專利名稱：微孔膜/無紡復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及具有透氣性與良好的防滲性能的微孔/無紡復(fù)合材料。本發(fā)明一方面涉及含有無紡層、微孔層與常產(chǎn)纖維層的復(fù)合材料。另一方面涉及一種包括無紡底布、微孔底布與常產(chǎn)纖維底布的底布層合方法。
長期以來微孔膜(常被稱作隔膜)一直被用于既需要具有透氣性(或水蒸汽可透性)同時又需要呈現(xiàn)防液體滲透能力的應(yīng)用場合?？梢詮氖袌錾腺彽玫奈⒖啄ぐ–elgard 2400聚丙烯薄膜、由?？松瘜W(xué)公司生產(chǎn)的EXXAIRE聚乙烯薄膜以及Tetratex(一種Tetratex公司生產(chǎn)的微孔聚四氟乙烯薄膜)和由W.L.Gore及其合伙人生產(chǎn)的Gore-Tex。其它微孔膜包括由聚酰胺、聚酯、聚氨酯與聚丙烯制造的薄膜。
由于其高孔隙率，無紡底布具備高透氣性，但是幾乎沒有或根本無法呈現(xiàn)防滲性能。人們致力于將無紡布與微孔薄膜組合在一起以便得到一種使透氣性與防滲性達到平衡的復(fù)合材料。該復(fù)合材料能夠被用于衛(wèi)生保鍵、防護服裝、鞋類等。
在1991年10月22～25日于田納西州Knoxville舉行的第一屆TANDEC年會上，發(fā)表了一篇題為“EXXAIRE PLUS NON-WOVENS-MADE FOR EACH OTAER”的論文，其中披露了一種含有微孔膜與無紡高密度聚乙烯的兩層復(fù)合材料。
一篇刊登在《無紡工業(yè)》1991年六月刊38頁上的題為“NewLigh-weight Film Creating Markets for Nonwoven Composites”披露了一種采用粘合劑的分散粘合型式層合微孔膜與無紡布的非熱方法。
下列專利介紹了微孔膜與微孔膜復(fù)合材料(a)US 477 7033，提到了一種通過熔融壓花被拉伸的高填充聚烯烴薄膜以便使其具備更大的可滲透性而制得的透氣性聚烯烴薄膜；(b)US 4929 303公開了一種被熱層壓在無紡高密度聚乙烯織物上的透氣性聚烯烴薄膜。
下列專利介紹了無紡復(fù)合材料(a)US 4929 303描述了包括透氣性聚烯烴微孔膜與無紡織物的復(fù)合材料。(b)US 4041 203描述一種由連續(xù)長絲氈片熱粘合在不連續(xù)長絲底布上形成的復(fù)合材料。(c)US 4142 016介紹了一種通過粘合劑紡織纖維層與常產(chǎn)纖維層被粘合在一起形成的多層結(jié)構(gòu)。(d)US 4194939描述了一種包括被粘合在兩個補強織物層之間的散纖維層的復(fù)合材料。(e)US 4675226披露了纖維素纖維的內(nèi)層與連續(xù)長絲熱塑性熔噴纖維或人造纖維的外層。這些層被縫編在一起。(f)US 4950 531披露了一種熔噴法非織造纖維層與無紡材料如短纖維、漿狀纖維、熔噴纖維與連續(xù)長絲形成的復(fù)合材料。這些層在液壓作用下被纏結(jié)在一起。(g)US 4970104介紹了通過噴射處理呈點狀纏結(jié)而被結(jié)合在一起的至少二層無紡底布。(h)US 5149576介紹了包括被由添加劑與熱塑性聚合物組成的混合物結(jié)合在一起的無紡底布的復(fù)合結(jié)構(gòu)。(i)US 5178 931介紹了一種含有三層由直徑不同的纖維形成的無紡層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。用一種試劑處理相鄰無紡層之間的邊緣并且通過加熱加壓粘結(jié)形成三層結(jié)構(gòu)。(j)US 5200246介紹了一種含有與無紡底布如紡粘底布、熔噴法非織造底布、氣流法底布、濕熱纏繞(hydroentangled)底布、射流噴網(wǎng)成膜底布等粘合的連續(xù)縱向伸展纖維的復(fù)合材料。這些底布在界面處通過熔噴粘合劑被粘合在一起。(k)US5230949公開了一種可被單獨使用或與其它材料組合使用以便形成無紡底布層壓制品的微孔纖維與長絲。(l)US5236771介紹了用于服裝的含有一層粘合在常產(chǎn)纖維或長絲的無紡層上的熔噴纖維層(點粘結(jié)以及射流纏結(jié))的復(fù)合襯里織物。(m)PCT/US 93/01783介紹了包括一層熔噴纖維、一層紡粘纖維與一層常產(chǎn)纖維如被熱粘合在一起的纖維素基纖維的多層無紡復(fù)合材料。
本發(fā)明涉及具備透氣性、良好的強度以及防滲性能的復(fù)合材料底布結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的復(fù)合材料具備所需的美觀與舒適特性。
雖然本發(fā)明的復(fù)合材料能夠廣泛地用于需要透氣性和防滲性的場合，但特別適用作防護服裝。
本發(fā)明的復(fù)合材料在其最寬的實施方案中包括常產(chǎn)纖維底布芯層以及處在其兩側(cè)并且與其粘合的微孔膜和無紡底布。
在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，該復(fù)合材料包括下列四層(a)第一無紡底布，優(yōu)選熔噴或紡粘底布；(b)被粘合在無紡底布(a)上的微孔膜；(c)被粘合在微孔膜上的常產(chǎn)纖維底布、優(yōu)選棉常產(chǎn)纖維；(d)被粘合在常產(chǎn)纖維底布上的第二無紡底布、優(yōu)選熔噴底布。
該結(jié)構(gòu)結(jié)合了微孔膜的防滲性、無紡底布的透氣性與強度以及常產(chǎn)纖維的舒適性與分散性能。無紡底布還改善了美觀效果(外觀與手感柔軟)并且讓使用者感到舒適。試驗結(jié)果還表明無紡底布，尤其是熔噴底布賦予該復(fù)合材料以防滲性。具有親水性的常產(chǎn)纖維底布提供了濕氣與含水液體的分散與貯存層。
優(yōu)選的將底布層壓為復(fù)合材料的方法包括下列步驟(a)將薄層粘合劑涂在底布上以將使粘合劑存在于每一底布的界面上以便形成復(fù)合材料以及(b)將復(fù)合材料導(dǎo)入被保持在低溫(例如100℃以下)的壓延輥鉗口中以便加壓粘合底布成一體。該法可以經(jīng)過一次通過壓延機來完成，其中所有四個層均被加壓粘合在一起，或經(jīng)過二或多次通過壓延機來完成，其中二或三個層在一次通過期間被粘合在一起而在后續(xù)通過期間附加上一層或多層。
本發(fā)明的特別出人意料的方面是生產(chǎn)能夠通過在ASTM標(biāo)準(zhǔn)ES21-92與ES22-92下進行的防護服材料的血液與病毒滲透試驗的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。


圖1是用于制備本發(fā)明復(fù)合材料的層壓工藝的示意圖。圖2為放大的本發(fā)明復(fù)合材料的橫截面圖。
本發(fā)明的復(fù)合材料具備透氣性和耐液性并且適用于廣泛的醫(yī)療和/或衛(wèi)生應(yīng)用如防護服、繃帶、消毒服裝、吸收物(例如尿布)、面具等。用于這些場合的復(fù)合材料應(yīng)該具有下列特性(a)透氣性，(b)耐液性，(c)強度較高，(d)耐磨，(e)舒適，(f)美觀，(g)成本較低。
在某些情況下，該復(fù)合材料還具有吸液性。
本發(fā)明的復(fù)合材料將微孔膜的防滲性、無紡布的透氣性、外觀與強度以及棉布的吸收能力與舒適性組合在一起。
在其最寬的實施方案中，復(fù)合材料含有具備親水潤濕特征的常產(chǎn)纖維的芯底布和微孔膜外層與無紡底布外層。該三層結(jié)構(gòu)的每一層均通過低溫、低壓粘合法被膠粘在一起。
在一優(yōu)選實施方案中，該復(fù)合材料還包括被粘合在微孔膜外層上的第二無紡底布。用于該復(fù)合材料的每一層底布的相關(guān)內(nèi)容、層合方法與復(fù)合材料的特性如下所述。
無紡底布無紡底布是由通過借助機械、熱或化學(xué)途徑纏繞纖維或長絲而隨機取向的熱塑性聚合物纖維制成的，無紡布包括紙張與經(jīng)過機織、針織、栽絨得到的或通過濕縮絨而被氈化的產(chǎn)物。用于本發(fā)明的優(yōu)選的無紡底布為紡粘底布與熔噴底布。
紡粘底布是由被擠出、拉伸、被放在連續(xù)傳送帶上以及隨后立即通過一個被加熱的壓延機而被熱粘合的長絲構(gòu)成。這些底布為平均纖維直徑為12-50μm的連續(xù)長絲纖維結(jié)構(gòu)。
熔噴底布是通過擠壓熔融塑料通過一排噴嘴從而形成長絲并且使被擠出的長絲與會聚熱空氣的高速薄板接觸而制成。會聚空氣接觸與向下拉細或拉伸長絲，以無規(guī)圖案將其作為纖維放在收集器上，形成熔噴底布。其平均纖維直徑為0.5-15μm，基本上小于紡粘底布的平均纖維直徑。紡粘底布與熔噴底布的另一區(qū)別在于熔噴底布通常是通過帶有一定程度熱粘合的纖維纏繞形成的，而紡粘底布一般則是通過壓延機被熱粘合在一起，不過紡粘底布還可以通過化學(xué)，膠粘與針刺法結(jié)合在一起。
紡粘與熔噴技術(shù)均為本領(lǐng)域公知內(nèi)容。例如，US4405297披露了一種紡粘方法，US3978185介紹了一種熔噴法，這兩種方法均被結(jié)合在此供參考。
在本發(fā)明中，無紡底布可以由任何用于熔噴或紡粘法的合成熱塑性聚合物制成。例如，它們包括聚烯烴，尤其是乙烯與丙烯的均聚物和共聚物(包括EVA與EMA共聚物在內(nèi))、尼龍、聚胺、聚酯、聚苯乙烯、聚4-甲基戊烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚三氟氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、硅氧烷、聚亞苯基硫醚和聚對苯二甲酸乙二醇酯或丙二醇酯。
用于紡粘織物的最常見聚合物包括熔體流動速率為12-40的聚丙烯。這些聚合物通常在180-350℃下被擠出。
用于熔噴法非紡造織物的最常見聚合物包括熔體流速為10-2500的聚丙烯。
這些聚合物通常在180-350℃下被擠出并且與180-375℃的高速空氣接觸。
無紡底布的優(yōu)選重量為約0.1～2盎司/平方碼。紡粘底布的優(yōu)選重量約為0.25-1.5盎司/平方碼。
無紡織物中可以包括將所需特性賦予底布的添加劑。這些添加劑的實例為潤濕劑、氟化合物、抗靜電劑與抗微生物劑。
如上所述，優(yōu)選實施方案中無紡底布包括四層結(jié)構(gòu)的兩個外層。這些底布使該結(jié)構(gòu)具備強度、手感柔軟并耐磨，使其外觀與舒適性得到改進，從而使復(fù)合織物的外觀與手感均接近布料。
微孔膜“微孔膜”一詞代表微孔隔膜。本文中薄膜與隔膜可以互換使用。
微孔膜被定義為具有窄的處于亞微范圍1.0～10μm的孔徑分布。該微孔膜可以通過多種方法制造，其中包括(a)將聚合物溶于溶液，隨后借助水蒸汽提取溶劑，(b)拉伸可結(jié)晶聚合物，導(dǎo)致微米級撕破，(c)拉伸無機材料填充的聚烯烴薄膜。用于微孔膜的聚合物包括PTFE、聚烯烴、聚氨酯、聚酰胺與聚酯。
用于本發(fā)明的優(yōu)選微孔膜為通過按照被結(jié)合在此供參考的US4777073拉伸被高度填充的聚烯烴膜以便使其具備滲透性而制成的聚烯烴。按照該法制備的微孔膜呈現(xiàn)優(yōu)良的透氣性，至少3000、通常4000～10000g/m2/日，與其它微孔膜相比并不昂貴。
用于制備該膜的聚烯烴包括聚丙烯、丙烯共聚物、均聚物與乙烯共聚物及其共混料。優(yōu)選的聚烯烴為聚丙烯與低密度聚乙烯、尤其是線型低密度聚乙烯(LIDPE)的共聚物。濃度為30～70％(重)的優(yōu)選的填料包括有機填料如碳酸鈣、TiO2、滑石、陶土與硅藻土、碳酸鎂、碳酸鋇、硫酸鎂及US4777 073中列舉的其它無機填料。
碳酸鈣是優(yōu)選的填料。該膜的孔徑范圍為0.1～0.5μm。
常產(chǎn)纖維底布“常產(chǎn)纖維”一詞是指長度小于1～約8英寸、優(yōu)選約0.5～5英寸并且最優(yōu)選為約1-3英寸的天然或合成的分散纖維。常產(chǎn)纖維可以僅包括一類纖維或可以包括混合物。在本發(fā)明中，該纖維必須呈現(xiàn)至少部分親水特性?；旌衔镏杏H水纖維的優(yōu)選濃度應(yīng)該至少為25％并且優(yōu)選大于50％。
合成纖維可以由熱塑性塑料如聚烯烴(包括聚丙烯和聚乙烯)、聚酯與被擠出為適當(dāng)直徑(通常為10-50μm)并被切割為所需長度、通常為0.5-5.0英寸的聚酰胺制成。常產(chǎn)或天然纖維可以是任何纖維素基纖維，如棉、苧麻、大麻、亞麻、黃麻、洋麻、西沙爾麻的落麻、桉樹、嫘縈及其組合形式，但是不包括木質(zhì)纖維。常產(chǎn)纖維可以通過包括但不限于熱粘合、膠乳粘合或梳理或針刺法、濕熱纏繞法在內(nèi)的任一種已知方法被制成底布。優(yōu)選的常產(chǎn)纖維的底布包括棉纖維或與其它常產(chǎn)纖維摻混的棉纖維。該棉纖維的細度優(yōu)選為約3-5馬克隆尼單位從而使底布具有柔韌性。棉常產(chǎn)纖維的平均寬度為約15-20μm。
這種對含水基材如水和血液具有吸收能力的常產(chǎn)纖維對任何液體或血液均起著貯存器的作用。親水層的分散性能還能吸收水蒸汽。此外，常產(chǎn)纖維底布提高了復(fù)合材料的舒適性。
膠粘劑任何與聚烯烴和常產(chǎn)纖維相容的膠粘劑均可以使用。優(yōu)選的粘合劑為熱熔體粘合劑如聚丙烯基粘合劑與EVA粘合劑(例如20-40％(重)VA)。
膠粘在本發(fā)明復(fù)合材料的層壓過程中，重要的是采用非熱粘合技術(shù)，熱粘合具有通過引入針洞損壞微孔膜的傾向。施用粘合劑的技術(shù)優(yōu)選為其中空氣/粘合劑被噴在待粘合表面之一之上的膠粘劑熔噴法。熔噴法包括由噴頭擠出熱熔體粘合劑長絲并且使長絲與空氣接觸以便拉伸或抽長長絲或?qū)⑵鋽嗔殉沙练e在底布表面上的液滴。底布上粘合劑的沉積量可以在一寬范圍內(nèi)變化，但是應(yīng)該足以確保粘合良好而又不致于多得有大量底布孔被堵塞。每1平方米底布使用約1-10g粘合劑便足夠了，以1～5g為佳。
如上所述，應(yīng)該通過非熱壓技術(shù)進行粘合。“非熱”意味著該復(fù)合材料是通過在低于用于層壓制品的聚合物的熔點或軟化點的溫度下施加粘合壓力來制備的。在聚烯烴存在條件下，這意味溫度低于100℃、優(yōu)選低于50℃，以低于30℃為最佳。層合溫度的下限為環(huán)境溫度，環(huán)境溫度取決于地理位置，可以廣泛地變化于0-50℃。
可被用于層壓本發(fā)明復(fù)合材料的層壓設(shè)備10如圖1所示。層壓組裝線包括多個用于接收底布與薄膜卷的芯軸11，12，13與14、導(dǎo)輥與張力輥15，熔體噴頭16、17和18、壓延輥19與20和卷取芯軸21。不同的輥可以下述方式被安裝在給料芯軸11-14上。無紡底布的輥22被裝在芯軸11上，其上纏有底布23，通過輥15，被放在噴頭10下面并且被送入壓延輥19與20的鉗口中。微孔膜的輥24被裝在纏有底布25的芯軸12上。底布25被放在噴頭17下面并且被送入壓延輥19與20的鉗口中。常產(chǎn)纖維輥20被裝在芯軸13之上，上面纏有底布27，該底布被送入壓延輥20與19的鉗口中。最后，無紡底布輥28被裝在芯軸14上，上面纏繞有底布29。底布29經(jīng)過輥15于熔體噴頭18下面通過并且進入壓延輥19和20的鉗口。
壓延輥可以包括下列組合形式(a)具有光滑的橡膠表面的驅(qū)動輥19與20；(b)具有光滑鋼表面的輥19與具有呈凸紋幾何形狀如菱形或方形壓花圖案的輥20。壓花(與通過鉗口的底布接觸的凸紋部分)占該底布總面積的5-35％、優(yōu)選10-25％。
操作過程中，四個底布23、25、27與29交疊地被送入圖1所示輥19與20的鉗口之中并且被驅(qū)動或拉過導(dǎo)輥15并且被纏繞在形成復(fù)合材料軸34的芯軸21上。
壓延輥19與20被保持在低于聚合物軟化點、優(yōu)選低于100℃的溫度；在使用光滑輥的條件下，鉗口處的壓力被保持在約50-150psi，優(yōu)選75～125psi；而在采用光滑輥與壓花輥組合體的情況下，約為150-250磅/英寸。
當(dāng)?shù)撞?3、25和29通過熔噴嘴16、17與18下方時，膠粘劑便于30、31和32處被噴在每一底布表面上。被噴在這些底布上的膠粘劑形成一個不連續(xù)的薄層。膠粘劑的這種排布方式保證其在通過壓延輥19與20的鉗口時會處于每一底布的界面上。底布通過鉗口的速度可以在較寬范圍內(nèi)變化，但是5-10米/分鐘便足以確保粘合良好。
如圖2所示，復(fù)合材料34包括一個具有外表面35與膠接在微孔膜25的表面37上的內(nèi)表面36的第一無紡底布23。微孔膜25的表面38與常產(chǎn)纖維底布27的表面39膠接。類似地，常產(chǎn)纖維底布27的表面40與第二無紡底布29的表面41膠接。底布29的表面24在被用作防護服時與穿戴者的身體接觸，復(fù)合體34的外表面35暴露于環(huán)境之中。因此，任何與服裝接觸的血液或環(huán)境中的有害液體都將首先通過無紡底布23、隨后通過防滲微孔膜25。這些層的微孔性與疏水性對液體起著阻擋層作用。通過這些阻擋層的液體會進入起著容納血液或液體的貯存器或分散層作用的親水性常產(chǎn)纖維層中。最后，無紡內(nèi)層29起著第二阻擋層的作用，但是不象微孔膜25那樣有效。
用于本方法的層合設(shè)備10的一種變體包括不帶有芯軸12與噴嘴17的基本上相同的設(shè)備。在此設(shè)備中，需要使三層層壓物一次通過而四層層壓物則要通過2次。
復(fù)合材料34的透氣性允許空氣與水蒸汽依次通過層29、27、25、23并且進入環(huán)境，這樣為穿戴者提供了舒適性。常產(chǎn)纖維層27起到了分散可能由穿戴者向外排出的汗水或體液的附加作用。
下表給出了每一層的某些優(yōu)選性能或規(guī)格優(yōu)選材料重量范圍 復(fù)合材料的oz/vd2重量百分比無紡底布(23) SB或MB 0.25-5.010-50MP膜(25) 拉伸與填充的聚烯烴膜 0.25-1.510-50常產(chǎn)纖維底布(27) 棉 0.25-2.010-50無紡底布(29) MB 0.25-5.010-50復(fù)合材料34的厚度優(yōu)選為0.2-1.5密耳、以0.3-1.0密耳為最佳，MVTR優(yōu)選至少400g/m2/24小時，最優(yōu)選為至少500g/m2/24小時，對于大多數(shù)復(fù)合材料來說令人滿意的MVTR值為500-1000g/m2/24小時。復(fù)合材料的頂破強力至少為10psi、優(yōu)選至少為15psi。復(fù)合材料的重量范圍為2.00～6.00oz/yd2、優(yōu)選2.5-4.0oz/yd2。
復(fù)合材料的用途下列試驗結(jié)果所示，本發(fā)明復(fù)合材料全面地具備了各項性質(zhì)，使其理想地適用于多種應(yīng)用場合(a)透氣性(見MVTR試驗結(jié)果)，(b)良好的防液體滲透性(見血液與病毒耐受性試驗結(jié)果)，(c)具有柔軟與類似衣服的手感與外觀，(d)帶有優(yōu)選微孔膜(EXXAIRE)的復(fù)合材料的成本低于許多帶有其它微孔膜的復(fù)合材料。
本發(fā)明復(fù)合材料的特別有益的應(yīng)用是醫(yī)用防護服，用于保護穿戴者以免與外來血液或有毒液體接觸或穿戴者的血液或體液污染環(huán)境。
其它醫(yī)療與衛(wèi)生用途包括婦女衛(wèi)生吸收物、嬰兒尿布、成人失禁、工業(yè)防護服、繃帶等。其它用途包括運動服、雨具、鞋等。
雖然本發(fā)明復(fù)合材料的性能得到改進的原因(MVTR以及血液與病毒耐受試驗)尚未被充分認識，但是人們相信微孔膜與無紡層的組合可以改善防滲特性，常產(chǎn)纖維則為血液或含水液體提供了親水貯存器或分散層。
實驗測試本發(fā)明制備的層壓制品的性能。
底布材料由下列材料制備的三層和四層層壓制品MB-平均纖維直徑為3.8-4.3μm的聚丙烯熔噴無紡底布；SB-平均纖維直徑為23.0μm的聚丙烯紡粘底布；
MP-?？松瘜W(xué)公司以“ EXXAIRE”出售的聚乙烯微孔膜；棉-經(jīng)過梳理(C)或熱粘合(TC)或膠乳粘合(LC)的常產(chǎn)纖維棉；Adh-由Finley粘合劑公司(Wauwatosa，Wisconsin)以H2279出售的PP基熱熔體粘合劑。
層壓方法層壓制品結(jié)構(gòu)如下所示a)通過將交疊的三層分離底布送入逆向旋轉(zhuǎn)的壓延輥的鉗口之中來制備三層復(fù)合材料。在進入鉗口之前，兩個外層底布在一個以約5.0g/m2的速率熔噴熱熔體粘合劑的熔噴頭下方通過。這樣，每一外層底布的表面均被粘合在三層結(jié)構(gòu)的中間底布上并且這一三層復(fù)合材料被卷繞成卷。
(b)通過如上所述制備三層復(fù)合材料、隨后將其如上所述與來自第四底布輥的第四底布一起送入壓延輥的鉗口中來制備四層復(fù)合材料。在進入鉗口之前，3-層復(fù)合材料與第四底布分別通過粘合劑(H2279)以約5.0g/m2的速率被噴出的熔噴頭下方。帶有粘合劑的表面被送入鉗口以便彼此粘合。該四層結(jié)構(gòu)被粘合在一起并且被卷繞在輥上。
光滑壓延輥(SC)或壓花壓延輥被用于粘合不同的層。
由兩個輥組成的平滑壓延機具有平滑的橡膠包覆。壓花壓延機由凸紋菱形圖案的鋼輥和平滑鋼輥組成。菱形圖案的凸紋面積為輥面積的約14.7％。
在用平滑輥進行壓延的過程中，壓延輥在約20℃的鉗口溫度、約80-90psi的鉗口壓力下和約5-10m/分鐘的速度下操作。借助壓花輥(kusters II輥)完成的點粘合在鉗口溫度為23℃、鉗口壓力為150或200PLI以及鉗口速度為5-10m/分鐘條件下進行。
平滑壓延復(fù)合材料(具有四層)是通過兩次通過壓延機鉗口制成的。在第一次通過期間，僅僅借助最少鉗口壓力將三層層壓在一起。在第二次通過期間，第四底布被加入并且隨后在上述條件下通過壓延機鉗口。
在點粘合過程中，四層通過上述二次通過法被組合在一起，不同的是在兩次通過期間鉗口壓力均為最小值。隨后，這些層壓制品通過在上述條件下經(jīng)過壓花壓延機的鉗口被粘合在一起。
層壓制品結(jié)構(gòu)雙重多層結(jié)構(gòu)；其中之一的底布借助平滑壓延機(SC)被膠粘在一起，而另一個則如上所述通過壓花壓延機(EC)被膠粘在一起。
系列I試驗在包括下列層的復(fù)合材料上進行(a)重量為0.50oz/yd2(樣品1，3，5，7)或0.75oz/yd2(樣品2，4，6，8)的MB底布；(b)重量為0.94oz/yd2的MP膜，不同的是樣品3和4的重量為0.50oz/yd2；(c)重量為0.60oz/yd2(樣品7和8)、0.65oz/yd2(樣品5與6)或0.75oz/yd2(樣品1～4)的棉底布(C或TC或LC)；(d)重量為0.50或0.75oz/yd2(樣品分布與底布(a)相同)的MB底布。
通過將粘合劑熔噴在層(a)、(b)和(c)的表面上來膠接層壓制品。
系列I試驗復(fù)合材料的規(guī)格如下表所示。
系列II試驗如對系列I試驗樣品中樣品1所述在一個四層復(fù)合材料上進行這些試驗，不同的是使用重量為0.60oz/yd2的聚丙烯紡粘底布作為層(a)。系列II復(fù)合材料的規(guī)格如下表所示。
系列III試驗采用四層復(fù)合材料如系I試驗進行試驗不同的是層(a)和(d)為重量為0.60oz/yd2的聚丙烯紡粘底布。除了樣品11(0.94oz/yd2)以外，MP膜的所有樣品重量均為0.50oz/yd2。樣品的棉層的重量為0.75oz/yd2(樣品11與12)、0.65oz/yd2(樣品13)或0.60oz/yd2(樣品14)。系列III試驗復(fù)合材料的規(guī)格如下表所示。
對比樣品制備并且測試6個無棉底布的層壓層和3個無MP膜的層壓層。樣品15、16、17、18、19和20的層(a)、(b)和(d)分別對應(yīng)于樣品1、3、2、4、9和11的相同層。樣品21、22與23的層(a)、(c)與(d)分別對應(yīng)于樣品1、2、3的相同層。這些對比樣品的規(guī)格如下所示
重量(oz/yd2) 厚度(mm)樣品 復(fù)合材料平滑壓延 壓花壓延 平滑壓延 壓花壓延1MB/PC/C/MB2.92 2.92 0.6160.6432 相同 3.54 3.60 0.8090.7263 相同 2.77 2.95 0.6330.5894 相同 3.39 3.75 0.7460.7035MB/MP/TC/MB 2.89 2.95 0.5280.5066 相同 3.36 3.51 0.6780.6887MB/MP/LC/MB 3.04 3.01 0.4840.5298 相同 3.48 3.45 0.6350.6509SB/MP/C/MB3.42 3.30 0.6950.63310相同 3.45 3.60 0.8080.74011 SB/MP/C/SB3.33 3.30 0.6550.87812相同 3.13 3.27 0.7990.79213 SB/MP/TC/SB 3.24 3.48 0.6330.59114 SB/MP/LC/SB 3.16 3.16 0.5730.55015 MB/MP/MB 2.15 2.21 0.3690.45316相同 2.12 2.30 0.3480.46417相同 2.71 2.74 0.6050.535
重量(oz/yd2) 厚度(mm)樣品 復(fù)合材料 平滑壓延 壓花壓延 平滑壓延 壓花壓延18 相同 2.65 2.60 0.5120.48219SB/MP/MB2.36 2.12 0.4540.36720SB/MP/SB2.48 2.45 0.5030.54621MB/C/MB 1.86 1.98 0.5200.63822MB/C/MB 2.39 2.39 0.6920.67423MB/C/MB 2.12 2.04 0.6290.657
試驗步驟對每一樣品進行下列試驗頂破強力INDA(國際非織造織物工業(yè)協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)試驗1，30.0-70(R82)MVTR(濕氣轉(zhuǎn)遞速率)ASTM E96-80防護布料對合成血液的耐受性(ASTM標(biāo)準(zhǔn)ES21-92)該試驗采用合成血液在連續(xù)液體接觸的條件下確定防護布料防止生物液體滲透的能力?；趯铣裳簼B透的目測確定防護布料“合格/不合格”。
在采用病毒滲透作為試驗體系的條件下防護布料防止血生病原滲透的能力(ASTM標(biāo)準(zhǔn)ES22-92)該試驗方法被用于在連續(xù)液體接觸的條件下通過使用替代物微生物度量防護布料防止血生病原滲透的能力。基于對病毒滲透的檢測確定防護布“通過/未通過”。試驗結(jié)果系列 復(fù)合材料 樣品 psi (g/m2/24hr)(合格/不合格) (合格/不合格)IMB/MP/C/MB1 SC117.3616合格-1 EC216.0589不合格 -2 SC23.0659合格 合格2 EC19.5633合格-3 SC18.3718合格 不合格3 EC16.0726合格 不合格4 SC21.5716合格-4 EC18.5699合格-IMB/MP/TC/MB 5 SC18.3690合格 合格5 EC19.0610不合格 -6 SC28.8678合格 合格6 EC23.5635合格 不合格IMB/MP/LC/MB 7 SC18.5680合格 不合格7 EC19.0623不合格 -8 SC26.5587合格 合格8 EC24.5563不合格 -
頂破強力 MVTR 對血液的耐受性 對病毒的耐受性系列復(fù)合材料樣品 psi (g/m2/24hr)(合格/不合格) (合格/不合格)IISB/MP/C/MB9 SC 27.0603 合格 -9 EC 23.5584 不合格 -10 SC28.0591 合格 合格10 EC21.5578 合格 -III SB/MP/C/SB11 SC31.5612 合格 不合格11 EC25.8620 不合格 -12 SC32.5735 合格 -12 EC29.5693 不合格 -III SB/MP/TC/SB 13 SC33.0675 合格 不合格13 EC30.0650 不合格 -III SB/MP/LC/SB 14 SC36.0633 不合格 -14 EC33.5614 不合格 -1平滑壓延機2壓花壓延機-未進行試驗對比平滑壓延機/壓花壓延機較高的頂破強力較高的MVTR在血液試驗中的防滲透能力得到提高在病毒試驗中的防滲透能力得到提高用于借助平滑壓延(SC)的系列I和II試驗的結(jié)構(gòu)在防止血液和病毒滲透方面產(chǎn)生最佳結(jié)果。
對比試驗
頂破強力 MVTR對血液的耐受性 對病毒的耐受性復(fù)合材料 樣品psi (g/m2/24hr)(合格/不合格) (合格/不合格)MB/MP/MB 15 SC117.5568 合格 合格15 EC213.0540 合格 -16 SC13.8659 合格 不合格16 EC11.5544 合格17 SC15.0563 合格 -17 EC14.5534 合格18 SC15.5621 合格 -18 EC13.25 589 合格SB/MP/MB 19 SC22.5500 合格 不合格19 EC22.0589 不合格SB/MP/SB 20 SC28.0515 合格 -20 EC26.0493 不合格MB/C/MB 21 SC12.5728 不合格-21 EC10.75 724 不合格22 SC14.0779 不合格-22 EC11.5773 不合格23 SC11.8766 不合格-23 EC9.8 781 不合格1平滑壓延機2壓花壓延機-未進行試驗重要的是應(yīng)該注意到對比復(fù)合材料(樣品15、16、 17、18、19和20)與帶有棉花的本發(fā)明的相應(yīng)的復(fù)合材料(樣品1，3，2，4，9，11)相比，前者表現(xiàn)為(a)頂破強力均較低和(b)除了樣品19EC以外在MVTR方面均較低。
所有不含棉的對比樣品(樣品19EC與20EC除外)都通過了耐血液試驗，但是只有1/3試樣通過了更為嚴(yán)格的耐病毒試驗。
數(shù)據(jù)清楚地表明常產(chǎn)纖維(例如棉)對復(fù)合材料的頂破強力與MVTR的效果，它在防止血液與病毒滲透的能力方面起著重要作用。
僅對三個對比樣品(21、22與23)進行試驗就可以說明MP膜的重要性。它們均未通過血液耐受試驗并且均具備低頂破強力。
雖然本發(fā)明的復(fù)合材料包括三或四層膠接在一起的層，需要強調(diào)的是這僅代表優(yōu)選結(jié)構(gòu)。其變化形式包括在2或3個上述層之間形成的膠接中間層。
權(quán)利要求
1.一個層壓制品，其中包括(a)微孔膜的第一內(nèi)層；(b)與第一內(nèi)層交疊的第二內(nèi)層，由其中至少25％(體積)為親水常產(chǎn)纖維的常產(chǎn)纖維構(gòu)成；(c)位于交疊內(nèi)層對側(cè)的熱塑性無紡底布的第一和第二外層，所述無紡底布纖維或長絲的平均直徑為0.5-30μm，所述的層借助處在層界面的膠粘劑粘合在一起。
2.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中第二內(nèi)層含有至少25％(重)棉纖維。
3.按照權(quán)利要求2的層壓制品，其中第二內(nèi)層含有至少50％(重)棉纖維。
4.按照權(quán)利要求3的層壓制品，其中第二內(nèi)層含有至少100％(重)棉纖維。
5.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中第二無紡層為平均纖維直徑為0.5-15μm的熔噴層。
6.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中無紡?fù)鈱泳善骄w維直徑為0.5-15μm的熔噴底布構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中微孔膜的平均孔徑為0.1-10μm。
8.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中層壓制品的厚度為0.2-1.5密耳并且具備下列特性濕氣透射率至少為400g/m2/24小時，頂破強力至少為15psi。
9.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中層壓制品能夠通過防止血液滲透試驗ASTM ES21-92。
10.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中層壓制品能夠通過防止病毒滲透試驗ASTM ES22-92。
11.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中微孔膜為顆粒填充的經(jīng)拉伸而具備滲透性的聚烯烴。
12.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中棉纖維選自梳理纖維、膠乳粘合纖維與熱粘合纖維。
13.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中微孔膜至少占層壓制品的25％(重)。
14.按照權(quán)利要求1的層壓制品，其中粘合劑為熱熔體粘合劑。
15.按照權(quán)利要求14的層壓制品，其中將各層粘合在一起的粘合劑用量為1-10g/m2。
16.按照權(quán)利要求14的層壓制品，其中粘合劑呈層狀被噴在層壓制品表面并且隨后在低于100℃的溫度下被加壓粘合。
17.一種適用于醫(yī)療用途的層壓制品，其中包括(a)選自熱塑性紡粘與熔噴底布并且具有外表面和內(nèi)表面的第一無紡底布；(b)具有面對第一無紡底布并且與其膠接的外表面以及面向內(nèi)部的表面的微孔膜；(c)含有至少25％(重)親水纖維并且具有膠粘在微孔膜的面向內(nèi)部的表面上的外表面和面向內(nèi)部表面的常產(chǎn)纖維底布；(d)選自熱塑性熔噴底布與紡粘底布的第二無紡底布，其外表面膠粘在常產(chǎn)纖維底布的面向內(nèi)部表面上。
18.按照權(quán)利要求17的層壓制品，其中微孔膜由選自聚烯烴、聚酰胺、聚氨酯與PTFE的薄膜構(gòu)成。
19.按照權(quán)利要求17的層壓制品，其中常產(chǎn)纖維底布包括50％(重)以上棉纖維。
20.按照權(quán)利要求17的層壓制品，其中微孔膜是通過拉伸其上分散有無機填料的聚烯烴以便使其具備充足的孔隙率從而得到具有透氣性的薄膜來制備的。
21.一種制備層壓制品的方法，其中包括(a)選擇一層第一無紡底布與一層微孔膜；(b)將粘合劑熔噴在無紡底布或微孔膜表面；(c)交疊第一無紡底布與微孔膜，兩者之間分布有被噴涂在其上的粘合劑，微孔膜具有面對第一無紡底布的內(nèi)表面和外表面；(d)選擇一層第二無紡底布和一個常產(chǎn)纖維層；(e)將粘合劑熔噴在第二無紡底布或常產(chǎn)纖維層的表面上；(f)交疊第二無紡底布與常產(chǎn)纖維層，彼此之間分布有被噴涂的粘合劑，所述常產(chǎn)纖維層具有面對第二無紡底布的內(nèi)表面與外表面；(g)將粘合劑噴在微孔膜或第二無紡底布外表面上；(h)將交疊的四層送入在加壓條件下逆向旋轉(zhuǎn)的壓延輥的鉗口之中，其中粘合劑處在各層界面處，從而使各層通過粘合劑被加壓粘合在一起。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其中常產(chǎn)纖維包括50％以上棉纖維。
23.按照權(quán)利要求21的方法，其中第一無紡底布選自熔噴與紡粘底布，第二無紡底布為熔噴底布。
24.按照權(quán)利要求21的方法，其中壓力為10～200psig。
25.按照權(quán)利要求21的方法，其中軋輥表面由平滑彈性材料制成。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其中兩個輥的表面均為平滑的。
27.按照權(quán)利要求26的方法，其中壓延輥的一個表面是壓花的。
28.按照權(quán)利要求21的方法，其中粘合劑是熱熔體粘合劑。
29.按照權(quán)利要求21的方法，其中輥的溫度被保持在低于100℃。
30.一種用于包裹軀體以免與血液或外來液體接觸的防護服，其中包括(a)具有由軀體向外排布的外表面和面對軀體的內(nèi)表面的第一熱塑性無紡層；(b)具有由軀體向外朝向的外表面和面向第一無紡層并且被粘合在第一無紡層外表面上的內(nèi)表面的常產(chǎn)纖維層；(c)微孔膜，具有由軀體向外朝向的外表面和面對常產(chǎn)纖維層的外表面并且被膠接在其上的內(nèi)表面；(d)第二熱塑性無紡層，具有由軀體向外朝向的外表面和被膠粘在微孔膜外表面上的內(nèi)表面。
31.按照權(quán)利要求30的服裝，其中常產(chǎn)纖維層包括原棉纖維，第二無紡層包括熔噴底布。
32.一種層壓制品，其中包括原棉纖維的芯層與微孔膜和選自熱塑性熔噴或紡粘纖維或長絲的無紡層側(cè)層，所述側(cè)層被膠接在芯層的相對表面上。
全文摘要
包括被膠接在一起的四層的復(fù)合材料呈現(xiàn)達到平衡的透氣性、防滲性、強度、舒適性與外觀，使得該復(fù)合材料理想地適用于多種醫(yī)療、衛(wèi)生和運動服裝用途。該復(fù)合材料包括棉與微孔纖維的內(nèi)底布，其側(cè)面帶有無紡材料的表面底布。
文檔編號B32B27/12GK1158104SQ95195149
公開日1997年8月27日 申請日期1995年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月20日
發(fā)明者L·C·瓦德斯伍斯, N·高薩威, A·Y·勘 申請人:?？松瘜W(xué)專利公司