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芳族聚酰胺无纺布及其制备方法

  • 专利名称
    芳族聚酰胺无纺布及其制备方法
  • 发明者
    崔振焕, 金辰逸
  • 公开日
    2010年10月13日
  • 申请日期
    2008年11月14日
  • 优先权日
    2007年11月14日
  • 申请人
    可隆株式会社
  • 文档编号
    D04H1/74GK101861421SQ200880116186
  • 关键字
  • 权利要求
    一种芳族聚酰胺无纺布,包括10到100wt%的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt%的间位芳族聚酰胺短纤,并且具有40到200cm3/cm2/sec的透气度和20到50微米的微孔平均尺寸2.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,包括50到100wt%的对位芳族聚酰胺短 纤和0到50wt%的间位芳族聚酰胺短纤3.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,其中,所述对位芳族聚酰胺短纤或所述 间位芳族聚酰胺短纤具有25到100mm的平均长度和5到20微米的平均厚度4.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,具有0.05到0. 2g/cm3的密度和0. 60到 1.90mm的厚度5.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,其中,在纤维方向(MD,machine direction,纵向)上的抗张强度为0. 30到0. 55kgf/mm2,而在垂直方向(CD,cross direction,横向)上的抗张强度为0. 25到0. 80kgf/mm26.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,其中,在所述纤维方向(MD)上的撕裂强 度为3. 50到7. 50kgf、断裂功为430到1150kgf mm,而在所述垂直方向(⑶)上的撕裂强 度为 3. 50 到 6. 50kgf、断裂功为 830 到 1600kgf mm7.根据权利要求1所述的芳族聚酰胺无纺布,用于工业用耐热过滤器或工业用防热服8.一种制备芳族聚酰胺无纺布的方法,包括的步骤有对包含10到100wt%的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt%的间位芳族聚酰胺短纤的 芳族聚酰胺纤维进行梳理以形成纤网;对所述纤网进行针刺;以及以70到350巴的水压对所述纤网进行水刺9.根据权利要求8所述的方法,其中,在所述针刺步骤中以300到SOOppsc(punch/cm2) 的条件对所述纤网进行针刺10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述水刺步骤包括以50到150巴的水压对所述 纤网进行水刺的预步骤和以70到350巴的水压对所述纤网进行水刺的主步骤,并且所述主 步骤中的水压高于所述预步骤中的水压11.根据权利要求8所述的方法,其中,在所述水刺步骤中,对所述纤网的两面都进行 所述水刺12.根据权利要求8所述的方法,其中,在所述水刺步骤中,在通过直径为0.1到 0. 15mm、密度为10到20ea/Cm的喷嘴向所述纤网供水的同时进行所述水刺13.根据权利要求8所述的方法,其中,在所述水刺步骤中,在以5m/min或更高的速度 移动所述纤网的同时进行所述水刺
  • 技术领域
    本发明涉及一种芳族聚酰胺无纺布及其制备方法更具体地说,本发明涉及一种 呈现出更大韧性和优异绝热特性的芳族聚酰胺无纺布及其制备方法
  • 背景技术
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:芳族聚酰胺无纺布及其制备方法在排放高温废气的工业领域,诸如焚化厂、金属厂或玻璃厂,广泛地使用工业用耐 热过滤器以过滤所述废气中所包含的灰尘。此外,使用工业用抗热服以保护工人,因为所述 工业领域要求在高温环境中进行工作。迄今为止,一般使用由玻璃纤维构成的过滤器作为工业用耐热过滤器等。然而,其 不利之处在于,当长时间使用所述工业用耐热过滤器等时,所述过滤器等不仅会破碎而没 有足够的耐用性和寿命,而且在一些情形中会产生二次污染,因为所述玻璃纤维没有足够 的耐热性,也没有韧性。所以,通过利用具有足够韧性和耐热性的材料来提供工业用耐热过滤器等,已经 进行了各种试验和研究,以解决上述玻璃纤维的缺点。其中,已经进行了利用聚芳酰胺(aromatic polyamide)纤维、芳族聚酰胺 (aramid)纤维提供所述工业用耐热过滤器等的尝试。具体说,所述芳族聚酰胺纤维呈现 出较好的耐热性,并且在所述芳族聚酰胺纤维中,对位芳族聚酰胺(para-aramid)纤维呈 现出某种程度的耐热性和较好的韧性,而间位芳族聚酰胺(meta-aramid)纤维则具有低韧 性,但却呈现出优异的耐热性,因此,已经进行了将利用这些芳族聚酰胺纤维所制备的无纺 布(nonwoven fabric)用于所述工业用耐热过滤器等的尝试。然而,所述芳族聚酰胺无纺布的韧性或绝热特性还不能达到足够的水平,因此,依 然要求有呈现出更优异的韧性和优异的绝热特性的芳族聚酰胺无纺布及其制备方法。
本发明的一个方面是,提供一种呈现出更大韧性和良好绝热特性的芳族聚酰胺无 纺布。本发明的另一个方面是,提供一种制备所述芳族聚酰胺无纺布的方法。本发明提供一种芳族聚酰胺无纺布,其中包括10到IOOwt %的对位芳族聚酰胺 短纤(para-aramid staple fiber)和0到90wt%的间位芳族聚酰胺短纤(meta-aramid staple fiber),并且具有40到200cm7cm2/sec的透气度和20到50微米的微孔平均尺寸。本发明也提供一种制备芳族聚酰胺无纺布的方法,其中包括的步骤有,对包含10 到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt%的间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维 进行梳理以形成纤网(Web);对所述纤网进行针刺;以及以70到350巴的水压对所述纤网 进行水刺。图1至图6是扫描电子显微镜(SEM)的照片,分别示出了例1至例6中所制备的芳族聚酰胺无纺布的微结构;图7至图9是扫描电子显微镜(SEM)的照片,分别示出了对照例1至对照例3中 所制备的芳族聚酰胺无纺布的微结构;图10至图12是扫描电子显微镜(SEM)的照片,分别示出了在例1中的水刺处理 中通过将水压变为100巴、150巴和240巴而制备出的芳族聚酰胺无纺布的微结构;图13是扫描电子显微镜(SEM)的照片,示出了在例4中的水刺处理中通过将水压 变为240巴而制备出的芳族聚酰胺无纺布的微结构。具体实施例下面将更详细地说明根据本发明的具体实施例所述的芳族聚酰胺无纺布及其制 备方法。根据本发明的一个实施例,提供一种呈现出优异的韧性和绝热特性的芳族聚酰胺 无纺布。这种芳族聚酰胺无纺布包括10到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt% 的间位芳族聚酰胺短纤,其透气度为40到200cm7cm7sec,微孔平均尺寸为20到50微米。所述芳族聚酰胺无纺布的透气度为40到200cm7cm2/sec,比较低,并且在所述 无纺布中形成有较小的微孔,因为所述对位芳族聚酰胺短纤成纤了(fibrilized)。如下 面的例子所述,本发明人出人意外地揭示出,由于所述对位芳族聚酰胺短纤充分成纤而具 有在上述范围内的低的透气度和小的微孔的所述芳族聚酰胺无纺布具有更大的韧性,诸 如抗张强度、撕裂强度等。这可能是因为,由于所述无纺布中的对位芳族聚酰胺的缠结 (entanglement)通过成纤(fibrilization)而增强了,故包含所述对位芳族聚酰胺短纤的 所述芳族聚酰胺纤维具有更发达的网络结构。此外,可以确定的是,这种芳族聚酰胺无纺布 不仅根据所述芳族聚酰胺纤维自身的特性而显示出优异的耐热性,而且因为透气度低并且 微孔尺寸小,故即使在高温环境中也不易传热,并显示出优异的绝热特性。所以,所述芳族聚酰胺无纺布能够显示出优异的绝热性和耐热性以及更大的韧 性,并能够优选地用于工业用耐热过滤器、工业用防热服等。所述芳族聚酰胺无纺布基本上必需包含对位芳族聚酰胺短纤并且可选择地含有 间位芳族聚酰胺短纤。这是因为,对位芳族聚酰胺短纤能够成纤,而与此不同,间位芳族聚 酰胺短纤不成纤,因此,很难期待只包含间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺无纺布显示出 通过成纤提高韧性的效应来。此外,所述芳族聚酰胺无纺布可以包括10到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0 到90衬%的间位芳族聚酰胺短纤,优选地,可以包括50到IOOwt%的对位芳族聚酰胺短纤 和0到50wt%的间位芳族聚酰胺短纤,更优选地,可以包括50衬%的对位芳族聚酰胺短纤 和50wt%的间位芳族聚酰胺短纤。根据本发明人的测试结果,可以确定,所述对位芳族聚酰胺短纤和包含其的芳族 聚酰胺纤维能够具有更发达的网络结构,因为成纤度随着所述芳族聚酰胺无纺布中所包含 的对位芳族聚酰胺短纤的含量增加而增加,并且所述芳族聚酰胺无纺布的韧性(诸如抗张 强度)因此一般趋向于提高。此外,也可以确定,当所述对位芳族聚酰胺短纤的含量超过50wt%时,纤维方向(MD,machine direction,纵向)上的韧性稍微下降,而垂直方向(⑶, cross direction,横向)上的韧性则连续增加。所以,在韧性方面,优选地,所述芳族聚酰胺 无纺布包括50到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0到50wt%的间位芳族聚酰胺短纤,更 优选地,所述无纺布包括50wt%的对位芳族聚酰胺短纤和50衬%的间位芳族聚酰胺短纤。此外,所述芳族 聚酰胺无纺布主要包括对位芳族聚酰胺短纤并且可选择地包括间 位芳族聚酰胺短纤,然而,毋庸赘述,所述无纺布在主要包括所述芳族聚酰胺纤维的同时, 也可以包括其它种类的芳族聚酰胺基纤维,或其它类型的纤维,其中,所述芳族聚酰胺纤维 包括所述对位芳族聚酰胺短纤和间位芳族聚酰胺短纤。此外,所述芳族聚酰胺无纺布可以包括一般的对位芳族聚酰胺短纤和间位芳族聚 酰胺短纤,而且可以包含例如平均长度为25到100mm、平均厚度为5到20微米的对位芳族 聚酰胺短纤和间位芳族聚酰胺短纤。另外,所述芳族聚酰胺无纺布的透气度为40到200cm7cm2/sec,微孔平均尺寸为 20到50微米,优选地,透气度为50到150cm7cm7sec,微孔平均尺寸为30到40微米。所 述芳族聚酰胺无纺布中所包含的对位芳族聚酰胺短纤在所述芳族聚酰胺无纺布的制备过 程中充分成纤,并且所述无纺布具有在上述范围内的低的透气度和小的微孔尺寸,因此,所 述无纺布通过成纤而显示出更大的韧性、小的微孔尺寸和优异的绝热特性。此外,所述芳族聚酰胺无纺布可以具有0. 05到0. 2g/cm3的密度和0. 6到1. 90mm 的厚度。当所述芳族聚酰胺无纺布具有在这个范围内的密度和厚度时,该无纺布能够具有 优异的韧性、小的微孔尺寸、以及绝热特性,同时具有适合用于工业用耐热过滤器、工业用 防热服等的厚度。具有上述每个特性的所述芳族聚酰胺无纺布能够显示出更大的韧性。更具体地 说,所述芳族聚酰胺无纺布能够显示出在纤维方向(MD)上抗张强度为0. 30到0. 55kgf/ mm2,而在垂直方向(⑶)上抗张强度为0. 25到0. 80kgf/mm2。此外,所述芳族聚酰胺无纺布能 够显示出优异的韧性,这个韧性足以在纤维方向(MD)上使撕裂强度达到3. 50到7. 50kgf、 断裂功达到430到1150kgf · mm,而在垂直方向(CD)上使撕裂强度达到3. 50到6. 50kgf、 断裂功达到830到1600kgf · mm。此外,所述芳族聚酰胺无纺布能够优选地应用于工业用耐热过滤器、工业用防热 服等,因为它不仅显示出因所述芳族聚酰胺纤维的固有属性所导致的优异的耐热性,而且 显示出40到200cm7cm7sec的低透气度以及上述优异的韧性,因此,它不容易传热,即使在 高温环境中也是如此(即,它显示出优异的绝热特性)。另外,根据本发明的另一个实施例,提供一种显示出优异的韧性、绝热特性等的芳 族聚酰胺无纺布的制备方法。所述芳族聚酰胺无纺布的制备方法包括的步骤有梳理包含 10到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt %的间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤 维以便形成纤网,对所述纤网进行针刺,以及用70到350巴的水压对所述纤网进行水刺。根据所述制备方法,在通过对包含所述对位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维进 行梳理而形成纤网之后,通过对所述纤网进行针刺以及在某个水压下进行水刺以便使所述 芳族聚酰胺纤维相互粘附来制备所述芳族聚酰胺无纺布。然而,如下面的例子所示,令人惊 奇地发现,所述对位芳族聚酰胺短纤能够充分地成纤,并且通过一起进行所述针刺和水刺 处理(具体说,通过在针刺后以某个水压进行水刺处理)能够制备出透气度低以及微孔平均尺寸小的芳族聚酰胺无纺布,如本发明人的测试结果所示。根据本发明的一个实施例,所述芳族聚酰胺无纺布的透气度可以为40到200cm7cm7sec,微孔平均尺寸可以为20到50 微米。就是说,根据本发明的一个实施例,在通过上述方法制备出的芳族聚酰胺无纺布中, 所述芳族聚酰胺短纤能够充分成纤,该芳族聚酰胺无纺布可以具有低的透气度和小的微孔 平均尺寸。所以,如上所述,由上述方法制备出的芳族聚酰胺无纺布能够呈现出更大的韧 性,诸如抗张强度、撕裂强度等,因为所述对位芳族聚酰胺短纤能充分地成纤以及通过成纤 导致了所述芳族聚酰胺纤维发达的网络结构。此外,所述芳族聚酰胺无纺布由于透气度低 以及微孔平均尺寸小而能够呈现优异的绝热特性。所以,这样制备出的芳族聚酰胺无纺布 能够优选地应用于工业用耐热过滤器、工业用防热服等。另外,首先,在所述芳族聚酰胺无纺布的制备方法中,通过对包含10到100衬%的 对位芳族聚酰胺短纤和0到90衬%的间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维进行梳理而 形成纤网。就是说,在所述纤网形成步骤中,主要使用必需包含对位芳族聚酰胺短纤和可选 择地含有间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维。这是因为,所述对位芳族聚酰胺短纤能 够成纤,但与对位芳族聚酰胺短纤不同,间位芳族聚酰胺短纤不成纤,并且很难期待只包含 间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺无纺布显示出通过成纤提高韧性的效应来。此外,所述芳族聚酰胺无纺布可以包含10到IOOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和0 到90衬%的间位芳族聚酰胺短纤,优选地,可以包含50到IOOwt%的对位芳族聚酰胺短纤 和0到50wt%的间位芳族聚酰胺短纤,更优选地,可以包含50衬%的对位芳族聚酰胺短纤 和50wt%的间位芳族聚酰胺短纤。如上所述,可以确定,所述芳族聚酰胺纤维能够具有更发达的网络结构或缠结结 构,因为成纤度随着所述芳族聚酰胺无纺布中所包含的对位芳族聚酰胺短纤的含量增加而 增加,并且最终制备出的所述芳族聚酰胺无纺布的韧性(诸如抗张强度)因此一般趋向于 提高。此外,也可以确定,当所述对位芳族聚酰胺短纤的含量超过50wt%时,纤维方向(MD, machine direction,纵向)上的韧性稍微下降,而垂直方向(CD,cross direction,横向) 上的韧性则连续增加。所以,在所述纤网形成步骤中,优选地使用包括50到100wt%的对位 芳族聚酰胺短纤和0到50衬%的间位芳族聚酰胺短纤的所述芳族聚酰胺纤维,更优选地使 用包括50wt%的对位芳族聚酰胺短纤和50衬%的间位芳族聚酰胺短纤的所述芳族聚酰胺 纤维。此外,所述芳族聚酰胺无纺布主要包含所述对位芳族聚酰胺短纤以及可选择地包 含所述间位芳族聚酰胺短纤,然而,所述无纺布也可以包括其它种类的芳族聚酰胺基纤维, 并且除了所述芳族聚酰胺基纤维外也可以包含其它类型的纤维。此外,所述芳族聚酰胺纤维可以包括一般的对位芳族聚酰胺短纤和间位芳族聚酰 胺短纤,例如,可以包含平均长度为25到100mm、平均厚度为5到20微米的对位芳族聚酰胺 短纤和间位芳族聚酰胺短纤。另外,在所述纤网形成步骤中,可以根据制备无纺布的常规过程,通过对所述芳族 聚酰胺纤维进行梳理来制备所述纤网。所述梳理方法的具体方法和条件遵循利用短纤制备 无纺布的常规方法。另外,在形成所述纤网之后对其进行针刺。如下面的例子所证实的,可以发现,所述对位芳族聚酰胺短纤能够充分地成纤,并且通过在对所述纤网进行针刺处理的时候以某 个水压进行水刺处理能够制备出具有低透气度、优异绝热特性以及更大韧性的芳族聚酰胺 无纺布。就是说,进行所述针刺处理,通过辅助进行下述水刺处理并使所述对位芳族聚酰胺 短纤更多地成纤使得所述芳族聚酰胺无纺布能够呈现出更大的韧性和绝热特性。所述针刺处理的具体进行方法和条件遵循制备芳族聚酰胺无纺布的常规方法,例如,可以通过使用常规的针刺机在所述纤网的单位面积(例如,Icm2)上300到800次(即 300到800ppSC (punch/cm2))的条件下对所述纤网进行针刺来进行。在本发明的另一实施例中,通过一起进行所述针刺处理和水刺处理以便使所述芳 族聚酰胺纤维粘附来制备所述芳族聚酰胺无纺布。在所述水刺步骤中,可以用70到350巴 的水压,优选为100到250巴的水压,对所述纤网进行水刺。如本发明人的实验结果所示,可 以发现,在所述水刺步骤中,随着水压增加,所述芳族聚酰胺纤维中所包含的对位芳族聚酰 胺短纤的成纤度增加,并且最终制备的芳族聚酰胺无纺布的透气度和微孔平均尺寸下降, 于是,所述芳族聚酰胺无纺布的韧性和绝热特性能够更大。然而,当水压过度增加时,韧性 提高的额外效果并不多,并且构成所述纤网的芳族聚酰胺纤维在所述水刺步骤中或许也会 损失或被破坏。此外,更优选地,通过向所述纤网的两面而不是只向所述纤网的一面供水来进行 所述水刺步骤。这样,所述对位芳族聚酰胺短纤的成纤度能够进一步提高,因此能够获得呈 现出低透气度、优异绝热特性以及更大韧性的芳族聚酰胺无纺布。通过以50到150巴的水压对所述纤网进行初步水刺(预步骤)、然后以70到350 巴的水压对所述纤网进行水刺(主步骤),能够进行所述水刺处理。此时,进行水刺的主步 骤中的水压高于预步骤中的水压。这样做,因为在所述主步骤之前在预步骤中采用较低的 水压对所述纤网进行水刺,所以可以防止用突然的高水压对所述纤网进行水刺使构成所述 纤网的芳族聚酰胺纤维受到损失或破坏,因此,所述对位芳族聚酰胺短纤在所述主步骤中 能够有效地成纤。此外,在所述水刺步骤中,可以在通过直径为0. 1到0. 15mm(优选为0. 11到 0. 13mm)、密度为10到20ea/Cm(优选为14到lSea/cm)的喷嘴供水的同时,对所述纤网进行 水刺。能够制备出呈现低透气度、优异绝热特性以及更大韧性的芳族聚酰胺无纺布,因为, 当在所述水刺步骤中使用具有较大喷嘴直径和喷嘴密度的喷嘴时,可以使所述对位芳族聚 酰胺短纤的成纤度更大。然而,当使用具有过大喷嘴直径和喷嘴密度的喷嘴进行所述水刺 步骤时,不易进行所述水刺步骤,并且几乎没有任何使韧性额外增加的效果。此外,在所述水刺步骤中,可以在以5m/min或更大(优选为5到15m/min)的速度 移动所述纤网的同时进行所述水刺步骤。所述对位芳族聚酰胺短纤的成纤度增加,并且可 以制备出呈现更大韧性等的芳族聚酰胺无纺布,因为,当所述纤网的移动速度变慢时,所述 纤网的水刺时间会更长。然而,当以过低的速度移动所述纤网时,所述芳族聚酰胺无纺布的 批量产率会变差。根据上述制备方法,通过使所述对位芳族聚酰胺短纤成纤,可以使所述无纺布中 的对位芳族聚酰胺短纤的缠结增加。由此,可以使包含所述对位芳族聚酰胺短纤的芳族聚 酰胺纤维具有非常发达的网络结构,从而使包含所述芳族聚酰胺纤维的无纺布呈现非常优 异的韧性。此外,由上述方法制备出的芳族聚酰胺无纺布通过所述对位芳族聚酰胺短纤的充分成纤能够呈现低的透气度和小的微孔平均尺寸。所以,所述芳族聚酰胺无纺布能够呈 现出优异的绝热特性,即使在高温环境下也不易传热。所以,这样制备的芳族聚酰胺无纺布能够更加适用于工业用耐热过滤器、工业用 防热服等。下面将根据本发明的优选实例更详细地说明本发明的技术特征和操作。然而,下 面的例子只是本发明的优选例子,本发明不限于此或不受其限制。Ml 芳族聚酰胺无纺布的制备 根据常规的梳理方法,通过对包含IOwt %的对位芳族聚酰胺短纤和90wt %的间 位芳族聚酰胺短纤(其平均长度为50. 5mm,平均厚度为10微米)的芳族聚酰胺纤维进行梳 理来制备纤网。此时,使用普通的交叉铺网机通过层叠所述纤维形成约120gsm的纤网。随后,在针刺机中以约400ppSC的密度对所述纤网进行针刺之后,在通过直径为 0. 1mm、喷嘴密度为16ea/Cm的喷嘴以200巴的水压供水的同时对所述纤网进行水刺,从而 制备芳族聚酰胺无纺布。此时,在所述水刺处理中,只对所述纤网的一面供水。Ml 芳族聚酰胺无纺布的制备除了使用包含50wt%的对位芳族聚酰胺短纤和50wt%的间位芳族聚酰胺短纤的 芳族聚酰胺纤维之外,根据与例1基本相同的方法来制备芳族聚酰胺无纺布。Ml 芳族聚酰胺无纺布的制备除了使用包含100衬%的对位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维之外,根据与例 1基本相同的方法来制备芳族聚酰胺无纺布。M4 芳族聚酰胺无纺布的制备除了在所述水刺处理中向所述纤网的两面供水之外,根据与例1基本相同的方法 来制备芳族聚酰胺无纺布。M5 芳族聚酰胺无纺布的制备除了在所述水刺处理中向所述纤网的两面供水之外,根据与例2基本相同的方法 来制备芳族聚酰胺无纺布。M6 芳族聚酰胺无纺布的制备除了在所述水刺处理中向所述纤网的两面供水之外,根据与例3基本相同的方法 来制备芳族聚酰胺无纺布。对照例1 芳族聚酰胺无纺布的制备除了只进行针刺处理而不进行水刺处理之外,根据与例1基本相同的方法来制备 芳族聚酰胺无纺布。对照例2 芳族聚酰胺无纺布的制备除了只进行针刺处理而不进行水刺处理之外,根据与例2基本相同的方法来制备 芳族聚酰胺无纺布。对照例3 芳族聚酰胺无纺布的制备除了只进行针刺处理而不进行水刺处理之外,根据与例3基本相同的方法来制备 芳族聚酰胺无纺布。实验例1 成纤的鉴定利用扫描电子显微镜(SEM,JSM-6300, JEOL Ltd.,日本)观察例1至例6以及对照例1至对照例3中所制备的芳族聚酰胺无纺布的微结构。所述SEM照片附于图1至图 6 (例1至例6)以及图7至图9 (对照例1至对照例3)。参看图1至图6,从所述芳族聚酰胺无纺布的微结构可以确定,在例1至例6的制 备过程中,所述对位芳族聚酰胺短纤成纤了,并且也可以确定,通过成纤,所述芳族聚酰胺 无纺布中的对位芳族聚酰胺短纤之间的缠结增加了,并且包含所述对位芳族聚酰胺短纤的 芳族聚酰胺纤维具有更发达的网络结构。此外,参看图1至图3,可以确定,当所述对位芳族 聚酰胺短纤的含量高时,所述成纤度和所述网络结构的发达程度增加了。此外,可以确定,在将图1至图3与图4至图6进行比较时,与只在所述纤网的一 面进行水刺处理的情形相比,在对所述纤网的两面进行水刺处理的情形中,所述成纤度和 所述网络结构的发达程度进一步增加。参看图7至图9,相比之下,在只进行针刺处理的对照例1至对照例3的制备过程 中,所述对位芳族聚酰胺短纤几乎没有成纤。实验例2 透气度、微孔平均尺寸、厚度和密度的测量 通过下述方法来测量例1至例6以及对照例1至对照例3中所制备的芳族聚酰胺 无纺布的透气度、微孔平均尺寸、厚度和密度。首先,通过ISO 9237中的弗雷泽方法(Frazier method)测量透气度,测量气压为125Pa。此外,通过毛细流动分析方法(Capillary Flow Analysis method)来测量微孔平 均尺寸(测量压强为0到0. 5psi),并且测量目标样品(芳族聚酰胺无纺布)的厚度以及单 位面积的重量,然后根据测量值来计算例1至例6以及对照例1至对照例3中所制备的芳 族聚酰胺无纺布的密度。所述结果列于下面的表1中。[表 1] 参考表1,可以确定,例1至例6中所制备的芳族聚酰胺无纺布具有约为40到 150cm3/cm2/sec的低透气度以及约为20到50微米的小的微孔平均尺寸,因为在例1至例 6的制备过程中,所述芳族聚酰胺纤维中所包含的对位芳族聚酰胺短纤成纤了,并且所述芳 族聚酰胺纤维具有发达的网络结构。具体说,也可以确定,当所述对位芳族聚酰胺短纤的含 量增加时以及当在所述纤网的两面而不仅在一面进行水刺处理时,成纤度和所述网络结构 的发达程度增加了,并且所述芳族聚酰胺无纺布的透气度和微孔平均尺寸变得越来越小。所以,可以确定,例1至例6中所制备的芳族聚酰胺无纺布即使在高温环境中也不 易传热(即,它们具有优异的绝热特性),并且具有合适的厚度和密度以应用于工业用耐热 过滤器或工业用防热服。相比之下,可以确定,对照例1至对照例3中所制备的芳族聚酰胺无纺布具有相当 厚的厚度,并且透气度和微孔平均尺寸相当大,因为所述对位芳族聚酰胺短纤几乎不成纤。 所以,对照例1至对照例3中的芳族聚酰胺无纺布因为其厚度之故不适于应用于工业用防 热服等,而且因为高的透气度使得绝热特性很差,它们也不适于应用于工业用耐热过滤器、 工业用防热服等。实验例3 抗张强度、撕裂强度和断裂功的测量通过下面的方法来测量例1至例6中所制备的芳族聚酰胺无纺布的抗张强度、撕 裂强度和断裂功,并测量对照例1至对照例3中所制备的芳族聚酰胺无纺布的抗张强度,以 便与所述结果进行比较。首先,根据ASTM D 4632的测试方法,利用拉力测试机(Instron 4467)测量抗张 强度。此时,应用的条件为500kgf的荷重元(load cell)和50mm/min的伸长速率。此外,使用与所述抗张强度的测试条件相同的条件,根据ASTM D 2261的测试方法 来测量撕裂强度和断裂功。所述结果列于下面的表2和表3中。[表 2] [表 3] 参看表2,可以确定,例1至例6中所制备的芳族聚酰胺无纺布一般具有优异的抗 张强度、撕裂强度或断裂功,因此呈现出优异的韧性,因为在例1至例6的制备过程中,所述 芳族聚酰胺纤维中所包含的对位芳族聚酰胺短纤成纤了。看起来是因为当所述芳族聚酰胺 纤维中所包含的对位芳族聚酰胺短纤充分成纤时,所述芳族聚酰胺纤维具有发达的网络结 构,并且能够强化所述芳族聚酰胺无纺布。另外,参看表2,可以确定,随着所述对位芳族聚酰胺短纤的含量增加因而所述 对位芳族聚酰胺短纤的成纤度增加,所述芳族聚酰胺无纺布的韧性(抗张强度和撕裂强 度)一般会增加,然而,当所述对位芳族聚酰胺短纤和间位芳族聚酰胺短纤的含量分别为 50wt%时,在所述纤维方向(MD)上的抗张强度变得最大,而当所述对位芳族聚酰胺短纤的 含量进一步增加时,所述抗张强度就稍微下降一些。此外,可以确定,在所述芳族聚酰胺无纺布的制备过程中,通过在所述纤网的两面 进行水刺处理而制备的芳族聚酰胺无纺布比通过只在所述纤网的一面进行水刺处理而制 备的芳族聚酰胺无纺布呈现出更大的韧性。从所述事实中可以知道,所述芳族聚酰胺无纺布的韧性正比于所述对位芳族聚酰 胺短纤的成纤度和包含所述对位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维的网络结构的发达程 度而增加。相比之下,参看表3,可以确定,对照例1至对照例3中所制备的芳族聚酰胺无纺布 中的对位芳族聚酰胺短纤在所述制备过程中几乎不成纤,并且透气度和微孔平均尺寸高于 例1至例6中的相应值,而抗张强度也比例1至例6中的相应值低很多。所以,可以确定,对照例1至对照例3中的无纺布呈现出差的韧性。通过上述的测试结果,可以确定,例1至例6中的芳族聚酰胺无纺布中的对位芳族聚酰胺短纤在所述制备过程中充分成纤了,这些无纺布由于成纤和发达的网络结构之故呈 现出优异的韧性,并且由此延伸,当成纤度和所述网络结构的发达程度增加时,所述芳族聚 酰胺无纺布的韧性(具体说,抗张强度和撕裂强度)进一步增加,而且透气度和微孔平均尺 寸减小。此外,也可以确定,所述芳族聚酰胺无纺布具有优异的韧性和绝热特性,适合应用 于工业用耐热过滤器等,因为很清楚,所述芳族聚酰胺无纺布呈现出低的透气度和优异的 绝热特性,甚至在高温环境中都不易传热。实验例4 随水刺处理中水压变化而变的各种特性的测量在上述例1至例3中的水刺处理中,应用100巴、150巴和240巴的水压来替代200 巴的水压,根据与实验例1至实验例3同样的方法测量所述芳族聚酰胺无纺布的各种参数。首先,在例1中将水压变为100巴、150巴和240巴时观察例1中所制备的芳族聚 酰胺无纺布的微结构,并且扫描电子显微镜的照片分别附于图10至图12。此外,在例3中, 当所述水压变为240巴时,观察所述芳族聚酰胺无纺布的微结构,并且扫描电子显微镜的 照片附于图13。参看图1、以及图10至图12,可以确定,所述对位芳族聚酰胺短纤的成纤度随着所 述水刺处理中的水压增加而增加,并且通过比较图3和图13也可以确认这点。随后,当例1中水压变为100巴、150巴和240巴时以及当例3中水压变为240巴 时测量所述芳族聚酰胺无纺布的透气度,所述结果列于下面的表4中,并与前面水压为200 巴时所测量的结果相比较。[表 4] 参看表4,可以确定,当所述水刺处理中的水压高时,在例1至例3中最终制备的芳 族聚酰胺无纺布的透气度下降,并且考虑到这个结果以及上述微结构的观察结果,当所述 水刺处理中的水压高时,所述对位芳族聚酰胺短纤的成纤度增加,并且与此成比例,所述芳 族聚酰胺无纺布的透气度变得较低。由此可以确定,与此成比例,所述芳族聚酰胺无纺布的绝热特性也增加。最后,当例1中水压变为100巴、150巴和240巴时以及当例3中水压变为240巴 时测量所制备的芳族聚酰胺无纺布的抗张强度、撕裂强度和断裂功,所述结果列于下面的 表5中,并与前面水压为200巴时所测量的结果相比较。[表 5] 参看表5,当所述水刺处理中的水压高时,例1至例3中最终制备的芳族聚酰胺无 纺布的韧性更大,并且考虑到这个结果以及上述微结构的观察结果,当所述水刺处理中的 水压高时,所述对位芳族聚酰胺短纤的成纤度增加,并且与此成比例,所述芳族聚酰胺无纺 布的韧性增加。

本发明涉及一种呈现出更大韧性和优异绝热特性的芳族聚酰胺无纺布及其制备方法。所述芳族聚酰胺无纺布包括10到100wt%的对位芳族聚酰胺短纤和0到90wt%的间位芳族聚酰胺短纤,并且具有40到200cm3/cm2/sec的透气度和20到50微米的微孔平均尺寸。可以通过对包含所述对位芳族聚酰胺短纤和所述间位芳族聚酰胺短纤的芳族聚酰胺纤维进行梳理以形成纤网、对所述纤网进行针刺、以及以预定水压对所述纤网进行水刺来制备这种芳族聚酰胺无纺布。



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