CN101121801A - 无纺布复合经济母粒及其生产方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无纺布复合经济母粒及其生产方法和设备，所述母粒配方为：融熔指数60－90的聚丙烯树脂12－18份，融熔指数3－30的聚丙烯树脂6－10，纳米级活性碳酸钙55－65，聚乙烯蜡8－10，复合抗氧剂0.5－0.7，硬脂酸锌1.5－2.5，钛酸酯1.5－2.5，白油1.5－2，金红石钛白粉1.5－2；母粒生产方法为：将原料充分混合后送入双螺杆挤出机，再送入单螺杆挤出机，经熔融挤出、切粒、筛选制得无纺布成品；所述生产设备采用的是一台阶梯式螺杆挤出机，包括第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机，两台挤出机呈“T”字型布置。本发明采用纳米级活性碳酸钙可以部分取代无纺布用PP材料，将本发明添加至无纺布所用原料PP中，在熔喷和压延保证纤维不断的前提下可大大地降低材料成本，并可节省大量的能源。

Description

无纺布复合经济母粒及其生产方法和设备

技术领域：

本发明涉及一种无纺布。尤其是涉及一种用作无纺布的、以部分取代PP的无纺布复合经济母粒及其生产方法和设备。属非织造布用材料及其专用生产设备技术领域。

背景技术：

制作无纺布的原料，以往全部采用的是PP(聚丙烯)，PP为石油副产品，价格较高，且需消耗大量的能源。

目前，填充改性、功能母粒、色母粒加工工艺一般是：采用高速旋转混合机将介体及各种助剂与无机物充分掺混、脱水活化，形成半溶团块，然后采用破碎机进行破碎后用单螺杆或双螺杆挤出机完成造粒过程。随着社会的进步和人们对环保的重视，许多改性过程正在向无溶剂化改良，改性材料对一些水性也提出了更严格的脱挥要求。另一方面，有时出于某些改性和加工工艺上的要求，在共混物熔体或物流中加入一些低分子化合物以便于介体与其它无机、有机增强填料和各种有助于加工或使被加工混合物具有所需最终性能的各种添加剂进行混炼，而经混炼过程后又需要将这些不需要的可挥发物分离出去。此外，有些工艺要求使用与介体不互溶的低沸之物，将产品中需要的助剂等从共混体中溶解进行分离，如采用现通常的工艺过程及设备，则工艺流程复杂，耗时费力，对生产有着制约，为此这些过程都要求使用新的工艺和对设备进行改造。

目前使用的单螺杆挤出机，通常按照螺杆旋转方向，由输料段进入的物料按一定的压缩比压缩，在混炼段进行渗混、分散，其脱挥效果差，需要经过二次或三次重复加工才能完成最终性能的分散、脱挥要求。而使用的双螺杆挤出机，是能够完成各种共混物流体系的渗混均化、脱挥过程的有效设备，但同向旋转双螺杆挤出对物料的剪切作用大，由于物料长时期处在高温高压下，特别是物料在完成各性能后其流体还处在极高的温度下完成挤出，对产品的某些性能等都会有不利的影响，高温挤出的产品密实度差，易二次吸水。同时双螺杆挤出机自洁性差，造成物料停留时间长，分散混合性较差，对生产工艺要求极高，因些限制了它们各自在生产中的应用。

发明内容

本发明的第一目的在于克服上述不足，提供一种材料价格较低的无纺布复合经济母粒，以部分取代材料价格较高的无纺布用PP材料。

本发明的第二目的在于克服上述不足，提供一种材料价格较低的无纺布复合经济母粒的生产方法。

本发明的第三目的在于克服上述不足，提供一种具有较佳脱挥、混合和输送效果的用于高浓度填充、着色体系的阶梯式双螺杆挤出机。

本发明的第一目的是这样实现的：一种无纺布复合经济母粒，其特征在于它主要由以下重量份的原料组成：

融熔指数60-90的聚丙烯树脂12-18份

融熔指数3-30的聚丙烯树脂6-10份

纳米级活性碳酸钙55-65份

聚乙烯蜡8-10份

复合抗氧剂0.5-0.7份

硬脂酸锌1.5-2.5份

钛酸酯1.5-2.5份

白油1.5-2份

金红石钛白粉1.5-2份。

本发明通过将融熔指数60-90的聚丙烯树脂和融熔指数3-30的聚丙烯树脂两者同时使用，通过不同的配比可以起到调节整个融熔指数的目的。

所述微米级活性碳酸钙，其作用是降低原料成本，不易化学反应，热稳定性好，白度好，吸油率低，无毒、无味、易分散；

所述聚乙烯蜡，其作用为润滑剂和分散剂，可以提高产品的光洁度和挤出时流动性，

所述复合抗氧剂，具有突出的强稳定性，对产品有长效保护作用，可有效的抑制聚合物的热降解和氧化降解，提高产品的质量指标；

所述硬脂酸锌，是脂肪酸金属盐，在通常塑料制品中，是最有效的润滑剂，可以改善颜料的扩散性，减少塑料机械内摩擦力，提高产品挤出率，同时，增加材料表面的光泽度等。

所述钛酸酯偶联剂，可以提高碳酸钙的分散性，对碳酸钙作改性处理，特别是在纺长丝无纺布中的可纺性可大大提高；

所述白油，其作用是稀释偶联剂，覆盖每个分子，提高分散性；

所述金红石钛白粉，对无色无纺布起消光作和，提高产品白度。

本发明的第二目的是这样实现的：一种无纺布复合经济母粒的生产方法，其特征在于该方法主要包括以下工艺步骤：

步骤一、配料

按配比将上述原料置于一搅拌容器内，搅拌混合均匀。

步骤二、成型

将充分混合的混合料送入双螺杆挤出机，使其充分混合、熔融、分散并挤出成型，在此过程中，利用循环水控制温度。

步骤三、造粒

将双螺杆挤出机挤出的成型物再送入单螺杆挤出机，经熔融挤出、切粒、振动筛筛选制得无纺布复合经济母粒，包装即可。

本发明采用纳米级活性碳酸钙可以部分取代无纺布用PP材料，将本发明添加至无纺布所用原料PP中，在熔喷和压延保证纤维不断的前提下可大大地降低材料成本，并可节省大量的能源。

本发明的第三目的是这样实现的：一种阶梯式螺杆挤出机，其特征在于：它包括第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机，所述第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机呈“T”字型布置，第一阶双螺杆挤出机的出料口与第二阶单螺杆挤出机的进料口相连通。

本发明阶梯式螺杆挤出机，所述第一阶双螺杆挤出机包括传动装置I、喂料装置I和输送混合装置I，所述输送混合装置I包括筒体I和装在筒体I内的啮合平行同向旋转的双螺杆元件，所述螺杆元件包括螺杆芯轴、螺纹元件和捏合元件，所述传动装置I与螺杆芯轴相连，螺纹元件和捏合元件从上游侧到下游侧排列在螺杆芯轴上；所述第二阶单螺杆挤出机包括传动装置II、输送混合装置II和挤出切粒装置，所述输送混合装置II系统包括筒体II和螺杆，所述传动装置II与螺杆相连。

物料由第一阶双螺杆挤出机出料端经第二阶单螺杆挤出机的进料端进入第二阶单螺杆挤出机，进入第二阶单螺杆挤出机的物料已基本呈塑化状态，可以避免积料停留时间长而引起分解。因此本发明阶梯式双螺杆挤出机具有较佳脱挥、混合和输送效果，可适应当前共混物生产高浓度填充、着色体系。

附图说明

图1为本发明采用的阶梯式螺杆挤出机的总体结构示意图。

图2为本发明采用的第一阶双螺杆挤出机的螺杆结构示意图。

图3为本发明采用的第二阶单螺杆挤出机的螺杆结构示意图。

图中：驱动电机I1、联轴器I2、齿轮箱I3、喂料装置4、脱挥排气口5、筒体I6、捏合元件7、螺纹元件8、螺杆芯轴9、驱动电机II10、联轴器II11、齿轮箱II12、螺杆13、挤出切料系统14和筒体II15。

具体实施方式

实施例1：

一、备料

称取融熔指数90的聚丙烯树脂15kg，融熔指数3的聚丙烯树脂8kg，纳米级活性碳酸钙60kg，聚乙烯蜡9kg，复合抗氧剂0.6kg，硬脂酸锌2kg，钛酸酯2kg，白油1.7kg，金红石钛白粉1.7kg。

二、配料

按配比将上述原料置于一搅拌容器内，搅拌混合均匀。

三、成型

将充分混合的混合料送入双螺杆挤出机，使其充分混合、熔融、分散并挤出成型，在此过程中，利用循环水控制温度。

四、造粒

将双螺杆挤出机挤出的成型物送入单螺杆挤出机，经熔融挤出、切粒、振动筛筛选制得无纺布成品，包装即可。

实施例2：

一、备料

称取融熔指数60的聚丙烯树脂15kg，融熔指数30的聚丙烯树脂8kg，纳米级活性碳酸钙60kg，聚乙烯蜡9kg，复合抗氧剂0.6kg，硬脂酸锌2kg，钛酸酯偶联剂2kg，白油1.7kg，金红石钛白粉1.7kg。

其余均同例1。

上述生产过程采用的是一台阶梯式螺杆挤出机，其结构如图1所示。该阶梯式螺杆挤出机由第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机组成。所述第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机呈“T”字型布置，第一阶双螺杆挤出机的出料口与第二阶单螺杆挤出机的进料端相连通。

所述第一阶双螺杆挤出机主要由驱动电机I1、联轴器I2、齿轮箱I3、喂料装置4、输送混合装置、脱挥排气系统和软水循环系统(未示出)组成。所述输送混合装置主要由筒体I6、螺杆芯轴9、螺纹元件8、捏合元件7和螺杆控温系统(未示出)组成，如图2。驱动电机I1通过联轴器I2与齿轮箱I3相连，齿轮箱I3输出轴与螺杆芯轴7相连。本实施方案使用了螺杆直径为62mm，螺杆有效长径比为40，筒体I6分九段控温，螺杆中心距为52mm，螺纹啮合深度11mm，螺距44-72mm，螺杆头数2。筒体I6顶部设置喂料装置4一个，脱挥排气口5三个。

所述第二阶单螺杆挤出机主要由驱动电机II10、联轴器II11、齿轮箱II12、输送混合装置、软水循环系统(未示出)和挤出切料装置14组成。所述输送混合装置主要由筒体II15、螺杆13(如图3)和螺杆控温系统(未示出)组成，螺杆13装在筒体II15内。驱动电机II10通过联轴器II11与齿轮箱II12相连，齿轮箱II12输出轴与螺杆13相连。本实施方案使用了螺杆直径为150mm，螺杆有效长径比为7，筒体II分二段控温，螺杆头数1。

所述第一阶双螺杆挤出机出料端可安装或不安装断料刀片，具体视物料而定。并在第一阶双螺杆挤出机出料端与第二阶单螺杆挤出机的进料端之间设置过滤排气连接罩。

工作原理：

根据工艺要求设置第一阶、第二阶各区段温度，升温达到设置温度时，启动电机，按一定量将粉体及混合体加入第一阶双螺杆挤出机的加料口中，

在前五段筒体内高压预混和后，共混流体流到第六段排气口进行预脱挥，可脱除50％～60％的挥发份，共混流体到第九段排气口时进行二次真空排气，可脱除30％～40％的挥发份。脱除了挥发份的流体通过输送螺纹元件送入第二阶单螺杆挤出机，其间完成最后少量挥发份的脱除，进入第二阶的半塑化物体，低温高压从出料口至挤出造粒系统，完成整个加工工艺。

本发明采用的阶梯式螺杆挤出机是一种有效的生产设备，它是通过螺杆功能，使共混物流体处在高压掺混、分散、熔炼及高于挥发性成份温度的状态下，进行一个和多个排气段，在此压力突然降低或呈负压时，低沸之物、水分子及低分子物急剧气化，冲破熔体包裹的阻力以气态排出机体外，这些过程可视产品的要求经几次重复，可使熔体内残余挥发物含量降至最低，脱挥过程完成的共混物进入挤出造粒设备，在低温、高压情况下完成成粒产品，使共混物提高密实度，不会被二次吸湿水份，保证了产品加工工艺要求及储存运输的需要。

Claims (7)

1.一种无纺布复合经济母粒，其特征在于它主要由以下重量份的原料组成：

融熔指数60-90的聚丙烯树脂12-18份

融熔指数3-30的聚丙烯树脂6-10份

纳米级活性碳酸钙55-65份

聚乙烯蜡8-10份

复合抗氧剂0.5-0.7份

硬脂酸锌1.5-2.5份

钛酸酯偶联剂1.5-2.5份

白油1.5-2份

金红石钛白粉1.5-2份。

2.根据权利要求1所述的一种无纺布复合经济母粒，其特征在于它主要由以下重量份的原料组成：

融熔指数60-90的聚丙烯树脂15份

融熔指数3-30的聚丙烯树脂8份

纳米级活性碳酸钙60份

聚乙烯蜡9份

复合抗氧剂0.6份

硬脂酸锌2份

钛酸酯偶联剂2份

白油1.7份

金红石钛白粉1.7份。

3.一种如权利要求1所述的无纺布复合经济母粒的生产方法，其特征在于该方法主要包括以下工艺步骤：

步骤一、配料

按配比将上述原料置于一搅拌容器内，搅拌混合均匀，

步骤二、成型

将充分混合的混合料送入双螺杆挤出机，使其充分混合、熔融、分散并挤出成型，

步骤三、造粒

将双螺杆挤出机挤出的成型物送入单螺杆挤出机，经熔融挤出、切粒、振动筛筛选制得无纺布复合经济母粒，包装。

4.一种如权利要求1所述的无纺布复合经济母粒的生产设备，其特征在于：所述生产设备采用的是一台阶梯式螺杆挤出机，所述阶梯式螺杆挤出机包括第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机，所述第一阶双螺杆挤出机和第二阶单螺杆挤出机呈“T”字型布置，第一阶双螺杆挤出机的出料口与第二阶单螺杆挤出机的进料口相连通。

5.根据权利要求4所述的一种无纺布复合经济母粒的生产设备，其特征在于：所述第一阶双螺杆挤出机包括传动装置I、喂料装置I(4)和输送混合装置I，所述输送混合装置I包括筒体I(6)和装在筒体I(6)内的啮合平行同向旋转的双螺杆元件，所述螺杆元件包括螺杆芯轴(9)、螺纹元件(8)和捏合元件(7)，所述传动装置I与螺杆芯轴(9)相连，螺纹元件(8)和捏合元件(7)从上游侧到下游侧排列在螺杆芯轴(9)上；所述第二阶单螺杆挤出机包括传动装置II、输送混合装置II和挤出切粒装置(14)，所述输送混合装置II系统包括筒体II(15)和装在筒体II(15)内的螺杆(13)，所述传动装置II与螺杆(13)相连。

6.根据权利要求5所述的一种无纺布复合经济母粒的生产设备，其特征在于：所述第一阶双螺杆挤出机的螺杆直径为62mm，螺杆有效长径比为40，螺杆中心距为52mm，螺纹啮合深度11mm，螺距44-72mm双头；所述第二阶单螺杆挤出机的螺杆直径为150mm，螺杆有效长径比为7，单头。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种无纺布复合经济母粒的生产设备，其特征在于：所述第一阶双螺杆挤出机出料端安装有断料刀片。

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