專利名稱：用于制造凈化間防護服的無紡布的制作方法
技術領域：
凈化間防護服的作用是用來保護那些在這些凈化間中所制造或處理的制品(如微電子部件、藥品、光導纖維等)免受人這一作為干擾性微粒(如灰塵微粒或皮膚微粒、細菌等)發射“源”的影響。
因此對一種用于制造這種防護服的材料的最重要的要求便是要具有屏障作用。防護服材料必須既擋住由人體不斷釋放出來的微粒(皮屑、斷發、細菌等)，也擋住由一紡織品下身服裝所掉出來的纖維碎屑，從而來防止對凈化間空氣以及制品的污染，當然材料本身也不應該發射任何纖維物品或其它成分到凈化間空氣中去。
除了所要求的屏障作用之外，防護服材料還應具有高的機械承載能力、尤其是高的抗撕裂性和抗磨損性，以減小因外部作用或普通的穿著應力而形成裂口或孔的危險性。還為了使防護服能多次重復使用，所用的材料應該盡量無損壞地經受住行業上常采用的水洗或清洗過程(目前為放在高壓釜中進行消毒)，亦即能抗濕法機械式磨損和起毛工藝過程，并且具有足夠的尺寸不變性。
除了屏障作用和(濕法)機械抵抗能力外，防護服材料尤其在被用于微電子工業的凈化間中時還必須具有一種抗靜電作用，亦即該材料在穿著時由于不可避免的摩擦作用不被過分地帶上靜電或者差不多能快速地將這些靜電耗散和導出。這一點十分必要，這樣一方面不會因點放電而損壞靈敏的微電子零件，另一方面也不會從周圍空氣中吸收灰塵微粒，這些灰塵微粒否則會積聚到材料表面上且可能的話還會在以后重新被發射出來。
此外，防護服材料還應具有好的穿著舒適性，亦即具有一種最大可能的紡織物特性或挺括程度、手感和外觀以及透氣性好且可能的話還要是絕熱的，以便能使穿著者不過分地出汗或受凍。
以微纖維或微長絲織物或織品為基的普通防護服材料是采用多道加工步驟來制造的。先要從聚合物原材料來噴絲出微纖維或微長絲。微纖維或微長絲然后被處理為線，這些線在某些情況下還要經過一道后續的織物組織工序。從該(被形成紋理的)微纖維線或微長絲線最終織成最后的防護服材料。在織布工序中另外使傳導性好的線被織成一種規則圖案的形式，比如織成條紋或菱形的形式，以能得到所要求的抗靜電效應。使傳導性好的線具有比如帶含炭黑或石墨芯或套的芯/套式長絲或者具有比如金屬纖維或金屬化的長絲。所要求的屏障功能以及高(濕)機械承載性則通過對微纖維線的一種極致密和規則的編織來達到。這種高編織密度和主要平行于表面的長絲走向對于材料的透氣性來說卻是不利的。它們僅具有很少的微孔或微通道能讓水蒸汽通過它們被傳送通過織物。
這種由防護服材料的屏障作用和透氣性兩者相結合所產生的問題是通過采用顆粒致密的、但卻是透水汽的膜來解決的。這些“微孔”層可通過膠合或直接擠壓來形成到普通密度的紡織材料上，以得到一種具有紡織物特性的材料。
從透氣性好的屏障膜和紡織物來制造高密度的微長絲織物和復合材料的加工過程是多步驟的且因此較費時間。作為較簡單的加工替代方案可采用微纖維無紡布。
平面軋光的聚乙烯基微長絲紡絲無紡布可滿足屏障方面的要求且制造成本很低。這種材料實際上卻是不透氣或不透水蒸汽的且具有一種箔式特性，亦即其穿著舒適性較低。此外，它僅僅是不充分地能經受水洗或清洗，因此它僅局限于用于一次性的或用后即棄的防護服。
微纖維無紡布由多段或多股人造纖維制成，它們在被用溶劑或水噴進行敷纖和最終的預固化之后被分裂成單根的微纖維，因而在具有好的屏障功能下較之上述的高軋光微長絲紡絲無紡布能提供好得多的穿著舒適性。
在歐洲專利說明書EP 0 624 676中便比如描述了一種方法，介紹了如何通過水噴分裂法來制造微纖維無紡布，這種無紡布具有特別大的填充密度且因此也具有很好的屏障作用。然而這種無紡布卻缺乏柔軟性和絕熱性。因此對這種水噴固化的無紡布在(防護)服裝領域的應用便受到限制。因此在上述專利說明書中提出了另一種方法，其中不再應用水噴技術。
在PCT申請WO 98/23804中，與前述專利說明書不同地建議將無紡布在水噴分裂之前先逐點熱焊。這樣可防止無紡布在水噴分裂時與水噴設備的篩帶掛住且然后在被掀起時受損或完全毀壞。另一方面，這樣做能得到一個較高的纖維分開度，由此則能得到改善的屏障性和手感度。
在歐洲專利說明書EP 97 108 364中力圖對無紡布的應用范圍加以擴展。其中描述了用很細的長絲來制造一種無紡布，該無紡布具有可與紡織或編織的紡織品相比的性質。這種具有0.005至2分特纖度的很細的長絲是用水噴分裂法從具有0.3～10分特纖度的液態噴絲制成的、起皺或不起皺的多成分—多扇形長絲制成的。對這樣制成的無紡布還要以不同的方式進行后續處理(例如用熱固定、點軋光等)，以取得專門的使用性質。以這種方法制造的噴絲無紡布則應特別適宜于用來制造服裝以及其它的紡織制品。
本發明成功地描述一種新型的無紡布材料及其制造方法步驟。該無紡布滿足對一種多次重復使用的凈化間防護服材料的一切要求。其特征在于它具有好的屏障作用、高的機械承載性和尺寸穩定性、有效的抗靜電作用以及好的穿著舒適性(透氣性和紡織物特性)。這些有利的性質即使在經過多次、行業上常規的水洗和清洗工藝(直至30次循環)仍能大部分被保持。所有這些性質倘若用一種具有分裂制成的最細長絲的無紡布是不能達到的。
無紡布由小于0.5分特纖度的超微長纖組成，這些長絲則從未皺的1.5～2分特纖度的初級長絲制成。作為初級長絲則優選地使用由兩種不兼容聚合物、尤其是由聚酯和聚酰胺組成的雙成分多扇形長絲。這種組合方式是已有的，這一點尤其可參見EP 97 108364。聚酯成分選擇得比聚酰胺的高，優選地在60～70％重量比之間。為取得所要求的抗靜電作用，上兩種聚合物之一或兩者被提供有相應的永久性的、亦即不能被洗掉的添加劑。抗靜電效應可比如通過混入炭黑或石墨或者通過將聚合物添加有強親水性特性或添加有(半)導電性特性并在加有調合劑的條件下取得。初級雙成分長絲具有一種桔子類多扇形結構(餡餅結構)的截面。這些扇形交互地各具有那些不兼容的、被添加聚合物中的一種。這種已知的長絲截面已經證明對下文所述的超微長絲的產生是有利的。為得到無紡布的所需的高抗磨性和小的起毛性，則在普通的氣動伸展過程之后使初級長絲再經過另一道伸展和同時加熱過程(“熱通道伸展”)。
這樣所產生的初級長絲則經專用設備無規則地被放置在一運動帶上并接下去用常規水噴技術來預固化，亦即作機械纏繞。接下來對該預固化的初級長絲無紡布在穿有孔的鼓上多次從兩側用高壓水噴槍沖擊，其中該初級長絲實際上完全被分裂成它的各種成分，亦即分裂成各單一的超微長絲。通過這一工藝步驟來產生一種微纖維無紡布，該無紡布因其極不規則的和旋渦狀的纖維結構一方面具有所需的高屏障作用，另一方面則仍具有足夠的水蒸汽透過度。
為改善在水洗和清洗工藝過程中的尺寸穩定性，在進行水噴分裂和其后的烘干之后還將微纖維無紡布在壓力作用下經受熱空氣—熱固定工序處理。接下去將無紡布放在軋光機中用專門的雕紋輥輪進行軋光，以提高尺寸穩定性和抗磨性。這樣制成的無紡布具有一個80～150g/m2的單位面積重量，優選地為95～115g/m2。
例子首先舉出一種無紡布例，它由一個95g/m2的單位面積重量、具有均勻厚度的由雙成分長絲制成，該雙成分長絲由70％的對苯二甲酸聚乙烯和30％的聚亞己基己二酰胺所組成。初級長絲具有一1.6分特的纖度且包含16個扇段，它們交替地由聚酯或聚酰胺所構成。由液態噴絲制成的長絲被經氣動性伸展開、無規則地置于一帶上并送入水噴處理，在處理中先對長絲作預固化。接下來用高壓水噴對該預固化的無紡布作處理，其中初級長絲被分裂成單個的扇段而這些扇段則繼續被卷繞成團。這種水噴分裂工藝被多次在無紡布兩側進行。所產生的超微長絲則具有一0.1分特的平均纖度且是不起皺的。該粘膠纖維其后被烘干并被軋平。這樣制成的無紡布具有一個約60％的對直徑≥0.5μm的顆粒的過濾效率以及一個約98％的對直徑≥1μm的粒子的過濾效率。在用一種標準洗滌劑在40℃溫度下經30次水洗處理之后，上述過濾效率對≥0.5μm的顆粒僅僅稍稍下降至約55％，而對≥1μm的顆粒僅下降至約95％。
權利要求
1.用于制造多次重復使用的凈化間防護服的無紡布，它由纖度為0.2分特的超微長絲所組成，該長絲本身又通過水噴分裂工藝由纖度小于2分特的多成分長絲(以下稱“初級長絲”)所制成，其中該初級長絲由熔液噴絲形成、經氣動伸展、直接放置成一網狀并在分裂之前經受水噴預固化。
2.如權利要求1所述的無紡布，其特征在于初級長絲在經氣動伸展之后經受一附加的伸展和加溫工藝過程。
3.如權利要求1或2所述的無紡布，其特征在于初級長絲是由兩種不兼容的聚合物、尤其是由一種聚酯和一種聚酰胺組成的雙成分長絲。
4.如權利要求3所述的無紡布，其特征在于聚酯成分要高于聚酰胺成分。
5.如權利要求4所述的無紡布，其特征在于聚酯成分在無紡布總重量中位于60～70％之間。
6.如權利要求1～5所述的無紡布，其特征在于無紡布的單位面積重量位于80～150g/m2之間，優選地在95～115g/m2之間。
7.如權利要求1～6所述的無紡布，其特征在于初級長絲具有一種桔子形多扇形結構的截面，其中這些扇形交替地各自包含兩種不兼容聚合物中的一種。
8.如權利要求1～7所述的無紡布，其特征在于對初級長絲的水噴分裂處理如下地進行用高壓水噴槍對預固化的無紡布多重交替地從布兩側對其進行噴射。
9.如權利要求8所述的無紡布，其特征在于水噴分裂是在一種具有旋轉篩鼓的設備上進行的。
10.如權利要求1～9所述的無紡布，其特征在于無紡布在經水噴分裂處理和其后的烘干處理后被軋光。
11.如權利要求1～10所述的無紡布，其特征在于無紡布在經水噴分裂處理后還附加地經受一種熱固定和其后的熱凝結處理。
12.如權利要求1～11所述的無紡布，其特征在于兩種不兼容聚合物之一或兩者包含一種永久性抗靜電作用的添加劑，比如炭黑或石墨、一種具有明顯親水特性的聚合物(比如一種聚(酰胺嵌段乙醚)共聚物)、或一種具有(半)導電性能的聚合物(例如一種聚苯胺或聚乙炔衍生物)。
13.如權利要求1～12所述的無紡布，其特征在于超微長絲是未起皺的。
全文摘要
用于制造多次重復使用的凈化間防護服的無紡布,它由纖度為0.2分特的超微長絲所組成,該長絲本身又通過水噴分裂工藝由纖度小于2分特的多成分長絲所制成,其中該初級長絲由熔液噴絲形成、經氣動伸展、直接放置成一網狀并在分裂之前經受水噴預固化。
文檔編號D04H3/14GK1365405SQ00810833
公開日2002年8月21日 申請日期2000年7月21日 優先權日1999年7月26日
發明者羅伯特·格羅騰, 霍爾格·希林, 阿諾爾德·布雷曼, 哈特維希·馮德米倫 申請人:卡爾·弗羅伊登伯格公司