CN102069616A - 利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法。上述利用不同材料的复合针刺无纺布，通过层叠由各不相同的材料构成的两层以上的无纺布，而且在轧光机上，经热熔着过程和通过针刺交络的过程而制得。本发明的利用不同材料的复合针刺无纺布不仅具有优异的耐化学性、耐药性、耐酸性及耐碱性，而且具有优异的机械特性，因此适用于潮湿环境或海岸土木材料。

Description

利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法

技术领域

本发明涉及利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法，尤其是在土木材料用或建筑材料用无纺布的生产中，通过聚丙烯无纺布生产过程中部分应用的纺粘方式，及聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯复合无纺布生产过程中应用的针刺方式等两个步骤生产上述无纺布，从而在具备优秀的机械特性的同时，通过改善耐酸性或耐碱性等化学特性，有效地用作土木材料用或建筑材料用无纺布的利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法。

背景技术

一直以来，土木材料用或建筑材料用无纺布需具备机械特性和一定的化学特性，具体而言，需要在具备适合用于土木的机械特性的同时，具备耐酸性及耐碱性等，从而适合用于土木或建筑材料的无纺布产品，尤其是，随着土木技术的发展，上述无纺布产品质量和功能需得到持续发展。

因此，为适应上述情况公开有几种方法，例如，韩国第2000-0012644号专利申请公开了为适用于土木工程，利用现有聚酯短纤维调整构成针刺无纺布的纤维的旦尼尔，从而创造最优化条件的方法，而日本第2002-144185号专利申请公开了在具有5至50g/m²重量的针刺网制作技术中，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为材料的方法。

若首先观察上述产品的生产工艺，一般是将聚酯类原料利用挤出机熔融挤出并使其通过喷丝头，从而使其变成丝状。此时所使用的喷丝头一般维持圆形形状并形成多个孔，而经熔纺的聚合物利用适当的骤冷条件和高压空气拉伸，从而制造出数千条长丝。之后，将上述长丝搜集于传送带形成网，并利用插入有针的针刺机对网进行针刺，则因长丝之间的交络而维持一定的强力之后，以成品的形式缠绕于绕纱机。这样制造而成的无纺布，若满足一般土木材料所需产品物性，则广泛被使用。

但是，现有技术中由用于上述土木材料的聚酯材料构成的针刺无纺布，因其原材料的特性而具有一些缺点，即，现有聚酯类针刺无纺布，不仅其耐碱性较差，而且在用于土木及建筑用途时，随着时间的推移，其强度下降率高。

因此，本发明人为克服上述现有技术的问题而展开了积极的研究，从而通过第一步应用纺粘方式，而第二步应用针刺方式，而且使由此生产的复合针刺无纺布由两种以上的材料构成，因此，使其根据特定重量比例的机械强度和随时间的物性维持率高，由此解决了上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的土木或建筑用无纺布不能满足机械特性及耐药品性等化学特性条件的缺点，而提供一种利用不同材料的复合针刺无纺布，其不仅具有优秀的机械特性，而且还具有耐酸性或耐碱性等优秀的化学特性，从而有效地用作土木材料用或建筑材料用无纺布。

本发明的另一目的在于，提供上述具有优秀的机械及化学特性的利用不同材料的复合针刺无纺布制造方法。

为实现上述本发明的目的，提供复合材料的针刺无纺布，其为提高用作土木及建筑材料的无纺布的耐酸性或耐碱性等化学特性，不使用现有技术的100％的聚酯类材料，而复合使用聚酯类材料和聚丙烯类材料，而且通过两个步骤的工序进行生产，从而对一般雨水的酸性环境或海水等碱性环境都具有优秀的耐久性。尤其是，为实现本发明的目的，本发明提供复合材料的针刺无纺布及其制造方法，其通过在现有聚酯类材料的无纺布中，以针刺方式复合长纤维聚丙烯材料，从而整合不同材料的优点。

为实现上述目的，本发明提供利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：

通过层叠由各不相同的材料构成的两层以上的无纺布，而且在轧光机上，经热熔着过程和通过针刺交络的过程而制得。

根据本发明的另一构成，上述各不相同的材料为下述结构式(I)所示的聚丙烯及下述结构式(II)所示的聚对苯二甲酸乙二醇酯：

根据本发明的另一构成，作为上述不同材料中的一种的聚丙烯，以50～1000g/m²的重量热熔着成无纺布。

根据本发明的另一构成，作为上述不同材料中的一种的聚丙烯制造而成的无纺布，为10～30微米的聚丙烯长纤维或0.1～10微米的聚丙烯短纤维或它们的复合体。

根据本发明的另一构成，作为上述不同材料中的一种的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以50～1000g/m²的重量热熔着成无纺布。

根据本发明的另一构成，由作为上述不同材料中的一种的聚对苯二甲酸乙二醇酯制造而成的无纺布，为10～40微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维或0.1～40微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维或它们的复合体。

根据本发明的另一构成，作为上述各不相同的成分的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为6～14∶26～34。

为实现上述目的，本发明提供利用不同材料的复合针刺无纺布的制造方法，其特征在于，包括：

第一步，将聚丙烯及聚对苯二甲酸乙二醇酯各自随机层叠于传送带上并经轧光机热熔着形成纺粘无纺布；

第二步，使上述第一步制作而成的聚丙烯纺粘无纺布和聚对苯二甲酸乙二醇酯纺粘无纺布，经针刺工序，通过未结合的纤维间的交络，最终制作针刺无纺布。

根据如上所述的本发明的构成所制造而成的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯复合针刺无纺布，利用两种以上的原材料构成两层或多层各不相同形式的纤维。例如，通过聚烯烃系和聚酯系材料的组合，制造出只由长纤维构成的多层结构，或组合使用长纤维和短纤维构成层。另外，构成复合针刺无纺布的各材料层，通过针形成纤维间的交络，可大致分为具备聚丙烯材料的柔性的一面和具备聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的机械硬度的一面。

另外，上述本发明无纺布可包括或不包括熔喷层。这表明关于防水效果、隔热效果、吸音效果、硬度等复合无纺布的各种物性，可根据所应用的用途选择使用。由聚丙烯材料构成的柔和的一面，根据聚丙烯材料的特点，具备优秀的耐碱性、耐酸性等耐化学性，在长期用作建筑材料或土木材料时，较之其他材料其物性降低现象较少，而且，由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料构成的层，维持无纺布整体的机械硬度，从而起到弥补初期机械硬度弱的聚丙烯层的缺点的作用。

上述构成的利用不同材料的复合针刺无纺布及其制造方法，以适当比例使用聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯作为不同材料制造复合针刺无纺布，从而不仅具有优秀的耐化学性、耐药性、耐酸性及耐碱性，而且具有优秀的机械特性，因此，解决了上述现有技术中所存在的各种问题，提供适合用于土木、建筑及工业材料的，尤其是适用于潮湿环境或海岸土木材料的无纺布。另外，除上述特性之外，本发明无纺布还具有具备两面性的触感、优秀的蓬松性、各种颜色等优点，从而可用于车辆内饰材料、吸音及隔热材料等各种用途。

另外，上述构成的本发明利用不同材料的复合针刺无纺布，其制造容易，成本低，而且因优秀的可回收性和环保特性，其可应用范围很广。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式中用于一个步骤的纺粘工序概略图；

图2为本发明较佳实施方式中用于另一个步骤的针刺工序概略图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明较佳实施方式进行详细说明。

图1为本发明较佳实施方式中用于一个步骤的纺粘工序概略图，而图2为本发明较佳实施方式中用于另一个步骤的针刺工序概略图。

本发明的利用不同材料，较佳为利用聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合针刺无纺布，采用复合方式，即在应用作为部分热熔融结合方式的图1所示的纺粘工艺的同时，应用通过纤维间机械交络结合的如图2所示的针刺工艺。此时，可全部由长纤维构成，或混合使用长纤维和短纤维构成，而这可根据产品的用途或应用领域调整。

利用上述纺粘工艺和针刺工艺的本发明，具体通过如下第一步及第二步制造无纺布。

第一步：将聚丙烯长纤维随机层叠于传送带上。层叠的聚丙烯纤维通过轧光机之后，维持纺粘型织物的形状稳定性并通过缠绕作业形成卷状，而第一步中制造而成的卷，将应用于第二步的针刺生产线。另外，用类似的方式将聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维通过纺纱、层叠、轧光等过程缠绕为卷状之后，使其与上述聚丙烯卷产品一起经过下述第二步的针刺过程。

第二步：使自私上述第一步中所制造而成的两种卷产品(具体而言，聚丙烯卷产品及聚对苯二甲酸乙二醇酯卷产品)，经由许多针构成的针刺工序，通过未结合的纤维间的交络，制造最终针刺无纺布。

下面，对根据各步骤工序的本发明聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯复合针刺无纺布制造方法进行详细说明。

(1)第一步工序：

将聚丙烯长纤维利用按一定间隔制作的喷嘴孔纺纱，并通过骤冷及拉伸作用随机层叠于传送带上。虽然所层叠纤维形成网层，但因相互之间的结合力较弱，其形状维持力较差。在此工序中，将上述层叠体经轧光辊利用一定的压力及温度调节，热熔着形成尽量薄的长纤维纺粘层，从而使其维持网状。

此时，轧光辊的温度及压力条件，对最终针刺无纺布的物性和质量产生较大的影响。例如，若第一步的轧光温度和压力过高，则因大部分纤维被热熔着，没有将要起到交络作用的纤维，从而不能获得针刺效果，而且不能与由其他材料构成的其他层结合。与此相反，若第一步的轧光温度和压力过低，虽然可保证针刺工序中纤维间的交络作用及层间结合力，但经第一步制作的卷产品难以管理且难以维持形状，从而导致各部位的纤维密度不均匀。若在上述卷产品状态下经针刺工序，则将降低整体机械物性，而且各部位间将产生物性偏差，从而降低最终聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯针刺复合无纺布的质量。因此，在本发明中，在上述利用聚丙烯长纤维生产卷产品时，需采用适当的轧光辊温度和压力条件。

另外，生产聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的无纺布层的方法与上述聚丙烯材料的无纺布层声场方式类似，采用利用热和压力的轧光方式。

另外，聚丙烯无纺布层可由100％的长纤维构成，或可包括部分短纤维(熔纺)构成。长纤维和短纤维的重量构成比，可在0～90％的范围内进行调整，可根据产品用途或应用领域自由调节重量比。长纤维的平均直径为10～30微米，而短纤维是平均直径为0.1～10微米的超细丝形式。与聚丙烯无纺布类似的方式制作而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层，与上述无纺布结构相同，可混合长纤维和短纤维构成，或以单独的长纤维或短纤维形式构成。一般具有10～40微米的平均直径，而大致有20～30微米的平均直径。

(2)第二步工序：

将上述第一步工序中制作而成的聚丙烯材料的无纺布卷产品和聚对苯二甲酸乙二醇酯卷产品，解绕至针刺工序的传送带上形成网。因进行上下运动的许多针，从而在构成各层的纤维中未被热熔着的纤维之间产生交络作用。与此同时，同时发生由不同材料构成的无纺布层之间的交络作用，从而使复合无纺布整体具有机械结合力，最终形成聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯复合针刺无纺布形式。

将上述第一步工序中制作而成的预粘纺粘无纺布二次应用于针刺工序时，针的密度约为30～200punch/cm²，而较佳为50～100punch/cm²。为纤维间交络的针移动深度(depth)约为5～30mm，而较佳为10～15mm。另外，针移动速度(stroke)约为300～1000stroke/min，而较佳为400～700stroke/min。

针刺无纺布可制作成50～1000g/m²的重量，较佳为100～500g/m²，而更加为150～400g/m²的重量，若重量不足50g/m²或超过1000g/m²，则难以开展商业生产。

此时，根据本发明较佳实施方式，可通过调整聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比，同时达到保证初始机械硬度和防止长时间使用之后物性降低的优化目的，而聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为6～14∶26～34为宜。若由上述聚丙烯材料构成的无纺布层的构成比例高，虽然可维持优秀的物性维持率，但会降低初始机械硬度，而与此相反，若由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料构成的无纺布层的构成比例高，虽可确保优秀的初始机械硬度，但长时间使用之后的物性降低幅度将增加。因此，本发明上述两种材料之间的重量比在上述范围之内为宜。

如上所述，本发明较佳实施方式的由聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯材料构成的针刺复合无纺布，较之现有技术的100％的聚酯系材料，具有优秀的耐化学性、耐药性、耐酸性及耐碱性，而且随时间推移的物性维持率高。因此，适用于水分率高的大气状态或海边环境等。另外，因低比重的聚丙烯的特性，最终针刺无纺布较之由100％的聚酯材料构成的针刺无纺布轻、柔，而且其蓬松性也更佳。

下面，结合实施例和比较例对本发明进行更详细的说明。在下述实施例及比较例中，对400g/m²的产品进行了比较。如下实施例旨在更详细地说明本发明，而非限制本发明的范围。

实施例1

1、纺出约20μm的聚丙烯长纤维，制成部分形成轧光热熔着的无纺布，而在中间层包含约5μm的聚丙烯熔纺短纤维。

2、层叠上述聚丙烯长纤维和熔纺短纤维，形成三层结构的密度为100g/m²的无纺布层叠体。此时，所包含的熔纺层的密度为4g/m²。

3、另外，与此同时，纺出约25μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维并通过与上述聚丙烯长纤维的轧光类似的方式，进行部分热挤压工序。聚对苯二甲酸乙二醇酯不包含短纤维，而只由长纤维构成。

4、构成上述聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维以300g/m²的密度形成层叠体。

5、将上述通过各两个工序制作而成的聚丙烯长纤维网和聚对苯二甲酸乙二醇酯网移动至针刺工序。将所移动的两个产品层叠至传送带上，并通过解绕形成网。通过许多针的上下运动，未被热熔着的纤维和材料与其他层产生无纺布整体的结合力。此时，最终完成的无纺布整体的密度为400g/m²。

比较例1

除聚丙烯网层整体密度为50g/m²，聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维网层的密度为350g/m²之外，与上述实施例1相同。

比较例2

除聚丙烯网层整体密度为150g/m²，聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维网层的密度为250g/m²之外，与上述实施例1相同。

比较例3

除聚丙烯网层整体密度为200g/m²，聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维网层的密度为200g/m²之外，与上述实施例1相同。

实验例

以各通过上述实施例及比较例制造而成的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯复合针刺无纺布为对象，进行了如下物性测试：

1、初始机械硬度物性：从通过上述实施例及比较例制造而成的复合针刺无纺布取试料并切断为适合的大小之后，测量试料的硬度。试料的大小为50mm×150mm，并利用英斯特朗测试机对每个试料进行16次测试之后取平均值。具体的测量方法参考了Edana20.2-89。

2、物性维持率(耐酸性、耐碱性、耐盐水性)：物性比较标准与上述机械硬度相同，测量方法也相同。只是，通过比较初始机械硬度和长时间暴露于特定环境(酸性、碱性)之后的机械硬度，以确认降低的程度。参考了，ISO4628-2和KS M ISO2812-1试验方法，而具体方法如下：

在稀释有H₂SO₄(硫酸)5％的溶液中浸泡168小时之后，通过如上述1的方法测量硬度，而另一个在NaOH(氢氧化钠)的5％溶液中浸泡168小时之后，对其硬度进行了测量。另外，在NaCl(氯化钠)3％的稀释溶液中浸泡96小时之后，测量了强度。

物性维持率(％)＝(初始硬度-浸泡后硬度)×100/(初始硬度)

上述对复合针刺无纺布的物性测试结果如下表1所示：

【表1】

复合针刺无纺布性能测试结果比较

如上表1所示，本发明实施例1的无纺布，在酸性、碱性及盐水环境中经过一定时间之后再进行比较时，较之比较例的无纺布，其硬度高。

另外，比较例1较之实施例1，虽然其初始硬度高5kg/5cm，但在酸性、碱性等环境中的耐久性弱，从而经过一定时间之后，其最终硬度反而降低，另外，在比较例2及比较例3的情况下，虽然其物性维持率比实施例1好，但其初始硬度明显低，而且在具有极性的环境中经过一定时间之后，其硬度也远不如实施例1。

Claims (8)

1.一种利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：通过层叠由各不相同的材料构成的两层以上的无纺布，而且在轧光机上，经热熔着过程和通过针刺交络的过程而制得。

2.根据权利要求1所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：上述各不相同的材料为下述结构式(I)所示的聚丙烯及下述结构式(II)所示的聚对苯二甲酸乙二醇酯：

3.根据权利要求1或2所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：作为上述不同材料中的一种的聚丙烯，以50～1000g/m²的重量热熔着成无纺布。

4.根据权利要求1或2所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：由作为上述不同材料中的一种的聚丙烯制造而成的无纺布为10～30微米的聚丙烯长纤维或0.1～10微米的聚丙烯短纤维或它们的复合体。

5.根据权利要求1或2所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：作为上述不同材料中的一种的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以50～1000g/m²的重量热熔着成无纺布。

6.根据权利要求1或2所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：由作为上述不同材料中的一种的聚对苯二甲酸乙二醇酯制造而成的无纺布，为10～40微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯长纤维或0.1～40微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维或它们的复合体。

7.根据权利要求1或2所述的利用不同材料的复合针刺无纺布，其特征在于：作为上述各不相同的材料的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为6～14∶26～34。

8.一种利用不同材料的复合针刺无纺布的制造方法，其特征在于，包括：

第一步，将聚丙烯及聚对苯二甲酸乙二醇酯各自随机层叠于传送带上并经轧光机热熔着形成纺粘无纺布；

第二步，使上述第一步制作而成的聚丙烯纺粘无纺布和聚对苯二甲酸乙二醇酯纺粘无纺布，经针刺工序，通过未结合的纤维间的交络，最终制作针刺无纺布。

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