CN104999748A - 一种抗冲击软质无纬布的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击软质无纬布的制造方法，包括以下步骤，1)纤维浸胶，热压单纤维层；2)热压双层复合纤维层；3)热压2～4卷双层复合纤维层从而制得含4～8层复合纤维层的抗冲击软质无纬布；其中，所用胶黏剂包括：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、水性聚氨酯树脂、萜烯树脂、聚乙二醇、邻甲氧基对苯二酚和氟化锶。本案通过对胶黏剂的改进，采用多组分复合配方，有效改善了胶黏剂对纤维的粘结强度和粘结密度，提高了无纬布的韧性和抗冲击性能；将浸胶后的纤维经冷冻、解冻后，有效降低了胶黏剂内部的应力及表面张力，使得热压复合后的纤维层具有更高的强度和抗冲击能力。

Description

一种抗冲击软质无纬布的制造方法
技术领域
本发明涉及无纬布的制造方法，特别涉及一种抗冲击软质无纬布的制造方法。
背景技术
随着国防、航空航天、远洋作业以及各民用领域的发展，防护材料及增强复合材料的性能要求日益提高。其中，单一材料的无纬布制品，由于各自材料的缺陷，很难同时满足多重需求。如：芳纶纤维无纬布柔软性好，但耐光、水及化学性能差；高强高模聚乙烯纤维无纬布质量轻，防护能力高，耐水、光及化学稳定性好，但不耐高温，断裂延伸大，弹击后的背凹较大。但若将芳纶纤维单向预浸料与高强高模聚乙烯单向预浸料通过连续生产工艺复合成两种纤维组分连续无纬布，则可以弥补两种材料各自的缺陷。
通过复合两种或多种纤维组分，需要使用一种特殊的胶黏剂来实现，而现有技术中所使用的这种胶黏剂无益于增加无纺布的抗冲击强度，并且，在生产工艺中，由于胶黏剂自身的应力存在，会使得胶黏剂本身对纤维的粘结能力大大降低，因此，如何开发一个能够协同纤维产生高效抗冲击能力的胶黏剂以及适用于该胶黏剂的无纺布的制造工艺成为了亟待解决的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种抗冲击软质无纬布的制造方法，通过此方法可增加胶黏剂对纤维的粘结强度，提高无纺布的抗冲击性能。
本案的技术方案概述如下：
一种抗冲击软质无纬布的制造方法，包括以下步骤：
步骤1)将均匀铺丝后的纤维长丝浸入含有胶黏剂的胶槽内，将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面，复合有离型材料的纤维长丝经送卷系统牵引进入烘干设备中烘干，随后收卷，得到成卷的含胶单纤维层；
步骤2)取两卷含胶单纤维层，将所述含胶单纤维层的离型材料剥离，将经剥离后的两卷含胶单纤维层以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到双层复合纤维层；
步骤3)取2～4卷双层复合纤维层，以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到含4～8层复合纤维层的抗冲击软质无纬布；
其中，所述胶黏剂包括：
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为25～32wt％。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28～30wt％。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述聚乙二醇的数均分子量为1700～1800g/mol。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述胶黏剂还包括0.5～0.7重量份的氧化镍。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述胶黏剂还包括0.5～0.7重量份的氧化铂。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，所述胶黏剂还包括0.3～0.5重量份的氧化钐。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，步骤1)中，在将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于0～5℃下冷冻0.5～1分钟。
优选的是，所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其中，在将浸胶后的纤维长丝冷冻后、铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于10～12℃下解冻0.5～1分钟。
本发明的有益效果：1)通过对胶黏剂的改进，采用多组分复合配方，有效改善了胶黏剂对纤维的粘结强度和粘结密度，提高了无纬布的韧性和抗冲击性能；2)将浸胶后的纤维经冷冻、解冻后，有效降低了胶黏剂内部的应力及表面张力，使得热压复合后的纤维层具有更高的强度和抗冲击能力。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
作为本案一实施例的抗冲击软质无纬布的制造方法，包括以下步骤：
步骤1)将均匀铺丝后的纤维长丝浸入含有胶黏剂的胶槽内，将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面，复合有离型材料的纤维长丝经送卷系统牵引进入烘干设备中烘干，随后收卷，得到成卷的含胶单纤维层；
步骤2)取两卷含胶单纤维层，将含胶单纤维层的离型材料剥离，将经剥离后的两卷含胶单纤维层以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到双层复合纤维层；
步骤3)取2～4卷双层复合纤维层，以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到含4～8层复合纤维层的抗冲击软质无纬布；
其中，胶黏剂包括：
本案首次提出使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)来充当纤维的热熔粘合剂的主要成分，它不仅具有优异的粘性、柔韧性、抗冲击性能和热密封性能，而且与其他填料的渗混性好，化学性质稳定，抗老化，耐低温、无毒。
水性聚氨酯树脂作为胶黏剂的添加剂，可用于提高纤维层之间的结合强度，从而显著改善无纺布的抗撕裂与抗冲击性能。萜烯树脂可调节胶黏剂的抗氧化性能和热稳定性，同时可调节EVA的相容性、耐候性与增粘效果，同时它还可减小胶黏剂在高温下的内部应力和膨胀系数，从而有效保证了无纺布抗冲击性能的稳定。由于水性聚氨酯树脂和萜烯树脂的分子量对产品的耐冲击性能影响不大，因此本案没有对这两者的分子量进行严格限定，通常只要它们的数均分子量在1000～8000g/mol即可。
聚乙二醇首次被用于纤维用热压胶黏剂的添加剂，它具有保湿、分散和抗静电作用，不仅如此，本案通过实验还意外地发现，适量的聚乙二醇可协效提高无纺布的抗冲击能力。
邻甲氧基对苯二酚是一种抗氧化剂，在现有技术中绝大多数胶黏剂中添加的抗氧化剂都会与胶黏剂主体及改性助剂产生一定的排异反应，彼此之间不会很好地兼容，而本案经过多次的筛选，最终发现了邻甲氧基对苯二酚可与胶黏剂中的其他组分完美兼容，彼此不排异，且对胶黏剂的其他性能没有负面影响。
氟化锶是首次被发现可用于改进胶黏剂的粘结强度和胶黏剂自身的抗冲击性能，但氟化锶的添加量须被严格限制，若氟化锶的添加量小于1重量份，则无法达到其设计效果；若氟化锶的添加量大于3重量份，则过量的氟离子会加速胶黏剂内聚合物的老化和硬化，使胶黏剂失效。
作为本案另一实施例，其中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为25～32wt％。由于需要使得EVA呈胶粘液体状，因此，这在无形中也就限制了所用EVA的数均分子量，因此，在本案的技术方案中就无需再对其数均分子量进行限定，通常使得EVA呈胶粘液体状的理想数均分子量区间为2000～10000g/mol。但需要强调的是，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量须被严格限定，乙酸乙烯酯的含量将直接影响胶黏剂的性能，从而也将直接影响所得无纺布的抗冲击性能。若乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量小于25wt％，则将影响EVA的热熔粘结强度，从而导致纤维层之间的粘结力下降，造成无纺布自身耐冲击性能的降低；若乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量大于32wt％，则会增加EVA的粘度和硬度，使得EVA在温差较大时产生紧缩偏差，由此对胶黏剂带来不理想的内部应力，致使胶黏剂对纤维的粘结稳定性下降。当然，作为更优选的方案，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28～30wt％。
作为本案又一实施例，其中，通过实验意外发现，聚乙二醇的数均分子量应被限制在一个极小的范围内，该范围优选是1700～1800g/mol。若聚乙二醇的数均分子量小于1700g/mol，将影响胶粘体系的粘度系数，改变胶黏剂对纤维的粘结强度，从而降低无纺布的抗冲击性能；若聚乙二醇的数均分子量大于1800g/mol，则将增加胶黏剂的内部应力，使得其在被热压时，在纤维层之间产生裂纹，由此严重影响了无纺布的耐冲击能力。
作为本案又一实施例，其中，胶黏剂还可优选添加0.5～0.7重量份的氧化镍。氧化镍作为无机改进协效剂，可包裹在纤维层与胶黏剂层中间，协同提高无纺布的耐冲击性和结构韧性。当然，实验数据表明，氧化镍的添加量应被严格限制在0.5～0.7重量份之间。更优选的是，在胶黏剂中再加入0.5～0.7重量份的氧化铂。它可与氧化镍发挥协效作用，进一步提高无纺布的耐冲击性和结构韧性。最优选的是，在胶黏剂中还加入0.3～0.5重量份的氧化钐。三种添加剂彼此配合，协同发挥作用，显著地改善了无纺布的耐冲击性能。但需强调的是，与氧化镍相同，氧化铂和氧化钐的添加量也应被限制。
作为本案又一实施例，其中，步骤1)中，在将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于0～5℃下冷冻0.5～1分钟。通过在低温下冷冻一个极短的时间，可有效降低胶黏剂内部的应力及表面张力，使得热压复合后的纤维层具有更高的强度和抗冲击能力。但需注意的是，冷却的温度及时间应被限定，过低的温度将导致胶黏剂产生硬化，从而无法使用；过高的温度则无法有效的降低内部的应力；过少的冷冻时间亦无法有效的降低内部的应力；过多的冷冻时间，将使得胶黏剂产生不可逆的硬化趋势，同时也会延长工艺时间，增加生产成本。
作为本案又一实施例，其中，在将浸胶后的纤维长丝冷冻后、铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于10～12℃下解冻0.5～1分钟。解冻的作用是为了在胶黏剂被热压前，恢复到最佳状态，以保证在胶黏剂内部应力消除后，能够发挥最优的粘结性能。同理，解冻的温度及时间均应受到限制，不合适的温度将导致胶黏剂的性能受到影响，而不合适的解冻时间将拖长整个工艺流程，造成生产成本不必要的增加。
表一列出胶黏剂的具体实施例及采用各实施例热压制成的无纬布的抗冲击性能测试(实施例1～10中的胶黏剂均经过冷冻和解冻处理)：
表一
表二列出胶黏剂的具体对比例及采用各对比例热压制成的无纬布的抗冲击性能测试(对比例1～8中的胶黏剂均经过冷冻和解冻处理)：
表二
表三是以实施例1的胶黏剂为例，列出胶黏剂冷冻、解冻、冷冻解冻温度及时间对制得的无纬布的抗冲击性能影响：
表三
对比例9 对比例10 对比例11 对比例12 对比例13 对比例14 对比例15
冷冻 不冷冻 冷冻 冷冻 冷冻 冷冻 冷冻 冷冻
冷冻温度 - -1℃ 6℃ -1℃ 6℃ 0℃ 5℃
冷冻时间 - 0.4min 1.1min 0.4min 1.1min 0.5min 1min
解冻 - 不解冻 不解冻 解冻 解冻 解冻 解冻
解冻温度 - - - 10℃ 12℃ 9℃ 13℃
解冻时间 - - - 0.5min 1min 0.4min 1.1min
抗冲击强度KJ/m2 214 237 240 265 265 287 290
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种抗冲击软质无纬布的制造方法，包括以下步骤：
步骤1)将均匀铺丝后的纤维长丝浸入含有胶黏剂的胶槽内，将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面，复合有离型材料的纤维长丝经送卷系统牵引进入烘干设备中烘干，随后收卷，得到成卷的含胶单纤维层；
步骤2)取两卷含胶单纤维层，将所述含胶单纤维层的离型材料剥离，将经剥离后的两卷含胶单纤维层以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到双层复合纤维层；
步骤3)取2～4卷双层复合纤维层，以45～90°的相对角度进行热压复合，收卷，得到含4～8层复合纤维层的抗冲击软质无纬布；
其中，所述胶黏剂包括：
2.如权利要求1所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为25～32wt％。
3.如权利要求2所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为28～30wt％。
4.如权利要求1所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为1700～1800g/mol。
5.如权利要求1所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂还包括0.5～0.7重量份的氧化镍。
6.如权利要求5所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂还包括0.5～0.7重量份的氧化铂。
7.如权利要求6所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，所述胶黏剂还包括0.3～0.5重量份的氧化钐。
8.如权利要求1所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，步骤1)中，在将浸胶后的纤维长丝铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于0～5℃下冷冻0.5～1分钟。
9.如权利要求8所述的抗冲击软质无纬布的制造方法，其特征在于，在将浸胶后的纤维长丝冷冻后、铺附于离型材料表面之前，将浸胶后的纤维长丝置于10～12℃下解冻0.5～1分钟。
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