CN102383307B - 用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布及其处理方法，抗静电耐磨无纺布是表面涂覆有抗静电涂层的纤维素长纤无纺布或者不同比例的纤维素短纤和涤纶短纤相结合的水刺无纺布，所述的抗静电涂层是结合有带活性基团的抗静电剂的三聚氰胺树脂涂层。处理方法包括(1)配制抗静电涂层溶液，(2)将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上；(3)将含抗静电涂层溶液的无纺布烘干；(4)将烘干后无纺布成卷包装，得到抗静电耐磨无纺布。本发明的抗静电耐磨无纺布抗静电性能持久、耐磨性能好、使用过程中纤维不易被钩断、脱落纤维数少。处理工艺简单、能将抗静电剂牢固结合在无纺布表面、不会对产品产生污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造无尘擦拭纸的无纺布及其处理方法，该无纺布制成的无尘擦拭纸适用于液晶显示面板、硬盘磁头、电路板、光学透镜、精密仪器制造等所有在受控环境下对作业表面有抗静电、除尘要求的领域。
背景技术
无尘擦拭纸，是一种用于无尘室擦拭作业的无纺布，必须具备快速吸水、不脱落纤维、无有害重金属和有机物、低的溶剂溶出物等特点。目前，制造无尘擦拭纸的常用无纺布有三种。第一种是射流喷网成布法（简称水刺法）制备的不同比例的纤维素短纤（如粘胶纤维）和涤纶短纤结合的无纺布，虽然该无纺布吸水性能较好、但是短纤容易在擦拭过程中脱落，造成对擦拭面的污染。第二种是采用化纤长丝制备的无纺布，如PP熔喷布、PP或PET纺粘布，虽然该无纺布的长纤不易脱落，但是由于化纤表面疏水，因此吸水性能较差。第三种是纤维素长纤无纺布，纤维素长纤不易脱落，吸水性能优异，但是纤维素长纤强度较一般化纤要小，长纤之间的粘结力较弱，在擦拭过程中，纤维素长纤容易被钩断，耐磨性能较差。上述三种用于制造无尘擦拭纸的无纺布，都不具备抗静电的功能，纤维表面电阻过大、摩擦电压较高，在使用过程中容易产生静电，不适于对静电敏感的电子产品加工中使用。
基于上述无纺布的缺陷，现有一些技术对无纺布进行改良，使其具备抗静电的性能。无纺布的抗静电处理手段主要有两种：（1）对无纺布进行抗静电涂层处理，即采用浸渍、喷淋、超声等方法在无纺布上添加抗静电剂。该方法优点是制备工艺简单，缺点是抗静电剂容易被溶剂溶解出来，作为无尘擦拭纸使用，会对产品产生污染。例如专利申请号为200820216679.8的中国专利公开了一种抗静电复合无纺布，它由四层无纺布复合而成，自上而下依次为纺粘无纺布层、熔喷无纺布层、纺粘无纺布层和透气膜层，其中纺粘无纺布层浸渍或者喷淋抗静电剂（抗静电剂为磷酸烷基酸盐）。但是该方法生产的无纺布抗静电剂分散不均匀、抗静电剂和纤维结合力较小、容易挥发失效、抗静电效果不持久。专利申请号为200910063776.7的中国发明专利公开了抑菌抗静电多功能无纺布，通过超声波泡沫施加整理剂，借助于超声波的作用，将整理剂均匀的渗透在纤维结构中，使得无纺布的抑菌和抗静电效果更持久。超声波虽然有瞬间空化，加强整理剂对纤维表面的渗透作用，但是，整理剂只能通过各种范德华力、氢键等非化学键作用物理吸附在纤维表面，在有机溶剂的作用下，容易被溶出，而且生产设备复杂，生产成本较高。（2）另一种方法是将功能性母料添加在无纺布的生产原料中，熔融后经过喷丝板再进行纺丝的方式生产功能性无纺布。例如专利号为200910110331.X的中国发明专利公开了一种抗静电抗菌无纺布、其制作工艺以及采用其制作的口罩，在无纺布的制作原料中加入抗菌母粒和抗静电母粒，共同熔融挤出，拉伸成纤维丝、铺设成网，加固形成抗静电抗菌无纺布，使得无纺布具有抗静电的性能，该法生产的无纺布抗静电性能良好且持久，但是生产成本较高；在生产过程中，抗菌母粒和抗静电母粒等原料与无纺布纤维原料会存在相容性差的问题，容易造成喷丝板中的丝孔堵塞。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能防止无尘擦拭纸的使用过程中产生静电、抗静电性能持久、耐磨性能好、使用过程中纤维不易被钩断、脱落纤维数少的用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种制备工艺简单、能将抗静电剂牢固结合在无纺布表面、不会对产品产生污染的抗静电耐磨无纺布的处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布，是表面涂覆有抗静电涂层的纤维素长纤无纺布或者不同比例的纤维素短纤和涤纶短纤相结合的水刺无纺布，所述的抗静电涂层是结合有带活性基团的抗静电剂的三聚氰胺树脂涂层。
用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布中，所述的纤维素短纤和纤维素长纤为再生纤维素纤维，可为粘胶纤维、铜氨纤维和天丝（Lyocell）纤维。
用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布中，所述的带活性基团的抗静电剂为带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂。
用于制造无尘擦拭纸的抗静电耐磨无纺布中，所述的三聚氰胺树脂涂层是羟甲基三聚氰胺树脂、甲醚化的羟甲基三聚氰胺树脂、丁醚化的羟甲基三聚氰胺树脂或甲丁混合醚化的羟甲基三聚氰胺树脂交联聚合形成的涂层。
抗静电耐磨无纺布的处理方法，包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液：将三聚氰胺树脂、酸催化剂、带活性基团的抗静电剂和水混合均匀制成抗静电涂层溶液；其中三聚氰胺树脂质量百分浓度为0.5%～5%，酸催化剂的质量百分浓度为0.05%～0.5%，带活性基团的抗静电剂的质量百分浓度为0.1%～4.0%；
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，并通过控制轧辊压力控制无纺布的轧余率，轧余率控制在70%～120%；
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在60℃～100℃的温度条件下进行烘干，得到抗静电耐磨无纺布，烘干时间为1min～10min。
抗静电耐磨无纺布的处理方法中，所述的三聚氰胺树脂是羟甲基三聚氰胺树脂、甲醚化的羟甲基三聚氰胺树脂、丁醚化的羟甲基三聚氰胺树脂或甲丁混合醚化的羟甲基三聚氰胺树脂。
抗静电耐磨无纺布的处理方法中，所述的带活性基团的抗静电剂为带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂。
抗静电耐磨无纺布的处理方法中，所述的带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基羟乙基季铵盐或十八烷基二甲基羟乙基季铵盐。
抗静电耐磨无纺布的处理方法中，所述酸催化剂为盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸、二壬基萘二磺酸、丙二酸、氨基磺酸胺、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化镁中的一种或多种。
抗静电耐磨无纺布的处理方法中，所述酸催化剂为丙二酸或氨基磺酸胺。
本发明的无纺布是在不同比例的纤维素短纤和涤纶短纤结合的水刺无纺布、或者纤维素长纤无纺布表面涂覆抗静电涂层。抗静电涂层的主要成分为带抗静电剂的三聚氰胺树脂涂层。在酸性催化剂和一定温度的作用下，热固性三聚氰胺树脂在无纺布纤维表面发生交联聚合反应形成树脂网络涂层，抗静电剂的活性基团会参与到三聚氰胺树脂的聚合反应中，通过化学键结合在树脂涂层上，与纤维表面发生紧密结合。因此，该产品的抗静电效果持久，抗静电涂层在不同极性的溶剂不会脱落或溶出。并且，无纺布纤维之间通过涂层的粘结作用，结合更紧密，纤维不易脱落，该无纺布制造的无尘擦拭纸具有优良的耐磨性能。
本发明采用三聚氰胺树脂，通过酸性催化剂催化树脂发生反应，在无纺布表面形成耐溶剂热固性树脂涂层。带活性化学基团的抗静电剂，在酸性和适合温度条的件下，抗静电剂通过化学键作用连接到热固性树脂中，通过树脂与无纺布纤维紧密牢固结合，使无纺布纤维具有抗静电作用。本发明抗静电性能持久，具有良好的抗溶剂、耐溶解性能。另外，通过在纤维表面涂覆一层三聚氰胺树脂，增强了纤维的强度和韧性，提高无纺布的耐磨性能。采用该无纺布制造的无尘擦拭纸，不但具备良好的抗静电性能，而且具有较好的耐磨性能。
具体实施方式
实施例1
在50%粘胶短纤和50%涤纶短纤结合的水刺无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。
抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将0.5%六羟甲基三聚氰胺树脂、0.05%丙二酸、0.1%十二烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽；
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在70%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在60℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为10min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
实施例2
在70%天丝（Lyocell）和30%涤纶短纤结合的水刺无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将1.0%六羟甲基三聚氰胺树脂、0.1%丙二酸、1.0%十八烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽。
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在90%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在100℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为5min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
实施例3
在50%粘胶短纤和50%涤纶短纤结合的水刺无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六甲醚化羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将5%六甲醚化羟甲基三聚氰胺树脂、0.5%氨基磺酸铵、4%十八烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽。
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在70%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在110℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为1min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
实施例4
在70%天丝（Lyocell）和30%涤纶短纤结合的水刺无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六丁醚化羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将2%六丁醚化羟甲基三聚氰胺树脂、0.15%丙二酸、0.05%十二烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽。
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在90%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在90℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为5min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
实施例5
在100%纤维素（铜氨纤维）长纤无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将2%六羟甲基三聚氰胺树脂、0.1%丙二酸、2%十二烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽。
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在100%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在90℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为6min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
实施例6
在100%纤维素（铜氨纤维）长纤无纺布表面涂覆结合有抗静电剂的六羟甲基三聚氰胺树脂涂层制成的抗静电耐磨无纺布。抗静电耐磨无纺布处理方法包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液，首先将1.5%六羟甲基三聚氰胺树脂、0.1%丙二酸、1%十八烷基二甲基羟乙基季铵盐和水制成混合液，搅拌均匀后放入浸轧槽；
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，轧余率控制在120%。
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在100℃的温度条件下进行烘干，烘干时间为7min。
（4）将烘干后无纺布成卷包装，得到具有抗静电功能的耐磨无纺布。
（5）测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。
测试结果见表1。
对比例1
采用50%粘胶短纤和50%涤纶短纤的水刺无纺布，测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。测试结果见表1。
对比例2
采用70%天丝（Lyocell）短纤和45%涤纶短纤的水刺无纺布，测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。测试结果见表1。
对比例3
采用100%纤维素（铜氨纤维）长纤无纺布，测试无纺布的防静电性能、非挥发有机化合物总量和纤维脱落数。测试结果见表1。
测试内容和方法：
以下测试在class100级无尘室中进行。
抗静电性能：包括表面电阻和摩擦电压。按照GB/T12703-91《纺织品静电测试方法》检测无纺布的表面电阻；按照GB12014-2009《防静电服》检测无纺布的摩擦电压。
非挥发有机化合物总量（volatile organic compounds，简称NVR）：所用萃取溶剂包括异丙醇和水，按照IEST-RP-CC004.2sec.6.1.2测试单位面积的无纺布被溶剂萃取出来的非挥发性有机化合物总重量。
纤维脱落数：所用溶剂为水，按照IEST-RP-CC004.2sec.5.2测试单位面积的无纺布通过震荡方式被水萃取出来的长度大于或等于100μm的脱落纤维的数目。
注：标准IEST-RP-CC004.2全称为Evaluating Wiping Materials Used inCleanrooms and other Controlled Environments(在洁净室与其它受控环境内使用擦拭材料的评估方法)。
表1 不同无纺布的测试数据
| 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 1.8×108 | 1.6×109 | ＞1013 | ＞1013 | 6.3×1010 |
| ＜1 | 1～2 | 873 | 652 | 46 |
| 0.018 | 0.021 | 0.018 | 0.016 | 0.009 |
| 0.051 | 0.042 | 0.011 | 0.027 | 0.013 |
| 140 | 184 | 1474 | 1728 | 224 |
由上表数据可知：通过本发明方法制造的无纺布，表面电阻在108Ω～109Ω之间，摩擦电压小于20V，用作无尘擦拭纸，可有效防止其使用过程中产生静电。非挥发有机化合物总量的测试结果表明：在水或异丙醇的溶解作用下，防静电涂层基本不被溶出或脱落，保证了防静电性能持久，作为无尘擦拭纸使用不会污染擦拭面或产品。经过本发明防静电涂层处理的无纺布，无论短纤无纺布或长纤无纺布，纤维脱落数都有所减少，说明本发明防静电耐磨无纺布的纤维不易脱落，作为无尘擦拭纸具有较好的耐磨性能。
Claims (5)
1.抗静电耐磨无纺布的处理方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）配制抗静电涂层溶液：将三聚氰胺树脂、酸催化剂、带活性基团的抗静电剂和水混合均匀制成抗静电涂层溶液；其中三聚氰胺树脂质量百分浓度为0.5%～5%，酸催化剂的质量百分浓度为0.05%～0.5%，带活性基团的抗静电剂的质量百分浓度为0.1%～4.0%；
（2）将抗静电涂层溶液通过浸涂工艺涂敷到无纺布上，并通过控制轧辊压力控制无纺布的轧余率，轧余率控制在70%～120%；
（3）将含抗静电涂层溶液的无纺布在60℃～100℃的温度条件下进行烘干，得到抗静电耐磨无纺布，烘干时间为1min～10min；
所述的带活性基团的抗静电剂为带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的抗静电耐磨无纺布的处理方法，其特征在于，所述的三聚氰胺树脂是羟甲基三聚氰胺树脂、甲醚化的羟甲基三聚氰胺树脂、丁醚化的羟甲基三聚氰胺树脂或甲丁混合醚化的羟甲基三聚氰胺树脂。
3.根据权利要求1所述的抗静电耐磨无纺布的处理方法，其特征在于，所述的带羟基的季铵盐阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基羟乙基季铵盐或十八烷基二甲基羟乙基季铵盐。
4.根据权利要求1所述的抗静电耐磨无纺布的处理方法，其特征在于，所述酸催化剂为盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸、二壬基萘二磺酸、丙二酸、氨基磺酸胺、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化镁中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的抗静电耐磨无纺布的处理方法，其特征在于，所述酸催化剂为丙二酸或氨基磺酸胺。
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