CN106087255A - 聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，包括抗紫外光老化母粒的制备和纺粘针刺土工布的制备两个步骤，具体如下所示：抗紫外光老化母粒的制备：聚酯切片及功能助剂‑高速混合‑双螺杆挤出‑拉条‑水冷‑切粒‑烘干；所述功能助剂包括光稳定剂；抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备：聚酯切片投料‑预结晶‑干燥‑与抗紫外光老化母粒共混‑螺杆挤出‑预过滤‑熔融纺丝‑侧吹风‑气流牵伸‑摆丝成网‑针刺加固‑卷绕成布，通过多种抗紫外老化助剂的混合，使其产生协同效应，提高抗紫外老化的效果。同时通过其方法有效提高抗紫外老化助剂在纤维中的分散效果，从而提高产品的抗紫外老化性能，大大提高其寿命，满足了使用要求。

Description

聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法

技术领域

本发明属于非织造布生产技术领域，具体地说，涉及一种聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法。

背景技术

土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好。

聚酯纺粘针刺非织造土工布是采用聚酯(PET)作为原为，经熔融纺丝、气流牵伸、针刺加固等工序生产的非织造布。聚酯纺粘针刺土工布具有力学性能好，生产速度快，产量高，生产成本低等优点。

缺点是：

聚酯纺粘针刺土工布具有良好的力学性能，但是当其用于暴露在自然光照射下的场合时(如生态袋)，其在太阳光的紫外线的作用下产生明显的老化，力学性能下降迅速，影响其使用寿命。

导致原因：

聚酯(PET)的主链结构的吸收峰就位于太阳光紫外线区。因此在太阳光的照射下，聚酯分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电予激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过程消散激发能，从而导致聚酯主链分子的断裂、支化而产生光老化。在宏观上表面为纤维发化断裂、开裂，产品力学性能大幅度下降等现象，最终影响产品的使用。

发明内容

本发明针对聚酯在太阳光的照射下容易产生紫外老化的特点,提供了一种聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，包括抗紫外光老化母粒的制备和纺粘针刺土工布的制备两个步骤，具体如下所示：

抗紫外光老化母粒的制备：聚酯切片及功能助剂----高速混合-------双螺杆挤出-----拉条-----水冷------切粒-------烘干；

所述功能助剂包括光稳定剂；

抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备：聚酯切片投料-----预结晶------干燥-----与抗紫外光老化母粒共混----螺杆挤出------预过滤-----熔融纺丝-------侧吹风------气流牵伸-----摆丝成网-------针刺加固-----卷绕成布。

进一步，所述抗紫外老化母粒的制备流程如下：将聚酯切片与功能助剂投放到高速混合机上进行混合，混合的原料通过双螺杆进行熔融挤出，其挤出温度控制在200～270℃的范围，熔体经螺杆熔融挤出后经过口模变成细条，并在水槽里拉成细条并冷却为固体，后通切粒机切成抗紫外老化母粒，抗紫外老化母粒经烘干机烘干，烘干温度为100～120℃，时间为20～30min。

进一步，所述功能助剂包括：二氧化钛、UV3346、UV328，其中聚酯切片为纤维级切片，粘度为0.60～0.70dl/g，在母粒中的重量比例为60～70％；二氧化钛(金红石型)的粒径为30～100nm，并经过钛酸酯处理过，其比例为20～30％，UV3346的比例为5～10％，UV328的比例为5～10％。

进一步，所述聚酯切片投料包括：聚酯切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由罗茨风机产生的脉冲气流输送到楼顶的大料仓，在料仓里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里。

进一步，所述预结晶和干燥包括：在预结晶器里，聚酯切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，聚酯切片与聚酯切片之间相互碰撞，防止粘结，聚酯切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃，结晶度较高的聚酯切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里，干燥温度105-150℃。

进一步，所述与抗紫外光老化母粒共混包括：含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量。

进一步，所述螺杆挤出包括：通过混料斗的作用，将抗紫外光老化母粒与聚酯切片按比例混合而输送到螺杆挤出机里，抗紫外光老化母粒的添加比例在3％---8％之间，其中抗紫外光老化母粒已经单独干燥，其干燥温度为110～125℃，时间为8～10小时，其含水控制在60ppm以下；

螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在200-300℃之间，螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

进一步，所述熔融纺丝包括：过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备若干个计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，计量泵为精密的齿轮泵，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中。熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸气加热，以保证精确控温。

进一步，所述喷丝板的截面形状为三叶形，经其纺制后的纤维呈三角形。

进一步，所述侧吹风包括：从小孔挤出的熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝；

所述气流牵伸包括：纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度；

所述针刺加固包括：纤网在成网机的输送下，进入到针刺机内加工，针刺机的针板上装有一定数量的刺针，针板可以带动刺针上下高速运动，当刺针做穿刺运动时纤维被刺针上的倒刺所携带向下运动，纤维发生缠结，纤网被压实，经过针刺预加固后的纤网里纤维相互发生缠结，纤维间的摩擦力和抱合力增加，形成了具有一定力学性能的针刺非织造布，其针刺机的总台数为2台，其针刺频率为600～800次/min，针刺深度为3～8mm，针刺速度为5～10m/min，总的针刺密度控制在50～100针/cm²。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述一种聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，通过多种抗紫外老化助剂的混合，使其产生协同效应，提高抗紫外老化的效果。

同时通过抗紫外光老化母粒添加的方法，有效提高了抗紫外老化助剂在纤维中的分散效果，从而提高产品的抗紫外老化性能，大大提高其寿命，满足了使用要求。

此外，通过采用三叶型异形喷丝板，纺制截面形状为三角形的异形纤维，改变纤维的截面形状，有效地提高纤维的对光的反射性能，可以减少太阳光进行纤维及产品的内部，从而进一步提高产品的抗紫外老化性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法的生产流程图；

图2是喷丝孔的形状示意图。

图中，1——料桶； 2——预结晶器；

3——干燥塔； 4——螺杆挤出机；

5——过滤器； 6——计量泵；

7——纺丝组件； 8——侧吹风装置；

9——牵伸喷头； 10——摆丝器；

11——成网机； 12——针刺机；

13——卷绕机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，本发明所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法包括抗紫外光老化母粒的制备和纺粘针刺土工布的制备两个步骤，具体如下所示：

抗紫外光老化母粒的制备：聚酯切片及功能助剂----高速混合-------双螺杆挤出-----拉条-----水冷------切粒-------烘干

抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备：聚酯切片投料-----预结晶------干燥-----与母粒共混----螺杆挤出------预过滤-----熔融纺丝-------侧吹风------气流牵伸-----摆丝成网-------针刺加固-----卷绕成布。

本方案中，抗紫外老化母粒的制备流程如下：将一定比例的聚酯切片与功能助剂投放到高速混合机上进行混合，功能助剂包括：二氧化钛、UV3346、UV328。其中聚酯切片为纤维级切片，粘度为0.60～0.70dl/g，在母粒中的重量比例为60～70％；；二氧化钛(金红石型)的粒径为30～100nm，并经过钛酸酯处理过，其比例为20～30％，UV3346的比例为5～10％，UV328的比例为5～10％。混合的原料通过双螺杆进行熔融挤出，其挤出温度控制在200～270℃的范围。熔体的螺杆熔融挤出后经过口模变成细条，并在水槽里拉成细条并冷却为固体，后通切粒机切成一定长度的母粒，母粒经烘干机烘干，烘干温度为100～120℃，时间为20～30min

聚酯纺粘针刺土工布的制备如下：聚酯切片投进料桶1，经振动筛将杂质筛除后，由罗茨风机产生的脉冲气流输送到楼顶的大料仓。在料仓里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器2里。

在预结晶器2里，切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器2里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔3里。本方案采用的是填充式干燥塔3，切片从干燥塔3的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔3底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔3里停留足够长时间后，切片的含水率达到了纺丝的要求，干燥温度105-150℃。

含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗的作用，将一定量的抗紫外光老化母粒与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机4里，其中抗紫外光老化母粒已经单独干燥。其干燥温度为110～125℃，时间为8～10小时，其含水控制在60ppm以下，母粒的添加比例在3％---8％之间。

螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在200-300℃之间，螺杆挤出机4的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机4剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器5所过滤，过滤器5可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器5为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵6，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵6里。计量泵6为精密的齿轮泵，通过计量泵6的转动，精确体积的熔体被计量泵6输送到每个纺丝组件7上。纺丝组件7里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中。熔体过滤器5和纺丝箱体由联苯蒸气加热，以保证精确控温。过滤器5和箱体温度控制在270-310℃之间。

喷丝板的截面形状为三叶形，具体如下图2所示，经其纺制后的纤维呈三角形。三角形的纤维具有更好的光反射性能。三角形纤维的单丝纤度控制在2～6dtex的范围。

从小孔挤出的熔体细流在侧吹风装置8的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝。侧吹风的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纺程长纤维的温度与张力的分布。有利于实现高速纺丝，侧吹风温度控制在20～30℃之间。

纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件7下方的牵伸喷头9去实现的，牵伸喷头9采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头9内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头9的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。纤维在牵伸喷头9的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度。纤维速度远远大于熔体在喷丝板孔流出时的速度，因此熔体受到较强的拉伸作用，熔体分子在拉伸和冷却的作用下并通过纤维性能活化器的作用，分子高度取向结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。

出牵伸管后的纤维束在摆丝器10的作用下铺设成均匀的纤网。摆丝器10的主要结构是可以高速摆动的若干个摆片，经摆片后丝束被顺利铺设成网，并随着成网机11的运动向前输送。

纤网在成网机11的输送下，进入到针刺机12内加工。针刺机12的针板上装有一定数量的刺针，针板可以带动刺针上下高速运动。当刺针做穿刺运动时纤维被刺针上的倒刺所携带向下运动，纤维发生缠结，纤网被压实。经过针刺预加固后的纤网里纤维相互发生缠结，纤维间的摩擦力和抱合力增加，形成了具有一定力学性能的针刺非织造布。其针刺机12的总台数为2台，其针刺频率为600～800次/min，针刺深度为3～8mm，针刺速度为5～10m/min,总的针刺密度控制在50～100针/cm2。

以针刺加固后纺粘针刺土工布在卷绕机13的作用下卷绕成一定长度的布卷。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：

包括抗紫外光老化母粒的制备和纺粘针刺土工布的制备两个步骤，具体如下所示：

抗紫外光老化母粒的制备：聚酯切片及功能助剂----高速混合-------双螺杆挤出-----拉条-----水冷------切粒-------烘干；

所述功能助剂包括光稳定剂；

抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备：聚酯切片投料-----预结晶------干燥-----与抗紫外光老化母粒共混----螺杆挤出------预过滤-----熔融纺丝-------侧吹风------气流牵伸-----摆丝成网-------针刺加固-----卷绕成布。

2.根据权利要求1所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述抗紫外老化母粒的制备流程如下：将聚酯切片与功能助剂投放到高速混合机上进行混合，混合的原料通过双螺杆进行熔融挤出，其挤出温度控制在200～270℃的范围，熔体经螺杆熔融挤出后经过口模变成细条，并在水槽里拉成细条并冷却为固体，后通切粒机切成抗紫外老化母粒，抗紫外老化母粒经烘干机烘干，烘干温度为100～120℃，时间为20～30min。

3.根据权利要求2所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述功能助剂包括：二氧化钛、UV3346、UV328，其中聚酯切片为纤维级切片，粘度为0.60～0.70dl/g，在母粒中的重量比例为60～70％；二氧化钛(金红石型)的粒径为30～100nm，并经过钛酸酯处理过，其比例为20～30％，UV3346的比例为5～10％，UV328的比例为5～10％。

4.根据权利要求1所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述聚酯切片投料包括：聚酯切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由罗茨风机产生的脉冲气流输送到楼顶的大料仓，在料仓里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里。

5.根据权利要求4所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述预结晶和干燥包括：在预结晶器里，聚酯切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，聚酯切片与聚酯切片之间相互碰撞，防止粘结，聚酯切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃，结晶度较高的聚酯切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里，干燥温度105-150℃。

6.根据权利要求5所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述与抗紫外光老化母粒共混包括：含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量。

7.根据权利要求6所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出包括：通过混料斗的作用，将抗紫外光老化母粒与聚酯切片按比例混合而输送到螺杆挤出机里，抗紫外光老化母粒的添加比例在3％---8％之间，其中抗紫外光老化母粒已经单独干燥，其干燥温度为110～125℃，时间为8～10小时，其含水控制在60ppm以下；

螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在200-300℃之间，螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀，到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

8.根据权利要求7所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述熔融纺丝包括：过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备若干个计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，计量泵为精密的齿轮泵，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸气加热，以保证精确控温。

9.根据权利要求8所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述喷丝板的截面形状为三叶形，经其纺制后的纤维呈三角形。

10.根据权利要求9所述聚酯抗紫外光老化纺粘针刺土工布的制备方法，其特征在于：所述侧吹风包括：从小孔挤出的熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝；

所述气流牵伸包括：纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度；

所述针刺加固包括：纤网在成网机的输送下，进入到针刺机内加工，针刺机的针板上装有一定数量的刺针，针板可以带动刺针上下高速运动，当刺针做穿刺运动时纤维被刺针上的倒刺所携带向下运动，纤维发生缠结，纤网被压实，经过针刺预加固后的纤网里纤维相互发生缠结，纤维间的摩擦力和抱合力增加，形成了具有一定力学性能的针刺非织造布，其针刺机的总台数为2台，其针刺频率为600～800次/min，针刺深度为3～8mm，针刺速度为5～10m/min，总的针刺密度控制在50～100针/cm²。