CN102587150A - 一种储能型无纺布填充棉的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种储能型无纺布填充棉的制造方法，方法为：（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用制造无纺布纤维的原料高分子材料为主要原料；（2）将相变储能微胶囊与一定比例的紫外光固化树脂混合在一起，调节到浆料粘度为20mPa·s（毫帕秒）到100mPa·s，将该浆料均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面；然后利用紫外光照射，使树脂快速发生固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面；（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚；（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤；（5）无纺布不断加厚，待厚度达到预定值时停止，通过水刺、针刺、热刺等方式加固，得到填充棉产品。本发明的技术效果是：本发明提供的储能型填充棉可以在一定时间内保持更多的热量，从而穿着/使用更舒适，在同等舒适度的情况下可以减轻重量，从而更方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种填充棉的制造方法，尤其涉及一种储能型无纺布填充棉的制造方法。
背景技术
填充棉一般用在服装、被褥中，起着防寒、保暖作用。作填充棉的常用材料包括人造纤维（散棉、喷胶棉等，可由无纺布工艺制造）、棉花、动物纤维（羽绒、羊毛、蚕丝等）等等。人造纤维由于具有不易吸潮、不易板结、价格低廉等优势，已逐渐取代棉花成为首选材料。但传统人造纤维仅有隔热保温功能而没有储能作用，只是减少了人体热量往环境中的散失，热量完全来自于人体，难以吸收/储存更多的热量。在严寒地区为了达到一定的保暖效果只好增加填充棉的厚度和重量，使用/穿着十分不便。
储能材料是一类利用其本身固有特性实现储存和释放能量的特殊材料，涉及到的能量包括电能、热能、动能等。其中相变储能材料是指在其物相变化过程中，能够从环境吸收热量或向环境放出热量，从而能够达到储存和释放能量目的的一类功能材料。相变储能材料解决了能量供求在时间和空间上不平衡的矛盾，有效地提高了能源的利用率。同时由于相变储能材料在其相变过程中温度近似恒定，可以用于调整、控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用。其制造工艺相对成熟，成本较为低廉，在纺织、建筑、航空航天等领域获得了广泛的应用。如将其加入到纤维中，可以利用其储能特性储存来自外界（非人体）的热量，从而大大改善保暖效果。
将相变储能材料添加到纤维中已有诸多技术，如中国专利200610021605.4和200710014607.5等，均为通过某种方式直接将包含相变储能材料的微胶囊添加到纤维中。该类方法制造工艺复杂，对微胶囊壁材性质要求苛刻，致使可供选择的材料范围十分有限，在一定程度上增加了制造成本；而且为了保证纤维的强度、柔韧性等性能，可以添加的微胶囊的量也不高，从而纤维可以储存的能量也有限。亦有通过制造空心纤维并将相变储能材料直接添加到纤维内部空腔中的方法来制造储能纤维，但容易发生泄漏，制备工艺也非常复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种储能型无纺布填充棉的制造方法，该填充棉可用于填充被褥、棉衣棉裤、枕头等。与现有产品比较，产品的优势在于可以在棉料中添加更多的相变储能材料且不易泄漏；制造工艺相对简单，成本较为低廉。以其制成的填充棉除了可以像传统棉料一样防止人体热量散失之外还可以储存额外的热量，从而更轻便，穿着/使用更舒适方便。
本发明是这样来实现的，方法为：
（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用制造无纺布纤维的原料高分子材料为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械成网，得到一个无纺布制成的薄层；
（2）将相变储能微胶囊与一定比例的紫外光固化树脂混合在一起，调节到浆料粘度为20 mPa·s（毫帕秒）到100mPa·s，将该浆料均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面；然后利用紫外光照射，使树脂快速发生固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面，一定比例是相变储能微胶囊与紫外固化树脂的重量比为1:0.2到1:1之间；
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚；
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤；
（5）无纺布不断加厚，待厚度达到预定值时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉产品。
所述制造无纺布的纤维的原料是聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、聚乙烯、腈纶的一种或若干种的混合物。
所用紫外光固化树脂选用紫外固化型丙烯酸树脂、紫外固化型聚氨酯树脂、紫外固化型环氧树脂、紫外固化型环氧改性聚氨酯树脂、紫外固化型丙烯酸改性聚氨酯树脂、紫外固化型环氧改性丙烯酸树脂、紫外固化型氨基丙烯酸酯的一种或若干种的混合物。
调节粘度所用紫外光活性稀释剂可以选用丙烯酸丁酯、己二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或若干种的混合物。
所用相变储能材料微胶囊壁材是密胺树脂类、聚苯乙烯类、聚甲基丙烯酸甲酯类、二氧化硅类、聚氨酯类的一种或若干种的混合物；所用相变储能材料微胶囊芯材是相变蜡、十八烷、硬脂酸等各种常见相变温度在20℃到45℃之间的相变储能材料及其混合物；所用相变储能材料微胶囊粒径在0.5微米到500微米之间；所述相变储能微胶囊与紫外固化树脂的重量比为1:0.2到1:1之间。
所用紫外光源的功率为0.5千瓦到2千瓦。
相变储能微胶囊在储能填充棉产品中的重量分数可占到产品总重量的10%到50%。
本发明的技术效果是：本发明提供的储能型填充棉可以在一定时间内保持更多的热量，从而穿着/使用更舒适，在同等舒适度的情况下可以减轻重量，从而更方便。
与现有将相变储能材料加入到纤维中的方法相比，本发明提供的方法制造储能纤维时相变储能微胶囊不必经过高温（熔融纺丝）或特殊有机溶剂（湿法纺丝）的过程，因而对微胶囊壁材的要求大大降低，可供选择的范围大大加宽，成本大大降低，且可将更多比例的相变储能微胶囊加入到纤维中；与空心纤维加注相变储能材料相比，本发明提供的方法不容易发生相变储能材料的泄漏，更稳定且安全，使用范围大大拓展。
总之，与现有技术相比，本发明提供的方法更简单，成本更低，产品性能更优，应用范围更广泛。
附图说明
图1为本发明提供的储能型填充棉的结构示意图。
图2为本发明提供的储能型填充棉的制造工艺流程图。
具体实施方式
具体实施见图1、图2，图1中1为无纺布层，2为相变储能材料微胶囊。
实施例1：
（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用聚丙烯粒料为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械在成网帘上成网，调节成网帘接纳喷丝的时间以控制厚度，得到一个无纺布制成的薄层，自然状态下厚度约为0.5毫米。
（2）将十八烷为芯材密胺树脂为壁材的相变储能微胶囊（平均粒径100微米左右）与丙烯酸改性聚氨酯紫外光固化树脂按重量比1：0.5混合在一起，并加入紫外光活性稀释剂丙烯酸丁酯调节粘度至50mPa·s，得到一种浆料；将该浆料利用高压气体均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面（实际将会有一部分浆料进入纤维的缝隙间），并形成连续的薄层；然后利用1千瓦的紫外光照射5秒钟，使树脂固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面。
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚。
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤。
（5）无纺布不断加厚。待厚度达到预定值（如自然状态下厚度为20毫米）时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉。其相变储能微胶囊的重量含量为30%左右。
实施例2：
（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用聚酯粒料为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械在成网帘上成网，调节成网帘接纳喷丝的时间以控制厚度，得到一个无纺布制成的薄层，自然状态下厚度约为1毫米。
（2）将硬脂酸为芯材聚甲基丙烯酸甲酯为壁材的相变储能微胶囊（平均粒径20微米左右）与环氧改性聚氨酯紫外光固化树脂按重量比1：0.8混合在一起，并加入紫外光活性稀释剂己二醇二丙烯酸酯调节粘度至30mPa·s，得到一种浆料；将该浆料利用高压气体均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面（实际将会有一部分浆料进入纤维的缝隙间），并形成连续的薄层；然后利用1.5千瓦的紫外光照射4秒钟，使树脂固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面。
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚。
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤。
（5）无纺布不断加厚。待厚度达到预定值（如自然状态下厚度为25毫米）时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉。其相变储能微胶囊的重量含量为15%左右。
实施例3：
（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用聚乙烯为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械在成网帘上成网，调节成网帘接纳喷丝的时间以控制厚度，得到一个无纺布制成的薄层，自然状态下厚度约为0.3毫米。
（2）将相变蜡为芯材聚苯乙烯为壁材的相变储能微胶囊（平均粒径150微米左右）与紫外固化型氨基丙烯酸酯按重量比1：0.3混合在一起，并加入紫外光活性稀释剂邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯调节粘度至80mPa·s，得到一种浆料；将该浆料利用高压气体均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面（实际将会有一部分浆料进入纤维的缝隙间），并形成连续的薄层；然后利用2千瓦的紫外光照射3秒钟，使树脂固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面。
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚。
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤。
（5）无纺布不断加厚。待厚度达到预定值（如自然状态下厚度为15毫米）时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉。其相变储能微胶囊的重量含量为45%左右。
实施例4：
（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用聚丙烯腈为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械在成网帘上成网，调节成网帘接纳喷丝的时间以控制厚度，得到一个无纺布制成的薄层，自然状态下厚度约为0.8毫米。
（2）将十八烷为芯材二氧化硅为壁材的相变储能微胶囊（平均粒径400微米左右）与紫外固化型环氧改性丙烯酸树脂按重量比1：0.8混合在一起，并加入紫外光活性稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯调节粘度至60mPa·s，得到一种浆料；将该浆料利用高压气体均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面（实际将会有一部分浆料进入纤维的缝隙间），并形成连续的薄层；然后利用0.8千瓦的紫外光照射6秒钟，使树脂固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面。
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚。
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤。
（5）无纺布不断加厚。待厚度达到预定值（如自然状态下厚度为10毫米）时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉。其相变储能微胶囊的重量含量为20%左右。
Claims (7)
1. 一种储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是方法为：（1）按照现有熔喷法无纺布的基本制造工艺：利用制造无纺布纤维的原料的高分子材料为主要原料，配料后熔融，经过喷丝板喷出，利用气流或者机械成网，得到一个无纺布制成的薄层；
（2）将相变储能微胶囊与一定比例的紫外光固化树脂混合在一起，调节到浆料粘度为20 mPa·s（毫帕秒）到100mPa·s，将该浆料均匀喷洒在上述无纺布薄层的表面；然后利用紫外光照射，使树脂快速发生固化，相变储能微胶囊便被粘附在无纺布表面，一定比例是相变储能微胶囊与紫外固化树脂的重量比为1:0.2到1:1之间；
（3）将上述已经含有储能微胶囊的无纺布放置于成网帘上，重复（1）的步骤，接受喷丝的沉积，于是无纺布加厚；
（4）将（3）得到的无纺布重复（2）的步骤，再次重复（1）、（2）的步骤；
（5）无纺布不断加厚，待厚度达到预定值时停止，通过水刺、针刺、热刺、等方式加固，得到填充棉产品。
2.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是所述制造无纺布纤维的主要高分子原料是聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、聚乙烯、腈纶的一种或若干种的混合物。
3.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是所用紫外光固化树脂选用紫外固化型丙烯酸树脂、紫外固化型聚氨酯树脂、紫外固化型环氧树脂、紫外固化型环氧改性聚氨酯树脂、紫外固化型丙烯酸改性聚氨酯树脂、紫外固化型环氧改性丙烯酸树脂、紫外固化型氨基丙烯酸酯的一种或若干种的混合物。
4.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是调节粘度所用紫外光活性稀释剂可以选用丙烯酸丁酯、己二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或若干种的混合物。
5.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是所用相变储能材料微胶囊壁材是密胺树脂类、聚苯乙烯类、聚甲基丙烯酸甲酯类、二氧化硅类、聚氨酯类的一种或若干种的混合物；所用相变储能材料微胶囊芯材是相变蜡、十八烷、硬脂酸等各种常见相变温度在20℃到45℃之间的相变储能材料及其混合物；所用相变储能材料微胶囊粒径在0.5微米到500微米之间；所述相变储能微胶囊与紫外固化树脂的重量比为1:0.2到1:1之间。
6.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是所用紫外光源的功率为0.5千瓦到2千瓦。
7.根据权利要求1所述的储能型无纺布填充棉的制造方法，其特征是相变储能微胶囊在储能填充棉产品中的重量分数可占到产品总重量的10%到50%。
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