CN107460640A - 无纺布及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无纺布的制造方法，包括：(1)将聚丙烯与丙乙烯聚合物按照预定重量比混合、挤压熔融获得热熔体；(2)热熔体由喷丝板喷出、经侧冷风冷却获得初生长丝；(3)初生长丝经气流牵伸获得纤维，随后形成纤网；(4)纤网经热压粘合获得无纺布。本发明还提供了由该方法制备的无纺布，和该无纺布在制备一次性卫生材料的用途。本发明的无纺布纤维细度细，柔软度好，手感好，可广泛应用于纸尿裤、拉拉裤等一次性卫生用品底膜部分。
Description
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，具体地，本发明涉及一种超细旦无纺布及其制备方法和应用。
背景技术
随着物质的丰富和生活水平的提高，人们对婴儿纸尿裤/纸尿片、成人纸尿裤/纸尿片、妇女用卫生巾等一次性卫生用品的需求越来越高，对其舒适度和产品质量的要求也逐日递增，尤其是产品的柔软度和产品触感方面，提出了更高层次、更高标准的需求和渴望。
针对社会现阶段的这种需求，本发明的发明人在现有技术的基础上，调整配方配比，改善产品工艺和流程，开发出一种新的超细纤维无纺布产品，在柔软度和舒适感上达到了更高标准层次的要求，更加契合一次性卫生用品的需求，对其后续加工产品提供了更好的空间。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种超细旦无纺布及其制备方法和应用。
一方面，本发明提供了一种无纺布的制造方法，该方法包括如下步骤：
(1)将聚丙烯与丙乙烯聚合物按照预定重量比混合、挤压熔融获得热熔体；
(2)热熔体由喷丝板喷出、经侧冷风冷却获得初生长丝；
(3)初生长丝经气流牵伸获得纤维，随后形成纤网；
(4)纤网经热压粘合获得无纺布。
另一方面，本发明提供了前述的制造方法制备得到的无纺布。
另一方面，本发明提供了前述的无纺布在制备一次性卫生用品中的用途。
本发明的超细旦无纺布由于纤维细度细，柔软度好，手感好，可广泛应用于纸尿裤、拉拉裤等一次性卫生用品底膜等部分。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
近年来，纺粘无纺布被广泛应用于婴儿纸尿裤、拉拉裤的面料中。随着生活水平的提高，对婴儿用品的要求也越来越高。传统工艺生产的纺粘无纺布手感僵硬、柔软度差，已经无法满足婴儿纸尿裤柔软、舒适的要求。
针对上述问题，本发明的发明人对生产原料进行调整，并对制造工艺条件进行优化，在不影响纺粘无纺布强力与伸长率的前提下，极大地提高了无纺布的柔软度，提供了一种超细旦无纺布及其制造方法。其中，旦是纤维的纤度单位，一克重9000米长的丝为1旦；超细旦是指超细纤维，比传统的纤维细，更具蓬松、柔软的触感。
本发明的第一方面提供了一种超细旦无纺布的制造方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯与丙乙烯聚合物按照预定重量比混合、挤压熔融获得热熔体。
其中，聚丙烯与丙乙烯聚合物的重量比是(2-5)∶1，优选是(2-4)∶1，更优选是3∶1。
其中，聚丙烯为高熔融指数的聚丙烯，熔融指数(230℃)为45-55g/10min，优选是50g/10min。通式是，平均分子量是300 000至600 000，分子量分布是1.5-2.5，优选是2。聚丙烯可以根据参数要求采用常规方法制备获得，也可以采用市售商品，例如，埃克森美孚公司的型号为PP3155E3的聚丙烯产品。
其中，丙乙烯聚合物是乙烯与丙烯的交替共聚物，以乙烯和丙烯为基本单体，二者的摩尔比是2∶(1-4)，丙乙烯聚合物的平均分子量是100000-150000，分子量分布(Mw/Mn)是1.5-3，熔融指数(230℃)是40-60g/10min。在实际生产中，本领域技术人员根据需要的相关参数值可以采用常规聚合方法来制备丙乙烯聚合物。优选地，乙烯单体和丙烯单体的摩尔比是2∶3，丙乙烯聚合物的平均分子量是130000，分子量分布是2，熔融指数(230℃)是50g/10min，密度是870Kg/m2。
其中，挤压熔融采用的熔融温度是180℃-270℃。
由于采用高熔融指数的聚丙烯作为纺粘原料，使得纤维在细旦化的同时强力不降低，保证了具有一定的韧性；按照如上配比在原料中加入了上述丙乙烯聚合物，有利于挤压熔融的热熔体顺利通过较小孔径的喷丝板喷丝，并使得无纺布产品手感更舒适，柔软度也得到极大提高。
(2)热熔体进行过滤、计量和分配，由喷丝板喷出、经侧冷风冷却获得初生长丝。
其中，过滤、计量和分配的操作温度为230-250℃，压力在5-10MPa。
其中，喷丝板的孔径是0.2-0.25mm，优选0.2mm。
其中，侧冷风的温度是15-25℃，优选21-25℃。
本发明中采用了较小的孔径，以使喷出的丝更细；并且，采用比常规温度提高了至少5℃的侧冷风，从而使喷出的丝不至于过早冷却，便于后续牵伸。
(3)初生长丝经气流牵伸获得纤维，随后形成纤网。其中，气流牵伸速度是4000-6000m/min(米/分钟)。常规的气流牵伸速度是2500-3500m/min，本发明将气流牵伸速度提高至4000m/min以上，使纤维最大程度细旦化，产品纤维细度在1.0旦以下。另外，在形成纤网时，网帘下方抽吸风功率比常规功率提高了30-40％，在不断丝的同时也利于喷丝更细。
(4)纤网经热压粘合获得无纺布。其中，热压粘合采用的温度为130-150℃，线压力为30-70MPa。在实际生产中，根据需要，可以选择将两层、三层、四层或其它层数的纤网依次层叠进行热压粘合，从而获得SS型、SSS型、SSSS型或其它类型的无纺布。
在一种优选的具体实施方式中，本发明提供了一种SSS型超细旦无纺布的制备方法。下面对该方法进行详细说明。
(1)将聚丙烯切片与丙乙烯聚合物按照上述比例混合，混合搅拌好的原料通过喂料系统(料斗)真空抽吸到螺杆挤压机中，在螺杆熔融温度为180℃-270℃的条件下进行挤压熔融，获得热熔体。
(2)在操作温度为230-250℃、压力为5-10MPa的条件下，热熔体通过过滤系统和计量泵进行过滤、计量和分配。分配好的热熔体通过孔径为0.2-0.25mm的喷丝板喷出丝，经过温度为15-25℃、风速为0.2-1.5m/s的侧冷风冷却系统(冷却风箱)进行冷却从而获得初生长丝。
(3)初生长丝经过气流分丝的方法，通过牵伸器(狭窄式)的喇叭口，以牵伸速度为4000-6000m/min的气流牵伸获得细度不超过1.0旦的纤维，同时经过牵伸的初生长丝分子链排列整齐，产生强力，形成纤维。分丝获得的纤维铺到成网帘上，成网帘下有抽风机，通过向下的抽吸风功率比常规功率提高了30-40％的抽吸风，将纤维固定在成网帘上形成纤网。
上述步骤(1)至(3)中涉及的喂料系统、螺杆挤压机、过滤系统、计量泵、喷丝板、侧冷风冷却系统和牵伸器共同组成纺粘设备，根据需要，依次设置三组纺粘设备，以便在成网帘上形成三层纤网。
(4)三层纤网在网帘辊的带动下传输到热轧机，热轧机温度设为130-150℃、线压力设为30-70MPa，三层纤网在热轧机上轧辊和下轧辊的热压粘合作用下形成无纺布。无纺布通过上缠绕辊和下缠绕辊传输到烘箱(过折式)，120-130℃烘干，随后由收卷机收卷。
本发明的第二方面提供了采用第一方面的方法制备的超细旦无纺布。该无纺布的面密度为16.7-17.5g/m2，强力CD(横向拉伸强力)为20.2-23.9N/50mm，强力MD(纵向拉伸强力)为35.1-38.2N/50mm，伸长率CD(横向断裂伸长率)为99.8％-107.5％，伸长率MD(纵向断裂伸长率)为83.2％-88.1％。纤维细度为11.4-12.0μm，柔软度CD(横向)为1.4-1.8g，柔软度MD(纵向)为3.5-4.1g。
本发明第二方面主要提供了一种17克重的产品，但是应当理解的是，本发明的方法也可用于制备其它克重(例如20克)的超细旦无纺布产品，这些产品同样具有类似优良的强力、伸长率、纤维细度与柔软度等性能。
由于本发明的超细旦无纺布纤维细度细，柔软度好，手感好，可广泛应用于一次性卫生用品底膜。因此，本发明的第三方面提供了上述无纺布在制备一次性卫生用品中的用途。特别地，所述一次性卫生用品是婴儿使用的纸尿裤或拉拉裤。本发明的纤维细度细、柔软度好、手感好的无纺布更加贴切符合婴儿幼嫩皮肤的要求。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
本实施例中采用的丙乙烯聚合物的乙烯单体和丙烯单体的摩尔比是2∶3，丙乙烯聚合物的平均分子量是130000，分子量分布是2，熔融指数(230℃)是50g/10min。
本实施例的制备过程如下：
(1)将熔融指数是50g/10min的纺粘原料聚丙烯切片(埃克森美孚)与丙乙烯聚合物按照重量比3∶1混合，混合搅拌好的原料通过喂料系统(料斗)真空抽吸到螺杆挤压机中，在螺杆熔融温度为180℃-270℃的条件下进行挤压熔融，获得热熔体。
(2)在操作温度为230-250℃、压力为5-10MPa的条件下，热熔体通过过滤系统和计量泵进行过滤、计量和分配。分配好的热熔体通过孔径为0.2mm的喷丝板喷出丝，经过温度为25℃、风速为0.2-0.8m/s的侧冷风冷却系统(冷却风箱)进行冷却从而获得初生长丝。
(3)初生长丝经过气流分丝的方法，通过牵伸器(狭窄式)的喇叭口，以牵伸速度为5500m/min的气流牵伸获得纤维，同时经过牵伸的初生长丝分子链排列整齐，产生强力，形成纤维。分丝获得的纤维铺到成网帘上，成网帘下有抽风机，通过向下的抽吸风，将纤维固定在成网帘上形成纤网。依次设置的三组纺粘设备在成网帘上形成三层纤网。
(4)三层纤网在网帘辊的带动下传输到热轧机，热轧机温度设为130-150℃、线压力设为30-45MPa，三层纤网在热轧机上轧辊和下轧辊的热压粘合作用下形成无纺布。无纺布通过上缠绕辊和下缠绕辊传输到烘箱(过折式)，120-130℃烘干，随后由收卷机收卷。
实施例2
本实施例中采用的丙乙烯聚合物的乙烯单体和丙烯单体的摩尔比是2∶1.5，丙乙烯聚合物的平均分子量是100000，分子量分布是1.5，熔融指数(230℃)是60g/10min。
本实施例的制备过程如下：
(1)将熔融指数是55g/10min的纺粘原料聚丙烯切片(埃克森美孚)与丙乙烯聚合物按照重量比4∶1混合，混合搅拌好的原料通过喂料系统(料斗)真空抽吸到螺杆挤压机中，在螺杆熔融温度为180℃-270℃的条件下进行挤压熔融，获得热熔体。
(2)在操作温度为230-250℃、压力为5-10MPa的条件下，热熔体通过过滤系统和计量泵进行过滤、计量和分配。分配好的热熔体通过孔径为0.2mm的喷丝板喷出丝，经过温度为23℃、风速为0.8-1.5m/s的侧冷风冷却系统(冷却风箱)进行冷却从而获得初生长丝。
(3)初生长丝经过气流分丝的方法，通过牵伸器(狭窄式)的喇叭口，以牵伸速度为6000m/min的气流牵伸获得纤维，同时经过牵伸的初生长丝分子链排列整齐，产生强力，形成纤维。分丝获得的纤维铺到成网帘上，成网帘下有抽风机，通过向下的抽吸风，将纤维固定在成网帘上形成纤网。依次设置的三组纺粘设备在成网帘上形成三层纤网。
(4)三层纤网在网帘辊的带动下传输到热轧机，热轧机温度设为130-150℃、线压力设为45-70MPa，三层纤网在热轧机上轧辊和下轧辊的热压粘合作用下形成无纺布。无纺布通过上缠绕辊和下缠绕辊传输到烘箱(过折式)，120-130℃烘干，随后由收卷机收卷。
实施例3
本实施例中采用的丙乙烯聚合物的乙烯单体和丙烯单体的摩尔比是2∶4，丙乙烯聚合物的平均分子量是150000，分子量分布是3，熔融指数(230℃)是40g/10min。
本实施例的制备过程如下：
(1)将熔融指数是45g/10min的纺粘原料聚丙烯切片(埃克森美孚)与丙乙烯聚合物按照重量比2∶1混合，混合搅拌好的原料通过喂料系统(料斗)真空抽吸到螺杆挤压机中，在螺杆熔融温度为180℃-270℃的条件下进行挤压熔融，获得热熔体。
(2)在操作温度为230-250℃、压力为5-10MPa的条件下，热熔体通过过滤系统和计量泵进行过滤、计量和分配。分配好的热熔体通过孔径为0.2mm的喷丝板喷出丝，经过温度为25℃、风速为0.9-1.2m/s的侧冷风冷却系统(冷却风箱)进行冷却从而获得初生长丝。
(3)初生长丝经过气流分丝的方法，通过牵伸器(狭窄式)的喇叭口，以牵伸速度为4000m/min的气流牵伸获得纤维，同时经过牵伸的初生长丝分子链排列整齐，产生强力，形成纤维。分丝获得的纤维铺到成网帘上，成网帘下有抽风机，通过向下的抽吸风，将纤维固定在成网帘上形成纤网。依次设置的三组纺粘设备在成网帘上形成三层纤网。
(4)三层纤网在网帘辊的带动下传输到热轧机，热轧机温度设为130-150℃、线压力设为30-45MPa，三层纤网在热轧机上轧辊和下轧辊的热压粘合作用下形成无纺布。无纺布通过上缠绕辊和下缠绕辊传输到烘箱(过折式)，120-130℃烘干，随后由收卷机收卷。
对实施例1-3的无纺布产品进行性能测试，结果如表1所示。
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 克重(g/m2) | 17.0 | 17.5 | 16.7 |
| 强力CD(N/50mm) | 22.1 | 23.9 | 20.2 |
| 强力MD(N/50mm) | 36.5 | 38.2 | 35.1 |
| 伸长率CD(％) | 103.2 | 107.5 | 99.8 |
| 伸长率MD(％) | 85.2 | 88.1 | 83.2 |
| 纤维直径(μm) | 11.6 | 12.0 | 11.4 |
| 柔软度CD(g) | 1.5 | 1.8 | 1.4 |
| 柔软度MD(g) | 3.8 | 4.1 | 3.5 |
从表1中的数据可以看出，本发明的方法制备的无纺布具有较好的强力和断裂伸长率，纤维细度细，且柔软度好。在制备婴儿纸尿裤时完全能够满足纸尿裤加工时对上机强力的要求，并且柔软而舒适，完全符合高标准婴儿纸尿裤生产的要求。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
Claims (15)
1.一种无纺布的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将聚丙烯与丙乙烯聚合物按照预定重量比混合、挤压熔融获得热熔体；
(2)热熔体由喷丝板喷出、经侧冷风冷却获得初生长丝；
(3)初生长丝经气流牵伸获得纤维，随后形成纤网；
(4)纤网经热压粘合获得无纺布。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，聚丙烯与丙乙烯聚合物的重量比是(2-5)∶1。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，聚丙烯的熔融指数是45-55g/10min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，丙乙烯聚合物是以乙烯和丙烯为基本单体按照2∶(1-4)的摩尔比交替共聚形成的聚合物，平均分子量是100000-150000，分子量分布是1.5-3，熔融指数是40-60g/10min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，挤压熔融采用的熔融温度是180℃-270℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，在热熔体由喷丝板喷出之前，先对热熔体进行过滤、计量和分配，其中过滤、计量和分配的操作温度为230-250℃，压力在5-10MPa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，喷丝板的孔径是0.2-0.25mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，侧冷风的温度是15-25℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，气流牵伸速度是4000m/min-6000m/min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，热压粘合采用的温度为130-150℃，线压力为30-70MPa。
11.权利要求1-10任一项所述的制造方法制备得到的无纺布。
12.根据权利要求11所述的无纺布，其特征在于，面密度为16.7-17.5g/m2，强力CD为20.2-23.9N/50mm，强力MD为35.1-38.2N/50mm，伸长率CD为99.8％-107.5％，伸长率MD为83.2％-88.1％。
13.根据权利要求11或12所述的无纺布，其特征在于，纤维细度为11.4-12.0μm，柔软度CD为1.4-1.8g，柔软度MD为3.5-4.1g。
14.权利要求11-13任一项所述的无纺布在制备一次性卫生用品中的用途。
15.根据权利要求14所述的用途，其特征在于，所述一次性卫生用品是纸尿裤、拉拉裤。
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