CN111005156A - 一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增强无纺布制备技术领域，具体涉及一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法。包括如下步骤：将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，再经过第三组热辊筒进行热压，再经过第四组热辊筒进行热压，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。本发明解决了现有技术中无纺布强度低的问题，通过对无纺布成型工艺改进，从而提升无纺布的强度，特别是对于等规聚丙烯无纺布可以有效提升无纺布的强度。

Description

一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法
技术领域
本发明涉及增强无纺布制备技术领域，具体涉及一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法。
背景技术
无纺布是造纸技术与纺织技术的结合，从而大幅拓宽了纺织品的制备方法和用途。目前我国非织造布已应用到工业产业、服装和装饰等各个领域。如农业领域、防护服领域、医疗卫生领域、建筑工程领域等。而且在部分普通纺织品、针织品、编织物等方面，非织造布可以完全取代。
非织造布凭借其高附加值和高效益的竞争优势，行业发展潜力巨大。但同时对无纺布的要求越来越高。无纺布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结技术形成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品。它是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。其技术源于湿法造纸。将各类纤维湿法成浆，将纤维交织在一起铺网成型即可得到无纺布。只是现在的无纺布是将造纸的植物纤维换成了诸如等规聚丙烯纤维的合成纤维，从而使得无纺制备方法进一步拓宽。
现有无纺布的制备方法主要有：水刺无纺布、热合无纺布、湿法无纺布、熔喷无纺布等。不同于纺织物，无纺布的纤维定向性较差，缺少纺织品的编织，因此强度较低，从而限制了无纺布的应用。
水刺无纺布是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力，得到的织物即为水刺无纺布。水刺法加固纤网原理与针刺工艺相似，但不用刺针，而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网。水射流穿过纤网后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤网，由此，纤网中纤维在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固。
目前对无纺布强度的提升主要是选用较好的纤维，同时通过后期涂敷整理剂增加强度。如在整理剂中加入弹性体改性剂来增加无纺布的抗撕裂性。但常规的纤维改性要求高，工艺复杂，造成了成本提升。采用整理剂提升无纺布强度有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法。本发明解决了现有技术中无纺布强度低的问题。本发明通过对无纺布成型工艺改进，从而提升无纺布的强度，特别是对于等规聚丙烯无纺布可以有效提升无纺布的强度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为80~110℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为80~110℃，第二组热辊筒的线速度为8.5 m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为80~110℃，夹板的压力为100~200kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.4~0.6cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为110~130℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为110~130℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
通过纵向拉伸和横向搓揉，使无纺布中的纤维具有定向分布的取向，从而定向纤维使得无纺布强度得到提升。水刺的过程中水刺头进行正反面多次穿刺，造成纤维之间无规则的缠结，进而使纤网粘合牢固。再通过第一组热辊筒和第二组热辊筒进行纵向拉伸，使纤网中分散的纤维沿拉伸方向分布。通过将纵向拉伸的纤维横向搓揉，使多根纤维捻制形成合力，从而增加无纺布的强度。进一步经热辊热粘合，进行二次拉伸；经冷却辊定型平整、卷取，得到增强无纺布。整个制备方法操作简单，成本低，效果显著，为提升无纺布强度得到技术支撑。
进一步地，所述等规聚丙烯纤维的直径为0.005~0.04mm。
选用上述等规聚丙烯制作无纺布，可以制得高强度、耐高温性能好、耐老化、抗紫外线、延伸率高、稳定性和透气性好、耐腐蚀、隔音、防蛀、无毒的无纺布。
进一步地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布。
水刺头进行正反面多次穿刺，造成纤维之间无规则的缠结，进而使纤网粘合牢固，从而增强纤维缠结的效果。
进一步地，所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.55~0.65mm，水压为6~10Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.55~0.65mm，水压为6~10Mpa。
通过控制水刺头孔径的大小、孔距以及水压，避免水刺过程中导致拉伸强度、撕裂强度等机械性能降低。通过上述参数制备得到的无纺布的强度高，纤维结构紧密。正面水刺的水压一般略低于反面水刺的水压，因为初始状态下纤网比较疏松无强度，需要采用较低的水压，避免能量过高不能完全被吸收。反面水刺时可以提高水压，使得纤维交缠越来越紧密，从而使得无纺布的强度可以增强。最后进行正面水刺，避免能量过高不能完全吸收，也采用较低的水压。
进一步优选地，所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为7Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为8Mpa。
第一组热辊筒和第二组热辊筒的温度一般采用相同温度，但是第二组热辊筒的线速度更大，从而可以让纤网适应热压温度后加大拉伸的力度。第三组热辊筒的线速度与第二组热辊筒的线速度相同，温度逐渐升高，使得纤网可以适应温度升高，避免温度和线速度同时升高导致纤网纤维缠绕不均匀。
进一步地，所述夹板的温度为90~100℃，夹板的压力为120~150kPa；所述夹板横向搓揉的幅度为0.45~0.55cm。
通过夹板施压横向搓揉使得纵向拉伸的多根纤维捻制形成合力，从而增加无纺布的强度。
进一步优选地，所述夹板的温度为100℃，夹板的压力为150kPa；所述夹板横向搓揉的幅度为0.50cm。
本发明的有益效果是：本发明以等规聚丙烯纤维为原料，通过铺网水刺，水刺头反复穿刺，造成纤维之间无规则的缠结，进而使纤网粘合牢固，得到预处理无纺布；然后将预处理无纺布进行纵向拉伸，使纤网中分散的纤维沿拉伸方向分布；将拉伸的无纺布送入夹板之间，通过横向搓揉，使纵向拉伸的多根纤维捻制，从而增加无纺布的强度。进一步经热辊热粘合，进行二次拉伸；通过定向的拉伸和定型，使无纺布中的部分纤维具有一定的取向,从而使无纺布的强度得到提升。整个制备方法操作简单，成本低，效果显著，为提升无纺布强度得到技术支撑。
附图说明
图1显示为本发明实施例1增强无纺布在显微镜下的观察图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为80℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为80℃，第二组热辊筒的线速度为8.5 m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为80℃，夹板的压力为100kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.4cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为110℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为110℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为6Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为7Mpa。
图1为实本施例中增强无纺布在显微镜下的观察图，图中可以看出无纺布沿拉伸方向纤维具有定向分布的现象。
实施例2
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，等规聚丙烯纤维的直径为0.005~0.04mm，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为100℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为110℃，第二组热辊筒的线速度为8.5m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为10℃，夹板的压力为200kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.6cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为130℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为130℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为7Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为8Mpa。
实施例3
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为90℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为90℃，第二组热辊筒的线速度为8.5m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为90℃，夹板的压力为120kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.45cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为120℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为120℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为7Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为8Mpa。
实施例4
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，等规聚丙烯的直径为0.01~0.02mm，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为100℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为100℃，第二组热辊筒的线速度为8.5m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为100℃，夹板的压力为150kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.55cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为125℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为125℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为7Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为8Mpa。
实施例5
一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，等规聚丙烯的直径为0.01~0.02mm，长度为100~1500mm，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为95℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为95℃，第二组热辊筒的线速度为8.5m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为100℃，夹板的压力为150kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.5cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为120℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为120℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为7Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.5mm，水压为8Mpa。
对比例1
将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到无纺布；所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为6Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为7Mpa。
对比例1不进行拉伸，其余与实施例1一样。
对比例2
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为80℃，第一组热辊筒的线速度为8m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为80℃，第二组热辊筒的线速度为8.5 m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为110℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为110℃，第四组热辊筒的线速度为9m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
具体地，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布；所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为6Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.60mm，水压为7Mpa。
对比例2不进行横向搓揉，其余与实施例1一样
对实施例1-5和对比例1-2分别裁取试样长为200mm，宽为50mm，厚度为1.0mm；照GB/T3923 .1-2013测试断裂强力；实验条件为拉伸速度100mm/min，预加张力5N测试结果如表1所示：
表1
样品编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
断裂强力/N 315N 312N 318N 320N 322N 238N 278N
对比例1相较于实施例1而言没有进行纵向拉伸和横向搓揉，对比例1的性能最差，其断裂强力最小，其强度最小。对比例2相较于实施例1而言没有进行横向搓揉，强度相对较低。可以看出拉伸提高强度较明显，横向搓揉可以在一定程度上提高断裂强力。

Claims (5)

1.一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将等规聚丙烯纤维经过开松混合和梳理后，再进行铺网水刺，水刺头进行水刺，得到预处理无纺布；
步骤二、将预处理无纺布在第一组热辊筒上进行热压纵向拉伸，第一组热辊筒的温度为80~110℃，第一组热辊筒的线速度为8.0m/min，再经过第二组热辊筒进行热压纵向拉伸，第二组热辊筒的温度为80~110℃，第二组热辊筒的线速度为8.5m/min，得到纵向拉伸的纤维网；
步骤三、将纵向拉伸的纤维网放入夹板中横向搓揉，夹板的温度为80~110℃，夹板的压力为100~200kPa，夹板横向搓揉的幅度为0.4~0.6cm，再经过第三组热辊筒进行热压，第三组热辊筒的温度为110~130℃，第三组热辊筒的线速度为8.5m/min，再经过第四组热辊筒进行热压，第四组热辊筒的温度为110~130℃，第四组热辊筒的线速度为9.0m/min，最后经冷却辊定型平整后卷曲，即得增强无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，其特征在于，所述等规聚丙烯的直径为0.005~0.04mm，长度为10~2500mm。
3.根据权利要求1所述的一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，其特征在于，所述水刺的具体过程为：将纤网输送至三道平网加固水刺机中，每道上有三个水刺头，第一道进行正面水刺，第二道进行反面水刺，第三道进行正面水刺，即得预处理无纺布。
4.根据权利要求3所述的一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，其特征在于，所述正面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.55~0.65mm，水压为6~10Mpa；所述反面水刺的水刺头孔径为100μm，孔距为0.55~0.65mm，水压为6~10Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种采用二次拉伸增强非织造无纺布强度的方法，其特征在于，所述夹板的温度为90~100℃，夹板的压力为120~150kPa；所述夹板横向搓揉的幅度为0.45~0.55cm。
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