来对应调整第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度，可使不同材料的熔喷纤维膜具有合适的D90平均孔径，从而使熔喷纤维膜兼具高透湿性及高透气性。整体而言，本揭露通过调整第一压合轮210与第二压合轮220各自的轮温度，可使熔喷纤维膜的D90平均孔径落在2.5微米至3.5微米间(例如，2.6微米或3.4微米)。
在一些实施方式中，可通过调整压光工艺的其他操作参数，来进一步地控制熔喷纤维膜的D90孔径分布范围(即，90％数量的孔径尺寸的分布范围)，使得熔喷纤维膜具备高的孔径尺寸均匀性，从而提供更佳的透湿性及透气性。在一些实施方式中，第一压合轮210与第二压合轮220间的轮距可介于0.05mm至0.10mm间，且第一压合轮210与第二压合轮220的线压力可介于50kg/cm至70kg/cm间。整体而言，本揭露通过调整上述压光工艺的操作参数，可使熔喷纤维膜的D90孔径分布范围落在2微米至4微米的范围中。
在以下叙述中，将对多个比较例及多个实施例的熔喷纤维膜进行多项测试(实验例)，以具体验证本揭露的功效。应了解到，在不逾越本揭露范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比例、处理细节及处理流程等。因此，不应由下文所述的各实施例对本揭露作出限制性的解释。
<实验例1：熔喷纤维膜中熔喷纤维的纤维直径测试>
在本实验例中，对多个比较例及多个实施例的熔喷纤维膜中的熔喷纤维进行纤维直径的量测。各比较例及实施例的熔喷纤维膜的相关说明及量测结果如表一所示。其中，各实施例的熔喷纤维膜的制造方法如前文所述，且在各比较例及各实施例中，第一压合轮与第二压合轮各自的轮温度设定为150℃。
表一
注1：在温度为230℃时，常规聚酯的MI值为100g/10min；高流动性聚酯PBT的MI值为350g/10min～550g/10min；经改性聚酯的MI值为200g/10min～400g/10min。
注2：LTm1代表第一低熔点聚酯；LTm2代表第二低熔点聚酯。
注3：PBST代表第一软链聚酯；PBAT代表第二软链聚酯；PEAT代表第三软链聚酯。
由表一的量测结果可知，各实施例的熔喷纤维膜所具有的熔喷纤维的平均纤维直径明显小于各比较例的熔喷纤维膜所具有的熔喷纤维的平均纤维直径。由所有实施例的量测结果可知，50％以上的数量的熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.5μm间，且14％以上的数量的所述熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.0μm间，显示各实施例的熔喷纤维可具有低且集中的纤维细度。由实施例13～15可知，当选用特定比例的第二或第三软链聚酯及第一低熔点聚酯搭配高流动性聚酯时，高达73％以上的数量的熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.5μm间，且高达53％以上的数量的所述熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.0μm间，其中由实施例15更可见高达75％以上的数量的所述熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.0μm间，显示实施例13～15的熔喷纤维可具有极低且极度集中的纤维细度。
<实验例2：熔喷纤维膜的D90平均孔径、透气性、透湿性以及厚度测试>
在本实验例中，对表一中的比较例2以及实施例14、15的熔喷纤维膜进行D90平均孔径、透气性、透湿性以及厚度的量测。其中，在实施例14、15中，与表一不同的是，第一压合轮与第二压合轮各自的轮温度分别修改为145℃及155℃。应了解到，D90平均孔径测试是采用购自Porous Materials Inc.(PMI)的孔径分析仪量测而得，透气性测试是采用标准方法ASTM D737进行量测，而透湿性测试是采用中国台湾标准方法12222L3223-2009 B-1进行量测。各量测结果如表二所示。
表二
由表二的量测结果可知，各实施例的熔喷纤维膜的D90平均孔径皆小于5微米，透气值皆大于0.5cfm，且透湿性皆大于20000(g/m2)/24hr。由此可知，由本揭露的熔喷纤维膜的制造方法制备出的熔喷纤维膜可具有高透气性及高透湿性。应了解到，由其他实施例(表中未示出)可知，本揭露的熔喷纤维膜的D90平均孔径、透气值、透湿值及厚度可介于表二中任意两数值之间，于此便不逐一列出。
根据本揭露上述实施方式，由于本揭露所使用的熔喷膜材中的熔喷纤维包括高流动性聚酯及经改性聚酯，且高流动性聚酯以及经改性聚酯各自具有特定范围的熔融指数，因此熔喷纤维可具有低且集中的纤维细度，从而可均匀地分布于熔喷纤维膜中，再搭配使用具有特定范围的轮温度的压合轮来对熔喷膜材进行压光工艺，使熔喷纤维膜可具有适当且集中的孔径，从而使熔喷纤维膜兼具高透湿性及高透气性。此外，通过调整压光工艺期间压合轮的轮距及线压力，还可使熔喷纤维膜具备高的孔径均匀性，从而提供更佳的透湿性及透气性。
虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，包括：
使一熔喷膜材行经一第一压合轮与一第二压合轮间，以对该熔喷膜材进行一压光工艺，其中该熔喷膜材包括多条熔喷纤维，所述多条熔喷纤维的每一者包括一高流动性聚酯及一经改性聚酯，该高流动性聚酯在温度为230℃时具有介于350g/10min至550g/10min间的熔融指数，该经改性聚酯在温度为230℃时具有介于200g/10min至400g/10min间的熔融指数，且该第一压合轮及该第二压合轮各自的一轮温度介于100℃至155℃间。
2.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该第一压合轮与该第二压合轮间的轮距介于0.05mm至0.10mm间。
3.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该高流动性聚酯是聚对苯二甲酸丁二酯，且该第一压合轮及该第二压合轮各自的该轮温度介于130℃至155℃间。
4.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该高流动性聚酯是热塑性聚酯弹性体，且该第一压合轮及该第二压合轮各自的该轮温度介于100℃至115℃间。
5.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该第一压合轮与该第二压合轮的线压力介于50kg/cm至70kg/cm间。
6.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，50％以上的数量的所述多条熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.5μm间。
7.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，75％以上的数量的所述多条熔喷纤维的纤维直径介于0.5μm至1.0μm间。
8.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该经改性聚酯包括软链聚酯，且该软链聚酯具有以式(1)表示的单体单元：
9.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该经改性聚酯包括软链聚酯，且该软链聚酯具有以式(2)表示的单体单元：
10.如权利要求1所述的熔喷纤维膜的制造方法，其特征在于，该经改性聚酯包括软链聚酯，且该软链聚酯具有以式(3)表示的单体单元：
其中x为介于1至12间的正整数，且y为介于1至12间的正整数。
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