CN1352710A - 聚乙烯醇射流喷网织物 - Google Patents

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Abstract

聚乙烯醇织物由包括下述连续步骤的方法制成:将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上,形成网,用带压液体使网缠结,并干燥网。

Description

聚乙烯醇射流喷网织物
发明的领域
本发明涉及用聚乙烯醇制成的非织造织物，尤其涉及用射流喷网方法由聚乙烯醇制成的非织造织物。
发明的背景
射流喷网织物这样制成：将许多织物梳理成片，随后将所述片在喷水口下面经过以水刺纤维。射流喷网织物是非织造织物，因此制备时不需复杂的织造步骤或织造机器。射流喷网织物还与其他非织造织物不同，其他非织造织物必须热粘合、化学粘合或缝合以制成商业上使用的有足够强度的织物。
授予Kwok等人的美国专利№5093190(结合引用于此)揭示了制造射流喷网丙烯酸/聚酯织物的方法。Johnson & Johnson and Maxxim Medical制造并出售了用聚酯和纤维素纤维制成的射流喷网织物。上述射流喷网织物可用于多种商业用途。但是，还要求提高这些织物的多方面性能，包括顶破强度、透气性、拉伸强度、可燃性、吸收性、冲击穿透性、透水气性和斥水性。
发明的概述
业已发现，聚乙烯醇射流喷网织物的物理性能比现有技术的射流喷网织物有改进。由此，本发明的一个方面是提供由这样的方法制成的聚乙烯醇织物，该方法依序包括下述步骤：将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上以形成网，用带压液体使网缠结，并干燥网。
本发明的另一方面提供包含聚乙烯醇纤维网的织物，其中所述的织物是非织造织物，该织物基本不需粘合剂，基本不需热熔合，基本不需针刺，基本不需缝合。
本发明的再一方面提供一种整理聚乙烯醇织物的方法以法赋予织物斥水性，它包括用含水整理配制物接触织物，随后干燥织物和/或用聚乙烯醇溶于水的温度以上的温度固化所述整理剂。
本发明的又一方面提供一种制造聚乙烯醇织物的方法，它包括：(a)将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上以形成网，(b)用带压液体使网缠结，和(c)干燥网。
本发明的其他方面和优点部分由下面描述说明，部分从描述中可见，或可以由本发明的操作的认识到。从所附权利要求具体指出的成分和组合可认识到和得到本发明的优点。而要明白的是上面的总述和下面的详细说明仅是示范性和说明性的，不限制本发明的权利要求范围。
发明的详细说明
参照下述本发明优选实施方式的详细说明和包含其中的实施例，可更容易明白本发明。
揭示和描述本发明的材料和方法之前，要明白本发明不局限于所述的特定方法或材料，它们当然是可以变化的。也要明白本文使用的术语仅用来描述具体的实施方式，不限制本发明的范围。
使用的术语
除非本文中另有清楚说明，说明书和所附权利要求中使用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数。因此，例如“一种纤维”包括纤维混合物。
本文中的范围常常表示为“约”从一个具体数值和/或至“约”另一个具体数值。当表示这样的范围时，另一个方式包括从一个具体数值和/或至另一个具体数值。同样，当用前缀“约”表示数值的近似值时，则表示具体数值构成另一个方式。同样，当范围从一端延伸至另一端时，另一种方式包括端点之间的范围，但不包括端点。
说明书和所附权利要求中，组合物或制品中特定成分或组分的重量份数，表示组合物或制品中重量份数所表示的成分或组分与任何其他成分或组分之间的重量关系，因此，在含2份(重量)组分X和5份(重量)组分Y的复合物中，X与Y重量比为2∶5，它们以这样的比例存在，而与复合物中是否有另外组分无关。
除非另有相反的说明，组分的重量百分率以包含该组分的配制物或组合物的总重量为基准。
在说明书和所附权利要求中使用的化学物质的残留物指这样的部分，它是所述化学物质在特定反应历程中形成的产物，或随后的配制物或化学产品，与该部分实际上是否从所述化学物质得到的无关。因此，聚酯内乙二醇的残留物指聚酯内的一个或多个-OCH2CH2O-单元，而与是否用乙二醇来制备聚酯无关。同样，聚酯内的癸二酸残留物指聚酯内的一个或多个-CO(CH2)8CO-部分，而与残留物是否由癸二酸或其酯反应以得到聚酯无关。
本文中使用的化合物的“有效量”或性能指这样的用量，即，它能够实现有效量复合物具有的功能或性能。正如下面要指出的一样，所需的确切用量随加工条件相改变而不同，与公认的变量例如所用的化合物和所观察到的加工条件有关，因此，不可能规定一个确切的“有效量”。但是，本行业内的普通技术人员仅用常规的实验就可以确定合适的有效量。
热熔合指任何使用热粘合纤维的方法，包括热粘合。
带压液体缠结指这样的方法，它通过向网上喷射多股液体，使纤维缠结，从而使织物网内的纤维缠结。因此，带压液体缠结包括采用水流的水刺。
水解度也包括皂化度，制备聚乙烯醇时采用皂化。
发明的描述
本发明的一个方面提供一种聚乙烯醇织物，它由依次包括下述步骤的方法制成：(a)将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上，形成网，(b)用带压液体使网缠结，和(c)干燥网。
本发明优选采用性能满足下列特性的聚乙烯醇和聚乙烯醇纤维实施：
1.聚乙烯醇的聚合度：优选约300-5000，更优选约800-3000，再优选约1200-2000。
2.聚乙烯醇的水解度：优选大于80％，更优选大于85％，再优选大于90％，再优选大于95％，再优选大于97％，再进一步优选大于98％。
3.纤维的平均旦数：优选约0.1-10，更优选约0.5-5，再优选约1-3旦。
4.纤维的平均长度：优选约4-300mm，更优选约20-100mm，再优选约30-60mm，最优选约38mm。
5.温度(纤维在该温度以上溶解，在该温度以下不溶)：在不同的实施方式中为：40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃和110℃。另外，纤维也能够在冷水中溶解，或在室温下溶解，以便于最后处理。
带压液体缠结能够在任何不会严重损害网性能的条件下进行。对于可溶于热水的聚乙烯醇，优选用水进行液体缠结。对于可溶于冷水或可在室温下溶解的聚乙烯醇纤维和至少部分可能会通过水刺溶解的聚乙烯醇纤维，能够用不爆炸的低沸点的而且不容易溶解聚乙烯醇的液体缠结。
带压液体缠结优选在约10-200bar的水压下，更优选约20-120bar，再优选约40-100bar的水压下进行。干燥优选在约20-230℃、更优选约60-130℃，甚至可以在聚乙烯醇的溶解温度以上的温度下进行。干燥优选由加热空气吹经网进行。甚至更优选地，网经过一个多孔鼓而进行干燥，所述鼓将经过织物的空气吸入多孔鼓内。
所述方法也可以优选包括其他步骤，包括在步骤(a)后交叉叠网的步骤和纵向拉伸网的步骤。所述方法也可以包括在步骤(c)后将网卷到辊上的步骤。
在步骤(c)后，所述网优选满足下述指标：
1.厚度：优选约0.05-2mm，更优选约0.1-1mm，再优选约0.3-0.6mm，最优选约0.4mm。
2.单位重量(每0.4mm厚度)：优选约20-400g/m2，更优选约35-200g/m2，再优选约40-100g/m2，再优选约50-80g/m2，最优选约70g/m2。
聚乙烯醇纤维也可以与其他纤维一同梳理，所述其他纤维选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯、人造纤维、纤维素、尼龙、乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物和本行业内已知的其他纤维状聚合物。另外，所述方法还可以包括，在步骤c后，将基本不透水的层粘合到网上。该层优选包括聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、乙烯/(甲基)丙烯酸共聚酯或任何已知的形成不透水层的其聚合物。所述基本不透水的层能够用这样的方法粘合到网上，它包括挤出涂层、叠压、喷涂、浸渍和辊涂。
所述整理过的网还可以包含溶剂，而且优选实际上用溶剂饱和，使网能够用作擦布。由此，所述方法还能够包括在步骤(c)后，用液态溶剂例如异丙醇、水、甲基乙基酮、甲基丙基酮和丙酮接触网(任选饱和至大于10％、25％、40％、60％、75％、90％或100％)。
也可以处理织物，赋予其斥水性。因此，在另一种实施方式中，优选在步骤(c)之前，所述方法还包括用含水的整理配制物接触网，赋予织物以斥水性。一面或两面都能够接触。在一个实施方式中，含水的整理配制物含有氟烃和蜡，优选含约0.01-3％(重量)氟烃、约0.01-15或20％(重量)蜡，以织物重量为基准。
用本发明方法制成的织物的一个重要特性是它们优良的物理性能。因此，所述织物优选满足下述性能的一种或多种，而且能够满足下述性能的任意组合。这些性能在厚约0.4mm，单位重量约为70g/m2的织物内尤其有用。要明白下述的强度特征能够根据、单位重量约为70g/m2的织物其厚度0.4mm起增加或降低，进行外推。
1.织物纵向的拉伸强度优选大于约13磅，更优选约17磅，再优选约20磅，根据ASTM D 5035-95在1英寸宽的条带上测得。
2.织物横向的拉伸强度优选大于13磅，更优选约17磅，再优选约20磅，根据ASTM D 5035-95在1英寸带上测得。
3.织物的顶破强度优选大于约50、60、70或80psi，由ASTM D3776-96测得。
4.织物的透气率优选大于约100、125或150CFM/ft2，由ASTM D737-96测得。
5.织物优选具有根据ASTM D1230-94测得的IBE或DNI燃烧率。该燃烧率对于外科用织物例如置于激光手术中的外罩和披盖和极易燃烧的织物尤其有用。
6.织物的水冲击穿透率优选小于1.5、1.2或1.0克，由AATCC42-94测得。
7.在0.3-10μ范围内，织物的累积厚度优选小于7000、5000或4000，和在＞0.5μ范围内，小于6000、4500或3500，由INDAIST测得。
本发明的织物尤其在医学行业有多种用途。因此，在一种实施方式中，所述织物制成外科用织物，优选为外罩、披盖和防保服装。在另一种实施方式中，所述织物制成吸收垫，优选为纱网、拖把、毛巾和擦布。在另一种实施方式中，所述织物制成空气过滤器。
本发明织物的强度优选来自于网内纤维的带压液体缠结。这与现有技术中的聚乙烯醇织物相反，现有技术中该织物的结构完整性和强度来自于织造、粘合剂粘合、热熔合、针刺和缝合。由此，本发明的织物还在其他方面包括下述的一个或多个方面有别于现有技术的聚乙烯醇织物，(1)织物一般完全不织造；(2)织物一般完全不用粘合剂粘合；(3)织物一般完全不进行热熔合；(4)织物一般完全不进行针刺；和/或(5)织物一般完全不进行缝合。“基本粘度”指对织物强度的贡献比液流进行的缠结大的结合程度。
由此，本发明织物的特征还在于是所述制造方法以外的性能。在一个独立的实施方式中，本发明提供这样一种织物，其中(1)基本不用织造；(2)基本不用粘合剂粘合；(3)基本不和热熔合；(4)基本不用针刺；(5)基本不缝合。这些独立的实施方式表达了对本发明织物的另一种描述，而且要明白，上述优选的方法和织物限制也适用于该实施方式。
本发明织物的制造方法也几个独特的特征，它们构成了所述发明的几个不同的实施方式。由此，在本发明的另一个实施方式中，提供了一种整理聚乙烯醇织物以赋予其斥水性的方法，它包括用含水的整理配制物接触织物，随后干燥织物，和/或用聚乙烯醇溶解于水的温度以上的温度固化所述整理剂。在本发明的另一个实施方式中，提供一种制造聚乙烯醇织物的方法，它包括：(a)将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上，形成网；(b)用带压液体使网缠结；和(c)干燥网。这些不同的实施方式表达了对本发明织物的制造方法的不同描述，而且要明白，上述优选的方法和织物限制也适用于这些实施方式。
对下述实施例进行了阐述，目的是为本行业内的普通技术人员提供本发明所要求的材料如何被制造和评价的完整描述和说明，它们纯粹是用来示范本发明，而不限制本发明人认定的发明的范围。已经尽量保证了有关量(例如数量、温度等)的精确度，但是也应当考虑一些错误和偏差。除非另有说明，份数是指重量份，温度以℃表示，或为室温，压力是大气压或接近大气压。
                            实施例1
        下面是一套制备65g/m2射流喷网PVA织物的加工数据：
梳理的喂料速度 0.39m/min
喂料间隙 45.4mm
流程速度 38.8m/min
层数 6
网宽 2323mm
输出速度 5.97m/min
拉伸比 1.62
拉伸辊速度 6.6  8.0  9.3  10.7m/min
水压 25  65  75  40  70  85  70bar
速度 10.3  10.5  11.2m/min
干燥温度 120℃
干燥期间的速度 11.4m/min
                          实施例2  本发明的聚乙烯醇织物
测试项     方法     织物1     织物2     织物3     织物4
重量oz/yd2(g/m2) ASTM D3776-96     1.90(64.5)     2.13(72.8)     2.03(68.9)     2.00(67.9)
顶破强度(Mullen)(psi) ASTM D3786-87     89.9     94.8     93.8     93.7
透气率(空气流) ASTM D737-96(CFM/ft2)    225.9    202.8    202.7     188.2
拉伸(断裂)强度MDCD伸长率％MDCD ASTM D5035-95(切成1″的带)(lb/in) 17.029.962.457.6 18.032.860.856.0 17.032.767.259.2 13.832.872.048.0
可燃性FL0034(RB)起始D/C & Laun.后 16CFR1610(97)ASTM D1230-94  1级(NF)IBEDNI   1级(NF)DNIDNI    1级(NF)DNI/IBEDNI    1级(NF)IBEDNI
Mason瓶盐水斥水性(min) Isolyser 12-09   ＞90    ＞90     ＞90      ＞90
静水压(cm) AATCC 127-95(Suter)     32.2     30.3     33.5      33.8
抗起球性起球破裂前面后面 ASTM D4970-98(改进的Martindale)(耐磨性)    @300循环＞45001级1级     @300循环＞45001级1级     @300循环＞45001级1级     @450循环＞45001级1级
硬挺度(cm)经    前面后面纬    前面后面 ASTM D1388-96(悬垂性) 3.23.12.72.8 3.13.03.02.95 2.852.852.852.95 2.302.152.702.75
冲击穿透(IPR)(g/m2) AATCC 42-94(耐水性)     0.38   0.53   0.54     1.44
水蒸气透过率 ASTM E96-95(g/m2/24hrs)     1979.8     /     /     /
累积厚0.3-10μ＞0.5μ INDA IST160.1-95最后总计(CF) 34072706 32992906 18971495
                                 实施例3
                                 对比织物
    测试项     方法 FF(J&J)-7555  Sontara(MaxximMedical)-2321
重量oz/yd2(g/m2)   ASTM D3776-96   1.93(65.6)      2.00(67.9)
顶破强度(Mullen)(psi)   ASTM D3786-87   34.3      24.6
透气率(空气流)   ASTM D737-96(CFM/ft2)   75.7      63.7
拉伸(断裂)强度MDCD伸长率％MDCD  ASTM D5035-95(1”宽带)(lb/in) 20.118.524.027.2 10.93.230.459.2
可燃性FL0034(RB)起始D/C & Laun.后   16CFR1610(97)ASTM D1230-94   1级(NF)7.6sBB5.9sBB      1级(NF)10.1sBB6.0sBB
Mason瓶盐水斥水性(min)   Isolyser 12-09   ＞90        ＞90
静压(cm)   AATCC 127-   32.8         33.0
    95(Suter)
抗起球性起球破裂前面后面   ASTM D4970-98(改进的Martindale)(耐磨性) @200@25003**级1级 @1300*@28001***级1级
硬挺度(cm)经    前面后面纬    前面后面   ASTM D1388-96(悬垂性) 2.63.551.71.6 2.853.151.901.80
冲击穿透(IPR)(g/m2)   AATCC 42-94(耐水性)   13.68     1.05
水蒸气透过率     ASTM E96-95(g/m2/24hrs)     /     1609.4
累积厚0.3-10μ＞0.5μ     INDA IST160.1-95最后总计(CF) 77996668 2076317895
“RB”：45°可燃性测试仪上的燃烧率(秒)
“NF”：可燃性正常
“DNI”：没有引燃
“IBE”：引燃但熄灭
“BB”：底部燃烧，时间(秒)
“FR”：抗弯刚度
“1级(NF)”可燃性：通过16CFR 1610的“1级：可燃性正常”的要求
起球中的“@1300循环*”：在300次循环观察到起毛
起球测试条件：9kpa负荷，磨掉的是平纹杂交型毛和最差的羊毛纤维，最多5000循环
起球中的“1级”：很严重的起球
起球中的“3**级”：起球中度，但是织物破裂严重
起球中的“1***级”：织物破裂很严重
Mason瓶中的“＞90”：液体没有在90分钟内透过
“CF”：每样品每英尺3抽样空气的颗粒
在本文中，参考了多个文献。这些文献的全部内容结合引用于此，目的是更全面地描述本发明所属领域的现有技术。
本行业内的普通技术人员会明白，在不脱离本发明的精神和范围情形下，能够对本发明进行各种改变和变化。考虑过本文内容和本文所述的本发明操作，本行业内的普通技术人员会明白本发明的其他实施方式。这里的描述和实施例仅用于示范，本发明的真实范围和精神由所附权利要求表示。

Claims (36)

1.一种聚乙烯醇织物，它可由依序包括下述步骤的方法制成：
a.将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上，形成网；
b.用带压液体使所述网缠结；
c.干燥所述网。
2.如权利要求1所述的织物，其中所述的带压液体缠结用水进行。
3.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括步骤a后的下述步骤：
a.交叉铺网；
b.纵向拉伸网。
4.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c后将网卷到辊上。
5.如权利要求1所述的织物，其中所述的带压液体缠结在约20-120bar的水压下进行。
6.如权利要求1所述的织物，其中所述的干燥在聚乙烯醇溶解于水的温度以上的温度下进行。
7.如权利要求1所述的织物，其中使加热的空气通过所述网而进行干燥。
8.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇的聚合度约为1200-2000。
9.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇的水解度大于80％。
10.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇的水解度大于98％。
11.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇纤维的平均旦数约为1-3旦。
12.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇纤维的平均长度约为30-60mm。
13.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇纤维可溶于65℃以上的水，不溶于65℃以下的水。
14.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇纤维可溶于90℃以上的水，不溶于90℃以下的水。
15.如权利要求1所述的织物，其中在步骤c后，所述的网的厚度约为0.3-0.6mm。
16.如权利要求1所述的织物，其中在步骤c后，所述的网的单位重量约为40-100g/m2。
17.如权利要求1所述的织物，其中所述的聚乙烯醇纤维还可以与其他纤维一同梳理，所述其他纤维选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯、人造纤维、纤维素、尼龙、乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物。
18.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c后，将基本不透水的层粘合到网上。
19.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c后，将基本不透水的层粘合到网上，其中所述的层是聚乙烯、聚丙烯、聚酯或乙烯/(甲基)丙烯酸共聚酯。
20.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c后，用选自异丙醇、水、甲基乙基酮、甲基丙基酮和丙酮的液体接触网。
21.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括用含水的整理剂配制物接触所述网的一面或两面，以赋予织物以斥水性。
22.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c之前，用含水的整理配制物接触所述网的一面或两面，以赋予织物斥水性。
23.如权利要求1所述的织物，其中所述的方法还包括在步骤c之前，用含水的整理剂配制物接触所述网，以赋予织物斥水性，其中形成的织物包含：
a.约0.01-3％(重量)的氟烃；和
b.约0.01-20％(重量)的蜡。
24.如权利要求1所述的织物，其纵向的拉伸强度大于13磅，横向的拉伸强度大于13磅，根据ASTM D 5035-95在1英寸带上测得。
25.如权利要求1所述的织物，其顶破强度大于8psi，由ASTM D3776-96测得。
26.如权利要求1所述的织物，其透气率大于150CFM/ft2，由ASTM D737-96测得。
27.如权利要求1所述的织物，其具有根据ASTM D1230-94测得的IBE或DNI的燃烧率。
28.如权利要求1所述的织物，其水冲击穿透率小于1.0克，由AATCC42-94测得。
29.如权利要求1所述的织物，它制成选自外罩、披盖和防护服的外科用织物。
30.如权利要求1所述的织物，它制成吸收垫。
31.如权利要求1所述的织物，它制成选自纱网、拖把、毛巾和擦布的吸收垫。
32.如权利要求1所述的织物，它制成用溶剂饱和至少25％的擦布。
33.如权利要求1所述的织物，它制成空气过滤器。
34.一种包含聚乙烯醇纤维网的织物，其中：
a.所述织物是非织造织物；
b.所述织物基本不用粘合剂粘合；
c.所述织物基本无热熔合；
d.所述织物基本无针刺；
e.所述织物基本无缝合。
35.一种整理聚乙烯醇织物以赋予其斥水性的方法，它包括用含水的整理配制物接触所述织物，随后干燥所述织物，和/或用聚乙烯醇溶解于水的温度以上的温度固化所述的整理配制物。
36.一种制造聚乙烯醇织物的方法，它包括：
a.将许多聚乙烯醇纤维放到筛网上，形成网；
b.用带压液体使网缠结；
c.干燥网。
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