專利名稱：具有高耐磨性的透氣層壓體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透氣的層壓體。更具體地說，本發(fā)明涉及可滲透水蒸汽但是能 耐靜水壓頭的層壓材料。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)中都需要透氣材料，例如能允許水蒸汽通過，但是能防止液態(tài) 水滲透。這種材料的許多用途的一些例子包括建筑物包裝材料和防護(hù)服。對(duì)于建筑物包裝材料，通常在建設(shè)階段需要用來(lái)保護(hù)建筑物內(nèi)部，以免在 安裝外部壁板和/或窗戶之前受到環(huán)境因素的影響，例如雨、風(fēng)和灰塵。因此， 通常的做法是將部分建成結(jié)構(gòu)的外部包裹在透氣材料中。 一些這樣的材料可以從市場(chǎng)上獲得，包括例如TyvekTM(由E丄duPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA制造，由BBA Group plc， London, England出售)和WeatherMate (由Dow Chemical Co.， Midland, Michigan, USA出售)。優(yōu)選這些材料應(yīng)當(dāng)能 夠承受颶風(fēng)風(fēng)力，而不會(huì)使雨水滲透進(jìn)材料。這些材料應(yīng)當(dāng)能防止?jié)B水，并且還要能滲透水蒸汽。具體地說，水氣積聚 在建筑物結(jié)構(gòu)中會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)霉，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)造成損害，并影響美觀性，對(duì)建 筑物的居住者造成健康危害。因此，水蒸汽必須能透過該材料，從而最大程度 地減少結(jié)構(gòu)中的水氣。對(duì)于防護(hù)服(例如環(huán)境危害性和環(huán)境廢棄物清理人員穿著的防護(hù)服裝)，需 要這種材料能防止液體滲透，但是能允許水蒸汽逸出，這樣，穿著者就不會(huì)因 為自身的排汗而感覺過熱和不舒服?？梢园凑杖魏魏侠淼臏y(cè)試方法對(duì)水蒸汽的滲透性進(jìn)行評(píng)定和分級(jí)。 一種這 樣的方法是ASTM E-96方法A或B。按照該測(cè)試方法，以"perm"的數(shù)字表 示滲透性，其中，lperm表示在測(cè)試規(guī)范中指定的測(cè)試條件下，約有7.2克/平 方米/天的水蒸汽通過這種材料。請(qǐng)參見該測(cè)試的ASTM測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的完整信息。 但是，該測(cè)試一般在AP50y。相對(duì)濕度、室溫下進(jìn)行。可以用合理的測(cè)試方法測(cè)量對(duì)液體的耐受性。 一種這樣的測(cè)試方法是 AATCC測(cè)試方法127(耐水性水靜壓測(cè)試)。在一些應(yīng)用中需要將液體阻止在外。在家用包裝材料的情況中，颶風(fēng)風(fēng)力可能使雨水擊打在結(jié)構(gòu)上。根據(jù)以上測(cè)試方法，需要能承受大于210厘米的水壓頭。根據(jù)應(yīng)用和防滲的液體，可以需要其他的限制。水蒸汽滲透性的程度可以隨著應(yīng)用、甚至地理位置而變化。例如，在美國(guó) Mason Dixon線的南部，較常見的是結(jié)構(gòu)外的濕度條件更高，而結(jié)構(gòu)內(nèi)的空氣 條件更干，對(duì)于家用包裝材料，典型的需要的perm級(jí)別一般相當(dāng)?shù)停鐬?5-15perm。但是，在Mason Dison線北部，較常見的是結(jié)構(gòu)內(nèi)的濕度條件更高， 而結(jié)構(gòu)外的干空氣更冷(特別是在秋季，冬季和早春)， 一般需要更高的水蒸汽 滲透性，例如在35-100 perm左右。對(duì)于防護(hù)服也有類似的情況。根據(jù)需要防 護(hù)的特定污染物或有害材料，防護(hù)服的滲透性級(jí)別可以在若干數(shù)量級(jí)內(nèi)變化。除了透氣之外，這些材料還應(yīng)當(dāng)耐磨。如果材料被磨損至暴露出基材纖維 的程度，則該材料將不再是防水的。例如，這些材料可以暴露于攜帶著灰塵和 塵土的強(qiáng)風(fēng)(在家用包裝材料的情況中)所帶來(lái)的，或者對(duì)其自身、設(shè)備或地面 進(jìn)行摩擦的材料(在家用包裝材料和防護(hù)服的情況中)所帶來(lái)的顯著磨損環(huán)境 中。如果該材料被磨損至不再防水的程度，則必須進(jìn)行更換或打補(bǔ)丁。因此，希望有這樣一種材料它不僅是透氣和耐磨的，而且可以進(jìn)行配置 從而具有不同的透氣性。發(fā)明內(nèi)容按照本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種具有高度防滲水性和高度耐磨性的層壓材 料。該材料可以制造成具有不同透氣性，從而適應(yīng)具體的需要。該層壓體包括 至少兩個(gè)層，即用來(lái)提供體積和強(qiáng)度的第一層，和包含硬質(zhì)無(wú)機(jī)物(例如碳酸 鈣)等用來(lái)提供可調(diào)節(jié)的透氣性的第二層，其中所述第二層至少部分包封基材層 的至少一部分纖維。該第二層包含其中分散有較硬顆粒的聚合物基質(zhì)。這些顆粒不僅為涂層提 供硬度，還益于其透氣性。這就是說， 一旦形成了層壓體，立刻使用已知技術(shù) 活化以在顆粒周圍產(chǎn)生微孔。這些微孔小到足以防水滲透，但是又大到足以允 許水蒸汽滲透。對(duì)層壓體的活化優(yōu)選通過齒合齒輪活化來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@樣能進(jìn) 行相比例如拉幅機(jī)拉伸更強(qiáng)效的活化，而且可以通過改變活化齒輪的結(jié)合深度 來(lái)根據(jù)具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)需要的層壓體透氣性。而且，可以增大或減小涂層中顆粒的濃度，從而相應(yīng)地增大或減小層壓體的耐磨性和透氣性。本發(fā)明另一方面涉及一種制造層壓體的方法，在該方法中，用第二層涂覆 市售基材以使制得的層壓體具有需要程度的耐磨性和透氣性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 方式中，該方法包括擠出包含分散的顆粒的第二層，，使用真空涂覆方法將第 二層立刻層壓至基材層上，然后活化層壓體。


圖1是用于制造如本發(fā)明所述層壓體的裝置的示意圖。 圖2是如本發(fā)明所述層壓體的掃描電子顯微鏡照片。 圖3是說明如本發(fā)明所述示例性層壓體特征的表格。具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及包括至少兩個(gè)層的層壓體。該層壓體可以包括超過兩個(gè)層，如 下文進(jìn)一步討論，但是基本上包括用于微層壓體提供體積和強(qiáng)度的第一層和用 于提供需要程度的透氣性和耐磨性的第二層。第一層包括基材，該基材可以是任何常規(guī)的纖維狀材料或穿孔膜，通過該 基材可以抽吸真空。優(yōu)選該基材是纖維狀材料。該纖維狀材料可以包括合成或 天然纖維的無(wú)紡織物，例如紡粘的、梳理的、熔噴的、濕法鋪置的、水刺法無(wú) 紡織物，或者該纖維狀材料可以包括編織織物，例如紡織品、網(wǎng)眼織物或稀松 紗。用于基材的合適材料是眾所周知的，包括例如低密度和高密度聚烯烴、金 屬茂合物催化的聚烯烴、纖維素、再生纖維素和其他纖維素衍生物，和玻璃纖 維。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，基材是由聚丙烯纖維構(gòu)成的紡粘無(wú)紡織物。基材可以具有任何合理的重量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)指定應(yīng)用需要的體積和強(qiáng)度進(jìn)行選擇。通常，基材密度約為10-100克/平方米。例如，用于家用包裝材料的基 材密度約為70克/平方米，用于防護(hù)服的基材密度約為40克/平方米。第二層是其中分散有顆粒的聚合物基質(zhì)。優(yōu)選第二層由擠出的熱塑性組合 物形成，該組合物可以以單層或多層隔板的形式擠出，能夠使顆粒如下所述懸 浮，并且在擠出或聚合之后能夠被活化，而不會(huì)發(fā)生明顯程度的破裂。文中用 "活化"表示對(duì)層壓體進(jìn)行初始拉伸，達(dá)到足以在第二層中產(chǎn)生微孔的程度。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該組合物在擠出之前包括兩個(gè)部分一顆粒分散體和 熱塑性基礎(chǔ)聚合物。雖然文中將第二層的組合物描述為這樣兩種主要組分，但
是應(yīng)當(dāng)理解，這樣描述是為了說明的目的，本發(fā)明并不限于兩部分組合物。例 如，本發(fā)明范圍還包括將顆粒直接與基礎(chǔ)聚合物混合，從而不必一起制備顆粒 分散體。另外，本發(fā)明范圍還包括進(jìn)一步將第二層組合物分解成三種或更多種 次級(jí)組合物，這些次級(jí)組合物在擠出時(shí)混合。顆粒分散體對(duì)組合物中的單個(gè)顆粒起到均一化作用，從而產(chǎn)生良好擠出。 這就是說，在擠出之前要求顆粒個(gè)別地分散在組合物中，盡最大可能地防止出 現(xiàn)團(tuán)塊，這些團(tuán)塊可能會(huì)在活化過程中形成不需要的空洞，而不是需要的微孔。可以將顆粒分散體與不同尺寸或不同種類的填料層壓以賦予不同的性質(zhì)， 例如提高耐磨性，當(dāng)以單層或多層隔板形式進(jìn)行活化時(shí)同樣會(huì)在顆粒周圍形成 微孔。顆粒分散體主要包含較硬的顆粒和載體樹脂。合適的顆粒包括大小約為1.2微米至5.0微米(+3a為5.0微米)、硬度至少約3莫氏硬度標(biāo)度的顆粒。文中用 術(shù)語(yǔ)"較硬"表示硬度至少為3的顆粒。合適的較硬顆粒包括例如碳酸f丐、高 嶺土、滑石、二氧化硅、硫酸鋇、以及這些顆粒和其他顆粒的混合物。在優(yōu)選 的實(shí)施方式中，顆粒是碳酸鈣，因?yàn)樗墨@取渠道廣，成本合理，并且硬度合適。合適的載體樹脂包括粘性低于基礎(chǔ)聚合物的樹脂。通常，選擇的載體樹脂 與進(jìn)行混合的無(wú)機(jī)物具有需要的親合性水平，以提高分散水平。載體樹脂包括 例如Dow2517，它是一種辛烷基線性聚乙烯，及其組合。在優(yōu)選的實(shí)施方式中， 載體樹脂包括線性低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂和碳酸鈣。母料的熔體指數(shù)約為 0.0005-0.002，優(yōu)選約為0.001，密度約為1.8-2克/立方厘米，優(yōu)選約為1.92克 /立方厘米。分散體中顆粒的濃度、大小和種類顯著影響層壓體的耐磨性和活化過程中 能夠產(chǎn)生的透氣性水平。較高濃度的顆粒一般提供較大的耐磨性，產(chǎn)生較高的 透氣性。雖然顆粒的濃度可以變化，但是發(fā)現(xiàn)優(yōu)選分散體中顆粒負(fù)載較高。通 常，分散體中顆粒濃度約為55-95重量％，優(yōu)選約70-90重量％，更優(yōu)選約80 重量％。(除非另有說明，否則顆粒分散體的組成濃度都以相對(duì)于整個(gè)分散體重 量的方式說明。)載體樹脂的濃度一般小于顆粒的濃度。通常，載體樹脂濃度約 為5-45重量％，優(yōu)選約為10-40重量％，更優(yōu)選約20重量％。采用約80重量％ 的顆粒濃度和約20重量％的載體樹脂濃度獲得了良好的結(jié)果。第二層組合物的其他主要組分是基礎(chǔ)聚合物。合適的基礎(chǔ)聚合物包括可擠
出的熱塑性材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰胺、彈性體(不過彈性體 的成本比較昂貴，因此不太優(yōu)選)及其組合。優(yōu)選基礎(chǔ)聚合物是高密度聚合物，例如高密度聚乙烯(HDPE)。高密度增加了硬度，并且由此提高了膜的耐磨性，以及在活化過程中能夠產(chǎn)生更大的透氣性。但是，基礎(chǔ)聚合物可以是聚丙烯或中等密度聚合物，例如MDPE或線性低密度PE(LLDPE)。在更優(yōu)選的本發(fā)明實(shí) 施方式中，基礎(chǔ)聚合物是HDPE，其密度約為0.950-0.965克/立方厘米，熔體 指數(shù)約為1.0-10.0。在高度優(yōu)選的實(shí)施方式中，基礎(chǔ)聚合物是HDPE，其密度約 為0.962克/立方厘米，熔體指數(shù)約為6.5。第二層組合物中顆粒分散體和基礎(chǔ)聚合物的相對(duì)濃度可以根據(jù)應(yīng)用而變 化。 一般，顆粒分散體的濃度約為40-80重量％、優(yōu)選約為50-70重量％、更優(yōu) 選約為55-65重量％。(除非另有說明，否則組合物的組成濃度以相對(duì)于整個(gè)組 合物重量的方式說明。)一般，基礎(chǔ)聚合物的濃度約為8-48重量％、優(yōu)選約為 18-38重量％、更優(yōu)選約為23-33重量％。采用約為60重量°/。的顆粒分散體濃度 和約為28重量％的基礎(chǔ)聚合物濃度獲得了良好的結(jié)果。除了顆粒分散體和基礎(chǔ)聚合物之外，組合物優(yōu)選還包含添加劑，使產(chǎn)物具 有與層壓體的硬度或透氣性無(wú)關(guān)的性質(zhì)。這些添加劑可以包括例如著色劑(例如 二氧化鈦，提供白色和不透明性)、加工助劑(例如Viton , —種含氟聚合物加 工助劑聚合物，從E丄duPontde Nemours & Co.， Wilmington, Delaware, USA 獲得)、防紫外劑、阻燃劑、抗微生物劑、防嚙齒類動(dòng)物劑、防蟲劑、氣味中和 劑、或其他添加劑及其組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)文中揭示的內(nèi)容能夠輕易地 確定這些添加劑的濃度?？梢栽诘谝换膶?7中任選地添加這些和其他種類的添加劑。另外，這 些添加劑有益于文中討論的產(chǎn)品應(yīng)用種類，不考慮產(chǎn)品的組合物或制造方法。 具體地說，家用包裝材料、防護(hù)服、地毯背襯、屋面襯墊材料、冰壩材料和窗 /門防雨板都得益于結(jié)合以下添加劑，例如防紫外劑、阻燃劑、抗微生物劑、防 嚙齒類動(dòng)物劑、防蟲劑和/或氣味中和劑。二氧化鈦可以是一種摻混物，含有67。/o的活性成分Ti02，基底是LDPE， 密度為1.91克/立方厘米，熔體指數(shù)為2.5?？梢蕴砑幼贤庖种苿﹣?lái)提高層壓體 的防紫外性。這可以是一種摻混物，含有10.2%的活性成分(紫外抑制劑)，基 底為L(zhǎng)DPE，密度為0.93克/立方厘米，熔體指數(shù)為10。加工助劑VitonTM是一 種含氟聚合物，從E丄duPontde Nemours & Co.， Wilmington, Delaware, USA
獲得。這可以是一種摻混物，含有2%的VitonTM，基底為L(zhǎng)DPE，密度為0.92克/立方厘米，熔體指數(shù)為1.0。所有百分?jǐn)?shù)都是重量比。使用真空涂覆方法將第一層和第二層層壓，使第二層至少部分包封基材的 至少一部分纖維。為牢固地將第二層鎖定在第一層上，不需要完全包封。具體 地說，僅僅通過使第二層的材料基本上包裹第一層的大量纖維，在此之間形成 機(jī)械連接(除了在此之間的任何化合結(jié)合之外)，就能提供大部分的耐磨性。例 如，假定第一層的纖維一般是圓柱形的(僅僅是為了說明，可以是其他形狀)， 需要施加作用力(通過真空壓)使第二層的材料穿過圓柱形的幾何中心，使其包 裹一半以上的纖維。因此，當(dāng)材料冷卻至硬化狀態(tài)時(shí)，它就以機(jī)械方式被鎖定 在纖維上。形成這種對(duì)纖維的機(jī)械鎖定能夠賦予整個(gè)層壓體顯著的耐磨性，即 使只對(duì)部分纖維發(fā)生鎖定，也能提高耐磨性。根據(jù)具體的配方和擠出方法，可能對(duì)部分或全部的纖維產(chǎn)生完全包封，也 可能沒有產(chǎn)生完全包封。圖1是說明制造層壓體的設(shè)備10的示意圖。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 方式，構(gòu)成第二層的組分被引入擠出設(shè)備的料斗21中，在料斗中被加熱至熱 塑性狀態(tài)，并混合形成均一的摻混物?？梢詫⒃摀交煳锛訜岵⒈３衷诜浅８叩?溫度，例如約450。F左右。在熱塑性狀態(tài)下，擠出摻混物，例如通過將其壓過 擠壓模頭12中的狹槽11，形成第二層13的片材。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，以20-200克/平方米的重量擠出第二層。 在較優(yōu)選的實(shí)施方式中，以25-55克/平方米的重量擠出第二層。在更優(yōu)選的本 發(fā)明實(shí)施方式中，以35-45克/平方米的重量擠出第二層。在進(jìn)一步優(yōu)選的本發(fā) 明實(shí)施方式中，以40克/平方米的重量擠出第二層。使模頭12的位置緊鄰真空涂覆設(shè)備15。模頭12優(yōu)選位于距離真空涂覆設(shè) 備15約2-3英寸處。真空涂覆設(shè)備15包括鼓16，鼓16具有篩網(wǎng)狀表面16a，該表面中具有多 個(gè)孔。在鼓16內(nèi)側(cè)產(chǎn)生真空。在導(dǎo)輥18的幫助下，將基材17傳送至鼓16的 表面16a處。通過就在模頭之外的導(dǎo)輥18，使第二層13與基材17在仍然保持 熱塑性狀態(tài)的情況下面對(duì)面接觸。鼓16和導(dǎo)輥18旋轉(zhuǎn)，將13和17這兩個(gè)層 在鼓表面16a上推進(jìn)。應(yīng)當(dāng)將真空壓設(shè)置為較高，但是不應(yīng)過高以至于在第二層中產(chǎn)生空洞。在 優(yōu)選的本發(fā)明實(shí)施方式中，真空非常高，為大于2英寸(51毫米)汞柱左右，優(yōu) 選約10-20英寸(254-508毫米)汞柱，更優(yōu)選約14英寸(356毫米)汞柱。因此， 以非常強(qiáng)的作用力牽拉基材17，當(dāng)基材在鼓上前進(jìn)時(shí)，使基材緊貼在鼓表面上。 優(yōu)選基材膜是高透氣性的，以使得真空能透過基材膜17并使第二層13緊貼在 基材膜17上。真空以及仍然保持熱塑性的第二層使得能夠使第二層貫穿并圍 繞基材層17的纖維，從而將第一基材層的纖維機(jī)械與第二層13的材料機(jī)械鎖 定。因此，第二層冷卻時(shí)，這兩個(gè)層能夠非常牢固地以機(jī)械方式彼此連接。由 于這兩個(gè)層除了之間的化合結(jié)合之外，還基本上以機(jī)械方式鎖定在一起，所以， 還提供了本發(fā)明層壓體優(yōu)越的耐磨性。我們認(rèn)為，與例如硬輥隙技術(shù)的傳統(tǒng)技術(shù)相比，真空涂覆方法對(duì)基材幾乎 沒有損害，在硬輥隙技術(shù)中，通過兩輥之間的輥隙將兩個(gè)層基本上壓制在一起， 一個(gè)層由彈性材料例如橡膠制成，另一個(gè)層由硬質(zhì)材料例如鋼制成。這種硬輥 隙技術(shù)中，使擠出物與基材粘合需要的輥隙處的高涂覆壓力會(huì)損傷基材。對(duì)基 材的損傷降低能夠提高層壓體的強(qiáng)度性質(zhì)，包括耐磨性。當(dāng)然，第二層13在離開模頭暴露于室溫時(shí)就開始冷卻。另外，真空產(chǎn)生 的空氣也提高了冷卻速度。而且，由于與基材層緊密接觸，產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)也進(jìn) 一步促進(jìn)了冷卻。另外，可以提供冷卻元件(未示出)來(lái)幫助并加快真空涂覆階 段或隨后階段的冷卻過程。第二層冷卻和變硬之后，兩層之間的機(jī)械連接更強(qiáng)。兩個(gè)層彼此緊密連接，層壓體具有高耐磨性。此時(shí)，層壓體的透氣性非常低或者沒有透氣性。因此，第二層冷卻至低于熱塑性狀態(tài)的溫度之后，使層壓體繼續(xù)進(jìn)入活化 階段20，以賦予層壓體所需的透氣性程度。在幾乎不需要或不需要透氣性的應(yīng) 用中，可以跳過活化階段。這種應(yīng)用可以包括例如用于極端有害環(huán)境中的防護(hù) 服。在活化階段20，拉伸層壓體19以在第二層中產(chǎn)生微孔，例如將層壓體傳 送通過至少一對(duì)互相嚙合的齒輪21、 21，拉伸層壓體(特別是第二層)，在其中 產(chǎn)生微孔，從而使其具有透氣性，而不會(huì)滲透液體水。對(duì)活化深度(例如齒輪的 齒深)以及膜13中碳酸鈣的百分含量進(jìn)行恰當(dāng)選擇，能夠在寬廣范圍內(nèi)對(duì)活化 過程產(chǎn)生的具體透氣性進(jìn)行精確控制。影響透氣性的其他因素是第一基材層17 ....匕第二層13的涂覆重量，以及第二層13中基礎(chǔ)聚合物的配方。 一般，密度較 高的基礎(chǔ)聚合物產(chǎn)生比線性低密度聚合物更高的透氣性。在圖1中，齒輪的齒取向與層壓體移動(dòng)的方向("加工方向")橫切("橫向")， 使得層壓體在加工方向發(fā)生拉伸。在優(yōu)選的本發(fā)明實(shí)施方式中，齒輪的齒取向 與加工方向平行，使得層壓體在橫向上發(fā)生拉伸。如以上背景部分所述，需要的透氣性為0到幾百或者甚至幾千perm及以 上?？梢詫?duì)活化階段進(jìn)行設(shè)置，按照眾所周知的技術(shù)提供任何需要水平的透氣性。這時(shí)，層壓體基本完成，可切割成一定尺寸并包裝以供出售。需要的話，可以對(duì)層壓體進(jìn)行表面處理，例如進(jìn)行印刷或進(jìn)行水性功能性由于初始的第二材料層己經(jīng)至少部分包封了基材的至少一部分纖維，并且 牢固地附著，所以不需要施涂另外的層。但是，如果需要，可以在活化過程之 前或之后，在基材層的相對(duì)側(cè)沉積另一層第二層。但是，我們認(rèn)為不太可能需 要這樣做，因?yàn)閮蓪訉訅后w已經(jīng)是非常耐磨的。而且，層壓體19本身的透氣 性比沉積第二層之前的初始基材17要低得多。因此，與透過初始基材抽吸高 真空相比，透過層壓體19抽吸高真空進(jìn)行第二真空涂覆過程一般要困難得多。 因此，如果需要制造三層層壓體，優(yōu)選使用不同的層壓方法來(lái)施加第二層，例 如擠出涂覆。而且，根據(jù)應(yīng)用，可能需要在兩層層壓體上施加不同材料的第三層或后續(xù) 層。這可以通過任何合理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，如果防護(hù)服應(yīng)用需要高抗病毒性， 則可以在兩層層壓體的一側(cè)或兩側(cè)層壓另外的整體性第二層，該第二層由例如 共聚酯或聚氨酯構(gòu)成。但是，如上所述，除了上述的真空涂覆技術(shù)之外的技術(shù) 可能能為適合，因?yàn)橥高^兩層層壓體抽吸真空很困難。另一方面，如果對(duì)活化 過程進(jìn)行設(shè)置以提供高透氣性的層壓體，則適合對(duì)第三層或后續(xù)層進(jìn)行真空涂 覆。圖2是按照本發(fā)明原理制造的示例性家用包裝材料200的截面的掃描電子 顯微照片(SEM)。在該特定實(shí)施例中，注意到幾乎沒有或沒有第一層的纖維201 被第二層材料202完全包封，但是有許多纖維被第二層材料包裹，包裹程度超 過一半，從而提供機(jī)械方式的鎖定，防止第二層與第一層分離。在其他實(shí)施方 式中，第一層的部分或全部纖維被完全包封。第一層纖維被第二層材料包封或 包裹的程度取決于許多因素，包括擠出溫度、第二層成分的配方、所施加真空 的強(qiáng)度、以及擠出狹槽與真空鼓之間的距離。本發(fā)明層壓體具有優(yōu)越耐磨性的主要原因在于，第二層與第一層纖維的機(jī)
械鎖定。但是，耐磨性從部分意義上也是第二層組成的結(jié)果，具體是基礎(chǔ)聚合 物的硬度、以及所用顆粒的含量和種類。高含量的非常硬的顆粒(如碳酸鈣)會(huì) 提高耐磨性。另外，使用高密度基材，例如高密度聚烯烴，也會(huì)提高耐磨性。本發(fā)明提供的耐磨性比現(xiàn)有技術(shù)的家用包裝材料或防護(hù)服層壓體高兩個(gè) 數(shù)量級(jí)左右。在類似性質(zhì)的現(xiàn)有技術(shù)層壓體中，基材和第二層通常通過稱為硬 輥隙(hardnip)的技術(shù)彼此結(jié)合，在硬輥隙技術(shù)中，通過兩個(gè)輥之間的輥隙將兩 個(gè)層基本上壓制在一起， 一個(gè)輥由彈性材料例如橡膠制成，另一個(gè)輥由硬質(zhì)材 料例如鋼制成。在這種技術(shù)中，兩層之間的結(jié)合是粘合，這兩種材料之間幾乎 沒有或沒有機(jī)械連接。在基本按照標(biāo)準(zhǔn)化TAPPI T476磨損試驗(yàn)法進(jìn)行的測(cè)試中，測(cè)得按照本發(fā) 明原理制成的家用包裝材料的耐磨等級(jí)大于4000個(gè)周期，而與之相比的其他 市售家用包裝材料產(chǎn)品的耐磨等級(jí)約為44-152個(gè)周期。本發(fā)明層壓體的耐磨性至少為200個(gè)周期，優(yōu)選至少400個(gè)周期，更優(yōu)選 至少100個(gè)周期，最優(yōu)選至少4000個(gè)周期，例如，使用標(biāo)準(zhǔn)化TAPPIT476磨 損試驗(yàn)法測(cè)量。圖3中的表格將按照本發(fā)明原理的具體實(shí)施方式

制成的層壓體的某些特性 與相當(dāng)?shù)氖惺郛a(chǎn)品進(jìn)行了比較。本發(fā)明層壓體的具體測(cè)試結(jié)果包含 60%碳酸鈣慘混物 28%基礎(chǔ)聚合物 4% 紫外抑制劑摻混物 4% Ti02摻混物 4%Viton -A摻混物其中，碳酸鈣摻混物是80%碳酸鈣和20。/。線性低密度載體聚乙烯(LLDPE)， 熔體指數(shù)為0.001，密度為1.92克/立方厘米。碳酸鈣摻混物的粒度為1.2微米(± 3cj)?；A(chǔ)聚合物是高密度聚乙烯(HDPE)，密度為0.962克/立方厘米，熔體指 數(shù)為6.5。二氧化鈦添加劑是67。/。的Ti02在LDPE基底中的摻混物，密度為1.91克/ 立方厘米，熔體指數(shù)為2.5。紫外抑制劑是10.2%的活性成分(紫外抑制劑)在 LDPE基底中的摻混物，密度為0.93克/立方厘米，熔體指數(shù)為10。 VitonTM是 2%的VitonTM在LDPE基底中的摻混物，密度為0.92克/立方厘米，熔體指數(shù)為 1.0。 以40克/平方米的重量擠出第二層，層壓于70克/平方米重量的基材上。 真空鼓與擠出狹槽的距離約4英寸，施加14英寸(356毫米)汞柱的真空。以IO密耳深度活化層壓體?；罨疃瓤梢栽诮咏诹?O)到幾百密耳之間 變化?；罨佉部梢允菧囟瓤刂频?，從而幫助對(duì)層壓體的有效活化。從圖3的表中可以看出， 一般按照TAPPI T476磨損試驗(yàn)法對(duì)本發(fā)明層壓 體的Taber耐磨性進(jìn)行測(cè)試。其耐磨性為4066個(gè)周期，而其他市售產(chǎn)品的耐磨 性為44-152個(gè)周期。其拉伸強(qiáng)度與其他市售產(chǎn)品相當(dāng)。 一般分別按照ASTM E-96方法A和AATCC試驗(yàn)法127(耐水性靜水壓測(cè)試)進(jìn)行水蒸汽透過率和 水壓頭測(cè)試。本發(fā)明層壓體的耐水蒸汽性一般與其他層壓體相當(dāng)。但是，應(yīng)當(dāng) 理解，通過如上所述適當(dāng)選擇活化參數(shù)以及碳酸鈣摻混物的配方，可以將耐水 蒸汽性選擇性設(shè)定為任何合理的數(shù)值。而且，本發(fā)明層壓體的水壓頭承受能力 為340，基本與其他產(chǎn)品相當(dāng)。已經(jīng)描述了本發(fā)明的若干具體實(shí)施方式

，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠輕易地進(jìn)行 各種變化、修改和改進(jìn)。明顯通過本文揭示的內(nèi)容進(jìn)行的這些變化、修改和改 進(jìn)也是本文的一部分，雖然沒有在文中公開聲明，但是它們也屬于本發(fā)明的原 理和范圍。因此，以上描述僅僅是舉例而非限制。本發(fā)明僅由以下權(quán)利要求及 其等同所限定。
權(quán)利要求
1.一種層壓體，其包括第一層，其包含含有纖維的基材；第二層，其包含分散在聚合物基質(zhì)中的較硬的顆粒，其中所述第二層與所述第一層的至少一部分纖維以機(jī)械方式結(jié)合。
2. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述第二層包封至少一部分所述纖維。
3. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述基材是無(wú)紡織物。
4. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述較硬顆粒包含碳酸鈣。
5. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述第二層包含至少一種以下 成分著色劑、加工助劑、防紫外劑、阻燃劑、抗微生物劑、防嚙齒類動(dòng)物劑和防蟲劑。
6. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述第二層包含50-70重量％ 的較硬顆粒和18-38重量％的聚合物基質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述第二層包含 60重量％的較硬顆粒，其中所述較硬顆粒包含碳酸鈣摻混物；和 28重量％的聚合物基質(zhì)，其中所述聚合物基質(zhì)包含高密度聚乙烯。
8. 如權(quán)利要求7所述的層壓體，其特征在于，所述碳酸鈣摻混物包含存在于 線性低密度樹脂基底中的約80重量％的碳酸鈣。
9. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，所述第二層中包含微孔，因此 所述層壓體是透氣的。
10. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，按照TAPPIT476磨損試驗(yàn)， 所述層壓體的耐磨性至少為200個(gè)周期。
11. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，按照TAPPIT476磨損試驗(yàn)， 所述層壓體的耐磨性至少為1000個(gè)周期。
12. 如權(quán)利要求1所述的層壓體，其特征在于，活化所述層壓體。
13. —種制造耐磨性層壓體的方法，所述方法包括以下步驟 在篩網(wǎng)狀表面上提供第一透氣性纖維基材； 對(duì)所述篩網(wǎng)狀表面施加真空；擠出包含分散在聚合物基質(zhì)中的較硬顆粒的第二層； 在所述第二層仍然保持熱塑性狀態(tài)時(shí)，將其真空涂覆到位于篩網(wǎng)狀表面上的 所述基材上以形成層壓體，所述真空度足以使至少一部分所述第二層貫穿并圍繞所 述基材的至少一部分所述纖維以形成層壓體。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 活化所述層壓體。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 對(duì)所述層壓體進(jìn)行拉伸以在所述第二層中產(chǎn)生微孔。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述拉伸步驟包括使所述層壓 體通過齒合的齒輪。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所施加的真空為10-20英寸 (254-508毫米)汞柱。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所施加的真空為14英寸(356 毫米)汞柱。
19. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二層包含55-65重量％ 的較硬顆粒和23-33重量％的聚合物基質(zhì)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述較硬顆粒包含約80重量％ 的碳酸鈣，同時(shí)所述聚合物基質(zhì)包含線性高密度樹脂基底。
21. —種制造耐磨性層壓體的方法，所述方法包括以下步驟 提供包含纖維的透氣性基材； 擠出包含分散在聚合物基質(zhì)中的較硬顆粒的膜；在所述膜仍然保持熱塑性狀態(tài)的時(shí)候，將所述膜真空涂覆到所述基材上。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在所述真空涂覆步驟過程中， 所述膜包封所述基材的至少一部分所述纖維。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 在所述真空涂覆步驟之后活化所述膜。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述真空涂覆步驟包括施加大 于約2英寸(51毫米)汞柱的真空。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高度防滲水性但透氣的高度耐磨的層壓材料，可以制造具有不同程度透氣性的這種層壓材料，來(lái)適應(yīng)任何具體應(yīng)用的需要，本發(fā)明還涉及制造這種層壓材料的方法。
文檔編號(hào)B32B5/00GK101148100SQ200710152610
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者C·D·雷, G·M·鮑德溫 申請(qǐng)人:屈德加薄膜產(chǎn)品股份有限公司