專利名稱：自粘合非織造纖維網(wǎng)與網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由至少一層均勻基重(單位重量)、自粘合、非織造纖維網(wǎng)(它包含基本上無規(guī)排布的、基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲)粘合于至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜而構(gòu)成的復(fù)合材料，該材料可制成穩(wěn)定的織物，用于毯類基底布、墻布襯里、包裝材料等多種用途。
熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，包括由兩層或更多層具有相同或不同構(gòu)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的交叉層壓網(wǎng)膜，可制得在不止一個方向上具有高強(qiáng)度和高抗撕性的網(wǎng)膜層。這些網(wǎng)膜可在諸如紙類產(chǎn)品、薄膜、箔材等中用作增強(qiáng)材料。
用紡(絲)粘(合)工藝可以制造聚合物非織造纖維網(wǎng)，這一工藝是通過模子向下擠出許多連續(xù)的熱塑性聚合物纖維到一個運動的表面上，被擠出的纖維以無規(guī)分布的方式被收集在該表面。然后通過熱粘合或針刺法使這些無規(guī)分布的纖維粘合在一起，以使所形成的非織造連續(xù)纖維網(wǎng)具有足夠的均勻完整性。美國專利4，340，563揭示了一種制造紡粘非織造纖維網(wǎng)的方法。紡粘纖維網(wǎng)通常的特征是相當(dāng)高的強(qiáng)度基重比、各向同性的強(qiáng)度、高孔隙度和耐磨性，但一般來說在基重、覆蓋率和外觀等性能方面是不均勻的。
包含紡粘非織造纖維網(wǎng)的多層復(fù)合材料和層壓材料的主要局限性，是紡粘非織造纖維網(wǎng)的覆蓋率和基重一般是不均勻的。在許多應(yīng)用中，往往試圖通過使用基重較重的紡粘纖維網(wǎng)來補(bǔ)償由于復(fù)蓋率和基重的不均勻而引起的織物缺乏美感和物理性能有局限或變化，而如果纖維網(wǎng)具有較均勻的復(fù)蓋率和基重，對于某些用途來說通常本來是沒有必要使用較高的單位重量(基重)的。這樣做當(dāng)然也增加了復(fù)合材料產(chǎn)品的成本，并使復(fù)合材料具有剛硬、體積苯重等不合要求的缺陷。
鑒于在多層復(fù)合材料和層壓材料中紡粘非織造纖維網(wǎng)的局限性，就需要有改進(jìn)的非織造纖維網(wǎng)復(fù)合材料，特別需要那些至少有一層基重和覆蓋率非常均勻的自粘合非織造纖維網(wǎng)粘合于至少一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料。
美國專利3，957，554揭示了一種不使用粘合劑而將熱塑性塑料網(wǎng)接合于非織造毯類上的方法。
美國專利4，929，303揭示了一種適合用作家用包裹物的透氣聚烯烴薄膜層壓于非織造交叉層壓網(wǎng)眼織物上的材料。
美國專利4，656，082揭示了一種適用于建造屋頂時代替安全網(wǎng)的層壓材料，它具有至少一層織造材料的內(nèi)層或者一層等效的交叉層壓透氣織物，后者與每一相鄰層相粘合。
美國專利4.052.243揭示了一種用有機(jī)或無機(jī)材料的纖維、長絲或細(xì)紗構(gòu)成的寬的經(jīng)向和緯向纖維網(wǎng)制造交叉層壓布狀產(chǎn)品的方法。
上述各專利都未揭示本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，此材料包含至少一層均勻基重、自粘合、基本上無規(guī)排布、基本上連續(xù)的熱塑性非織造長絲纖維網(wǎng)(它具有高度的基重均勻性)并有至少一層交叉層壓熱塑性網(wǎng)狀網(wǎng)膜粘合于其上。
本發(fā)明的一個目的是提供改進(jìn)的復(fù)合非織造織物結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的，是提供一種改進(jìn)的自粘合非織造纖維網(wǎng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，它由至少一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)(這纖維網(wǎng)具有許多基本上無規(guī)排布且基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲)粘合于至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜而構(gòu)成。
本發(fā)明的目的通過一種非織造自粘合纖維網(wǎng)與熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料而達(dá)到，該復(fù)合材料包含至少一層由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成的均勻基重、自粘合、非織造纖維網(wǎng)，纖維網(wǎng)的基重均勻指數(shù)(BWUI)為1.0±0.05，它是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的;此纖維網(wǎng)粘合于至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜。
本發(fā)明的目的進(jìn)一步通過一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料而達(dá)到，該復(fù)合材料的基重約為0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大，它包含至少一層均勻基重、自粘合、非織造纖維網(wǎng)，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大、BWUI為1.0±0.05(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)，它由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，其中的長絲材料選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，或聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的混合物等一組熱塑性塑料;該纖維網(wǎng)層粘合于至少一層基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大的交叉層壓熱塑性網(wǎng)狀網(wǎng)膜。
本發(fā)明的目的還進(jìn)一步通過一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料而達(dá)到，該復(fù)合材料的基重約為0.4盎司/平方碼(13.56克/平方米)或更大，它包含至少一層均勻基重、自粘合非織造纖維網(wǎng)，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，BWUI為1.0±0.05(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)，它由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，其中的長絲包含選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，以及聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的混合物等這樣一組熱塑性塑料;
一層交叉層壓熱熱塑性網(wǎng)狀網(wǎng)膜，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，它包含選自聚烯烴，聚烯烴混合物與聚酯等這樣一組熱塑性塑料;以及一層聚合物涂復(fù)混合料，其基重約為0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大，它包含選自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及直鏈低密度聚乙烯等這樣一組材料，該混合料層位于自粘合非織造纖維網(wǎng)層與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層之間并與它們粘合在一起。
自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料的優(yōu)點是縱向和橫向的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都得以提高，而且基重降低。這些優(yōu)點的獲得，是因為包含大量基本上無規(guī)排布、基本上連續(xù)的熱塑性長絲的自粘合、非織造纖維網(wǎng)具有非常均勻的基重，以及網(wǎng)狀網(wǎng)膜具有極佳的縱向和橫向強(qiáng)度與柔韌性。自粘合纖維網(wǎng)的非常均勻的基重，使它可以使用比其它材料(如紡粘織物等)為低的基重來為復(fù)合材料提供覆蓋。自粘合非織造纖維網(wǎng)的均勻的基重和覆蓋率，也使得在將交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜與自粘合非織造纖維網(wǎng)粘合在一起時，可以使用基重較低的聚合物涂覆組合物。使用聚丙烯與聚丁烯和/或線形低密度聚乙烯的混合物，可使復(fù)合材料的自粘合非織造纖維網(wǎng)層具有較柔軟的織物手感，從而使非織造纖維網(wǎng)的柔韌性較大和/或剛硬性較低。
簡而言之，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的自粘合非織造纖維網(wǎng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，此材料包含至少一層均勻基重、自粘合、非織造纖維網(wǎng)，它由大量基本上無規(guī)排布、基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，其基重均勻指數(shù)為1.0±0.05(由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定)，該纖維網(wǎng)與至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜粘合在一起。
另一方面，本發(fā)明提供一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，其基重約為0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大，它包含至少一層均勻基重、自粘合非織造纖維網(wǎng)，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，BWUI為1.0±0.05(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)，它由大量基本上無規(guī)排布?；旧线B續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，其中的長絲包含選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，以及聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的共混物等這樣一組熱塑性塑料;該纖維網(wǎng)層粘合于至少一層基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大的交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜。
再一方面，本發(fā)明提供一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，其基重約為0.4盎司/平方碼(13.56克/平方米)或更大，它包含至少一層均勻基重、自粘合非織造纖維網(wǎng)，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，BWUI為1.0±0.05(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)，它由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，其中的長絲包含選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，以及聚丙烯與聚丁烯或線形，低密度聚乙烯的共混物等這樣一組熱塑性塑料;
一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，其基重為約0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，它包含選自聚烯烴，聚烯烴組合物，以及聚酯等這樣一組熱塑性塑料;以及一層聚合物涂覆混合料，其基重為約0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大，它包含選自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，以及線形低密度聚乙烯等這樣一組材料，該混合料層位于自粘合纖維網(wǎng)層與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層之間并與它們粘合在一起。


圖1是用來生產(chǎn)本發(fā)明的至少一層自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料中所用的均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)的系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1中的系統(tǒng)的側(cè)視圖。
本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料，包含至少一層具有大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性纖維(長絲)的均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，以及至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜。
“非織造纖維網(wǎng)”一詞是指不用編織過程而形成的材料網(wǎng)，它具有基本上無規(guī)排布的一根根纖維、長絲或股絲的結(jié)構(gòu)。
“均勻基重非織造纖維網(wǎng)”一詞是指由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的聚合物長絲構(gòu)成的非織造纖維網(wǎng)，它的基重均勻指數(shù)(BWUI)為1.0±0.05，它是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的。BWUI的定義是單位面積基重平均值(它是從單位面積的纖維網(wǎng)樣品測得的)與基重平均值(它是從面積大小為單位面積N倍的纖維網(wǎng)樣品測得的)兩者的比值，其中N約為12至18，單位面積為1平方英寸(6.45平方厘米)，單位面積基重平均值與N倍面積基重平均值的標(biāo)準(zhǔn)離差都小于10%，而且樣品的數(shù)目足以得到0.95置信區(qū)間的基重值。這里在確定BWUI時，單位面積基重平均值與N倍面積的基重平均值都必須具有小于10%的標(biāo)準(zhǔn)離差，基中“平值均”與“標(biāo)準(zhǔn)離差”具有統(tǒng)計科學(xué)中所給出的普遍定義。材料的BWUI應(yīng)由兩種標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的基重平均值定出，若這兩種基重平均值之一或全部的標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%，就不能代表這里定義的均勻基重非織造纖維網(wǎng)，也很不適合用來制造本發(fā)明的復(fù)合材料，因為基重的不均勻性，將要求使用基重較大的材料來得到所要求的覆蓋率和織物美感。對于基重和覆蓋率特別不均勻的纖維網(wǎng)來說，小于約1平方英寸(6.45平方厘米)的單位面積樣品的面積太小，以至不能對纖維網(wǎng)的單位面積基重給出有意義的解釋。測定基重所用的樣品，可以具有任何方便的形狀，如方形，圓形，金剛石形等，樣品可用沖頭、剪刀等從織物上隨機(jī)地切下，以保證樣品面積大小的一致性。較大的面積是單位面積的約12至約18倍。需要較大的面積來得到纖維網(wǎng)的平均基重，因為這將把纖維網(wǎng)厚的部分和薄的部分“平均開來”。然后通過確定單位面積基重平均值與較大面積基重平均值之比來算得BWUI。例如，對于某種非織造纖維網(wǎng)，由60個1平方英寸(6.45平方厘米)方形樣品測得平均基重為0.993667盎司/平方碼(33.69624克/平方米)，標(biāo)準(zhǔn)離差(SD)為0.0671443(SD為平均值的6.76%)，又由60個16平方英寸(103.22平方厘米)(N等于16)方形樣品測得平均基重為0.968667盎司/平方碼(32.84847克/平方米)標(biāo)準(zhǔn)離差為0.0493849(SD為平均值的5.10%)，算得的BWUI為1.026。BWUI等于1.0±0.05表示它是一種基重非常均勻的纖維網(wǎng)。BWUI的數(shù)值小于0.95或大于1.05的材料并不被認(rèn)為具有這里所定義的均勻基重。較佳的情況是均勻基重非織造纖維網(wǎng)的BWUI為1.0±0.03(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)，而基重為約0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)。
“自粘合”的含意是，在非織造纖維網(wǎng)中，結(jié)晶和取向的熱塑性塑料長絲或纖維在它們的接觸點互相粘合，從而構(gòu)成自粘合、非織造纖維網(wǎng)。各纖維的粘合，可以是由于熱纖維彼此接觸時熔融，由于纖維之間互相纏結(jié)，或是熔融與纏結(jié)兩者的結(jié)合。當(dāng)然，并不會在所有接觸點都發(fā)生粘合。但是一般來說，纖維的粘合使得非織造纖維網(wǎng)在已排布但尚未作進(jìn)一步處理之前，就具有足夠的縱向(MD)和橫向(CD)抗張強(qiáng)度，可以不作另外的處理就可以進(jìn)行加工。不需要用外來材料來促進(jìn)粘合，而且與加熱粘合熱塑性塑料長絲的過程中所發(fā)生的情況不同。它基本上沒有聚合物流向相交點的現(xiàn)象。粘合部分的強(qiáng)度不如長絲，這可由下述事實得到證明施加一個會使纖維網(wǎng)破壞的力時(如在簇絨時)，將使粘合部分在長絲斷裂之前斷開。當(dāng)然，如果需要，自粘合纖維網(wǎng)可以進(jìn)行預(yù)粘合，例如通過延壓操作或使用粘合劑，但由于自粘合纖維網(wǎng)制造出來時的完整性，預(yù)粘合是不必要的。
在提到自粘合非織造纖維網(wǎng)中的聚合物長絲時，“基本上連續(xù)”的含意是，所形成的大多數(shù)長絲或纖維，是與被拉出構(gòu)成自粘合纖維網(wǎng)時纖維一樣的基本連續(xù)不斷的纖維。
“熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜”是指一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包含大量取向的熱塑性塑料單元，其中第一組單元與第二組單元成約45°至約90°角的方向取向，并且為網(wǎng)狀非織造結(jié)構(gòu)中眾多空洞區(qū)域形成了邊界。限定空洞區(qū)域的邊界可以是平行四邊形(如正方形、矩形、成金剛石形)，或者是橢圓形(圓或橢圓形)，這隨所用的網(wǎng)狀網(wǎng)膜的制造方法而定。限定邊界的各單元，可以在同一平面內(nèi)或在不同平面上。在不同平面上的單元可以層壓在一起。較佳的熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜是一種“交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜”，其中一層單軸取向的熱塑性塑料薄膜層壓于另一層取向的熱塑性塑料薄膜上，兩層薄膜取向方向之間的角度為約45°至約90°。網(wǎng)狀網(wǎng)膜可有連續(xù)或不連續(xù)的狹縫來構(gòu)成網(wǎng)膜的空洞區(qū)域，這些狹縫可用任何合適的縱切(切口)方法或纖化方法形成。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也可用其它方法構(gòu)成，例如在熱塑性塑料薄膜的一側(cè)形成大量平行的，連續(xù)主肋，在膜的另一側(cè)形成大量平行的不連續(xù)連結(jié)肋，再在一個或兩個方向上拉薄膜而將薄膜拉開成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);或者在薄膜上沖壓掉一些材料而在薄膜中形成孔的圖形，再拉伸薄膜而將孔之間的空間拉長。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也可通過擠壓形成，用拉伸操作使網(wǎng)取向。美國專利4，929，303公開了高密度聚乙烯的非織造層壓纖化薄膜織物，并在美國專利4，681，781中有進(jìn)一步說明。
熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜是由成膜材料制成的薄膜構(gòu)成，為了制造交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，要將這些薄膜取向，切縫，并層壓在一起?？梢杂脕碇圃毂景l(fā)明復(fù)合材料中所用至少一層交叉層壓熱塑性網(wǎng)狀網(wǎng)膜的成膜材料有熱塑性合成聚烯烴聚合物，如低密度聚乙烯，線形低密度聚乙烯，聚丙烯，高密度聚乙烯，乙烯與丙烯的無規(guī)共聚物，以及這些聚合物的混合物;聚酯類;聚酰胺;聚乙烯類聚合物，如聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚偏二氯乙烯，以及這些聚合物單體的共聚物，較佳的材料是聚酯類和聚烯烴，如聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，以及高密度聚乙烯與低密度聚乙烯的混合物。
這些熱塑性合成聚合物可以含有添加劑，如穩(wěn)定劑，增塑劑，染料，顏料，防滑劑，以及泡沫薄膜用的起泡材料等。
熱塑性材料可以用擠塑，共擠塑，流延，吹塑，或其它成膜方法制成薄膜。薄膜的厚度可以是任何便于工作的厚度，典型的厚度在約0.3至約20密爾(0.76-51×10-3厘米)的范圍?？梢允褂冒瑑蓪踊蚋鄬訜崴苄圆牧系墓矓D塑薄膜，例如一層聚丙烯和一層低密度聚乙烯，其中一層可以具有約5至95%的厚度，另一層具有其余的厚度。
另一類型的共擠塑薄膜結(jié)構(gòu)具有三層結(jié)構(gòu)，三層中的各層可以是不同的熱塑性聚合物。但更常見的情況是三層共擠塑薄膜的外面兩層由同樣的材料制成，而內(nèi)層由不同的材料制成。內(nèi)層可占總膜厚的約5-95%，典型的范圍是約占總厚度的約50-80%，外面兩層一般厚度相等，共占總厚度的約20-50%。共擠塑薄膜通常用來制造交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，其中一層薄膜交叉層壓并粘合于另一層薄膜，兩層薄膜的外層包含相容并易于粘合的熱塑性塑料，如低密度聚乙烯或線形低密度聚乙烯。
可以用任何適當(dāng)?shù)娜∠蚍椒▉硎贡∧と∠?，典型的拉伸比約為1.5至15，視所用熱塑性塑料等因素而定，使薄膜取向的溫度范圍與薄膜取向的速度是互相關(guān)連的，而且取決于制造薄膜所用的熱塑性塑料以及拉伸比等其它工作參數(shù)。
交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜可以通過把兩層或更多層單軸取向的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜粘合在一起而制得，其中兩層取向薄膜單軸取向方向之間的夾角約在45°至90°之間，以便在不止一個方向上得到良好的強(qiáng)度和抗撕性。薄膜結(jié)構(gòu)的取向和/或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成可以在粘合操作之前完成，或是在粘合過程中進(jìn)行。兩層或更多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)薄膜的粘合，可以是在各層之間施加粘合劑，并讓疊層通過加熱室和壓延軋輥來使各層粘合在一起;或是使用超聲粘合，點粘合以及任何其它適當(dāng)?shù)恼澈霞夹g(shù)。
如美國專利4，929，303所述，交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜可以是美國專利4，681，781所說明的非織造交叉層壓纖化薄膜織物。所公開的交叉層壓纖化薄膜是高密度聚乙烯(HDPE)薄膜，在HDPE兩側(cè)都有共擠塑在其上的乙烯-乙酸乙烯酯外層或熱封層。將薄膜纖化，所得的纖維以每英寸約6-10絲的數(shù)量散布在至少兩個橫的方向上。然后通過加熱將散開的纖維交叉層壓，制得厚度為3-5密爾(7.6-12.7×10-3厘米)的非織造織物，它在縱向和橫向上有相同的極佳的強(qiáng)度，可用來構(gòu)成強(qiáng)度與耐久非常好的薄網(wǎng)眼織物。如美國專利4，929，303所揭示，該網(wǎng)眼織物可用層壓與擠塑涂覆技術(shù)，或是通過縫合或熱封，層壓于紙、薄膜、箔材、泡沫材料等其它材料上，使被增強(qiáng)材料的強(qiáng)度顯著增加而體積沒有增大多少?？椢锟梢杂萌魏芜m當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，但較佳的是低密度聚乙烯，線形低密度聚乙烯，聚丙烯，這些聚合物的共混物，以及聚酯。網(wǎng)眼織物應(yīng)當(dāng)具有小于約30%的伸長率(按ASTM D1682);Elmendorf撕裂強(qiáng)度(按ASTM D689)至少約為300g;斷裂負(fù)載(按ASTM D1682)至少約為15磅/英寸(2.68公斤/厘米)。交叉層壓纖化薄膜織物已報道的用途有水泥、肥料和樹脂的裝運袋;購物用、海灘用和手提的各種袋;消費者與工業(yè)上的包裝用品，如封套，成形、充填、封口的包裝袋，以及帶的襯料;一次性使用的衣服和床上用品(被單);建筑用薄膜與包裹物，絕緣材料，反射片、防水帆布、帳蓬鋪物和地面用織物等等的增強(qiáng)材料;以及農(nóng)業(yè)用的地面覆蓋，隔熱和遮陽布等。層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜可從Amoco-Nisseki CLAF，Inc購得，商品名為CLAF，產(chǎn)品有CLAF S，CLAF SS，CLAF SSS，CLAF HS，CLAF MS等。
本發(fā)明的多層自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料中所用的，由基本上無規(guī)排布、基本上連續(xù)的聚合物長絲構(gòu)成的自粘合非織造纖維網(wǎng)，可以用美國專利4，790，736中公開的裝置制成。(該專利通過引用而歸并于此)。在一較佳的實施方式中，自粘合纖維非織造纖維網(wǎng)按以下方法制得(a)將熔融的聚合物通過旋轉(zhuǎn)模頭上的眾多小孔擠出;
(b)將所述被擠出的聚合物在它從上述小孔擠出時趁熱與氣流接觸，以形成基本上連續(xù)的長絲，并將長絲拉成纖度為約0.5至20范圍內(nèi)的纖維;以及(c)將所述拉成的纖維收集在收集裝置上，在這個裝置處，通過模頭擠出并被拉伸的長絲撞擊收集裝置并相互自粘合，以形成均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)。
在實施中，要有一個液態(tài)纖維形成材料的源(如熱塑性塑料熔體)，這液態(tài)材料被泵入在其周界上有許多小孔(如噴絲咀)的旋轉(zhuǎn)模頭。旋轉(zhuǎn)模頭的旋轉(zhuǎn)速度可以調(diào)節(jié)，以使模頭周界具有約150至2000m/min的旋轉(zhuǎn)速度。旋轉(zhuǎn)速度是將旋轉(zhuǎn)模頭的旋轉(zhuǎn)速度(單位轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)乘以周長而得。
熱塑性塑料熔體通過位于旋轉(zhuǎn)模頭周界上的許多小孔(如噴絲咀)擠出。每個噴絲咀可有多個抽絲孔，每個抽絲孔的直徑可在約0.1至2.5mm之間，較佳的是約0.2至1.0mm。噴絲咀小孔的長度-直徑比約為1∶1-10∶1。噴絲咀小孔的具體幾何形狀可以是圓形，橢圓形，三瓣形;或其它任何合適的形狀。較好的噴絲咀小孔形狀是圓形或三瓣形。聚合物通過噴絲咀小孔的速率可以為0.05磅/小時/小孔(22.7克/小時/小孔)或更大。為了得到均勻的產(chǎn)品，塑料擠出速率最好為0.2磅/小時/小孔(90.8克/小時/小孔)或更大。
纖維是通過旋轉(zhuǎn)模頭周界上的噴絲咀小孔水平地擠出的，但當(dāng)與旋轉(zhuǎn)模頭的距離增大時，纖維具有一螺旋形軌道。與纖維接觸的氣流可以向下吹向纖維，可以圍繞纖維，氣流也可以基本上平行于被擠出的纖維。氣流一般用周圍環(huán)境的空氣，可以通過加熱、冷卻、加濕或去濕等方法而調(diào)節(jié)?？梢杂脡毫娘L(fēng)機(jī)來產(chǎn)生淬冷氣流(如空氣流)。通過旋轉(zhuǎn)模頭噴絲咀小孔擠出的聚合物纖維就與這淬冷氣流接觸。
以空氣作為流體的淬冷氣流可以在纖維上面徑向地吹出，由于高速氣流在纖維附近所產(chǎn)生的部分真空，纖維將被拉向該氣流。聚合物纖維隨即進(jìn)入高速氣流并被拉伸、淬冷、再輸送到一收集面。經(jīng)過加速并徑向分布的高速氣流，促使徑向擠出的熱塑性塑料熔體纖維受到拉伸或變細(xì)。經(jīng)過加速的氣流速度使纖維放置或“鋪排”在圓形纖維收集器表面或收集板之類的收集面上，從而形成由直徑約在0.5至200微米范圍的長絲構(gòu)成的自粘合非織造纖維網(wǎng)，此纖維網(wǎng)呈同改善的性能(包括抗張強(qiáng)度提高，伸長率減小，縱向和橫向上的物理性能更均衡)，而且此纖維網(wǎng)具有非常均勻的基重(單位重量)，其BWUI為1.0±0.05(由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重確定)。長絲纖度最好在約0.5至20的范圍，對聚丙烯不說，這對應(yīng)于直徑約為5至220微米。
纖維在提高的氣流速度下被輸送到收集器表面，這將促進(jìn)纖維的纏結(jié)，從而使纖維網(wǎng)得到完整性。纖維運動的速度取決于它們被向下拉時旋轉(zhuǎn)模頭的旋轉(zhuǎn)速度，而在纖維到達(dá)軌道的外徑時，它們并不沿周向運動，而只是在該特定軌道上被放置下來，基本上一條疊在另一條上面。該特定的軌道可以改變，這取決于模頭旋轉(zhuǎn)速度，聚合物擠出速率，聚合物擠出物溫度等各量的變化?？梢杂渺o電電荷，空氣壓等外力來改變軌道，從而使纖維偏轉(zhuǎn)以構(gòu)成不同的圖形。
均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)是讓被擠出的熱塑性塑料纖維在沉積到收集面時互相接觸而制得的。許多纖維(但不是全部)在它們的接觸點相互粘合，從而構(gòu)成自粘合非織造纖維網(wǎng)。纖維的粘合可以是由于材料的粘合，如熱纖維在彼此接觸時的熔合，也可以是由于纖維之間的纏結(jié)，或是纏結(jié)與熔點兼而有之。一般地，纖維的粘合使非織造纖維網(wǎng)在已鋪好而尚未作進(jìn)一步處理前，具有充分的縱向和模向強(qiáng)度，以至不需作另外的處理(如旋轉(zhuǎn)粘合非織造纖維網(wǎng)通常所需的預(yù)粘合)就可加工。
得到的均勻基重自粘合非織造織物與收集面的形狀一致，收集面可具有種種不同的形狀，例如錐形倒置斗式，移動屏式，或者是一個平的表面，做成環(huán)狀撞擊板的形式，放在比模頭高度稍低的位置，而環(huán)狀撞擊板內(nèi)徑處于可調(diào)節(jié)且低于撞擊板外徑的高度。
當(dāng)用環(huán)形撞擊板作為收集面時，纖維是在彼此接觸以及與撞擊板接觸時粘合在一起的，制得的非織造織物在通過環(huán)形撞擊板的口徑時收擾成為管狀的織物。在環(huán)形撞擊板下可裝一個固定式擴(kuò)散器，將織物擴(kuò)幅成為平的雙層織物，并用卷取裝置(如引出輥和收卷機(jī)等)收集起來。在另一種方法中，可用切刀裝置將管狀雙層織物切割成單層織物，并用相似的卷取裝置收集起來。
熱塑性塑料熔體的溫度會影響所用熱塑性塑料的過程穩(wěn)定性。溫度必須足夠高使得能夠牽伸，但又不能太高，以致使熱塑性塑料發(fā)生過度的熱降解。
可以控制由熱塑性聚合物形成纖維的過程參量包括噴絲咀小孔的設(shè)計、尺寸和數(shù)目，聚合物通過小孔的擠塑速率，淬冷氣流速度，以及模頭旋轉(zhuǎn)速度。長絲直徑可受全部上述參量的影響，一般情況是，在其它參量保持恒定的條件下，當(dāng)噴絲咀小孔增大，每小孔擠出速率增大，空氣淬泠速度降低，或旋轉(zhuǎn)模頭旋轉(zhuǎn)速度降低時，長絲的直徑隨之增加。生產(chǎn)率可以受噴絲咀小孔的尺寸和數(shù)目，擠出速率，以及旋轉(zhuǎn)模頭旋轉(zhuǎn)速度對于給定纖度的纖維來說)等各種過程參量的影響。
一般來說，可以使用任何適當(dāng)?shù)臒崴苄詷渲瑏碇圃煊靡詷?gòu)成本發(fā)明復(fù)合材料的自粘合非織造纖維網(wǎng)。適用的熱塑性樹脂包括支鏈與直鏈烯烴的聚烯烴，如低密度聚乙烯，線形低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯;聚酰胺;聚酯如聚對苯二甲酸乙酯;以及它們的混合物等等。
“聚烯烴”的含意是指由至少50%(重量比)不飽和烴單體制得的聚合物的均聚體，共聚物與共混體。這類聚烯烴的例子有聚乙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，聚丙烯，聚丁烯-1，聚丁烯-2，聚戊烯-1，聚戊烯-2，聚3-甲基戊烯-1，聚4-甲基戊烯-1，聚異戊二烯，聚氯丁二烯等。
這些熱塑性樹脂與(可供選用的)聚氨基甲酸乙酯之類的熱塑性高彈體的混合物或共混物，諸如異烯烴與共軛聚烯烴的共聚物之類的彈性聚合物，以及異丁烯的共聚物等等也可以使用。
較佳的熱塑性樹脂包括聚烯烴，如聚丙烯，乙烯與丙烯的無規(guī)共聚物，聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的共混物，聚酰胺，以及聚酯等。
單獨使用的聚丙烯，或者與聚丁烯(PB)和/或線形低密度聚乙烯(LLDPE)構(gòu)成共聚物的聚丙烯，最好具有在約為10至80g/10分鐘范圍內(nèi)的熔體流動率(按ASTM D1238測定)。聚丙烯與聚丁烯和/或線形低密度聚乙烯的共混物可提供具有較柔軟手感的均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，使纖維網(wǎng)具較高的柔軟性和/或更低的剛硬性。
在聚丙烯、熱塑性樹脂、以及各種共混物中可以摻入附加劑，如著色劑，顏料，染料，TiO2之類的乳白劑(遮光劑)。紫外穩(wěn)定劑，包含一種或多種多鹵化有機(jī)化合物以及三氧化銻的阻燃成份，加工穩(wěn)定劑等等。
聚丙烯與PB的共混物可將液態(tài)形式的PB計量饋入混料擠塑器中而配制，計量饋入時使用適當(dāng)?shù)哪芸刂朴嬃筐伻霐D塑器內(nèi)PB數(shù)量的計量裝置?？梢缘玫礁鞣N分子量級的PB，高分子量級通常需要加熱來降低其粘度，以便于PB的移動。如果需要，可在以聚丙烯與PB的共混物中加入一組穩(wěn)定劑附加物。適用的聚丁烯可具有約300至3000的數(shù)均分子量(用氣相滲透壓力測定法測定)。PB可用人們熟知的技術(shù)制備，如含異丁烯原料Friedel-Crafts聚合法，或可從許多市場供應(yīng)商購得，如Armoco Chemical Company，Chicago，Illinois，該公司以Indopol 的商品名出售聚丁烯。較佳的PB數(shù)均分子量是在約300至2500的范圍。
PB可直接加入到聚丙烯中，或者在混料擠塑器之類的混合裝置中先按重量比0.2至0.3(以聚丙烯為基準(zhǔn))將PB加入到聚丙烯中配成母料(masterbatch)，然后再將所得一定數(shù)量的母料與聚丙烯共混而得到所要求的PB含量。為了制備本發(fā)明的復(fù)合材料中所用的自粘合纖維網(wǎng)，加入到聚丙烯中的PB的重量比可以在約0.01至0.15之間。當(dāng)加入到聚丙烯中的PB的重量比低于約0.01時，對于改善織物手感和柔軟性幾乎沒有什么好處，而當(dāng)加入PB的重量比高于約0.15時，會有少量PB遷移至表面，可能有損于織物的外觀。聚丙烯與PB的共混物中，聚丙烯的重量比可在約0.99至0.85的范圍，較佳的是約0.99至0.9，PB的重量比在0.01至0.15的范圍，較佳的是0.01至0.10。
聚丙烯與LLDPE的共混物，可以將片狀或粉狀的聚丙烯樹脂與LLDPE在鼓式滾筒之類的混合裝置內(nèi)共混而配制出來。可以將帶有供選用的一組穩(wěn)定劑添加物的聚丙烯與LLDPE的共混物引入聚合物熔體混合裝置中(例如生產(chǎn)聚丙烯工廠中用來制備聚丙烯產(chǎn)品的那種裝置)，并在約300至500F的溫度下混合。雖然聚丙烯與LLDPE的共混物可以從聚丙烯的重量比為接近于1.0到LLDPE的重量比為接近于1.0，用來制備本發(fā)明復(fù)合材料中所用自粘合纖維網(wǎng)的聚丙烯與LLDPE共混物，其聚丙烯的重量比可在約0.99至0.85范圍，較佳的是約0.98至0.92，而LLDPE的重量比可在約0.01至0.15的范圍，較佳的是約0.02至0.08。重量比低于0.01時，就不能得到由LLDPE帶來的較柔軟的手感，重量比高于0.15，則會得到不太合要求的物理性能和較小的加工窗口。
用來制備本發(fā)明復(fù)合材料中所用的自粘合非織造纖維網(wǎng)的線形低密度聚乙烯，可以是乙烯與1-15%重量的高階烯烴共聚單體(如用過渡金屬配位催化劑制備的丙烯，正丁烯-1，正己烯-1，正辛烯-1，或4-甲基戊烯-1)的無規(guī)共聚物，這些線形低密度聚乙烯可以在液相或氣相過程中制備。線形低密度聚乙烯較佳的密度是在約0.91至0.94g/cc的范圍。
制備本發(fā)明包含至少一層自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料中所用的均勻基重自粘合纖維非織造纖維網(wǎng)的一種方式(實施例)，可以利用示意地表示圖1的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括擠塑器110，它將熱塑性聚合物熔體之類的纖維形成材料擠出，經(jīng)輸料管道和接頭112而到達(dá)旋轉(zhuǎn)式活接頭115。在輸料管道112而引達(dá)旋轉(zhuǎn)式活接頭115。在輸實管道112中可放置一個正位移(排量)熔體泵14，以使聚合物熔體的輸送更精確和更均勻?？捎秒姎饪刂七x擇擠出物通過輸料管道112的擠出速率與位移。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動116由電動機(jī)120驅(qū)動，其速度由控制裝置選擇(圖上未畫出)，并耦合于旋轉(zhuǎn)模頭130。徑向抽氣機(jī)135位于旋轉(zhuǎn)模頭130周圍，并連接于鼓氣(風(fēng))機(jī)125。鼓氣(風(fēng))機(jī)125，抽氣機(jī)135，旋轉(zhuǎn)模頭130，電動機(jī)120，以及擠塑器110是由機(jī)架105支承或裝在它上面。
在操作時，纖維從旋轉(zhuǎn)模頭130擠出，并被離心作用拋到由抽氣機(jī)135提供的高速空氣流中。由高速空氣產(chǎn)生的空氣拉力使纖維被從模頭130拉下，同時受到位伸或變細(xì)。圓環(huán)狀的纖維網(wǎng)形成板145圍繞在旋轉(zhuǎn)模頭130周圍。當(dāng)旋轉(zhuǎn)模頭130旋轉(zhuǎn)，纖維140被擠出時，它撞擊到纖維網(wǎng)形成板145上。纖維網(wǎng)形成板用支承臂148安裝于機(jī)架105上。纖維140在相互接觸之間并與形成板145接觸時發(fā)生自粘合，從而形成管狀非織造纖維網(wǎng)150。然后管狀非織造纖維網(wǎng)150被引出輥170與165牽引通過纖維網(wǎng)形成板的環(huán)形體，并經(jīng)過裝在旋轉(zhuǎn)模頭130下面的夾輥160，將織物擴(kuò)幅成為平的雙層復(fù)合材料155，此材料由引出165和170收集起來。并可用通常的方式貯放在卷筒上(圖中未畫出)。
圖2是圖1中系統(tǒng)100的側(cè)視圖，示意性地示出纖維140由旋轉(zhuǎn)模頭130擠出，被來自抽氣機(jī)135的高速氣流拉細(xì)，以及纖維140在纖維網(wǎng)形成板145上接觸而形成管狀非織造纖維網(wǎng)150。管形非織造纖維網(wǎng)150被引出輥170和165牽引通過夾輥160而形成平的雙層復(fù)合材料155。
本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，可用至少一層均勻基重自粘合纖維網(wǎng)粘合于至少一層基重為約0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大的交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜而制得，其中的均勻基重自粘合纖維網(wǎng)含有大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的長絲，其基重為約0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大。可以用一層聚合物涂覆組合物在自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜之間提供一層流阻與粘合性相結(jié)合的層。在本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料的一種實施方式(實施例)中，使用熔體擠塑器之類的薄膜形成裝置將熔體薄膜從塑模中擠出，塑模的狹縫切口尺寸約為1至30密爾(2.54-76.3×10-3厘米)。塑模內(nèi)的擠塑壓力可在約1000至1500psi(70.3-105.5公斤/厘米2)的范圍，當(dāng)以乙烯-丙烯酸甲酯共聚物作為聚合物涂覆組合物時，熔體薄膜從塑模擠出時的溫度可在約500°-580°F的范圍。然后將熔融擠出的薄膜與由主解卷輥供給的自粘合非織造纖維網(wǎng)接觸，并通過兩個反向旋轉(zhuǎn)的軋輥，例如夾輥和聚冷輥，它們的直徑一般約為4至12英寸(10至30厘米)。自粘合纖維網(wǎng)可與夾輥直接接觸，熔融擠出薄膜可在夾輥與驟冷輥之間與自粘合纖維網(wǎng)接觸。交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜可由輔助解卷輥供給，使得在夾輥與驟冷輥之間連續(xù)地生成包含一層自粘合纖維網(wǎng)、一層聚合物涂覆組合物、以及一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料。在輥隙可施加約為25至200磅/(線)英寸(4.47-35.7公斤/厘米)范圍的壓力。驟冷輥的溫度可在約60-75°F。在輥隙生成自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的速率可在約75至900英尺/分(22.9-274米/分)的范圍。
各纖維網(wǎng)和網(wǎng)狀膜層所用的熱塑性塑料、所要求的復(fù)合材料產(chǎn)率、復(fù)合材料的基重等因素;夾輥與驟冷輥的溫度、軋輥作用于復(fù)合材料上的壓力、非織造纖維網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)膜通過軋輥的速度等過程參量都可以改變以獲得所需要的結(jié)果。
均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)可由上述過程直接提供，或是通過解卷輥來提供。纖維網(wǎng)可以是單層或者是多層織物。最好非織造織物具有單重或是多重雙層結(jié)構(gòu)，使織物的標(biāo)稱基重約為1.0盎司/平方碼(3.39克/平方米)，包括兩層自粘合纖維網(wǎng)，每層的標(biāo)稱基重約為0.5盎司/平方碼(16.96克/平方米)，或是包括兩重雙疊自粘合纖維網(wǎng)織物，而四層中每層的標(biāo)稱基重均約為0.25盎司/平方碼(8.48克/平方米)?？偦貫?.0盎司/平方碼(169.6克/平方米)的自粘合纖維網(wǎng)，將需要10重雙疊自粘合非織造纖維網(wǎng)織物，每層的標(biāo)稱基重為0.25盎司/平方碼(8.48克/平方米)。對于用聚丙烯制備的非織造纖維網(wǎng)，雙層織物是用基重約為0.1至0.25盎司/平方碼(3.39-8.48克/平方米)的單層構(gòu)成的，基重較大的非織造纖維網(wǎng)則是由多重這種雙疊織物構(gòu)成，以得到具有所需柔軟性，懸垂性和強(qiáng)度。對于聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的共混物，其單層基重可比聚丙烯重，但仍保持柔軟性和懸垂性等性能。另外，雙層自粘合纖維網(wǎng)的基重，也因構(gòu)成該雙層自粘合纖維網(wǎng)的每一單層具有非常均勻的基重而得到改進(jìn)。
用來作為復(fù)合材料的一層以提供極佳覆蓋率和良好強(qiáng)度的，由大量基本上無規(guī)排布、基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成的自粘合非織造纖維網(wǎng)，具有非常均勻的基重。自粘合非織造纖維網(wǎng)的均勻基重使使用較低基重的自粘合非織造纖維網(wǎng)成為可能，從而利于消費者得到更輕和更經(jīng)濟(jì)的復(fù)合材料產(chǎn)品。
在本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料的實施例中，有一種多層復(fù)合材料，它包含一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，置于并粘合于兩層相同的或不同的均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)之間。利用交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜中間層作為進(jìn)一步的增強(qiáng)層和織物穩(wěn)定層，就可制得具有均勻覆蓋率與良好強(qiáng)度的重量輕的覆蓋織物，它包含兩層自粘合非織造纖維網(wǎng)，粘合于插入在這兩層非織造纖維網(wǎng)之間的一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜上。兩層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，其基重、構(gòu)成的材料、摻入構(gòu)成材料中的添加物、非織造纖維網(wǎng)表面處理等，可以是相同或不同的。例如，可制成用作汽車、卡車、旅游車、面包車、活動住房、摩托車、空調(diào)器、電動機(jī)等各種物品的保護(hù)覆蓋罩的復(fù)合材料?？赡芘c被覆蓋物品接觸的自粘合非織造層，可包含聚丙烯與聚丁烯和/或線形低密度聚乙烯共混物之類的熱塑性塑料，它使非織造層具有較柔軟的手感。這種多層復(fù)合材料中的另一自粘合非織造纖維網(wǎng)層，可以由相同的或不同的材料構(gòu)成，例如具有不同熱塑性塑料成分的材料，經(jīng)過用物質(zhì)進(jìn)行表面處理以改善其抗靜電性與抗菌性的材料，以及包含阻燃劑、紫外穩(wěn)定劑、著色劑、染料填充劑等添加劑的材料等等。
本發(fā)明復(fù)合材料的另一優(yōu)點，是可以從解卷輥使用事先制好的自粘合非織造纖維網(wǎng)和交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，以制得具有所要求基重和物理性能的復(fù)合材料。這就便于制備那樣的復(fù)合材料，其中各層是事先制好而且可能具有不同基重、不同顏色或不同表面處理的材料。在使用在聚丙烯與聚丁烯和/或LLDPE共混物來制備自粘合非織造纖維網(wǎng)的實施例中，可以制得比只用聚丙烯來制備時具有更柔軟手感的自粘合非織造纖維網(wǎng)。
也可制得其它自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料，包括利用壓延過程中加熱和加壓的熱粘合作用，或是使用聚合物涂覆混合料作為粘合層，來把均勻基重自粘合纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜壓在一起的復(fù)合材料。這類自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓網(wǎng)膜的復(fù)合材料，特別適合用于例如作為地毯基底布的穩(wěn)定織物，地毯在簇絨操作之后，在作為整理步驟加上第二層底布之前，在其上印以幾何圖形。利用本發(fā)明的上述實施方法，可得到具有足夠織物穩(wěn)定性的地毯基底布，從而可以使在地毯上印以幾何圖形時不會發(fā)生錯位。在印花操作之后，可以在地毯上加上第二層底布(例如由合成或天然紗線織成的)。
上述包含一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜粘合于一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)的復(fù)合材料，特別適合于作為墻壁覆蓋材料的襯底，基中復(fù)合材料的交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層與墻板相貼，而自粘合纖維網(wǎng)與墻壁覆蓋材料相鄰。這樣的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，可以使得在想把粘合在墻板上的覆蓋材料去除時，能夠把幾乎所有覆蓋材料和復(fù)合材料從墻上去除，而對墻板的損壞極小。
如果需要，本發(fā)明的自粘合非織造纖維網(wǎng)與熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料可以有其它各種層粘合或?qū)訅河谄渖?，如覆蓋材料，粗梳織物，織造的織物，非織造織物，多孔薄膜，不滲透的薄膜，金屬箔等等。
除了上述應(yīng)用以外，本發(fā)明的復(fù)合材料還可有多種應(yīng)用，如家具底部用來掩蓋彈簧的裝璜織物，輕型籬笆結(jié)構(gòu)，腐蝕抑制織物，地面覆蓋物，制作各種袋和容器的材料等等。
以下給出的關(guān)于本發(fā)明復(fù)合材料中所用的各種均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)的制備方法以及實施例，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是想以任何方式限制本發(fā)明的范圍。測定實施例中給出的各種性能時所用的方法如下抗張強(qiáng)度與伸長按照ASTM測試D-1692使用測試樣品來測定抗張強(qiáng)度與伸長。抓樣抗張強(qiáng)度可以在1英寸寬的織物樣品上沿縱向或沿橫向測定，表中報道的是以磅或克為單位的峰值?？箯垙?qiáng)度要求有較高的數(shù)值。
伸長也可以沿縱向或沿橫向測定，表中報道的是以百分?jǐn)?shù)為單位的峰值。伸長要求有較低數(shù)值。
梯形試樣撕破強(qiáng)度梯形樣品撕破強(qiáng)度(Trap Tear)按ASTM測試方法D-1117測定，可沿縱向或橫向測定，表中以磅為單位列出。梯形試樣撕破強(qiáng)度要求有較高的數(shù)值。
纖維纖度纖維直徑是用顯微鏡作適當(dāng)放大下將纖維試樣與標(biāo)線片刻度板比較而測定。根據(jù)已知的聚合物密度而算得纖維的纖度。
基重試樣的基重由ASTM測試方法D-3776中的任選方案C測定。
基重均勻指數(shù)非織造纖維網(wǎng)BWUI的測定，是從纖維網(wǎng)上剪下若干單位面積和較大面積的試樣。剪切的方法可以從使用剪刀直至用沖模沖壓出單位面積材料以產(chǎn)生均勻一致的非織造纖維網(wǎng)單位面積試樣。單位面積試樣的形狀可以是方形，圓形，金剛石形，或任何其它方便的形狀。單位面積為1平方英寸，試樣的數(shù)目要足以對試樣的重量給出0.95置信區(qū)間。一般來說，試樣的數(shù)目約為40至80。再從同一非織造纖維網(wǎng)上切下相同數(shù)目的較大面積的試樣，并稱得它們的重量。較大的試樣由適當(dāng)?shù)脑O(shè)備取得，其面積比單位面積試樣大N倍，N約為12至18。算出單位面積試樣與較大面積試樣的平均基重，而BWUI比值由單位面積平均基重除以較大面積平均基重而得。單位面積和/或較大面積平均基重的標(biāo)準(zhǔn)離差大于10%那些材料，被認(rèn)為不符合這里所定義的均勻基重。
以下給出制備聚丙烯、聚丙烯與聚丁烯共混物、以及聚丙烯與線形低密度聚乙烯共混物的均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)的實例，并與可從市場購得的聚丙烯紡粘非織造造材料作比較。
自粘合非織造聚丙烯纖維網(wǎng)的制備在與圖1所示相似的設(shè)備上，按以上的說明，將標(biāo)稱熔體流動率為35克/10分的聚丙烯樹脂，以恒定的速率擠入并經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式活接頭，旋轉(zhuǎn)軸與模頭分支系統(tǒng)的通道，以及噴絲咀直到環(huán)形板。
過程條件為擠塑條件溫度(°F)區(qū)域1 450區(qū)域2 500
區(qū)域3 580接頭 600旋轉(zhuǎn)式活接頭 425模頭 425壓力(psi) 200-400(即14.1-28.1公斤/厘米2)旋轉(zhuǎn)模頭條件模頭旋轉(zhuǎn)速度(rpm) 2500擠塑速率(磅/小時/孔) 0.63(即0.286公斤/小時/孔)空氣淬冷條件空氣淬冷壓力(英寸水柱) 52(即1321厘米水柱)基重均勻指數(shù)厚度密爾(×10-3厘米)樣品數(shù) 60平均厚度 11.04(28.04)方差 1.50075(3.812)標(biāo)準(zhǔn)離差 1.22505(3.112)極差 6(15.24)基重樣品數(shù) 60試樣面積(平方英寸) 1(即6.45厘米2)重量(克)平均值 0.02122方差 1.9578×10-6
標(biāo)準(zhǔn)離差 1.3992×10-3極差 5.3×10-3基重(盎司/平方碼) 0.9692(即32.8665克/米2)樣品數(shù) 60試樣面積(平方英寸) 16(即103.2厘米2)重量(克)平均值 0.3370方差 2.6348×10-4標(biāo)準(zhǔn)離差 1.6232×10-2極差 0.068基重(盎司/平方碼) 0.9620(即32.6224克/米2)基重均勻指數(shù)(BWUI) 1.0075用上面所述方法制得標(biāo)準(zhǔn)1.0盎司/平方碼(33.9克/米2)的聚丙烯自粘合非織造纖維網(wǎng)，并用一個硬鋼的壓花輥和一個硬鋼的光滑壓延輥壓延，兩個輥的溫度都保持為260°F，壓花圖形是每平方英寸256個方塊，方塊按對角線取向，使得在縱向橫向上方塊呈現(xiàn)金剛石形狀，標(biāo)稱粘合面積是復(fù)合材料表面積的16%。在纖維網(wǎng)上保持400psi(28.1公斤/厘米2)的壓力。對這一自粘合非織造纖維網(wǎng)以及標(biāo)稱其重為1.0盎司/平方碼(33.9克/米2)的紡粘材料如Kimberly-Clark的Accord(對比例A)、James River的Celestra(對比例B)與Wayn-Tex的Elite(對比例C)等材料測定了它們的纖維纖度，1英寸×1英寸方形試樣與4英寸×4英寸方形試樣的基重，以及橫向與縱向抗張強(qiáng)度。這些性能概括在下面表Ⅰ至表Ⅴ。
由聚丙烯與聚丁烯共混物制備自粘合非織造纖維網(wǎng)將含有93%(重量)標(biāo)稱熔體流動率為38克/10分的聚丙烯與7%(重量)標(biāo)稱數(shù)均分子量為1290的聚丁烯的共混物在Wernert和Pfleiderer ZSK-57雙螺桿擠塑器和Luwa齒輪泵整理線內(nèi)熔融共混。把所得的產(chǎn)物用圖1所示的設(shè)備，按上面所述，以恒定速率擠入并經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式活接頭，旋轉(zhuǎn)軸與模頭分支系統(tǒng)通道，以及噴絲咀，通過環(huán)形板。
過程條件為擠塑條件溫度(°F)區(qū)域1 435區(qū)域2 450區(qū)域3 570接頭 570旋轉(zhuǎn)式活接頭 550模頭 450螺桿轉(zhuǎn)速(rpm) 50壓力(psi) 800(即56.2公斤/厘米2)旋轉(zhuǎn)模頭條件模頭轉(zhuǎn)速(rpm) 2100擠塑速率(磅/小時/孔) 0.78(即0.354公斤/小時/孔)產(chǎn)品物理特性纖維纖度(平均值) 3-4基重(盎司/平方碼) 1.25(即42.4克/米2)抓樣強(qiáng)度 縱向(磅) 13.4(即6.08公斤)橫向(磅) 9.0(即4.09公斤)伸長 縱向(%) 150
橫向(%) 320梯形試樣撕破強(qiáng)度 縱向(磅) 7.5(即3.41公斤)橫向(磅) 5.8(即2.63公斤)由聚丙烯與線形低密度聚乙烯共混物制備自粘合非織造纖維網(wǎng)將含有95%(重量)標(biāo)稱熔體流動率為38克/10分的聚丙烯與5%(重量)標(biāo)稱密度為0.94g/cc的線形低密度聚乙烯的共混物在Davis標(biāo)準(zhǔn)單螺桿擠塑器內(nèi)熔融共混。把所得的產(chǎn)物用圖1所示的設(shè)備，按上面所述，以恒定速率擠入并經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式活接頭，旋轉(zhuǎn)軸與模頭分支系統(tǒng)通道，以及噴絲咀，通到環(huán)形板。
過程條件為擠塑條件溫度(°F)區(qū)域1 490區(qū)域2 540區(qū)域3 605接頭 605旋轉(zhuǎn)式活接頭 550模頭 450螺桿轉(zhuǎn)速(rpm) 40壓力(psi) 1000(即70.3公斤/厘米2)旋轉(zhuǎn)模頭條件模頭轉(zhuǎn)速(rpm) 2100擠塑速率(磅/小時/孔) 0.65(即0.295公斤/小時/孔)空氣淬冷條件空氣淬冷壓力(英寸水柱) 55(即139.7厘米水柱)產(chǎn)品物理特性基重(盎司/平方碼) 0.25(即8.48克/米2)
實施例1使用一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)與一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜制得一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的兩層復(fù)合材料。該自粘合非織造纖維網(wǎng)是由PP制得的雙疊形式的纖維網(wǎng)，所用PP的標(biāo)稱熔體流動率為35克/10分，含有0.2%(重量)的有機(jī)黃色顏料，具有等于0.55盎司/平方碼(18.65克/米2)的均勻基重〔每層標(biāo)稱基重為0.25盎司/平方碼(8.48克/米2)〕其BWUI與基重的標(biāo)準(zhǔn)離差與表Ⅱ所述自粘合纖維網(wǎng)相似，并繞在解卷輥上。由Nippon Petrochemicals Co.Ltd得到的交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，是稱為CLA S的一種并繞在解卷輥上的聚乙烯交叉層壓透氣織物，其基重為0.84盎司/平方碼(28.5克/米2)。自粘合纖維網(wǎng)層與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層由解卷輥輸送到壓延生產(chǎn)線，在具有兩個壓延輥(上輥溫度保持在149°F，下輥溫度保持在284°F)的在線120英寸(304.8厘米)寬的壓延機(jī)上進(jìn)行熱粘合。在各層上保持每線性英寸(pli)320磅(即57.15公斤/厘米)的壓力，以將各層熱粘合，并以每分種200，300，400和500英尺(fpm)(即以每分鐘61，91，122和152米)的速率形成自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料。復(fù)合材料以及它的各組分的物理特性列于表Ⅵ。
表 Ⅵ自粘合材料 例1a 例1b 例1c 例1d CLAFS 纖維網(wǎng)壓延速率(英尺/分鐘) 200 300 400 500 - -基重(盎司/平方碼) 1.3 1.4 1.4 1.3 0.84 0.55抓樣強(qiáng)度(磅)縱向 28.0 28.4 32.3 26.4 21.0 8.3
橫向 48.0 52.8 40.1 41.9 34.0 8.3伸長(%)縱向 12 13 13 13 13 129橫向 24 26 21 21 118 140空氣滲透率立方英尺/分 634 556 592 620 ＞760 ＞760實施例2使用一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)與一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜制得一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的兩層復(fù)合材料。該自粘合非織造纖維網(wǎng)是三張雙疊纖維網(wǎng)壓延在一起的形式，由PP構(gòu)成，其標(biāo)稱熔體流動率為35克/10分，含有0.2%(重量)的有機(jī)黃色顏料，具有等于1.52，盎司/平方碼(51.5克/平方米)的均勻基重〔每層標(biāo)稱基重為0.25盎司/平方碼(8.48克/米2)〕其BWUI與基重的標(biāo)準(zhǔn)離差與表Ⅱ所述自粘合纖維網(wǎng)相似，并且是繞在解卷輥上的。由Nippon Perochemicals Co.Ltd得到的交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，是稱為CLAF S的一種繞在解卷輥上的聚乙烯交叉層壓透氣織物，其基重為0.84盎司/平方碼(28.5克/平方米)。自粘合纖維網(wǎng)層與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層由解卷輥輸送到壓延生產(chǎn)線，在具有兩個壓延輥(上輥溫度保持在149°F，下輥溫度保持在284°F)的在線120英寸(3.05米)寬壓延機(jī)上進(jìn)行熱粘合。在各層上保持320pli(57.15公斤/厘米)的壓力，以將兩層熱粘合，并以200，300，400和500fpm(即61，91，122和152米/分鐘)的速率形成自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜復(fù)合材料。復(fù)合材料以及它的各組分的物理特性列于表Ⅶ。
表 Ⅶ自粘合材料 例2a 例2b 例2c 例2d CLAFS 纖維網(wǎng)壓延速率(英尺/分鐘) 200 300 400 500 - -基重(盎司/平方碼) 2.3 2.3 2.3 2.2 0.84 1.52抓樣強(qiáng)度(磅)縱向 41.8 37.0 36.5 34.7 21.0 22.2橫向 5.30 49.4 52.3 52.4 34.0 25.9伸長(%)縱向 13 37 14 14 13 153橫向 25 23 83 25 18 215空氣滲透率立方英尺/分 192 172 167 145 ＞760 348
表 Ⅵ材料 例1a 例1b 例1c 例1d CLAFS 自粘合纖維網(wǎng)壓延速率(米/分鐘) 60.96 91.44 121.9 152.40 - -基重(克/平方米) 44.08 47.48 47.48 44.08 28.49 18.65抓樣強(qiáng)度(公斤)縱向 12.7 12.9 14.7 12.0 9.53 3.76橫向 22.0 24.0 18.2 19.0 15.4 3.76伸長(%)縱向 12 13 13 13 13 129橫向 24 26 21 21 118 140空氣滲透率(立方米/分鐘) 18.0 15.7 16.8 17.6 ＞21.5 ＞21.5
表 Ⅶ材料 例2a 例2b 例2c 例2d CLAFS 自粘合纖維網(wǎng)壓延速率(米/分鐘) 60.96 91.44 121.9 152.4 - -基重(克/平方米) 80 80 80 74.6 28.49 51.54抓樣強(qiáng)度(公斤)縱向 19.0 16.8 16.6 15.7 9.53 10.1橫向 2.40 22.4 23.7 23.8 15.4 11.7伸長(%)縱向 13 37 14 14 13 153橫向 25 23 83 25 18 215空氣滲透率(立方米/分鐘) 5.44 4.87 4.73 4.11 ＞21.5 9.8權(quán)利要求
1.一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，其特征在于它包含至少一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，它由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，所述纖維網(wǎng)的基重均勻指數(shù)為1.0±0.05(是由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的)；該纖維網(wǎng)粘合于至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜之上。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)包含選自聚烯烴，聚烯烴的共混物，聚酰胺，以及聚酯這一組材料的熱塑性塑料。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述的聚烯烴包括一種熔體流動率約在10至80克/10分范圍(由ASTM D-1238測定)的聚丙烯。
4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述的聚烯烴共混物包含聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯，所述聚丙烯的熔體流動率約在10至80克/10分的范圍(由ASTM D-1238測定)，所述聚丁烯的數(shù)均分子量約在300至2500的范圍，而所述線形低密度聚乙烯的密度約在0.91至0.94g/cc范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述的熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜包括交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜，它由選自聚烯烴，聚烯烴的混合物，以及聚酯這一組材料的熱塑性塑料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜包含聚丙烯。
7.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料，其特征在于其中所述交叉層壓網(wǎng)狀網(wǎng)膜包含高密度聚乙烯與低密度聚乙烯。
8.一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，其特征在于它的基重約為0.2盎司/平方碼(6.78克/平方米)或更大，并包含至少一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，它具有約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大的基重，由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定的基重均勻指數(shù)為1.0±0.05，而且是由大量基本上無規(guī)排布，基本上連續(xù)的熱塑性塑料長絲構(gòu)成，所述熱塑性塑料長絲的纖度約在0.5至20范圍，并包含選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物，以及聚丙烯與聚丁烯或線形代密度聚乙烯的共混物這一組材料的熱塑性塑料;所述纖維網(wǎng)粘合于至少一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜上，其基重約為0.1盎司/平方碼(3.39克/平方米)或更大，它包含選自聚烯烴，聚烯烴混合物，以及聚酯這一組材料的熱塑性塑料。
9.一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，其特征在于它的基重約為0.4盎司/平方碼(即13.6克/平方米)或更大，并包含至少一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)，它的基重約為0.1盎司/平方碼(即3.39克/平方米)或更大，而基重均勻指數(shù)等于1.0±0.05(由標(biāo)準(zhǔn)離差小于10%的平均基重決定)，并包含選自聚丙烯，丙烯與乙烯的無規(guī)共混物，以及聚丙烯與聚丁烯或線形低密度聚乙烯的共混物這一組材料的熱塑性塑料;至少一層交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，其基重約為0.1盎司/平方碼(即3.39克/平方米)或更大，并包含選自聚烯烴，聚烯烴的混合物，以及聚酯這一組材料的熱塑性塑料;以及至少一層聚合物涂覆組合物，其基重約為0.2盎司/平方碼(即6.78克/平方米)或更大，并包含選自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，以及線形低密度聚乙烯的組合物，該組合物層位于所述自粘合非織造纖維網(wǎng)層與所述交叉層壓熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜層之間，并與它們整體地粘合在一起。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合材料，其特征在于它是用作毯類基底布。
全文摘要
一種自粘合非織造纖維網(wǎng)與熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜的復(fù)合材料，它包含至少一層均勻基重自粘合非織造纖維網(wǎng)與至少一層熱塑性塑料網(wǎng)狀網(wǎng)膜，可用來制備用作毯類底布與包裝用途的穩(wěn)定織物。
文檔編號B32B5/08GK1060994SQ911105
公開日1992年5月13日 申請日期1991年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月24日
發(fā)明者F·G·安德勒斯科 申請人:阿莫科公司