CN1090899A - 具有防透性的可拉伸熔喷织物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产具有拉伸和回复性的防 透织物的方法，该方法包括以下步骤：加热至少一种 含熔喷非弹性热塑性聚合物纤维的非织造纤维网；施 加张力使被加热的非织造纤维网颈缩；冷却被颈缩的 非织造纤维网。本发明还公开了一种由熔喷非弹性 体热塑性聚合物纤维的非织造纤维网组成的可拉伸 的防透织物。这种可拉伸的防透织物可提供至少约 20厘米的静水压头和/或对平均尺寸大于0.1微米 的微粒提供至少约40％的微粒截留效率。它可以是 多层材料的一个组成部分，并可用于用后可弃的保护 服。

Description

本发明涉及具有拉伸和回复性的材料以及一种制备这些材料的方法。

设计出许多种可提供防透性的有限次使用或用后可弃的保护服。这种保护服的实例包括外科手术衣、病人服、面罩、鞋罩、产业用的工作服和连身服。其他实例包括用后可弃个人护理产品的外覆盖层，如用后可弃尿布和失禁衣服的外覆盖层。

保护服在大多数应用中，要求由相对不透液体和/或微粒的织物制成，适用于制造这种保护服的防透织物还应该是低成本的，以致这种衣服在使用一次之后就可丢弃。但大多数用于制造保护服的廉价材料都有严重的缺陷，穿着不舒适。

一种叫Tyvek（商标）的这类防透织物是经压延闪纺的聚乙烯纺粘织物，这种织物可从杜邦公司（E.I.duPont De Nemours & Company购得。虽然Tyvek 不贵，但是它只有很小的透气性或拉伸性，因此穿着不舒适、另一种材料通常叫作射流喷网法非织造布。E.I.duPont De Nemours & Company提供了一种商标为“Sontara ”的射流喷网法非织造布。射流喷网法非织造布一般是指一种经过水力缠结的材料。虽然这种射流喷网非织造布相对较便宜，有透气性，也可以形变，但这种形变一般认为是永久性的，也可以说是不可回复的拉伸。

由直径很小的纤维或微纤做成的非织造纤维网早已被认为对液体和/或微粒保持相对的不透性，同时又是可透气和透水蒸汽的。这种直径很小的纤维做成的有用的纤维网，可以采用纤维成形方法（如熔喷方法）将非弹性体的热塑性聚合物挤出而制得。虽然由非弹性体聚合物形成的熔喷纤维非织造纤维网相对便宜，并有透气性，但是这些高度缠结的纤维网对拉伸力的反应差。在这种材料中产生的伸长一般认为是永久性的、不可回复的伸长（也就是不可回复的拉伸）。例如，用常规热塑性聚丙烯做成的非织造纤维网通常被认为具有不可回复的拉伸。

希望有一种既透气和水蒸汽又相对地不透液体和/或微粒的材料。这种透气性材料可以显著地增加人们穿着时的舒适感，特别是人们必须在高热指数条件下、在剧烈的体力活动的时候或者长时间穿着这种衣服时更是如此。通气孔、口和/或嵌条也许是相对无效的，并且可能使对穿着者的保护性遭到损害。而且，制造带有通气孔、口和/或嵌条的衣服的过程一般比制造没有这类特征的衣服的过程要复杂得多，且效率较低。这种既复杂又效率较低的制作过程会减弱廉价材料所提供的成本优势。

关于拉伸性，易拉伸和有回复性的材料（也就是施加侧向力将材料拉伸后，当侧向力终止时就收缩的材料）一般认为比具有不可回复拉伸的材料舒适。这种非回复性材料是指在侧向力终止时不收缩的材料。这种可拉伸和回复性，在突然运动时可能引起用不易弯曲的织物做的衣服开裂的情况下，很有必要。弛垂织物或非常膨松、宽大的衣服可能被钩破或撕破或者处于一种危险的情况下时，可拉伸和回复性也是很需要的。

以往，衣服的拉伸和回复性是靠加入弹性体布块、弹性体布片和/或布条而得到的。这些弹性体组分已包括由弹性体聚合物做成的非织造纤维网。虽然这种弹性体材料提供了很满意的拉伸和回复性，但是和由非弹性体聚合物（如商品聚烯烃）做成的非织造材料相比要贵。此外，某些弹性体材料暴露在某些液体和/或气体中的时候可能会降解，而这些液体和/或气体可能存在于许多工业和医药环境中。而且，采用几种不同类型的织物拼合在一起制作衣服的加工过程通常要比用单一织物制作衣服的加工过程复杂，且效率较低。这种复杂和相对低效的制作方法一般来说减弱了由廉价材料提供的成本优势。

一种不需要弹性体材料而显示出拉伸性的材料已在美国专利4，965，122中提出。根据该专利介绍，在室温下对织物施加一个张力，以减少它的宽度，然后在这种材料被颈缩时加热和冷却，以使它保留颈缩状态的恢复力，这可使它在沿它的颈缩方向受到一个非破坏性的拉伸以后一般能回复到颈缩时的尺寸。虽然这种加工方法对某些材料效果不错，但对处理一些由非常细的纤维（如熔喷微纤）做成的非织造纤维网的时候的效果令人无法接受，特别是要保留纤维网的防透性的情况下更是如此。一般说来，适用于作防透材料的由非弹性熔喷微纤组成的非织造纤维网是一种高度缠结的纤维网。当室温下任何可观的张力加到这种纤维网上时，它就会撕裂或撕破，而不是产生颈缩。

因此需要一种廉价材料，它既透气和水蒸汽，又相对地不透液体和/或微粒，而且具有拉伸和回复性。还要求具有上述特性的材料有相对的韧性、耐久性、顺应性、轻而且适于高速制造和印染加工。对服装/衣服来说，要求相对地不透液体和/或微粒，而且要求只有很少的或者没有其他材、组分、处理等等，以提供所需的舒适性能，诸如顺应性、透气性以及可拉伸和回复性。例如对保护服而言，要求它基本上或者完全由一种廉价材料制成，而这种保护服相对地不透液体和/或微粒，并且不贵，以致用后可弃，而且它还同时具有顺应性、透气性及拉伸和回复性。

本文所用术语“拉伸”和“伸长”是指材料的初始尺寸和对该材料施加一个侧向力后材料被拉伸或延伸后的同一尺寸的差。拉伸百分数或伸长百分数可以表示为：

(被拉伸后的长度-初始样品长度)/(初始样品长度) ×100

例如，如果一种材料的初始长度为1英寸，被拉伸了0.85英寸，也就是说拉伸或延伸到1.85英寸长度，那末，可以说这种材料就有一个85%的拉伸。

本文所用术语“回复”是指当侧向力施加于某种材料使其由初始尺寸拉伸后，当终止侧向力时被拉伸或伸长的材料的收缩。例如，若松弛的、无位移长度为1英寸的材料通过拉伸到1.5英寸长度而被拉伸了50%，则该材料被拉长50%（0.5英寸），它的拉伸后长度是它的松弛长度的150%。如果这种被拉伸的材料收缩，也就是当撤去侧向拉伸力后，该材料回复到1.1英寸长度，那末该材料对0.5英寸的伸长有80%的回复（0.4英寸回复），回复百分数可用下式表示：

(最大拉伸长度-最终样品长度)/(最大拉伸长度-初始样品长度) ×100

本文所用术语“不可回复拉伸”是指一种材料被施加侧向力时的伸长并不随后产生收缩，即如上所述的“回复”。不可回复的拉伸可用下面百分数表示：

不可回复拉伸＝100-回复率

这里，回复率是用百分数表示的。

本文中所用术语“非织造纤维网”是指一种具有单根纤维或长丝交织结构的纤维网，而不是以同一重复方式构成的纤维网。以往各种非织造纤维网由本领域技术人员已知的多种方法形成，如熔喷法、纺粘法和梳网粘合法等。

本文中所用术语“纺粘纤维网”是指通过将一种熔融的热塑性材料挤压成长丝形式而形成的细小直径的纤维和/或长丝的纤维网，而长丝从喷丝板的许多细小的、通常为圆形的毛细管出来后，通过诸如非射流或射流拉伸或其他众所周知的纺粘法机理使其直径迅速减小。纺粘非织造纤维网在以下专利中都有说明：Appel等人的美国专利4，340，563;Dorschner等人的美国专利3，692，618;Kinney的美国专利3，338，992及3，341，394;Levy的美国专利3，276，944;Peterson的美国专利3，502，538;Hartman的美国专利3，502，763;Dobo等人的美国专利3，542，615以及Harmon的加拿大专利803，714等。

本文中所用术语“熔喷纤维”是指通过许多细小的、通常为圆形的冲模毛细管挤出熔融的热塑性材料而形成熔融丝或长丝，并进入高速气流（如空气）中，使熔融热塑性材料的长丝拉细而减小它们的直径（可达到微纤直径）而形成的纤维。其后，熔喷纤维被高速气流携带并沉积在收集表面上，形成随机分布的熔喷纤维的纤维网。熔喷方法是熟知的，并在多种专利及刊物中有所描述。其中包括V.A.Wendt，E.L.Boone和C.D.Fluharty的NRL报告4364《超细有机纤维的制造》;K.D.Lawrence、R.T.Lukas及J.A.Young的NRL报告5265《形成超细热塑性纤维的改良装置》;1974年11月19日颁发给Buntin等人的美国专利3，849，241。

本文中所用术语“微纤”是指平均直径不大于100微米的小直径纤维，例如，纤维直径从大约0.5微米到大约50微米。更具体地说，微纤的平均直径从大约1微米到约20微米。平均直径为大约3微米或者更小的微纤通常叫做超细微纤。一个描述制造超细微纤的加工例子可在1991年11月26日提交的美国专利申请，系列号为07/779，929，题目为《具有改良的防透性的非织造纤维网》中找到。该专利在此全篇引入供参考。

本文中所用术语“热塑性材料”是指一种受热时软化，冷到室温时又回到原来状态的高聚物。表现这种行为的天然物质有生橡胶以及多种蜡。其他热塑性材料的例子包括（但不限制）聚氯乙烯、聚酯类、尼龙类、聚碳氟化合物类、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚己内酰胺，以及纤维素和丙烯酸树脂。

本文中所用术语“用后可弃”，并不限于一次使用品，也可以指仅使用几次以后便污损或者不能再使用的可以丢弃的用品。

本文中所用术语“服装”是指保护性衣服和/或护罩，例如，包括（但不仅限于这些）外科手术衣、病人服、面罩、鞋罩、连身服、工作服、围裙，以及尿布、训练运动裤等产品的外覆盖层。

本文中所用术语“防透织物”是指一种具有可用水平的防液体和/或微粒透过的织物。一般来说，防止液体渗透用水静压头测试、击穿测试、喷水渗透测试等方法测量。防微粒穿透性的测试，可采用测定干微粒在空气过滤器上的保留量来测量，并且可以用微粒截留效率来表示。一般而言，防透织物的防渗透性应至少约为20厘米自来水柱，和/或对于直径大于约0.1微米的微粒的颗粒截留效率应至少约为40%。

本文中所用术语“静水压头”是指按照标准静水压测试AATCCTM，No.127-1977测定的材料的防水渗透性能。但有下述例外：（1）样品比通常大并且被装在一个拉伸框架中，在沿样品的横机方向的端边处夹住，样品就可以在多种拉伸条件（例如10%、20%、30%及40%拉伸）下进行测试;（2）在样品下方用每平方英寸有64个六角形的六角形图案的塑料筛或网支撑，以避免样品因水柱重力而下垂。

本文中所用术语“微粒截留效率”是指材料阻止某一尺寸范围内的微粒从该材料通过的效率。高的微粒截留效率是所希望的。微粒截留效率可按照IBR测试方法编号E-317的1991年1月15日修订版G（由密执根州Grass  Lake的InterBasic资源公司进行），通过测定空气过滤器对干微粒的截留来测得。一般来说，在这类测试中，采用风扇将尘粒分散到空气中并吹送到测试织物的迎风面上，风扇在此起着将含有微粒的空气引向测试织物表面的作用。各种不同尺寸范围的尘粒在测试织物迎风面一侧空气中的浓度和背面一侧空气中的浓度（也就是微粒透过测试织物以后的浓度）用微粒计数器进行测定。微粒截留效率由两个浓度差算出。

本文中所用术语“α-转变点”是指一般结晶热塑性聚合物发生的一种现象。α-转变点表示低于熔化转变点（Tm）的最高温度转变点，通常指预熔化。低于α-转变点时，聚合物的结晶是稳定的，超过α-转变点时，结晶可被退火成改性结构。α-转变点是熟知的，并在一些出版物中有所描述。例如Lawrence  E.Nielsen所著的《聚合物及复合材料的机械性能》第一卷;H.Moraweitz所编的聚合物专论（第二卷中H.P.Frank所著的聚丙烯）。一般而言，α-转变点利用差示扫描量热技术在诸如Mettler  DSC  30型差示扫描量热计之类的仪器上测定。典型测量的标准条件如下：升温曲线，以每分钟10℃的速度由30℃开始到高于聚合物熔点30℃;气氛：60标准立方厘米/分（scc/min）氮气;样品量：3至5毫克。

“5%液体分数下熔化开始点”是指一般结晶聚合物接近其熔化转变时相应于指定量的相变化的温度。熔化开始发生在温度低于熔化转变点的温度，其特征在于聚合物中液体分数对固体分数的不同比例。熔化开始采用差示扫描量热技术在诸如Mettler  DSC  30型差示扫描量热计之类的仪器上测定。典型测量的标准条件如下：升温曲线，以每分钟10℃的升温速度由30℃升到高于聚合物熔点以上30℃;气氛：60标准立方厘米/分（scc/min）氮气;样品量：3至5毫克。

本文中所用术语“颈缩材料”是指采用如拉伸之类的加工方法时至少在一个方向上收缩的任何材料。

本文中所用术语“可颈缩材料”是指可以被颈缩的任一种材料。

本文中所用术语“拉伸方向”是指拉伸和回复的方向。

本文中所用术语“颈缩百分数”是指可颈缩材料在颈缩前的尺寸和颈缩后的尺寸之差除以可颈缩材料颈缩前的尺寸再乘以100所得的比值。例如颈缩百分数可用下式表示：

颈缩百分数＝ (颈缩前尺寸-颈缩后的尺寸)/(颈缩前尺寸) ×100

本文中所用术语“基本由……组成”并不排除不会明显地影响给定复合物或产品的所需性能的其他材料的存在。这类材料的例子包括（但不限于这些）颜料、抗氧剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂和为增进复合材料可加工性而添加的微粒或材料等。

本发明论述了为满足上述要求而提供的一种方法，该方法处理一种含非弹性体的熔喷热塑性聚合物纤维的非织造防透布，以使这种布具有拉伸和回复性。一般说来，本发明的方法包括以下步骤：（1）将含熔喷非弹性热塑性聚合物纤维的非织造防透布加热到某一温度，在此温度下，纤维网的峰值总吸收能至少比室温下所吸收的能量高约250%;（2）施加张力使被加热的非织造布颈缩;（3）冷却被颈缩的非织造布，以使被颈缩的非织造布具有拉伸和回复性以及达到可用水平的防液体和/或微粒透过的性能。例如，这种可拉伸的防透织物至少应该具有和该防透织物在热处理和颈缩前相同的静水压头和/或防微粒透过性能。

根据本发明，含有熔喷非弹性热塑性聚合物纤维的非织造防透布可以被加热到某一温度，在此温度下，纤维网的峰值总吸收能至少比室温时吸收的能量约大275%。例如，该纤维网可以加热到某一温度，使纤维网的峰值总吸收能比室温时吸收的能量大约300%到约1000%以上。

按上述处理方法赋予拉伸和回复性能的防透织物可以表现至少20厘米的静水压头和至少比未经处理的同一防透织物约大10%的拉伸能力。例如，可拉伸的熔喷纤维防透织物可以有至少约30厘米的静水压头和可适合于比相同的未处理的防透织物约大15%至约300%的拉伸。进一步的例子是可拉伸的熔喷纤维防透织物可以有至少约35至约120厘米的静水压头和可适合于比相同的未处理的防透织物约大20%至约200%的拉伸。还有一个例子，可拉伸的熔喷纤维防透织物可具有约40厘米至约90厘米的静水压头。

本发明的一个方面，可拉伸的熔喷纤维防透织物可适合于拉伸约15%到约100%，例如，从约20%到约80%。这种可拉伸的熔喷纤维防透织物当被拉伸60%的时候可适合于至少约50%的回复。例如，可拉伸的熔喷纤维防透织物可适合于从约15%到约60%的拉伸，并且当拉伸值约在15%～60%之间的时候至少可回复约90%。

根据本发明的另一个方面，可拉伸防透织物的孔隙度可超过约30（立方英尺/分）/平方英尺（CFM/ft²）。例如，防透织物的孔隙度范围为约35至约70CFM/ft²。防透织物的基重约为6克/米²（gsm）到约400gsm。例如基重范围从约20gsm到约150gsm。

可拉伸防透织物的熔喷纤维可以包括熔喷微纤，根据光学图像分析测定，理想的情况是至少约50%的熔喷微纤的平均直径小于5微米。例如，至少约50%的熔喷纤维是超细微纤，其平均直径约为3微米或更小。再一个例子，约60%至约100%的熔喷微纤的平均直径可小于5微米或者可以是超细微纤。熔喷纤维由非弹性体的热塑性聚合物形成，这种聚合物可以是，例如聚烯烃、聚酯或聚酰胺等。如果聚合物是一种聚烯烃，那么可以是聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物和/或上述聚合物的共混物。非织造纤维网还可以是熔喷纤维和一种或多种辅助材料的混合物，这些材料的例子有纺织纤维、木浆纤维、微粒和超吸收材料等。当熔喷纤维由聚烯烃形成时，上述热处理通常在高于聚合物的α-转变温度到比熔化开始并出现5%液体的温度低约10%的温度范围内进行。

本发明的一个方面，一层或多层具有拉伸和回复性的熔喷纤维防透织物可以和一层或多层其他材料结合形成多层层压制品。其他材料可以是，如机织物、针织物、梳网粘合纤维网、连续长丝纤维网（如纺粘纤维网）、熔喷纤维纤维网和由此而结合的材料。

本发明的另一方面，提供一种由数块一般为平面状的布片接合而成的用后可弃保护服。数块一般为平面的布片中至少有一块是由至少一层上述可拉伸的防透织物组成的材料。接合可以是常规的缝针缝合，或超声波焊接接合、熔剂焊接接合、热焊接接合等等。

用后可弃的保护服包括一个身体部分和由此而延伸的袖子部分和裤腿部分。例如，用后可弃保护服可以是保护套服，它包括：（1）一个具有身体部分及自身体部分延伸的袖子部分的上部;（2）一个具有裤腿部分的下部。理想的是可拉伸防透织物的拉伸方向一般平行于身体部分、袖子部分、裤腿部分中一者或多者的活动方向。本发明的另一个方面，用后可弃保护服可以是一种长袍，它包括身体部分以及由此延伸的袖子部分。理想的是可拉伸防透织物的拉伸方向一般平行于一个或多个身体部分及袖子部分中的一者或多者的活动方向。

图1为采用一系列蒸汽滚筒形成可拉伸防透织物的加工例子的示意图。

图2、3为处理前的可颈缩材料例子的显微照片。

图4、5、6、7、8及9为处理前的可颈缩材料例子的放大显微照片;

图10、11为可拉伸防透材料例子的显微照片。

图12、13、14、15、16及17为可拉伸防透材料例子的放大显微照片。

图18为可拉伸防透材料样品在热处理时测得的温度对峰值负荷下总吸收能的图。

图19说明用后可弃防护服的例子。

图20说明用后可弃个人护理服的例子。

图21说明用后防护连身服的例子。

参见图1，在此用10来示意说明制造具有拉伸及回复性能的防透织物的加工范例。图1描述一个利用一系列加热滚筒进行热处理的加工过程。

依照本发明，一种非织造可颈缩材料12自供给滚筒14退绕，并随沿箭头方面旋转的供给滚筒14沿箭头方向移动。

非织造可颈缩材料12可由一种或多种熔喷加工工序形成，并不必先贮存在供给滚筒14上而直接通过夹持辊16前进。

可颈缩材料12通过一系列呈反S回路的加热滚筒（如蒸汽滚筒）16～26。蒸汽滚筒16～26通常的外径是24英寸，但其他尺寸也可使用。可颈缩材料在蒸汽滚筒上进行热处理的接触或停留时间，随蒸汽滚筒温度、材料种类和/或基重、材料中溶喷纤维的直径等因素而变化，接触时间应足以将非织造可颈缩材料12加热至一定温度，此时可颈缩材料的峰值总吸收能至少比可颈缩材料在室温下所吸收能量约大250%。例如，接触时间应足以将非织造可颈缩材料12加热至它的峰值总吸收能至少比它在室温下所吸收能量约大275%的温度。再一个例子，可颈缩材料可被加热至可颈缩材料的峰值总吸收能比可颈缩材料在室温下所吸收能量约大300%至约1000%以上的温度。

一般来说，当非织造可颈缩材料12是由聚烯烃（例如聚丙烯）形成的熔喷热塑性聚合物纤维的非织造纤维网时，在蒸汽滚筒上的停留时间应足以将熔喷纤维加热至高于聚合物的α-转变温度到比熔化开始并出现5%液体分数的温度低约10%的温度范围。

例如，熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网可以在已加热到表面温度为约90℃至约150℃（194～302°F）的蒸汽滚筒上接触约1至300秒的时间，以对该布提供所需要的热量。另一方面和/或此外，非织造纤维网可由红外辐射、微波、超声波能、火焰、热气、热液等加热。例如，非织造纤维网可通过热烘箱处理。

虽然发明人不应局限于特定理论，但是据信在张力施加前将熔喷热塑性非弹性体（一般为结晶的聚合物纤维）加热到大于聚合物的α-转变的温度是重要的。高于α-转变温度时，聚合物纤维的结晶能被退火成改性结构，它在冷却下保持一种拉伸构型，该结构可增强由这类纤维组成的非织造纤维网的拉伸及回复性能（如从施加的拉伸力中得到恢复）。还相信熔喷纤维不应被加热到高于其中聚合物熔化开始、出现5%的液体的温度，此温度最好比所测定的该聚合物熔化开始、出现5%液体的温度低10%以上。一个大略估计加热所达温度上限的方法是聚合物熔点（用Kelvin温度表示）乘以0.95。

重要的是，据信在特定的温度范围内加热熔喷纤维，使纤维弯曲、在颈缩时被延伸和/或拉伸，而不是在张力响应中只是彼此滑动。

本发明可利用诸如聚烯烃、聚酯及聚酰胺之类的聚合物来实施。聚烯烃的例子包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物及丁烯共聚物中的一种或多种。已发现有用的聚丙烯包括（例如）可从Himont公司购得的商品名为PF-015的聚丙烯和从Exxon化学公司购得的商品名为Exxon  3445G的聚丙烯。这些材料的化学性能可以从他们各自的制造商处得到。

熔喷纤维的非织造纤维网可利用常规的熔喷加工方法来形成。理想的是非织造纤维网的熔喷纤维包括熔喷微纤以提高防透性。例如，由光学图像分析测得至少约50%的熔喷微纤可具有低于5微米的平均直径。另一例子，至少约50%的熔喷微纤为平均直径小于3微米的超细纤维。再一个例子，约60至约100%的熔喷微纤的平均直径小于5微米或可为超细微纤。

非织造纤维网还可以是熔喷纤维和一种或多种辅助材料的混合物。这类非织造纤维网的例子可参考美国专利4，100，324和4，803，117制得。它们的内容在此全部引入以供参考，其中，熔喷纤维及其他材料被混合形成纤维无规分布的单一粘结纤维网。这类混合物可按如下方法形成：通过添加纤维和/或微粒到携带有熔喷纤维的气流中，以便在熔喷纤维收集在收集装置上之前，熔喷纤维和其他材料紧密缠结混合，形成一种熔喷纤维和其他材料无规分布的粘结纤维网。可以用于这类非织造复合纤维网的材料包括（例如）木浆纤维、天然及合成短纤维（例如棉花、羊毛、石棉、人造丝、聚酯、聚酰胺、玻璃、聚烯烃、纤维素衍生物等）、多组分纤维、吸收性纤维、导电纤维和微粒，如活性炭/碳、粘土、淀粉、金属氧化物、超吸收性材料以及这类材料的混合物。其他种类的非织造复合纤维网也可利用。例如，利用水力缠结的非织造复合纤维网，如Radwanski等人在美国专利4，931，355及4，950，531中所公开的方法。这些专利的内容在此全部引入以供参考。

在蒸汽滚筒上被加热的可颈缩材料12通过一个S形滚筒装置30的夹持点28以如堆叠滚筒32和34处的旋转方向箭头所指的呈反S的路线前进。从S形滚筒装置30出来，被加热的可颈缩材料12从一对由传动滚筒40和42构成的传动滚筒装置38的夹持点36通过。由于S形滚筒装置30的滚筒的圆周线速度被控制在低于传动滚筒装置38的滚筒的圆周线速度，所以被加热的可颈缩材料12在S形滚筒装置30以及传动滚筒装置38的夹持点之间被拉伸。通过调整这些滚筒的速度差使被加热的可颈缩材料12得到拉伸，使其颈缩所需的量，并在冷却时保持这种拉伸、颈缩状态。其他形响被加热的可颈缩材料的颈缩因素是施加张力的滚筒间的距离、牵伸阶段数以及保持在张力下的被加热材料的总长度。可以借助冷却流体（如冷空气或水喷雾）加强冷却。

一般来说，滚筒的速度差足以使被加热的可颈缩材料12颈缩至比原宽（即张力施加前的宽度）小约10%。例如，被加热的可颈缩材料12可被颈缩到比原宽小约15%至约50%的宽度。

本发明考虑使用其他方法来拉伸被加热的可颈缩材料12。例如，采用拉幅机或其他横机方向的拉伸器装置，这样可在其他方向扩张可颈缩材料12，例如横向拉张，因而在冷却后成品材料44将具有一般平行于该材料被颈缩的方向的拉伸及回复性能。

本发明的一个重要特征是在不损坏织物的防透性能的条件下赋予熔喷纤维和/或熔喷微纤的防透织物以拉伸和回复性。熔喷纤维纤维网有抗颈缩倾向，因为它们具有高度缠结的细纤维网络。也是由于这种高度缠结的网络，使它们能透气和水汽而相对地不透液体和/或微粒。这类纤维网中的撕破或撕裂等显著变化可使其允许液体和/或微粒穿透。不幸的是，由于它们相对地不可弯曲和抗颈缩，非弹性熔喷纤维的高缠结网对拉伸力响应差而趋于撕破或撕裂。

然而，如上所述加热熔喷纤维纤维网、颈缩被加热材料后将它冷却，在不牺牲所需要的熔喷纤维纤维网的防透性的情况下能产生可用水平的拉伸和回复。一般而言，本发明的加工过程不产生撕破或撕裂，而撕破或撕裂会降低静水压头或大幅度增加防透布的孔隙度。经测定，加工前后该织物的缠结纤维结构中的孔径分布通常没有明显变化。在没有热的情况下制造具有高水平拉伸及回复的防透织物的尝试均告失败。如实施例部分所表明，当熔喷纤维非织造纤维网用作为润滑剂使用的矿物油、聚四氟乙烯或水饱和时，其颈缩仅和没有加热时对照样品的颈缩相同。这些同样的材料及对照样品在施加一个较大的张力时没有进一步颈缩而破裂。

因此，本发明的可拉伸防透织物的防透性至少和加工前的该防透织物的防透性一样大。希望本发明的防透织物具有至少约20厘米的静水压头以及至少约10%的拉伸能力和在约10%的拉伸下至少有约50%的回复能力。例如，本发明的防透织物可拥有至少约25厘米的静水压头以及约15%至约60%的拉伸能力和拉伸约60%的时候至少有约50%的回复能力。另外和/或此外，本发明的防透织物至少提供上述水平的拉伸及回复性并具有防微粒穿透性，防微粒穿透性用对平均直径约为1.5微米到大于10微米的微粒的截留效率表示，至少约为96%。例如，可拉伸防透织物对平均直径为约1.5至约7微米的微粒的截留效率约为98%。可拉伸防透织物还可以对平均直径大于约0.1微米的微粒至少有约40%的微粒截留效率。例如，防透织物对平均直径为约0.09至约1微米的微粒的微粒截留效率至少约为40%。再一个例子，可拉伸防透织物对平均直径大于约0.1微米的微粒的微粒截留效率约为50%或更多。例如，可拉伸防透织物对平均直径为约0.3至约1微米的微粒的微粒截留效率约为50%或更多。

进一步说，本发明的防透织物可具有超过15立方英尺/分/平方英尺（CFM/ft²）的孔隙度。例如，防透织物可具有在约30至约100CFM/ft²范围内的孔隙度。另一例子，防透织物可具有约在45至约90CFM/ft²范围内的孔隙度。

防透织物的基重最好约为6至约400克/米²。例如，基重可在约10至约150克/米²的范围内。另一例子，基重可在约20至约90克/米²的范围内。防透性一般随基重的增加而提高。以往，要求较大的基重在维持足够的防透性的同时在断裂前提供令人满意的水平的韧性和拉伸性。本发明的防透织物在相对低的基重下（如约10至约30克/米²）提供令人满意的防透性。这是部分地由于织物的挠性及柔韧性。这种挠性和柔韧性减少轻型防透材料所常见的撕破和撕裂等，而这种撕破或撕裂会破坏防透性。因此，本发明提供一种经济有效的防透织物的另一原因是使轻型非织造防透织物能更有效地利用。

本发明的防透织物还可以和一层或多层别种材料结合形成多层层压制品。其他层可以是（例如）机织物、针织物、梳理网层粘合纤维网、连续长丝纤维网、熔喷纤维纤维网以及上述材料结合物。希望其他材料最好具有和可拉伸防透织物相同程度的拉伸及回复性。例如，若防透织物可拉伸至最高达25%左右并在拉伸到25%时可回复约85%，则其他材料层也应该可以拉伸到最高约25%。

图2-9为未按本发明处理的熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网的扫描电子显微照片。图2及3表示的织物为用常规熔喷加工设备制成的51克/米²的熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网。

更具体地说，图2及3为熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网放大50倍（线性放大率）的显微照片。图4及5为图2及3所示材料的部分放大500倍（线性放大率）的显微照片。图6为一种熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网放大1500倍（线性放大率）的显微照片。图7为一种熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网放大5000倍（线性放大率）的显微照片。图8为一种熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网放大5000倍（线性放大率）的显微照片。图9为一种熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网放大1000倍（线性放大率）的显微照片。

图10～17是本发明的可拉伸防透织物样品的扫描电子显微照片。图10～17所示织物是用常规熔喷加工设备所制的51克/米²的熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网。使纤维网通过一系列蒸汽滚筒，使非织造纤维网的温度升至110℃，总接触时间约为10秒;施加张力使被加热的非织造纤维网颈缩约30%（即30%颈缩）;再冷却被颈缩的非织造纤维网，这样使熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网在不减少其防透性的情况下被赋予拉伸和回复性。

更具体地说，图10和11是熔喷聚丙烯纤维组成的可拉伸防透织物放大50倍（线性放大率）的显微照片。与图2和图3比较，可拉伸防透织物的熔喷纤维的随机构型少得多，且看来沿照片的宽度方向取向。

图12和13是图10和11中所示材料的部分放大500倍（线性放大率）的显微照片。图14～17是图10和11所示材料的不同部分的显微照片。具体地说，图14是具有拉伸和回复性的防透织物放大1500倍（线性放大率）的显微照片。图15是具有拉伸和回复性的防透织物放大500倍（线性放大率）的显微照片。图16是具有拉伸和回复性的防透织物放大1000倍（线性放大率）的显微照片。图17是具有拉伸和回复性的防透织物放大5000倍（线性放大率）的显微照片。

与图5～9所示的熔喷聚丙烯纤维比较，图14～17所示的熔喷聚丙烯纤维有一些小区的纤维直径小于其周围部分的纤维直径。看来熔喷聚丙烯纤维在张力施加于被加热的纤维时实际上已被牵伸或延伸。虽然发明人不应受特定的生产操作理论局限，但据信熔喷聚丙烯纤维牵伸部分的存在说明熔喷聚丙烯纤维已被加热到高于聚合物的α-转变温度到比熔化开始并出现5%液体的温度低约10%的温度的范围内，然后被拉伸和冷却，这一过程使这类纤维制成的非织造纤维网具有拉伸和回复性。

实施例1

施加张力使一个被保持在特定环境条件下的防透织物样品颈缩，看这些条件是否能产生可察觉量的颈缩。低水平颈缩时的断裂和/或撕破可说明防透性的降低。所有的样品都在相同环境室内用同一设备测试。研究的不同条件是：

1、“在室温时”表示样品不掺加任何添加剂在室温（约70°F或21℃）进行测试。

2、“在90℃时”除样品在设定在90℃的环境室内进行测试外，其余和条件1相同。

3、“在130℃时”除样品在设定在130℃的环境室内进行测试外，其余和条件1相同。

4、“矿物油-室温”表示在室温下对用矿物油饱和并在纸巾上拍干的样品进行测试。

5、“矿物油-130℃”除了样品在设定在130℃的环境室内进行测试外，其余和条件4相同。

6、“涂Teflon

-室温”表示在室温下对用一种作为聚四氟乙烯来源的Scotchguard

处理的样品进行测试。

7、“水饱和-室温”表示在室温下对用含有少量Aerosol  OT  75湿润剂的自来水饱和的样品进行测试。

采用二种非织造防透织物：（1）基重为34gsm的熔喷聚丙烯纤维粘合非织造纤维网，（2）基重为51gsm的熔喷聚丙烯纤维未粘合非织造纤维网。

将一块3英寸×6英寸（6英寸长度平行于样品的机器方向（MD））的样品夹到英斯特朗（Instron）1122型通用测试仪的3×1英寸的夹头上（即每个夹头是3英寸宽，1英寸高）。夹头周围被Instron  3111型808系列环境室（门上有一窗口）包围，使样品在测量时的环境温度可以控制。环境室可预先程控到所需温度并使之达到平衡。采用温度计来确保精确的温度读数。

在夹头上加负荷后，将样品夹持在环境室中至少3分钟，以使样品加热升温并使该室重新获得平衡。

将摄象机移到能从环境室的窗口看到样品的位置上。摄象机的透镜到样品的距离约12英寸。采用一个大透镜并聚焦以放大样品、启动摄象机并运转5秒钟以便在Instron十字头启动之前在零张力时提供样品的宽度读数。对每个样品进行下列Instron测量：（1）峰值负荷、峰值伸长和峰值总吸收能;（2）断裂负荷、断裂伸长和断裂时总吸收能。张力测试是采用Instron测试设备基本上按联邦测试方法标准编号191A的方法5100测试的。样品标距长度设为3英寸，十字头的移动速度设定为每分钟12英寸。

摄象机的录象带在能停格的放象机中重放。利用停格这一特点，使样品宽度可以直接从视屏上测出。观看未拉伸样品的录相带（也就是在Instron测试仪启动前的录相带）作一测定。录相带前进到样品正好断裂的点然后再倒退二三个片格至刚好在样品断裂前的点上，直接从视屏上测出最小样品宽度。

关于张力性质，负荷是指样品拉伸时所受的力或阻力。峰值负荷是指样品拉伸时受到的最大负荷。断裂负荷是指样品断裂或折断时所受到的负荷。本文中所用的负荷指对3英寸宽、6英寸长的样品进行测定，用力的单位（即磅力）表示。

总吸收能是指应力-应变（即负荷对伸长）曲线到达一个特定负荷时该曲线下方的总面积。峰值总吸收能是指这一曲线到达峰顶点或最大负荷时该曲线下方的总面积。断裂总吸收能是指这一曲线到达样品断裂负荷或折断负荷时该曲线下方的总面积。总吸收能用功/长度²单位表示，如英寸×磅（力）/英寸²。

伸长或拉伸是指非织造纤维网的初始未拉伸尺寸（如长度）和它在某一特定尺寸上被拉伸后尺寸的差除以非织造纤维网在同一尺寸上的初始未拉伸尺寸。在伸长用百分数表示时此值乘以100。峰值伸长是材料被拉伸到峰值负荷时测得的伸长。断裂伸长是材料被拉伸至断裂或折断时测得的伸长。

在上述不同条件下测得的数据见表1～5。表1提供粘合材料（即基重为34gsm的熔喷聚丙烯纤维花纹粘合的非织造纤维网）的颈缩性质。表2为粘合材料的张力数据的总结。表3表示出未粘合材料（即基重为51gsm的熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网的颈缩性质。表4是未粘合材料的张力数据的总结。表5为未粘合材料（即基重为51gsm的熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网）在30℃、55℃、82℃、95℃、105℃、130℃及150℃进行测试时测得的张力性质的总结。

表1  测试前和断裂时样品宽度的测量

初始宽度  断裂宽度  差

样品  (毫米)  (毫米)  (毫米)  颈缩百分数

熔喷:粘合的

室温  146  112  34  23.3

138  114  24  17.4

AVG¹=21.0 157 115 42 26.8

STD²=3.8 157 131 26 16.6

160  126  34  21.3

90℃  145  81  64  44.1

128  75  53  41.4

AVG=43.7  152  80  72  47.4

STD=2.1  159  92  67  42.1

154  87  67  43.5

130℃  153  84  69  45.1

159  80  79  49.7

AVG=46.9  151  81  70  46.4

STD=1.6  150  81  69  46.0

135  71  64  47.4

矿物油-室温  139  113  26  18.7

141  109  32  22.7

AVG=23.1  133  97  36  27.1

STD=2.9  134  100  34  25.4

140  110  30  21.4

矿物油-130℃  128  88  40  31.3

127  85  42  33.1

138  89  49  35.5

AVG=35.0  140  88  52  37.1

STD=2.3  143  89  54  37.8

144  93  51  35.4

水饱和  152  120  32  21.1

147  115  32  21.8

AVG=21.2  149  118  31  20.8

STD=0.8  144  115  29  20.1

148  115  33  22.3

Teflon涂层  140  109  31  22.1

144  115  29  20.1

AVG=21.4  139  110  29  20.9

STD=0.8  142  111  31  2.18

141  110  31  22.0

1＝平均

2＝标准偏差

表3  测试前和断裂时样品宽度的测量

初始宽度  断裂宽度  差

样品  (毫米)  (毫米)  (毫米)  颈缩百分数

熔喷:未粘合

室温  163  142  21  12.9

155  140  15  9.7

AVG=11.0  154  130  24  15.6

STD=2.9  151  140  11  7.3

155  140  15  9.7

90℃  145  95  50  34.5

141  85  56  39.7

AVG=38.9  143  84  59  41.3

STD=2.4  146  90  56  38.4

153  91  62  40.5

130℃  142  77  65  45.8

144  75  69  47.9

AVG=46.4  143  74  69  48.3

STD=3.1  140  71  69  49.3

143  85  58  40.6

矿物油-室温  155  142  13  8.4

163  143  20  12.3

AVG=10.2  162  145  17  10.5

STD=1.7  162  143  19  11.7

158  145  13  8.2

发现凡是在施加张力前加热样品，无论是否有添加剂，几乎对所有的被测变量都有很大的影响。一般来说，发现通过将聚丙烯纤维非织造纤维网加热到该纤维网的峰值总吸收能至少比该纤维网在室温时所吸收能量约大250%的温度;施加张力使被加热的非织造纤维网颈缩;冷却该颈缩的非织造纤维网，可在不降低其防透性的情况下赋予防透织物（即熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网）以拉伸和回复性。

发现最好将熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网加热到它的峰值总吸收能至少比它在室温时所吸收能量约大275%的温度。例如，熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网可以加热到它的峰值总吸收能比它在室温时所吸收能量大约300%至约1000%以上的温度。

加热明显地降低峰值负荷但明显提高峰值拉伸（足以增加韧性或总吸收能）和颈缩。样品在较高温度时韧性增加表明加工敏感性降低。在室温下只需少量的多余能量纤维网就会断裂，而在温度升高时该纤维网就不易断裂。图18是由表5所示对熔喷聚丙烯未粘合非织造纤维网所测得的数据以温度对峰值负荷下总吸收能所画出的图，从该图可明显看出加热的作用。在图18中，假定熔喷聚丙烯非织造纤维网被加热到聚丙烯的熔点（即165℃），将无可观测的峰值总吸收能值。

一般而言，认为峰值总吸收能增加（即韧性增加）的温度范围大致和下述温度范围相对应，即从大于聚丙烯的α-转变点到比熔化开始并出现5%液体的温度低约10%的温度范围。

在峰值伸长和颈缩百分数之间似乎有一种关系，这一关系表示减少样品的拉伸或牵伸的回复量可提高颈缩量。

还发现添加剂加入纤维（如Teflon

，Scotchguard 形式的聚四氟乙烯）或纤维网（如矿物油）可以润滑纤维以降低纤维间摩擦，对被粘合的样品来说，减小峰值负荷约30%，而增加峰值伸长约10%，但对颈缩没有明显影响。对用表面活性剂溶液饱和的粘合样品来说，饱和处理对其性能基本上没影响。

实施例2

对对照样品及可拉伸熔喷防透织物的特定物理性质进行测量。对照防透织物是51gsm的熔喷聚丙烯纤维未粘合非织造纤维网，将该材料加热到230°F（110℃），然后颈缩约30%而制得可拉伸防透织物。

杯压破实验测试用来评定织物的挠性。它是通过测定4.5厘米直径的半球形的“脚”压破一块9英寸×9英寸、大致形成直径为6.5厘米、高为6.5厘米的反扣杯子的织物（为保持杯形织物的均一变形，该织物被一个约6.5厘米直径的圆筒围绕）所需的峰值负荷来评价织物的韧性。该“脚”和“杯”成一条直线以避免脚和杯壁之间的接触而影响峰值负荷。采用型号为FTD-500负载测力器（500克范围）（可从新泽西州的Tennsauken的Schaevitz公司得到），脚以每秒约0.25英寸（15英寸/分）的速率下降测定峰值负荷。

每块织物样品的基重基本上按照联邦测试方法标准191A号的方法5041测定。

孔隙度是用购自Frazier精密仪器公司的Frazier织物透气性测试仪按联邦测试方法5450（标准号191A）测量的，但在此样品尺寸为8英寸×8英寸而不是7英寸×7英寸。孔隙度可用单位面积单位时间的体积为单位表示。如以每平方英尺材料每分钟立方英尺表示（即（立方英尺/分）/英尺²，或表示为CFM/ft²）。

对防透织物的孔隙的有效等效直径进行了测量。可利用购自英国Luton的Coulter电子有限公司的“Coulter”测孔仪和“Coulter  POROFIL”测试液用液体排量技术测量孔隙尺寸。平均流量孔隙尺寸通过用表面张力非常低的液体（即“Coulter  POROFIL”液）湿润测试样品来测定。空气压力施加在样品的一个侧面上，当气压增加时，最后流体在最大孔中的毛细吸力被克服，液体被压出而使空气透过样品，进一步增加气压，愈来愈小的孔隙将清除。可以确立经湿润的样品的流量对压力的关系并和干样品的结果进行比较，平均流量孔隙尺寸可由代表50%干样流量对压力的曲线和代表湿样流量对压力的曲线的交点测得。在那一特定压力下打开的孔隙的直径（即平均流量孔隙尺寸）可由下面表示式求出：

孔隙直径（微米）＝40τ/压力

其中τ为流体表面张力，单位为毫牛顿/米（mN/M）;压力是指所施加的压力，用毫巴（mbar）表示，可以假定用来湿润样品的表面张力非常小的液体与样品的接触角约为零。

微粒截留效率根据IBR测试方法编号E-317的1991年1月15日修订版G由密执根州Grass  Lake的InterBasic资源公司测定，该实验测定悬浮在纯净空气中的干颗粒经单向竞相通过试验在空气过滤器上的保留量。将一种浓缩的污物悬浮体注入到被导向测试样品的喂入气流中。在测试过滤器的上游和下游均测定颗粒尺寸分布。干污物可从通用汽车公司的A.C.Spark  Plug分部购得，分细级（0.09～1.0微米）和粗级（1.5～10.0微米以上）。细级颗粒的颗粒尺寸分布用HIAC/Royco  5109颗粒计数系统测定，该系统可从太平洋科学公司的HIAC/Royco分部购得，粗级颗粒的颗粒尺寸分布用HIAC/Royco  LD400传感器，S/N  9002-020（可从太平洋科学公司的HIAC/Royco分部得到）测定。试验在室温、每分钟以4和8标准立方英尺的气流通过一个直径约90毫米的圆形样品的条件下进行。

对照防透织物和可拉伸防透织物的一般性能列于表6。表7和表8表示对照用防透材料和可拉伸的防透材料的微粒防透性测试结果。一般说来，具有拉伸和回复性的防透材料的微粒防透性至少应和对照防透材料的防透性同效。

表6

对照试样

未粘合  230℃表面

51克/米²熔喷聚丙烯 温度颈缩30%

水静压头(厘米)  67  72

胀量(英寸)  .016  .021

杯压破(克)  242  187

(克/毫米)  5223  3664

基重(克/米²) 53.2 58.7

机器方向张力

峰值负荷(磅)  7.63  7.54

峰值伸长(%)  14.2  6.42

峰值总吸收能(英寸·磅力/英寸²) 2.43 .882

横向张力

峰值负荷(磅)  4.76  3.07

峰值伸长(%)  27.8  36.1

峰值总吸收能(英寸·磅力/英寸²) 2.93 1.68

Frazier孔隙度  31  32

(立方英尺/分)/平方英尺

平均流量孔隙尺寸(微米)  17.5  17.0

孔径分布%:

<5微米  3  3

5至10  17  14

10至15  28  30

15至20  39  39

20至25  10  10

25至30  2  3

>30  <1  <1

实施例3

将熔喷纤维层压制品和包括熔喷纤维的层压制品加热到230°F（110℃）。沿材料的机器方向施加一个张力直到观察到宽度减少30%为止（即直到观察到30%的颈缩为止）。在维持材料颈缩条件下冷却。成品材料在横机方向（即垂直于机器的方向）具有拉伸和回复性。材料的拉伸和回复性的测量在一块4英寸×6英寸的可拉伸材料样品上进行。6英寸方向为横机方向，4英寸方向为机器方向。

将该材料样品夹到1122型Instron通用测试仪的夹头上，并在横机方向（沿6英寸长度方向）拉伸该材料样品。标距长度设定为3英寸，夹具在材料上的位置用线标记。

对于特定的拉伸百分数，设定Instron测试仪将材料拉伸指定的长度：

0.3英寸＝初始夹头间距的10%，或10%拉伸

0.6英寸＝初始夹头间距的20%，或20%拉伸

0.9英寸＝初始夹头间距的30%，或30%拉伸

1.2英寸＝初始夹头间距的40%，或40%拉伸

1.5英寸＝初始夹头间距的50%，或50%拉伸

1.8英寸＝初始夹头间距的60%，或60%拉伸

2.1英寸＝初始夹头间距的70%，或70%拉伸

2.4英寸＝初始夹头间距的80%，或80%拉伸

2.7英寸＝初始夹头间距的90%，或90%拉伸

3.0英寸＝初始夹头间距的100%，或100%拉伸

将不同材料的样品拉伸到每一个指定的长度然后立即放松并从夹头上移去。

表9列出了经处理后具有拉伸和回复性的非织造层压制品的拉伸和回复试验结果。这种可拉伸的防透织物是由二层18gsm的纺粘纤维网夹心一层18gsm熔喷纤维非织造防透布构成的。这种材料的总基重约为54gsm。这种特殊的层压制品的纺粘和熔喷织物是由含约3～4%（重量）的乙烯共聚单体和约96～97%（重量）的丙烯的可挤出的无规共聚物形成的。

某些样品在被移出Instron测试仪的夹头进行回复性计算之前，反复三次被拉到最大拉伸长度然后松弛。由此得到的回复值称作三次重复拉伸后的回复。表10列出了一种经过处理具有拉伸和回复性的51gsm未粘合熔喷聚丙烯纤维非织造纤维网的拉伸和回复测试结果。表11列出了一种经过处理具有拉伸和回复性的非织造层压制品的拉伸和回复测试结果。这种可拉伸的防透织物是由二层13.6gsm的纺粘纤维网夹心一层6.8gsm的熔喷纤维非织造防透布构成的。这种材料的总基重约为34gsm。这种特殊层压制品的纺粘和熔喷织物是由含约3～4%（重量）的乙烯共聚单体和约96～97%（重量）的丙烯的可挤出的无规共聚物形成的。

表9

材料  拉伸%  回复%

54克/米²10 100

纺粘/熔喷/  20  100

纺粘层压制品  30  100

40  100

50  100

60  93

70  88

80  82

表10

第一次拉伸的  重复三次拉伸

材料  拉伸%  平均回复%  后的平均回复%

51克/米²10 100 100

熔喷聚丙烯  20  97  97

30  98  100

表11

第一次拉伸的  重复三次拉伸

材料  拉伸%  平均回复%  后的平均回复%

34克/米²10 100

纺粘/熔喷/  20  100  97

纺粘层压制品  30  98

40  96

50  95  89

60  94

70  91

80  88  78

90  89

本发明还涉及用上述可拉伸防透织物制成的用后可弃保护服。一般说来，这种保护服基本上或完全由可拉伸防透材料组成，具有拉伸和回复性的本发明的用后可弃保护服特别适合用作诸如外科手术服、连身服及尿布等保护服。其中防透织物具有单向拉伸性（即一般在一个方向具有拉伸和回复能力）的本发明的实施方案特别适合这类应用，因为用这种材料制成的衣服既具有便于穿戴的尺寸稳定性，又有能给穿着者以舒适感的拉伸和回复性。此外，特别是长时间穿着后，可拉伸防透织物的柔软性和顺应性使保护服穿着贴身，在活动时产生低噪音和最小的拱胀和隆起。

在大多数应用中，适合于拉伸10%以上并基本上回复到未拉伸的尺寸的材料是适用的。例如适合于拉伸约13～20%的材料可用作连身服和长袍，在某些应用中，可能希望使用拉伸水平远大于15%的防透织物，例如能拉伸35%或更多的防透织物。还设想本发明的用后可弃保护服可包含可能具有不同程度的拉伸和回复性的防透织物片，翼片或部分。例如，一种用后可弃的保护服可包括一种能拉伸约15%的防透织物做成的身体部分，还包括一种能拉伸远大于15%（如约50%或更多）的防透织物做成的与身体部分相连的袖子部分。还想到使袖子部分或其他部分（如衣服的裤腿部分、肩部或背部）包含拉伸和回复性非常好的防透织物片以使衣服上靠近肘、膝、肩、裆部及其他有这种需要的部分有更大的顺应性。

本发明的一个方面，防透织物的拉伸和回复性可以是不均匀的。这种不均匀性可以是有意的或由加工设备的局限性造成。例如，防透织物的一部分可能能够比同一材料的另一部分多拉伸约5%至约15%和/或少回复约5%至约15%。

一种可用来制作本发明的用后可弃保护服的可颈缩防透织物的范例是非织造层压织物，它由至少一层具有拉伸和回复性的熔喷纤维（包括熔喷微纤）非织造纤维网和至少一层连续长丝纺粘纤维网粘合在一起组成。一种三层织物的例子由第一外层的纺粘纤维网、中间层的熔喷纤维纤维网和第二外层的纺粘纤维网构成，可简称为“SMS”。这种织物在美国专利4，041，203、4，374，888和4，753，843中有叙述，它们的内容在此引入以供参考。这些专利均转让给本发明的受让人Kimberly-Clark公司。

为了改进抗液性和降低静电荷累积，材料还可用合成物如Zepel

和Zelek

K-C进行处理，这类化合物可从E.I.du Pont De Nemours购得。

图19说明能顺应穿着者人体、由可拉伸防透织物制成的本发明的用后可弃外科手术衣80的范例。这类衣服可按照已知的自动、半自动或手工缝合程序加工。Winters的美国专利3，570，012叙述了一个例子，在此引入，该专利已转让给本发明的受让人。如图所示，手术衣80包括袖子82、袖口84、带有闭锁部件88的颈口86、重叠的后衣襟14和用来系衣的腰带90。做袖子82的可拉伸防透织物可以取向以使其拉伸方向和袖子82的活动方向（即长度方向）平行或横切。每种构形都有某些优点，例如，如果袖子82的织物的拉伸方向和袖子的活动方向（即长度方向）垂直（横切），此袖子的尺寸稳定性特别适合于闭口手套服的袖子部分。

上述材料也很适合用于用后可弃个人护理产品的结构，如用后可弃尿布和失禁产品等能顺应穿着者身体的产品，这些材料特别适合用作用后可弃尿布的外层，这种尿布舒适而且合身，但将液体保留在尿布范围内。

图20是说明包括衬里94、吸收介质96和基底材料98的用后可弃尿布或失禁产品92的范例的示意图。最好底布材料98是上述可拉伸防透织物并能顺应穿着者身体。用后可弃尿布及失禁产品例子在美国专利3，520，303、4，701，171、4，747，846和4，756，709中有叙述，这些专利均转让给本发明的受让人，在此引入供参考。

图21是说明能顺应穿着者身体的本发明的用后可弃保护连身服100的范例的示意图。连身服100包括由左面身体部分104和左腿部分106组成的左衣片102，包括和左衣片102用接缝110连接的左袖部分108。连身服还包括由右面身体部分114和右腿部分116组成的右衣片112，包括和右衣片112用接缝120连接的右袖部分118，左衣片102和右衣片112由拉锁122和接缝124接合。领子126由接缝128连到衣服上，最好是左衣片102和右衣片112呈由接缝130接合其上半部132和下半部134的结构。上半部132的防透织物的拉伸方向对应于图中箭头指示的方向;下半部134的防透织物的拉伸方向对应于图中箭头指示的方向。同样地，袖子部分108和118所希望的拉伸方向对应于图中箭头指示的方向。还考虑了不同结构，各种接合和其他可能结构的衣片没有示出。美国专利4，670，913叙述了一种连身服的例子，该专利已转让于本发明的受让人并在此引入以供参考。

前面所述涉及本发明的优选实施方案，在不偏离下述权利要求所限定的本发明的精神及范围的条件下可做出多种修改或改变。

Claims (31)

1、一种生产可拉伸非织造防透织物的方法，该方法包括：将一种包括非弹性体熔喷热塑性聚合物纤维的非织造纤维网加热到该纤维网的峰值总吸收能至少比该纤维网在室温下所吸收的能量约大250%时的温度；施加一个张力使加热的非织造纤维网颈缩；冷却该被颈缩的非织造纤维网。

2、权利要求1所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括一种选自聚烯烃、聚酯和聚酰胺的聚合物。

3、权利要求2所述的方法，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物中的一种或多种。

4、权利要求3所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括熔喷聚烯烃纤维，由这种纤维组成的非织造纤维网被加热到高于聚合物的α-转变温度到比熔化开始并出现5%液体的温度低约10%的温度范围。

5、权利要求3所述的方法，其中熔喷热塑性聚合物纤维包括熔喷聚丙烯纤维，由这种纤维组成的非织造纤维网被加热到约105℃到约145℃的温度范围。

6、权利要求5所述的方法，其中熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网被加热到约110℃到约140℃的温度范围。

7、权利要求5所述的方法，其中熔喷聚丙烯纤维的非织造纤维网被加热到约120℃到约125℃的温度范围。

8、权利要求1所述的方法，其中张力足以使非织造纤维网颈缩到至少比张力施加前非织造纤维网的宽度小约10%的颈缩后宽度。

9、权利要求8所述的方法，其中张力足以使非织造纤维网颈缩到至少比张力施加前非织造纤维网的宽度小约15%到约50%的颈缩后宽度。

10、权利要求1所述的方法，其中非织造纤维网用红外辐射、蒸汽滚筒、微波、超声波能、火焰、热气和热液等加热。

11、一种可拉伸非织造防透织物，该织物包括至少一层非弹性体的熔喷热塑性聚合物纤维，这种防透织物被加热，然后颈缩，使它至少能比同样的未经处理的熔喷纤维非织造纤维网多拉伸约10%。

12、权利要求11的可拉伸防透织物，其中可拉伸的防透织物适合于拉伸约15%到约60%，且在被拉伸约60%时至少回复约70%。

13、权利要求12的可拉伸防透织物，其中可拉伸的防透织物适合于拉伸约20%到约30%，且在被拉伸约30%时至少回复约75%。

14、权利要求11的可拉伸防透织物，其中该织物提供至少约30厘米静水压头的防水渗透性。

15、权利要求14的可拉伸防透织物，其中静水压头在约35厘米到约120厘米的范围内。

16、权利要求15的可拉伸防透织物，其中静水压头在约40厘米到约90厘米的范围内。

17、权利要求11的可拉伸防透织物，其中该织物对平均直径大于约0.1微米的微粒提供至少约40%的微粒截留效率。

18、权利要求11的可拉伸防透织物，其中该织物对平均直径大于约0.1微米的微粒提供至少约50%的微粒截留效率。

19、权利要求11的可拉伸防透织物，其中该织物对平均直径大于约1.5微米的微粒提供至少约95%的微粒截留效率。

20、权利要求11的可拉伸防透织物，其中熔喷纤维包括熔喷微纤。

21、权利要求20的可拉伸防透织物，其中经光学图象分析测得至少约50%的熔喷微纤的平均直径小于5微米。

22、权利要求11的可拉伸防透织物，其中非弹性体熔喷热塑性聚合物纤维包括一种选自聚烯烃、聚酯和聚酰胺的聚合物。

23、权利要求22的可拉伸防透织物，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物中的一种或多种。

24、权利要求11的可拉伸防透织物，其中非弹性体熔喷热塑性聚合物纤维还包括一种或多种辅助材料，辅助材料选自纺织纤维、木浆纤维、微粒和超吸收性材料。

25、权利要求11的可拉伸防透织物，其中非织造纤维网的基重约为6克/米²到约400克/米²。

26、一种多层材料，该材料包括至少一层权利要求11所述的可拉伸的防透织物和至少一层其他材料层。

27、权利要求26的多层材料，其中其他层选自机织物、针织物、梳网粘合纤维网、连续长丝纺粘纤维网、熔喷纤维纤维网和上述材料的结合物等。

28、一种用后可弃的保护服，它由一般为平面的布块经合缝接合而成，其中至少有一块由非织造材料组成，而该材料包括至少一层权利要求11所述的可拉伸的防透织物。

29、权利要求28所述的用后可充保护服，该保护服是一种保护连身服，它包括一个身体部分、由身体部分延伸的袖子部分和裤腿部分，且其中防透织物的拉伸和回复性的方向至少和所述的身体部分、袖子部分或裤腿部分中之一的活动方向平行。

30、权利要求28所述的用后可弃保护服，该保护服是一种长袍，它包括身体部分和由此而延伸的袖子部分，其中防透织物的拉伸和回复性的方向至少和所述的身体部分或袖子部分中之一的活动方向平行。

31、权利要求28所述的用后可弃保护服，该保护服是一种保护套装，它包括由身体部分和由此而延伸的袖子部分组成的上面部分和由裤腿部分组成的下面部分。

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