CN102560903B - 一种多层复合玄武岩非织造材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玄武岩复合非织造材料，包括至少一层玄武岩纤网层和至少两层普通纤网层，玄武岩纤网层夹设于两层普通纤网层之间。本发明还公开了一种上述玄武岩复合非织造材料的制备方法。本申请的玄武岩复合非织造材料与传统的玄武岩纤维复合材料相比，生产效率高，成本低，过滤性、耐高温性、吸声降噪性、吸水防滑阻热性、调节空气湿度能力等综合特性强。本申请的玄武岩复合非织造材料制备方法中，不需要对玄武岩进行机械牵伸形成玄武岩纤维后进行纺织，而是直接采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸成网，生产工艺简单，大大的降低了生产难度，提高了生产效率。

Description

一种多层复合玄武岩非织造材料及制备方法

技术领域

本发明涉及复合非织造材料领域，特别是涉及一种玄武岩复合非织造材料及其制备方法。

背景技术

火山岩是火山爆发后形成的多孔形石材，非常珍贵。玄武岩作为一种火成岩，是从熔融形态下演化而成，含丰富的钠、镁、铝、硅、钙、锰、铁、磷、镍、钴等矿物质。因其表面均匀布满气孔，古色古香，且具有导电系数小、无放射性、永不褪色等特性；以及抗风化、耐高温、吸声降噪、吸水防滑阻热、调节空气湿度、改善生态环境等功能。法国的Paul Dhe是第一个想利用玄武岩挤出玄武岩纤维的人。

目前玄武岩纤维是延续相似于玻纤拉丝的办法制造而成。首先，需求将开采出的玄武岩停止破裂摧毁处置和洗濯；然后装入与投料机相连的料仓内，由投料机将原料投入到用天然气加热的窑炉的熔化部，例如专利ZL97199852.3、ZL200410101966.0，都是利用这种方法纺丝。但这些都是利用机械拉伸制造纤维，再利用传统纺织方法进行织造；生产速度慢，成本高，生产难度也比较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的玄武岩复合非织造材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本申请公开了一种玄武岩复合非织造材料，包括至少一层玄武岩纤网层和至少两层纤网层，玄武岩纤网层夹设于两层纤网层之间。需要指出的是，玄武岩纤网层夹设于两层纤网层之间，并不是本申请中玄武岩复合非织造材料层数的限定，只是一种结构；也就是说，本申请中的玄武岩复合非织造材料可以具有多层玄武岩纤网层，并且各层玄武岩纤网层分别夹设于纤网层之间，形成夹心结构。

进一步的，玄武岩纤网层采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸直接成网。需要指出的是，本发明中，玄武岩纤网层直接采用熔融铺网成形，而不是传统的先制备玄武岩纤维，再通过玄武岩纤维纺织成网；因此，大大的提高了生产效率，也降低了生产成本。

更进一步的，高压气流与纤维的角度是水平向下5°-85°之间。

本申请中，玄武岩纤网层与纤网层采用针刺、水刺、超声波、热轧粘合中的其中一种进行复合固结。

进一步的，普通纤网层采用纤维梳理成网或纺丝成网。

本申请中，优选的普通纤网层的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种。

优选的，玄武岩熔融纺丝纤维的细度为1-5d。

本申请还公开了一种玄武岩复合非织造材料的制备方法，包括如下步骤，

A.第一纤网层成网：采用梳理成网或纺丝成网；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层上进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层上的玄武岩纤网层；

C.第二纤网层成网：在玄武岩纤网层上进行梳理成网或纺丝成网，形成铺设于玄武岩纤网层上的第二纤网层；

D复合固结：将第一纤维层、玄武岩纤网层和第二纤网层复合固结。

本申请的制备方法中，复合固结为针刺、水刺、超声波、热轧粘合固结中的其中一种。

进一步的，第一纤网层和第二纤网层的材料分别包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种。

本申请的实施方式中，玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网具体过程包括：玄武岩熔融、螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果在于：

本申请的玄武岩复合非织造材料与传统的玄武岩纤维复合材料相比，生产效率高，成本低，且综合特性强，如过滤性、耐高温性、吸声降噪性、吸水防滑阻热性、调节空气湿度能力特性等。

本申请的玄武岩复合非织造材料制备方法中，不需要对玄武岩进行机械牵伸形成玄武岩纤维后进行纺织，而是直接采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸成网，生产工艺简单，大大的降低了生产难度，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例中制备的玄武岩复合非织造材料的结构示意图；

图2是本发明实施例中制备玄武岩复合非织造材料的生产设备的结构示意图；

图3是本发明另一实施例中制备玄武岩复合非织造材料的生产设备的结构示意图。

具体实施方式

传统的玄武岩纤维复合材料中，玄武岩纤网层是由玄武岩纤维纺织成网的，即先机械牵伸形成玄武岩纤维，然后利用玄武岩纤维进行纺织。本申请的玄武岩复合非织造材料中，玄武岩纤网层夹设于两层普通(指非玄武岩纤网层)纤网层之间，并且，玄武岩纤网层采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸直接成网，高压气流与纤维的角度是水平向下5°-85°之间。其中普通纤网层的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种。

在本申请的玄武岩复合非织造材料的制备方法包括：

A.第一纤网层成网：采用梳理成网或纺丝成网；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层上进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层上的玄武岩纤网层；

C.第二纤网层成网：在玄武岩纤网层上进行梳理成网或纺丝成网，形成铺设于玄武岩纤网层上的第二纤网层；

D复合固结：将第一纤维层、玄武岩纤网层和第二纤网层复合固结。

本申请中，复合固结选自但不仅限于针刺、水刺、超声波、热轧粘合固结中的一种。其中，针刺固结是通过针刺设备带有刺钩的刺针上下运动，刺沟带动部分纤维上下穿插，互相纠缠抱结，形成固结；水刺固结是通过高压微细水流带动纤维上下运动，纠缠抱合固结；超声波固结是利用超声波将部分高聚物纤维熔融粘合固结；热轧粘合固结是通过热轧辊上下挤压，使部分高聚物纤维熔融粘结固结。

本申请提供了一种玄武岩复合非织造材料的生产线，包括设置于网带上方的至少两台高聚物铺网设备、至少一台玄武岩纺丝成网设备和复合固结设备；其中玄武岩纺丝成网设备间隔式的依次安装于高聚物铺网设备之间；复合固结设备安装于网带传送方向的末端。即网带依次经过高聚物铺网设备、玄武岩纺丝成网设备、高聚物铺网设备、玄武岩纺丝成网设备、高聚物铺网设备、玄武岩纺丝成网设备......高聚物铺网设备、复合固结设备。

本申请的生产线中，玄武岩纺丝成网设备包括玄武岩石破碎装置和熔融纺丝装置，玄武岩石破碎装置的出口与熔融纺丝装置的入口连通，破碎后的玄武岩石进入熔融纺丝装置，熔融后通过螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网，喷丝板喷丝孔直径为6-100μm，喷丝孔密度为500-7000个/m。玄武岩石破碎装置的出口设有过滤网，滤网的孔径小于或等于2cm。

本申请的生产线中，高聚物铺网设备选自纤维梳理设备和纺丝成网设备中的一种或两种。优选的纺丝产物设备为熔融纺丝装置。

本申请的生产线中，复合固结设备选自但不仅限于针刺设备、水刺设备、超声波设备、热轧粘合固结设备中的一种。

进一步的，复合固结后，本申请的生产线中，采用卷绕辊对玄武岩复合非织造材料进行卷绕。

本申请的一个实施例中，玄武岩复合非织造材料的生产线包括，两台高聚物铺网设备、一台玄武岩纺丝成网设备和复合固结设备。并且，两台高聚物铺网设备均为纤维梳理设备。工艺流程包括，高聚物短纤经第一台纤维梳理设备梳理成网，形成第一纤网层；然后，第一纤网层经网带传送到玄武岩纺丝成网设备下方，玄武岩经熔融纺丝和高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层上的玄武岩纤网层；然后，两层重叠铺设的纤网层(第一纤网层和玄武岩纤网层)再经网带传送到第二台纤维梳理设备下方，在玄武岩纤网层上铺设第二纤网层，形成玄武岩纤网层夹于第一纤网层和第二纤网层中间的夹心结构。最后，网带将该夹心结构的三层纤网传送到复合固结设备处，将其复合固结，形成本申请所述的玄武岩复合非织造材料。

本申请的另一个实施例中，玄武岩复合非织造材料的生产线包括，两台高聚物铺网设备、一台玄武岩纺丝成网设备和复合固结设备。并且，两台高聚物铺网设备均为熔融纺丝成网设备。生产工艺中，第一纤网层和第二纤网层均采用熔融纺丝成网，其余部分与上述工艺流程相同。

本申请的玄武岩复合非织造材料与传统的玄武岩纤维复合材料相比，生产效率高，成本低，且综合特性强，如过滤性、耐高温性、吸声降噪性、吸水防滑阻热性、调节空气湿度能力特性等。

本申请的玄武岩复合非织造材料制备方法中，不需要对玄武岩进行机械牵伸形成玄武岩纤维后进行纺织，而是直接采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸成网，生产工艺简单，大大的降低了生产难度，提高了生产效率。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。

实施例一

本例中，玄武岩复合非织造材料由三层纤网组成，如图1所示，分别为第一纤网层2和第二纤网层4、以及夹于第一纤网层2和第二纤网层4之间的玄武岩纤网层3。其中第一纤网层2和第二纤网层4均为聚酯纤网层。

本例中，玄武岩复合非织造材料的生产线包括，如图2所示，依次设置于网带11上方的第一短纤梳理设备12、玄武岩纺丝成网设备13、第二短纤梳理设备14和针刺固结设备15，以及设置于针刺固结设备15输出端的卷绕辊16。其中，玄武岩纺丝成网设备13包括玄武岩石破碎装置和熔融纺丝装置(未画)，玄武岩石破碎装置的出口与熔融纺丝装置的入口连通，破碎后的玄武岩石进入熔融纺丝装置，喷丝板喷丝孔直径为15-25μm，玄武岩石破碎装置的出口设有过滤网，滤网的孔径小于或等于2cm，喷丝板幅宽约7.3m，略宽于产品幅宽，产品幅宽约7m，喷丝板喷丝孔3000个/m。玄武岩熔融纺丝工艺包括，玄武岩熔融后通过螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网；其中，熔融时间10秒，熔融温度1450℃，高压气流的气压10000pa，气流温度在10℃-15℃之间，获得的玄武岩纤网层中平均纤维细度2丹尼尔(2d)。

本例中，玄武岩复合非织造材料的制备方法，在本例上述生产线上进行，具体包括：

A.第一纤网层成网：聚酯短纤原料采用第一短纤梳理机设备12梳理成网形成第一纤网层2；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层2经网带11传送到玄武岩纺丝成网设备13下方，玄武岩纺丝成网设备13在第一纤网层2上直接进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层2上的玄武岩纤网层3；

C.第二纤网层成网：第二短纤梳理机设备14以聚酯短纤为原料在玄武岩纤网层3上进行纤维梳理成网，形成铺设于玄武岩纤网层3上的第二纤网层4；

D复合固结：将依次叠加的第一纤维层2、玄武岩纤网层3和第二纤网层4针刺固结。

其中，聚酯短纤的纤维细度为0.5-3.5d。经过上述三个步骤即获得本例所述的玄武岩复合非织造材料，最后，采用卷绕辊16卷绕收集。

实施例二

本例中，玄武岩复合非织造材料由三层纤网组成，如图1所示，分别为第一纤网层2和第二纤网层4、以及夹于第一纤网层2和第二纤网4之间的玄武岩纤网层3。其中第一纤网层2和第二纤网4均为聚丙烯纤网层。

本例中，玄武岩复合非织造材料的生产线包括，如图3所示，依次设置于网带21上方的第一纺粘纺丝铺网设备22、玄武岩纺丝成网设备23、第二纺粘纺丝铺网设备24和针刺固结设备25，以及设置于针刺固结设备25输出端的卷绕辊26。其中，玄武岩纺丝成网设备23包括玄武岩石破碎装置和熔融纺丝装置(未画)，玄武岩石破碎装置的出口与熔融纺丝装置的入口连通，破碎后的玄武岩石进入熔融纺丝装置，喷丝板喷丝孔直径为5-15μm，玄武岩石破碎装置的出口设有过滤网，滤网的孔径小于或等于2cm，喷丝板幅宽约3.2m，略宽于产品幅宽，产品幅宽约3m，喷丝板喷丝孔5000个/m。玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网工艺包括，玄武岩熔融后通过螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网；其中，熔融时间8秒，熔融温度1650℃，高压气流的气压约20000pa，气流温度在10℃-15℃之间，获得的玄武岩纤网层中平均纤维细度1.5丹尼尔(1.5d)。

本例中，玄武岩复合非织造材料的制备方法，在本例上述生产线上进行，具体包括：

A.第一纤网层成网：聚丙烯原料采用第一纺粘纺丝铺网设备22熔融纺丝成网形成第一纤网层2；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层2经网带21传送到玄武岩纺丝成网设备23下方，玄武岩纺丝成网设备23在第一纤网层2上直接进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层2上的玄武岩纤网层3；

C.第二纤网层成网：第二纺粘纺丝铺网设备24以聚丙烯为原料在玄武岩纤网层3上进行熔融纺丝成网，形成铺设于玄武岩纤网层3上的第二纤网层4；

D复合固结：将依次叠加的第一纤维层2、玄武岩纤网层3和第二纤网层4针刺固结。

其中，熔融纺丝形成的聚丙烯纤网层中纤维细度为0.5-3.5d。经过上述三个步骤即获得本例所述的玄武岩复合非织造材料，最后，采用卷绕辊26卷绕收集。

实施例三

本例中，玄武岩复合非织造材料由三层纤网组成，如图1所示，分别为第一纤网层2和第二纤网层4、以及夹于第一纤网层2和第二纤网层4之间的玄武岩纤网层3。其中第一纤网层2为聚乙烯纤网层，第二纤网层4为聚酰胺纤网层。

本例中，玄武岩复合非织造材料的生产线包括，依次设置于网带上方的短纤梳理机设备、玄武岩纺丝成网设备、纺粘纺丝铺网设备和热轧粘合固结设备，以及设置于热轧粘合固结设备输出端的卷绕辊。其中，玄武岩纺丝成网设备包括玄武岩石破碎装置和熔融纺丝装置，玄武岩石破碎装置的出口与熔融纺丝装置的入口连通，破碎后的玄武岩石进入熔融纺丝装置，喷丝板喷丝孔直径为5-15μm，玄武岩石破碎装置的出口设有过滤网，滤网的孔径小于或等于2cm，喷丝板幅宽约3.2m，略宽于产品幅宽，产品幅宽约3m，喷丝板喷丝孔1000个/m。玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网工艺包括，玄武岩熔融后通过螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网；其中，熔融时间8秒，熔融温度1650℃，高压气流的气压约20000pa，气流温度在10℃-15℃之间，获得的玄武岩纤网层中平均纤维细度4.5丹尼尔(4.5d)。

本例中，玄武岩复合非织造材料的制备方法，在本例上述生产线上进行，具体包括：

A.第一纤网层成网：聚乙烯短纤原料采用短纤梳理机设备梳理成网形成第一纤网层2；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层2经网带传送到玄武岩熔融纺丝成网设备下方，玄武岩熔融纺丝成网设备在第一纤网层2上直接进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层2上的玄武岩纤网层3；

C.第二纤网层成网：纺粘纺丝铺网设备以聚酰胺为原料在玄武岩纤网层3上进行熔融纺丝成网，形成铺设于玄武岩纤网层3上的第二纤网层4；

D复合固结：将依次叠加的第一纤维层2、玄武岩纤网层3和第二纤网层4针刺固结。

其中，聚乙烯短纤的纤维细度为0.5-3.5d；熔融纺丝形成的聚酰胺的纤维细度为0.5-3.5d。经过上述三个步骤即获得本例所述的玄武岩复合非织造材料，最后，采用卷绕辊卷绕收集。

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。比如，第一纤网层和第二纤网层可以用梳理成网工艺，也可以用纺丝成网，纺丝成网中可以采用溶液纺、熔融纺等现有设备和工艺。

Claims (8)

1.一种玄武岩复合非织造材料，其特征在于：包括至少一层玄武岩纤网层和至少两层普通纤网层，所述玄武岩纤网层夹设于两层普通纤网层之间；所述玄武岩纤网层采用玄武岩熔融纺丝经高压气流牵伸直接成网，所述高压气流与玄武岩熔融纺丝纤维的角度是水平向下5°-85°之间；所述玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网具体过程包括：玄武岩熔融、螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网。

2.根据权利要求1所述的玄武岩复合非织造材料，其特征在于：所述玄武岩熔融纺丝纤维的细度为1-5d。

3.根据权利要求1-2任一项所述的玄武岩复合非织造材料，其特征在于：所述玄武岩纤网层与普通纤网层采用针刺、水刺、超声波、热轧粘合中的其中一种进行复合固结。

4.根据权利要求1-2任一项所述的玄武岩复合非织造材料，其特征在于：所述普通纤网层采用纤维梳理成网或纺丝成网。

5.根据权利要求1-2任一项所述的玄武岩复合非织造材料，其特征在于：所述普通纤网层的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种。

6.一种玄武岩复合非织造材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

A.第一纤网层成网：采用梳理成网或纺丝成网；

B.玄武岩纤网层成网：第一纤网层上进行玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网，形成铺设于第一纤网层上的玄武岩纤网层；所述高压气流与玄武岩熔融纺丝纤维的角度是水平向下5°-85°之间；所述玄武岩熔融纺丝高压气流牵伸成网具体过程包括：玄武岩熔融、螺杆挤压、计量泵计量、熔体分配、喷丝板喷丝、冷空气高压气流牵伸铺网；

C.第二纤网层成网：在玄武岩纤网层上进行梳理成网或纺丝成网，形成铺设于玄武岩纤网层上的第二纤网层；

D复合固结：将第一纤维层、玄武岩纤网层和第二纤网层复合固结。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述复合固结为针刺、水刺、超声波、热轧粘合固结中的其中一种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第一纤网层和第二纤网层的材料分别包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种。