[发明专利]由聚氨酯和聚烯烃制成的复合元件

说明书

复合元件是其中两种或更多种由不同材料组成的基材复合在一起的元 件。

复合元件对于宽范围的应用而言是重要的。该类复合元件通常将聚合 物膜复合或将聚合物膜与纤维网复合。

纤维网是由纤维组成的织物。特别重要的是非织造纤维网(非织造织 物)。在该类非织造纤维网中，纤维以物理或化学方式粘合在一起，例如通 过使用胶粘剂粘合在一起。

通常将合成聚合物用作非织造织物的纤维状材料。非织造织物用于卫 生领域，例如用于尿布和一次性法兰绒布，或用于技术工业应用如过滤器 中，用于医疗/药物应用中，用于结构和市政工程中，尤其作为土工布和屋 顶垫层。基于合成聚合物的非织造织物主要以连续方法生产。这里尤其可 以提到熔喷和纺粘方法。在这些方法中，将聚合物在挤出机中熔融并泵送 到喷丝板。现有技术的纺粘方法在高通过量下操作并利用宽度高达5m的 纺丝箱体来连续生产纺粘的非织造织物。非织造织物还可以由短纤维生产。 将长度为25-400mm，但优选40-60mm并且线密度为3.3-8分特的短纤维 以平行排列或未整理形式铺设在运输带上，然后以热或化学方式粘结在一 起。

聚丙烯(PP)非织造织物作为屋顶垫层使用是重要且不断增长的市场。 PP非织造织物的孔隙率确保非常良好的阁楼通风。然而，这也暴露出PP 非织造织物的巨大缺点。这是因为通过渗漏的屋顶进来的水也将通过该多 孔非织造织物层。这是为什么人们试图将PP非织造织物粘结到膜上以便 可以以此方式得到抗渗的复合材料。非织造织物赋予该复合材料以机械稳 定性和抗撕裂性，而膜赋予它以所需抗渗性。然而，该复合材料还必须具 有必要的透气性。包含PP非织造织物和PP膜的复合材料例如由于PP的 低水蒸气渗透性而不合格。

热塑性聚氨酯(TPU)是具有热塑性加工性能的聚氨酯。热塑性在这里 是指如下聚氨酯性能：在150-300℃的典型聚氨酯温度范围内能重复地热 时软化冷却时硬化，并且在软化状态下通过流动重复地以模塑部件、挤出 部件或成型部件模塑成中间或最终制品。

由基于聚醚醇和聚酯醇的热塑性聚氨酯组成的膜具有高的整体水蒸气 渗透性。这就是为什么在水蒸气渗透性和防水性例如在功能服装中重要时 通常使用TPU膜。

然而，PP和TPU的性质不同且不能相互粘结。复合材料在最小负荷 下分层。与工艺如注塑接近的现有技术是通过等离子体或电晕处理将PP 亲水化，从而可以以此方式产生粘结。然而，需要高能量输入以实现足够 的亲水化。这可能引起PP网受损，特别是当它们具有低定量时。

由聚丙烯组成的非织造织物没有弹性。因此，在卫生应用中，例如在 尿布中，需要将聚丙烯非织造织物与弹性纤维如聚氨酯弹性纤维结合，以 便可以确保必要的穿着舒适性。然而，该方法复杂且昂贵。非织造织物本 身具有弹性则更好。

由TPU组成的非织造织物具有该所需弹性。然而，发现TPU非织造 织物靠近人皮肤穿上几小时后感觉到穿着舒适性象橡胶一样令人不爽。这 就是为什么TPU非织造织物通常以双组分模式生产。双组分模式指TPU 芯例如被聚烯烃皮层包围。这样产生光滑的不粘表面。然而，该双组分方 法非常复杂且因此昂贵。因此，制造设备的所有组件均需双份，即两个分 开的挤出机、分开的熔融管线、泵等。此外，喷丝板非常复杂且因此昂贵。

因此，更为有利的是以与聚烯烃非织造织物的复合材料生产TPU非织 造织物。此时TPU非织造织物提供弹性，而聚烯烃非织造织物提供爽快的 穿着舒适性。然而，迄今为止所有在该方向上的尝试都失败了，因为尚不 能够在TPU非织造织物和聚烯烃非织造织物之间产生粘结。

本发明的目的是提供一种复合元件，其生产简单且具有特定应用所必 需的性能。当用作屋顶垫层时，该复合元件或层压体尤其应具有良好的机 械性能以及必需的透气性。层压体应可以以容易和环境友好的方式得到和 使用。

我们发现该目的由开头所定义的复合元件实现。我们还发现了该复合 元件的用途，尤其包括作为屋顶垫层的用途。

本发明的复合元件包含通过粘合剂复合在一起的由聚烯烃组成的基材 和由聚氨酯组成的基材。

聚氨酯

聚氨酯优选包括热塑性聚氨酯(TPU)。

热塑性聚氨酯是在加热到聚氨酯可以流动的温度，例如加热到 150-300℃的温度和冷却时仍能成型的聚氨酯，即可以再次赋予流动性、 制成所需形状并冷却的聚氨酯。在软化状态下，聚氨酯可以成型为任何所 需形状、挤出或以其他方式加工。