CN102493127A

CN102493127A - 一种抗静电保暖絮片的制备方法

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Publication number: CN102493127A
Application number: CN2011104284776A
Authority: CN
Inventors: 康卫民; 程博闻; 石磊; 庄旭品; 闫静; 焦晓宁; 任元林; 刘亚
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开一种抗静电保暖絮片的制备方法，该方法采用公知熔喷方法纺制高聚物超细纤维，其特征在于在熔喷模头与接收装置之间设置静电植绒箱，并使超细纤维经过静电植绒箱，与静电植绒箱内在静电场的作用下垂直飞落的短纤维粘合在一起，到达接收装置时，即形成抗静电保暖絮片；高聚物是聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或者它们的混合物；短纤维为抗静电短纤维，直径为2～20μm，长度为3～15mm，添加量为保暖絮片总重量的5～30％，由供料机构提供；静电植绒箱的植绒输出电压为10～50KV；熔喷模头与静电植绒箱之间的距离为10～40cm；静电植绒箱内上极板与下极板之间的距离为40～60cm。

Description

一种抗静电保暖絮片的制备方法

技术领域

本发明涉及纺织领域的非织造布技术，具体为一种抗静电功能的保暖絮片的制备方法。

背景技术

熔喷非织造布技术是聚合物直接成网法中的一种。它是将螺杆挤出机挤出的高聚物熔体通过用高速高温气流喷吹使熔体细流受到极度拉伸而形成超细纤维，然后聚集到成网帘或成网滚筒上形成纤网，再经自粘合作用得以加固制成非织造布的一种生产技术。通过熔喷非织造布技术制备的熔喷保暖絮片或保温絮片，其纤维细度一般在1μm～5μm之间。保暖絮片中具有大量微细空隙，使絮片内含有大量静止空气，对热量流散的阻滞作用明显高于普通纤维，因而形成更好的保暖效果。同时由于纤维材料本身的超细和高孔隙率，使材料具有更好的柔软度、透气、透湿性能，是作保温服装的理想材料之一。经过国家级检测单位测定，相同重量的服装保温材料中，熔喷保暖絮片保温效果最好。保暖絮片目前国内外已大量使用，市场增长速度也较快。

但是，现有熔喷保暖絮片的耐久性差，在使用过程中，由于外力的反复作用，其体积重量逐渐变大，甚至变成板结状絮片、薄而硬的絮片，从而丧失良好的保温性及其他服用性能；而且其原料常为聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，产品回潮率极低、吸湿性差，在使用过程中极易产生静电，影响产品的穿着舒适性。

专利申请号为200610127389.1公布了一种含有短纤维熔喷无纺布的制备方法。专利申请号为200810175886.8公布了一种制作熔喷非织物羽绒双组份保暖絮片的方法。以上两件专利的目的是通过添加短纤维或羽绒起到支撑作用，用以提高熔喷非织造絮片的耐压性能，采用的制备方法都是通过气流负压作用使短纤维或羽绒混入熔喷纤网中。这种制备方法一方面使得短纤维或羽绒排布方向与熔喷纤维一致，非织造布絮片的厚度和耐压性能提高有限；另一方面使得短纤维或羽绒与熔喷纤网混合的均匀度不高；此外产品的静电现象也未有明显改善。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种抗静电保暖絮片制备方法。该制备方法采用改进的熔喷技术与改进的静电植绒技术相结合，具有工艺简单，产品质量提高，适用于工业化使用等特点，所制得的保暖絮片具有抗静电功能，重量轻，蓬松度和压缩回复性能优异，透气透湿性能好，保暖效果明显等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种抗静电保暖絮片的制备方法，该制备方法采用公知熔喷方法纺制高聚物超细纤维，其特征在于在熔喷模头与接收装置之间设置静电植绒箱，并使熔喷超细纤维经过静电植绒箱，与静电植绒箱内在静电场的作用下垂直飞落的短纤维粘合在一起，到达接收装置时，即形成保暖絮片；所述高聚物是聚酯、改性聚酯(包括PBT--聚对苯二甲酸丁二醇酯和PTT--聚对苯二甲酸丙二醇酯)；所述短纤维为抗静电短纤维，直径为2～20μm，长度为3～15mm，添加量为熔喷保暖絮片总重量的5～30％，由供料机构提供；所述静电植绒箱的植绒输出电压为10～50kV；所述熔喷模头与静电植绒箱之间的距离为10～40cm；所述静电植绒箱内上极板与下极板之间的距离为40～60cm。

与现有技术相比，本发明制备方法采用熔喷技术与静电植绒技术相结合，在不破坏原有纺丝机结构的情况下，通过适当改进常规熔喷工艺和静电植绒工艺，即可制备出保暖性能优异的保暖絮片，具有工艺简单，产量大，纤网混合均匀，产品质量提高，技术成熟，使用成本低等优点，十分利于工业化推广使用。所制备的保暖絮片具有积极的抗静电功能，且重量轻，蓬松度和压缩回复性能优异，透气好，保暖效果明显等特点，可应用于高寒地区的军用棉服、飞行保暖手套、军用冷或热气候作战靴、军用潜水服、冬服、海军陆战队微气候冷却服装等；也可应用于民用的户外运动服、防寒服等。

附图说明

图1为本发明保暖絮片制备方法一种实施例的工艺过程示意图。

图2为本发明保暖絮片制备方法一种实施例的静电植绒原理示意图。

图3为本发明保暖絮片制备方法一种实施例所制备的抗静电保暖絮片结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：

本发明设计的抗静电保暖絮片制备方法(简称制备方法，参见图1-3)，采用公知熔喷方法纺制高聚物超细纤维，其特征在于在熔喷模头1与接收装置3之间设置静电植绒箱2，并使熔喷超细纤维7经过静电植绒箱2，与静电植绒箱2内在静电场的作用下垂直飞落的短纤维6粘合在一起，到达接收装置3时，即形成保暖絮片5；所述高聚物是聚丙烯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或者它们的混合物；所述短纤维为抗静电短纤维6，直径为2～20μm，长度为3～15mm，添加量为熔喷保暖絮片5总重量的5～30％，短纤维由供料机构提供；所述静电植绒箱2的植绒输出电压为10～50kV；所述熔喷模头1与静电植绒箱2之间的距离a为10～40cm；所述静电植绒箱2内上极板21与下极板22之间的距离为40～60cm。

本发明关键是在熔喷模头1和接受装置3之间适当设置了静电植绒箱2。静电植绒箱2的静电植绒原理和工艺过程是(参见图2)：上极板21是一块板型金属网，下极板22是一块金属平板托架，中间是熔喷模头1喷吹出来的超细纤维流(纤维网)。上极板21和下极板22分别用导线连接在高压静电发生器4的负极输出端和正极输出端上。供料机构设置在上极板21的上方，主要包括料斗23和供料轴24。料斗23内储有抗静电短纤维，料斗23的底部为网格漏板，以方便短纤维的下落；料斗23中安装供料轴24，供料轴24的转动可使抗静电短纤维6掉落到金属网上极(负极)板21上。因抗静电短纤维6在降落过程中与负极接触而带电，导致部分纤维按电场方向垂直排列；同时抗静电短纤维6在电场中发生极化，与负极极性相同的电荷集中在远离负极板21的一端，而正电荷却集中在靠近负极板21的一端。当抗静电短纤维6与负极板21接触时，由于金属电极板的电导率比抗静电短纤维6高，因而会在纤维中产生导电电流，即抗静电短纤维6会产生负静电荷，使抗静电短纤维6在电场E中具有很大的伸直度和飞翔性，以较高的速度垂直下落到熔喷超细纤维纤网中，与熔喷超细纤维粘合在一起，最后到达接收装置3上，固化形成本发明所述的保暖絮片5。

所述静电植绒箱2的宽度可根据熔喷模头1的宽度和喷出纤维网的宽度来制作。静电植绒箱2的箱体实施例采用环保有机玻璃材料；上极板21选用铜丝网，可有效产生静电，并直接导电。

本发明制备方法的工艺过程是，抗静电短纤维6放置在静电植绒箱2的箱体内，接通电源后，即可在静电植绒箱2内形成了一个高压电场，使抗静电短纤维6带电荷；熔喷模头1喷出的超细纤维网7从静电植绒箱2的一端进入静电植绒箱2的箱体内，供料轴24的转动可使短纤维连续垂直降落，经三到五秒钟的时间，抗静电短纤维6与熔喷超细纤维网7粘合在一起，固化成网，然后从箱体的另一端出来，达到接收装置3上收集，形成连续流水线式植绒，进而制备出所述保暖絮片。

本发明制备方法具有生产速度快，纤网混合均匀等优点，另外采用有机玻璃做箱体具有便于观察、防止绒毛飞扬的优点。

本发明所述保暖絮片的克重为40g/m²～500g/m²，厚度为5mm～50mm；

本发明所述熔喷工艺需要调整常规工艺参数，主要是热空气流压力和接收距离的调整，以制备蓬松度和保暖性良好，同时具有良好抗静电的熔喷保暖絮片。空压机转速控制在0.1-0.4MPa较好，接收距离控制在40-60cm较好。

本发明所述抗静电短纤维6的添加量为熔喷保暖絮片总重量的5～30％，优选15％。

本发明所述的熔喷技术高聚物原料是聚丙烯、聚酯、改性聚酯(包括PBT--聚对苯二甲酸丁二醇酯和PTT--聚对苯二甲酸丙二醇酯)及其混合物等，优选聚丙烯。

本发明所述的抗静电短纤维6是指在标准状态下体积电阻率小于10¹⁰Ω·cm的纤维或静电荷逸散半衰期小于60s的纤维。通过抗静电纤维良好的电荷逸散性能将保暖絮片中的静电传递出去。该纤维本身为现有技术。

本发明所述的抗静电短纤维6的直径和长度根据熔喷纤维的直径和熔喷纤网密度来确定，原则是能够使抗静电短纤维6在熔喷纤网中均匀分布、并起支撑作用；研究表明，抗静电短纤维6的直径控制在2～20μm，长度为3～15mm效果较好。

本发明制备方法虽然强调使用抗静电短纤维，但并不排除使用其他种类的短纤维。

本发明所述静电植绒箱2的植绒输出电压与常规静电植绒的输出电压相同，可以为10～50kV；但要能够控制抗静电短纤维6的添加量。

本发明所述的熔喷模头与静电植绒箱之间的距离a设计为10～40cm。

常规静电植绒的上、下极板之间距离，一般为10cm。本发明所述静电植绒箱2的上极板21与下极板22之间的距离设置与常规静电植绒不同，上、下极板之间的距离设计为40～60cm。这主要是考虑到熔喷纤网有一定的厚度。

本发明采用的制备方法是参考已有的成熟的静电植绒技术，将短纤维以垂直方向植入熔喷纤网中，实现非织造布絮片耐压性能和混合均匀度的显著提高，该制备方法具有简单易行，成本低，十分利于推广的优点。

本发明未述及之处适用于现有技术。

以下给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步具体叙述本发明，并不限制本发明申请权利要求保护范围。

实施例1-12的保暖絮片制备工艺条件列于表1。

根据工艺条件制备出保暖絮片，依据国家GB11048-89标准，采用A.S.T.M保温性试验机测量熔喷保暖絮片保暖性能，分别列于表2中；依据纺织FZ/T 01042-1996测量保暖絮片静电压半衰期。

表1保暖絮片制备方法实施例的工艺条件表

*a为附图1中植绒箱前端与熔喷模头末端的距离；

表2保暖絮片的保暖性能与压缩性能表

注：1)克罗值I、克罗值II、感应静电半衰期I、感应静电半衰期II分别为熔喷非织造材料添加抗静电短纤维前后的数值；

2)克罗值的提高率＝[(克罗值II-克罗值I)/克罗值I]×100％。

Claims

1.一种抗静电保暖絮片的制备方法，该制备方法采用公知熔喷方法纺制高聚物超细纤维，其特征在于在熔喷模头与接收装置之间设置静电植绒箱，并使超细纤维经过静电植绒箱，与静电植绒箱内在静电场的作用下垂直飞落的抗静电短纤维粘合在一起，到达接收装置时，即形成抗静电保暖絮片；所述高聚物是聚丙烯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或者它们的混合物；所述抗静电短纤维直径为2～20μm，长度为3～15mm，添加量为熔喷保暖絮片总重量的5～30％，由供料机构提供；所述静电植绒箱的植绒输出电压为10～50kV；所述熔喷模头与静电植绒箱之间的距离为10～40cm；所述静电植绒箱内上极板与下极板之间的距离为30～50cm。

2.根据权利要求1所述保暖絮片的制备方法，其特征在于所述抗静电短纤维为熔喷保暖絮片总重量的15％。

3.一种权利要求1或2所述保暖絮片制备方法制备的保暖絮片，其特征在于所述保暖絮片的克重为40～500g/m²，厚度为5～50mm。