CN101956326B - 聚丙烯sms复合无纺布及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了聚丙烯SMS复合无纺布及其加工方法，包括第一纺粘无纺布层、第二熔喷无纺布层和第三纺粘无纺布层，顺序复合；第一纺粘无纺布层或第三纺粘无纺布层，由包括等规聚丙烯与聚磷酸铵粉末的原料按照比例进行混合，通过纺粘法工艺生产制得；第二熔喷无纺布层，由包括等规聚丙烯切片与季戊四醇的原料按比例进行混合，按照熔喷法生产工艺制得；采用IFR阻燃体系对聚丙烯无纺布进行阻燃整理，将不同的组分以不同的方式添加到聚丙烯SMS复合材料的各个分层，达到良好阻燃、防水效果；并且保持原有聚丙烯材料的拒水性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯无纺布，特别是涉及一种聚丙烯复合SMS无纺布及加工方法。
背景技术
火灾意味着生命和安全的损失，对飞机来说尤其如此，火灾导致空难，飞机火灾给扑救带来困难，这就要求材料难于着火，着火后缓慢释放热量，释放尽量少的烟雾和毒气，一切都是为旅客赢得以秒为计的逃生时间。飞机座椅套是飞机客仓中重要的组成部分，且与旅客直接接触，是座椅上常用的纺织品材料。为了安全需要，这些飞机座椅套的阻燃是很重要的。各国都制定了相应的阻燃标准加以控制，例如美国的FAR25-853标准、中国的CCAR-25标准等。
聚丙烯无纺布材料由于密度小、同体积材料中重量轻而适用于飞机及航空用，但是也存在易燃、易产生静电等缺点。而且，由于聚丙烯无纺布燃烧性好，阻燃整理困难，其常用的阻燃剂为卤素阻燃剂特别是溴系阻燃剂，燃烧时容易放出有毒有害气体，容易对环境和人体造成伤害。
为解决卤素阻燃剂环保问题，环保型阻燃剂应运而生。采用金属阻燃剂对聚丙烯无纺布进行整理时，采用内添加方式由于添加量巨大，根本无法进行纺丝，而采用外部涂层整理或浸轧整理，布的手感、外观以及防水性根本无法保证；膨胀型（IFR）阻燃剂在聚丙烯材料上应用被证明是一种有效的手段，申请号为200810063989和200810203878的中国专利申请已经记载了将聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯材料的制备上，所制的复合材料具有较好的阻燃性能和环保效果。
但相对于卤素特别是溴系阻燃剂来讲，膨胀型（IFR）阻燃剂添加量通常也比较大，通过外部涂层整理或浸轧整理方式进行添加，由于其中聚磷酸铵系物质容易吸潮，会达不到要求的防水效果，采用微胶囊包覆或添加聚水整理剂的方式
进行整理，会使成本增加，不利于产品应用推广；而如果采用内添加的方式，由于添加量比较大，而常规纺粘无纺布纤维细度一般在15微米以下，而熔喷无纺布纤维细度在几百纳米到1微米之间，其他物质的大量添加会造成纺丝断丝、并丝或无法纺丝的情况。这些问题使制得的聚丙烯复合材料只能应用于塑料领域，难于应用于聚丙烯无纺布的生产，压缩了聚丙烯无纺布材料的应用空间，特别是在飞机、航空航天领域的应用，使得应用成本较高，不易推广。
发明内容
本发明主要目的是，提供一种阻燃、防水、环保的聚丙烯SMS复合无纺布及其加工方法。
为此，本发明技术方案为：
本发明提供了一种聚丙烯SMS复合无纺布，聚丙烯SMS复合无纺布及其加工方法，包括第一纺粘无纺布层、第二熔喷无纺布层和第三纺粘无纺布层，顺序复合。
所述第一纺粘无纺布层或第三纺粘无纺布层，由包括熔融指数为32-38g/min的聚丙烯与聚磷酸铵粉末的原料按照重量比进行混合，通过纺粘法工艺生产制得。
所述第二熔喷无纺布层，由包括熔融指数为800-1500g/10min的等规聚丙烯与季戊四醇的原料按重量比进行混合，通过熔喷法生产工艺制得。
所述聚丙烯与聚磷酸铵重量比为（91-93）：（7-9）。
所述等规聚丙烯与季戊四醇重量比为（93-95）：（5-7）。
所述第一或第三纺粘无纺布层经过功能性抗静电后整理，加入抗静电剂。
所述第二熔喷无纺布层，加入三聚氰胺。
所述抗静电剂重量含量为0.1%-0.3%。
所述三聚氰胺重量含量为2%-3%。
所述第二熔喷无纺布层由聚丙烯：三聚氰胺：季戊四醇=（88-92）：（3-5）：（5-7）重量比混合制得。
生产方法包括：
第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯与聚磷酸铵粉末按照重量比进行混合的原料，通过纺粘法工艺生产制得。
第二熔喷无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯切片与季戊四醇按重量比进行混合的原料，按照熔喷法生产工艺制得。
复合步骤：第一纺粘无纺布、第二熔喷无纺布、第三纺粘无纺布的顺序复合。
生产方法还包括后整理步骤：进行功能性整理，使聚丙烯复合无纺布带有抗静电剂和三聚氰胺。
采用上述技术方案，本发明具有的有益效果是：
本发明采用IFR阻燃体系对聚丙烯无纺布进行阻燃整理，将不同的阻燃组分以不同的方式添加到聚丙烯SMS复合材料的各个分层，达到良好阻燃、防水效果。由于是分别添加，克服了同时添加时多组分添加量过大时在纺丝时形成断丝、
丝及无法正常纺丝的情况；季戊四醇溶于水，将季戊四醇添加入中间层，以聚丙烯包覆，外面附以同样包覆有多磷酸铵的第一或第三纺粘无纺布层，可以充分阻隔，保留原聚丙烯材料的拒水性能。
按照上述的生产方法生产出的聚丙烯SMS无纺布，同时具备了阻燃、防水、环保、舒适的效果，其阻燃等级可以达到FAR25-853和中国CCAR-25标准的垂直阻燃要求，按照GB/T4745进行表面沾水性测试，其表面沾水性在2-3级之间；按照AATCC127测试其静水压，静水压在20-30cmH2O之间。
在进行抗静电处理后，抗静电能满足EN1149-1的要求，其表面电阻在5×109欧以下。
在优选的技术方案中，生产出的聚丙烯SMS无纺布，同时具备抗静电、阻燃、防水、环保等效果外，其表面沾水性达到3-4级，40g/㎡的以上的SMS无纺布静水压根据AATCC127测试可达到40cmH2O以上。
按照上述的生产方法生产出的聚丙烯SMS无纺布，同时具有阻燃、抗静电、环保、安全、舒适、成本较低等特性，可以满足飞机和航天器用纺织品的要求，可广泛应用于飞机座椅套等，也可以用于有阻燃要求的工业防护、装饰等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明主要目的是，提供一种阻燃、防水、环保的聚丙烯SMS复合无纺布及其加工方法。
为此，本发明技术方案为：
本发明提供了一种聚丙烯SMS复合无纺布，聚丙烯SMS复合无纺布及其加工方法，包括第一纺粘无纺布层、第二熔喷无纺布层和第三纺粘无纺布层，顺序复合。
所述第一纺粘无纺布层或第三纺粘无纺布层，由包括熔融指数为32-38g/min的聚丙烯与聚磷酸铵粉末的原料按照重量比进行混合，通过纺粘法工艺生产制得。
所述第二熔喷无纺布层，由包括熔融指数为800-1500g/10min的等规聚丙烯与季戊四醇的原料按重量比进行混合，通过熔喷法生产工艺制得。
所述聚丙烯与聚磷酸铵重量比为（91-93）：（7-9）。
所述等规聚丙烯与季戊四醇重量比为（93-95）：（5-7）。
所述第一或第三纺粘无纺布层经过功能性抗静电后整理，加入抗静电剂。
所述第二熔喷无纺布层，加入三聚氰胺。
所述抗静电剂重量含量为0.1%-0.3%。
所述三聚氰胺重量含量为2%-3%。
所述第二熔喷无纺布层由聚丙烯：三聚氰胺：季戊四醇=（88-92）：（3-5）：（5-7）重量比混合制得。
生产方法包括：
第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯与聚磷酸铵粉末按照重量比进行混合的原料，通过纺粘法工艺生产制得。
第二熔喷无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯切片与季戊四醇按重量比进行混合的原料，按照熔喷法生产工艺制得。
复合步骤：第一纺粘无纺布、第二熔喷无纺布、第三纺粘无纺布的顺序复合。
生产方法还包括后整理步骤：进行功能性整理，使聚丙烯复合无纺布带有抗静电剂和三聚氰胺。
实施例1：
（1）将熔融指数在38 g/10min的聚丙烯（记为A）与聚磷酸铵粉体按照35：65的重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料（记为B）；
（2）将A和B按照92：8的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为17g/m2的纺粘无纺布S；
（3）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片（记为C）与季戊四醇以93：7重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出12g/㎡的熔喷无纺布M；
（4）将S、M、S按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出46g/㎡的SMS复合无纺布；
（5）将复合好的SMS浸轧抗静电剂和三聚氰胺乙酯的混合溶液，按照有效含固率进行上油，使抗静电剂上油率为0.15%、三聚氰胺乙酯上油率为2%，生产出克重为47g/m2的阻燃、抗静电、防水、环保的SMS无纺布。
对于IFR阻燃体系各组分对生产的无纺布的据水性的影响，其中季戊四醇溶于水，将季戊四醇添加入上述中间层的第二熔喷无纺布中，季戊四醇被聚丙烯切片颗粒包覆，外面附以上述同样包覆有多磷酸铵的第一或第三无纺布层。这种三夹层结构可以充分阻隔，保留原聚丙烯材料的拒水性能。其中抗静电剂本身就属于亲水型抗静电剂，但在低于一定限度时候其整理后的材料并不亲水，不会对无纺布的拒水性有影响。
抗静电剂选用GOULSTON TECHNOLOGIES INC.的Lurol ASY或德国希纶赛赫公司的POLYFIX N等。
实施例2：
（1）将熔融指数在38 g/10min的聚丙烯A与聚磷酸铵粉体按照15：85的重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料B；
（2）将A和B按照89：11的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为14g/m2的纺粘无纺布S；
（3）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C与季戊四醇以93：7重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出10g/㎡的熔喷无纺布M；
（4）将S、M、S按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出38g/㎡的SMS复合无纺布；
（5）将复合好的SMS浸轧抗静电剂和三聚氰胺乙酯的混合溶液，按照有效含固率进行上油，使抗静电剂上油率为0.10%、三聚氰胺乙酯上油率为3%，生产出克重为39.2g/m2的阻燃、抗静电、防水、环保的SMS无纺布。
实施例3：
（1）将熔融指数在32 g/10min的聚丙烯A与聚磷酸铵粉体按照20：80的重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料B；
（2）将A和B按照90：10的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为16g/m2的纺粘无纺布S1；
（3）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C与季戊四醇以95：5
重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出12g/㎡的熔喷无纺布M1；
（4）将S1、M1、S1按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出38g/㎡的SMS复合无纺布；
（5）将复合好的SMS浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液，按照有效含固率进行上油，使抗静电剂上油率为0.15%、三聚氢胺上油率为2.4%，生产出克重为45.4g/m2的SMS无纺布，此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为19cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为24H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性2级（GB/T4745标准测试条件）。
实施例4：
（A）：将熔融指数为32g/min的聚丙烯A与聚磷酸铵以93：7的重量比混合生产出22g/㎡的纺粘无纺布S1；
（3）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C与季戊四醇以95：5重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出14g/㎡的熔喷无纺布M1；
（4）将S1、M1、S1按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出58g/㎡的SMS复合无纺布；
（5）将复合好的SMS浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液，按照有效含固率进行上油，使抗静电剂上油率为0.15%、三聚氢胺上油率为2.5%，生产出克重为59.8g/m2的SMS无纺布，此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为15cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为25H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性2级（GB/T4745标准测试条件）。
实施例5：
（B）当生产线为一步法SMS或者SMMS生产线时，可分别在S层投料区以将将熔融指数为38g/min的聚丙烯A与聚磷酸铵以91：9的重量比混合进料，在M层进料区将将熔融指数为800-1500g/10min的等规聚丙烯切片（记为C）与季戊四醇以93：7重量比进行混合进料，按照S：M：S为14：10：14的比例生产出克重为38g/m2的SMS无纺布材料；
（5）将复合好的SMS浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液，按照有效含固率进行上油，使抗静电剂上油率为0.2%、三聚氢胺上油率为2.7%，生产出克重为39.2g/m2的SMS无纺布，此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为19cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为22H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性2级（GB/T4745标准测试条件）。
实施例6：
（1）将熔融指数在32 g/10min的聚丙烯A与聚磷酸铵粉体按照20：80的重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料B1；
（2）将A和B按照90：10的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为22g/m2的纺粘无纺布S1；
（3）将S1进行浸轧功能性后整理，使其带上0.1%～0.3%的抗静电剂，生产出克重22.45g/m2的纺粘无纺布S2；
（4）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C、季戊四醇、三聚氢胺以92：3：5重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出14g/㎡的熔喷无纺布M2；
（5）将S1、M2、S2按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出58.4g/㎡的SMS复合无纺布；
（6）将SMS复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为15.7cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为52H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性3级（GB/T4745标准测试条件）。
将生产的无纺布通过打卷后，使抗静电剂从含有抗静电剂的纺粘无纺布S1迁移到不含有抗静电剂的纺粘无纺布S2。经过此改进方案生产出的SMS复合无纺布，不仅具有实施例一的优点，而且由于三聚氰胺也被聚丙烯颗粒包覆，而不是以涂层方式添加，因而消除了其对原聚丙烯无纺布拒水性的影响。并且，由于是通过打卷迁移的方法实现抗静电剂迁移，在整理时候主要起阻隔液体作用的中
间层的包覆有三聚氰胺的颗粒没有被整理步骤渗透和破坏，是三聚氰胺处于包裹状态，因而具有较高的防水渗透性能。此布除具有实施例一的阻燃、抗静电、安全、环保、舒适等效果外，其表面沾水性达到3-4级，40g/㎡的以上的SMS无纺布静水压根据AATCC127测试可达到40cmH2O以上。
实施例7：
（1）将熔融指数在38 g/10min的聚丙烯A与聚磷酸铵粉体按照20：80的重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料B1；
（2）将A和B按照90：10的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为22g/m2的纺粘无纺布S1；
（3）将S1进行浸轧功能性后整理，使其带上0.2%的抗静电剂，生产出克重22.45g/m2的纺粘无纺布S2；
（4）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C、季戊四醇、三聚氢胺以90：3：7重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出14g/㎡的熔喷无纺布M2；
（5）将S1、M2、S2按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出58.4g/㎡的SMS复合无纺布；
（6）将SMS复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为15.7cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为52H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性3级（GB/T4745标准测试条件）。
实施例8：
（A）：将熔融指数为32g/min的聚丙烯A与聚磷酸铵以93：7的重量比混合生产出22g/㎡的纺粘无纺布S1；
（3）将S1进行浸轧功能性后整理，使其带上0.2%的抗静电剂，生产出克重22.45g/m2的纺粘无纺布S2；
（4）将熔融指数为1500g/10min的等规聚丙烯切片C、季戊四醇、三聚氢胺以90：3：7重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出14g/㎡的熔喷无纺布M2；
（5）将S1、M2、S2按照此顺序进行复合，复合方式为热轧，生产出58.4g/㎡的SMS复合无纺布；
（6）将SMS复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据FAR25.853条件进行垂直燃烧测试损毁长度为15.7cm、无明火、无融滴、表面电阻为3×109欧（EN1149-1标准测试条件为温度23±1℃，湿度25±5%）、测试静水压为52H2O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性3级（GB/T4745标准测试条件）。
上述各例中，虽然仍是采用IFR阻燃体系对聚丙烯无纺布进行阻燃整理，但是在技术方案中将三种不同的组分聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺以不同的方式添加到聚丙烯SMS复合材料的各个分层，如通过粉末与固体颗粒混合步骤使聚磷酸铵均匀分散到聚丙烯切片颗粒中，而季戊四醇被聚丙烯包裹从而均匀分散，使生产出来的SMS无纺布在不同层面上添加有聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺，形成了完整的IFR阻燃体系，不仅达到良好阻燃效果的目的；而且按照以上方法生产出的SMS无纺布，由于是分别添加阻燃剂，克服了同时添加时多组分添加量过大时在纺丝时形成断丝、并丝及无法正常纺丝的情况。
本方法生产的SMS无纺布用作飞机座椅座套材料时，具有阻燃、抗静电、防水等特点，并且环保，可在飞机上安全使用。并且此材料使用完毕后可集中回收再造粒使用，有利于石油再生品原料节约。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。例如，在优选的实施方式中，将三聚氰胺连同季戊四醇一同添加入聚丙烯中，聚丙烯、三聚氰胺和季戊四醇的添加重量比为（88-92）:（3-5）:（5-7）。当生产线中存在粉末与固体颗粒混合系统时，将所述熔融指数32-38g/min的聚丙烯与聚磷酸铵以（91-93）:（7-9）的重量比混合生产出无纺布。当生产线为一步法SMS生产线时，可分别在外层投料区将熔融指数为32-38g/min的聚丙烯切片与聚磷酸铵以（91-93）：（7-9）的重量比混合进料，在中间层进料区将熔融指数为800-1500g/10min的等规聚丙烯切片与季戊四醇以（93-95）：（5-7）重量比进行混合进料，按照一步法SMS生产工艺生产出SMS无纺布。可将复合好的无纺布以浸轧或涂覆方式进行功能性整理，使带上重量含量为0.1%～0.3%的抗静电剂和2%～3%的三聚氰胺。
Claims (8)
1.聚丙烯SMS复合无纺布，包括第一纺粘无纺布层、第二熔喷无纺布层和第三纺粘无纺布层，顺序复合，其特征在于：
所述第一纺粘无纺布层或第三纺粘无纺布层，由包括熔融指数为32-38g/min的聚丙烯与聚磷酸铵粉末的原料按照重量比进行混合，通过纺粘法工艺生产制得；
所述第二熔喷无纺布层，由包括熔融指数为800-1500g/10min的等规聚丙烯与季戊四醇的原料按重量比进行混合，通过熔喷法生产工艺制得；
所述聚丙烯与聚磷酸铵重量比为（91-93）：（7-9）；
所述等规聚丙烯与季戊四醇重量比为（93-95）：（5-7）。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：所述第一或第三纺粘无纺布层经过功能性抗静电后整理，加入抗静电剂。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：所述第二熔喷无纺布层，加入三聚氰胺。
4.根据权利要求2所述的一聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：所述抗静电剂重量含量为0.1%-0.3%。
5.根据权利要求3所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：所述三聚氰胺重量含量为2%-3%。
6.根据权利要求1或3所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：所述第二熔喷无纺布层由聚丙烯：三聚氰胺：季戊四醇=（88-92）：（3-5）：（5-7）重量比混合制得。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：生产方法包括：
第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯与聚磷酸铵粉末按照重量比进行混合的原料，通过纺粘法工艺生产制得；
第二熔喷无纺布生产步骤：由包括等规聚丙烯切片与季戊四醇按重量比进行混合的原料，按照熔喷法生产工艺制得；
复合步骤：第一纺粘无纺布、第二熔喷无纺布、第三纺粘无纺布的顺序复合。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯SMS复合无纺布，其特征在于：生产方法还包括后整理步骤：进行功能性整理，使聚丙烯复合无纺布带有抗静电剂和三聚氰胺。
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