[發(fā)明專利]制備亞微米纖維和無紡織物的方法和設(shè)備以及包含它們的制品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710181186.5
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN101182652A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·H·約翰遜;T·克勞塞;M·W·哈耶斯;R·奇哈布拉;S·艾多雷;O·E·A·伊塞勒;徐晗
• 申請（專利權(quán)）人: 聚合物集團(tuán)公司
• 主分類號: D01D5/42
• 分類號: D01D5/42;D04H3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周鐵;范赤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及制備亞微米纖維，且更確切地涉及通過聚合物膜的原纖維化形成亞微米纖維的方法和設(shè)備，以及引入它們的無紡材料和制品。

背景技術(shù)

連續(xù)和不連續(xù)絲紡絲技術(shù)是已知的技術(shù)，并通常被稱作熔融紡絲技術(shù)。熔融紡絲技術(shù)均包括熔噴方法或紡粘方法。紡粘方法涉及提供熔融聚合物，其然后在壓力下通過被稱作噴絲板或模頭的板中的大量的噴絲孔被擠出。所得到的連續(xù)絲被驟冷并通過許多方法中的任何方法來牽引，如槽式牽引系統(tǒng)、衰減槍(attenuator?guns)或牽伸輥。連續(xù)絲在移動(dòng)的有小孔的表面如絲網(wǎng)傳送帶上被收集為松散的纖維網(wǎng)。當(dāng)為了制備多層織物而串連使用一個(gè)以上的噴絲板時(shí)，后面的纖維網(wǎng)在前述制備的纖維網(wǎng)的最上層表面被收集到。

熔噴方法涉及制備無紡織物層的紡粘過程裝置，其中熔融的聚合物在壓力下通過噴絲板或模頭的噴絲孔被擠出。高速氣體在絲線離開模頭時(shí)撞擊絲線和使絲線變細(xì)。這個(gè)步驟的能量是使得形成的絲線的直徑非常大地減小并斷裂從而產(chǎn)生具有不確定長度的微纖維。這個(gè)方法不同在于絲線的連續(xù)性得以保留的紡粘方法。

熔融紡絲設(shè)備制造公司，如Reifenhuser、Ason?Neumag、Nordson和Accurate?Product已設(shè)計(jì)了大量的提供多種的所期望特性的熔噴和/或紡粘制造模型，所述所期望特性舉例而言如提高的聚合物產(chǎn)量、更好的工藝空氣流或聚合物分布的控制和提高的對絲線偏離的控制。US專利4708619、4813864、4820142、4838774、5087186、6427745和6565344公開了處理紡粘或熔噴材料的制造設(shè)備的實(shí)例，所有上述專利都作為參考文獻(xiàn)引入本文。

對于由包含亞微米纖維的無紡織物制備的制品存在著正在增長的需求。亞微米纖維的直徑通常理解為小于約1000納米(即1微米)。亞微米纖維網(wǎng)由于其高表面積、低的孔徑尺寸和其他特性而是需要的。亞微米纖維可以通過多種方法和多種材料制備。雖然已經(jīng)使用了幾種方法，但每種方法都存在缺點(diǎn)并且生產(chǎn)成本效果合算的亞微米纖維是困難的。常規(guī)的熔融紡絲設(shè)備布置不能提供高主要是具有窄纖維尺寸分布的微細(xì)(包括亞微米直徑)纖維的高質(zhì)量、低缺陷纖維和纖維網(wǎng)。

制造亞微米纖維的方法包括一類用熔融原纖維化(meltfibrillation)描述的方法。非限制性的熔融原纖維化方法的實(shí)例包括噴熔、熔融纖維破裂(melt?fiber?bursting)和熔膜原纖維化。不從熔體制造亞微米纖維的方法是膜原纖維化、靜電紡絲和溶液紡絲。制造亞微米纖維的其他方法包括紡制較大直徑的海島、拼合盤(segmented?pie)或其它構(gòu)型的雙組分纖維，該纖維然后進(jìn)行進(jìn)一步處理以得到亞微米纖維。

熔融原纖維化是一類廣義纖維制造方法，定義為一種或多種聚合物被熔融并被擠出為許多可能的構(gòu)造(如共擠出、均相或雙組分膜或長絲)然后原纖維化或纖維化成長絲。

熔膜原纖維化是制造纖維的另一個(gè)方法。從熔體制備熔膜且然后用流體從該熔膜制造纖維。這個(gè)方法的兩個(gè)實(shí)例包括Torobin的美國專利6315806、5183670和4536361以及轉(zhuǎn)讓給Akron大學(xué)的Reneker的美國專利6382526、6520425和6695992。

靜電紡絲是常用的制備亞微米纖維的方法。在這個(gè)方法的一個(gè)形式中，聚合物被溶解在溶劑中且放置在一端密封在另一端的頸縮部分有小開口的腔室中。然后在聚合物溶液和靠近該腔室的開口端的收集器之間施加高電壓。這個(gè)方法的生產(chǎn)速率很低且典型地生產(chǎn)很小數(shù)量的纖維。另一類制備亞微米纖維的紡絲技術(shù)是使用溶劑的溶液紡絲或閃蒸紡絲。