CN111472079A - 一种低收缩机织布、低收缩铺地材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩机织布，包括基布层，所述基布层的经、纬向纱线都经多步热定型处理得到。纺织纤维簇绒在低收缩机织布上，在背面涂上背胶层，得到低收缩铺地材料。本发明采用的低收缩机织布，其经、纬向纱线经多步热定型处理，减小了机织布因曝晒、高温等天气原因造成的收缩，与同类产品相比具有极低的收缩率，用其制作的低收缩铺地材料改善了在高温环境下鼓胀、蜷曲变形、不平整等问题，提升了铺地材料的使用寿命及价值。

Description

一种低收缩机织布、低收缩铺地材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及机织布和铺地材料技术领域，更具体的说是涉及一种低收缩机织布、低收缩铺地材料及其制备方法。
背景技术
人造草坪、地毯等是近几十年来迅速发展起来的铺地材料，它是以塑料化纤为主要原料人工制作的地面铺装产品，它拥有天然舒适的触感，又以其较长的使用周期、均一性和较低的养护管理需求而被人们所广泛接受。但随着人们对铺地材料稳定性、平整度要求的提升，越来越多的质量问题暴露在各类场地中。究其原因，主要是此类铺地材料中所用机织布的收缩行为导致的。
机织布的主要基材原料是聚丙烯、聚酯、尼龙、聚苯乙烯等塑料，并通过拉丝、整经和编织等工艺制成。目前，由于纱线的收缩率高，机织布容易收缩，所制得的铺地材料，易在曝晒、高温环境下收缩，尺寸变短，产品鼓胀不平整等问题，严重降低了铺地材料的使用价值。
因此，如何提供一种具有低收缩率、良好抗形变能力的机织布及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低收缩机织布，该机织布具有极低的热收缩率，有效解决了铺地材料在高温环境下的膨胀起鼓、尺寸稳定性差、收缩等问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低收缩机织布，包括基布层，该基布层的经、纬向纱线都经多步热定型处理得到。
基布层以聚丙烯树脂为主要原料，其中聚丙烯树脂在所述基布层中的质量百分比不低于90％。
聚丙烯是通用性塑料，其综合性能优异，市场供应量大。基布层原料除聚丙烯树脂外，可以添加抗老化剂等提高机织布对光、热的稳定作用，也可以添加一些加工助剂以提升机织布的加工性能，添加填料也能一定程度降低其收缩率，还可以添加不同颜料获得不同的颜色。
本发明要求聚丙烯树脂在基布层中的质量百分比不低于90％，如果低于 90％，则会损害机织布的强度。
优选的，在上述一种低收缩机织布中，所述基布层的经、纬向纱线的多步热定型处理中至少包含一次烘箱热定型处理，并且烘箱热定型处理温度为 100-130oC，处理时长为5-24h，进一步优选为8-20h。
上述技术方案的有益效果是：多步热定型处理提高了经、纬向纱线的结晶度，降低了收缩率，是获得低收缩机织布的关键。若热定型处理温度低于 100℃或高于130oC，都不利于经、纬向纱线结晶度的提高，导致处理后其纱线的收缩率还是比较高，若处理时长少于5h，纱线受热不足其结晶度提升不足，收缩率也比较大，对机织布收缩率的降低没有明显作用，并且会使得生产效率低成本高。
优选的，在上述一种低收缩机织布中，所述基布层的原料还包括聚丙烯以外的低收缩率聚合物树脂，其中低收缩率聚合物树脂选自聚对苯二甲酸乙酯(PET)、尼龙(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA) 中的一种或多种。引入这些低收缩率聚合物树脂可进一步降低基布层的收缩率。
进一步地，所述低收缩率聚合物树脂的质量百分比为1-8％，优选2-5％。若低收缩率聚合物树脂的质量百分比低于1％，则其所起到的作用很小，若高于8％，则会影响基布层的强度。
优选的，在上述一种低收缩机织布中，还包括复合层，所述复合层位于所述基布层外侧，并且所述复合层包括但不限于混合棉、网格布和无纺布。
进一步地，所述复合层可以通过针刺、胶黏剂胶黏等方式同所述基布层形成整体的机织布。
上述技术方案的有益效果是：混合棉、无纺布等的复合层可简单地针刺在基布层上，形成一个整体，网格布可在铺地材料的制作过程，如簇绒时同基布层一同使用。引入复合层可提高铺地材料中胶层的稳定性。
优选的，在上述一种低收缩机织布中，还含有玻璃纤维布，所述玻璃纤维布位于所述基布层与所述复合层中间。
上述技术方案的有益效果是：玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好，耐热性强，抗腐蚀性好，机械强度高，通常用作复合材料中的增强材料。玻璃纤维布是无捻粗纱平纹织物，是手糊玻璃钢的重要基材，玻璃纤维布的强度主要在织物的经纬方向上，适用于对经向或纬向高强度要求的场合，由于玻璃纤维的收缩率非常低，可将织物的收缩率大幅度的降低 30％以上。
优选的，在上述一种低收缩机织布中，所述基布层经、纬向纱线结晶度不低于60％，纱线收缩率不高于8‰。
上述技术方案的有益效果是：结晶度是利用差示量热扫描法(DSC)，在 10℃/min的升温速率下测得的，收缩率是按132℃/20min的条件测得的。纱线结晶度低于60％，收缩率高于8‰，所制得的机织布收缩率比较高。
本发明还公开了一种低收缩机织布的制备方法，当低收缩机织布即为基布层时，其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、色母和其他助剂按一定比例注入挤出机中挤出，挤出的纤维过水冷却后经热金属辊筒进行热辊热定型处理，收卷分别得到经向纱团和纬向纱团；
(2)将经向纱团和纬向纱团放入烘箱内进行烘箱热定型处理，烘箱热定型处理结束后，取出纱团备用；
(3)将烘箱热定型处理后的经向纱团进行整经，得到经轴，并与烘箱热定型处理后的纬向纱团一起在织布机上按一定卷长及幅宽进行编织，即得低收缩机织布的基布层。
优选的，在上述一种低收缩机织布的制备方法中，步骤(1)中所述热辊热定型处理的温度为110～160℃，辊筒转速为200～350r/min，辊筒数量为 5～10个。
上述技术方案的有益效果是：热金属辊筒加热时，纱线紧贴辊筒表面，由于固-固导热的高效性，辊筒的热量可迅速传导至纱线中。该热能可蒸发纱线中多余水分，使纱线迅速受热定型，减少后续使用过程中的收缩变形。
优选的，在上述一种低收缩机织布的制备方法中，还包括以下步骤：将步骤(3)所得低收缩机织布继续进行接触式热定型、热风拉幅定型或者红外辐射定型，进一步降低收缩率。
本发明还公开了一种低收缩铺地材料，包括低收缩机织布、纺织纤维和背胶层，所述纺织纤维簇绒在所述低收缩机织布上表面，所述背胶层涂覆在所述低收缩机织布背面。
本发明还公开了一种低收缩铺地材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纺织纤维用簇绒机按指定行距与针距将纺织纤维簇绒到低收缩机织布上形成半成品；(2)在半成品背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化后，即得低收缩铺地材料。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明主要是在机织布基布层生产工序中加入多步热定型处理，使所制备的机织布及铺地材料在曝晒、高温环境下具有较低的热收缩率，达到提升制品热稳定性的目的，改善了铺地材料在高温环境下鼓胀、蜷曲变形、不平整的问题，使铺地材料具有良好的抗形变能力，提升了其使用寿命及价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明低收缩铺地材料的截面图。
在图中：
1为机织布、2为纺织纤维、3为背胶层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下述各实施例和对比例中，所用的纺织纤维都是人造草丝，背胶层(胶黏剂)都是丁苯胶，制得的铺地材料均为人造草坪。
实施例1
(1)低收缩机织布(仅含基布层)的制备：
(A)将聚丙烯(聚丙烯，F401)和色母按质量98:2的比例注入挤出机中挤出、拉丝；
(B)将过水冷却后的纱线经热金属辊筒定型，辊筒温度为130℃，辊筒转速为240r/min，辊筒数量为6个，经热辊热定型处理后的纱线进行收卷，分别得到经、纬向纱团；
(C)将经、纬向纱团分别放入热烘箱中进行热定型处理，热烘箱温度设定为120℃，处理时间12h，热定型结束后取出备用；
(D)将(C)处理过的经向纱团经整经、得到经轴，同(C)处理过的纬向纱团一同用织布机编织成卷长800m及幅宽4.16m的基布层。
将此基布层单独作为机织布使用。
(2)低收缩铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到上述(1)得到的机织布层上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
实施例2
(1)低收缩机织布的制备：
(A)将聚丙烯(F401，扬子石化)、聚苯乙烯(GPPS 525，广州石化) 和色母按质量92:5:3的比例注入挤出机中挤出、拉丝；
(B)将过水冷却后的纱线经热金属辊筒定型，辊筒温度为120℃，辊筒转速为220r/min，辊筒数量为6个，经热辊热定型处理后的纱线进行收卷，分别得到经、纬向纱团；
(C)将经、纬向纱团分别放入热烘箱中进行热定型处理，热烘箱温度设定为115℃，处理时间20h，热定型结束后取出备用；
(D)将(C)处理过的经向纱团经整经、得到经轴，同(C)处理过的纬向纱团一同用织布机编织成卷长800m及幅宽4.16m的基布层。
(E)将涤纶无纺布用针刺的方式同(D)得到的基布层形成整体的机织布使用。
(2)低收缩铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到上述(1)得到的机织布上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
实施例3
(1)低收缩机织布的制备：
(A)将聚丙烯(F401，扬子石化)、和色母和碳酸钙按质量94:1:5的比例注入挤出机中挤出、拉丝；
(B)将过水冷却后的纱线经热金属辊筒定型，辊筒温度为140℃，辊筒转速为300r/min，辊筒数量为8个，经热辊热定型处理后的纱线进行收卷，分别得到经、纬向纱团；
(C)将经、纬向纱团分别放入热烘箱中进行热定型处理，热烘箱温度设定为125℃，定型时间8h，热定型结束后取出烘箱备用；
(D)将(C)处理过的经向纱团经整经、得到经轴，同(C)处理过的纬向纱团一同用织布机编织成卷长800m及幅宽4.16m的基布层；
(E)将(D)得到的基布层进行热风拉幅定型处理，机床速度为15m/min，热风箱温度为140℃，停留时间3min；
(F)将E得到的基布层和网格布一起作为机织布使用。
(2)低收缩铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到上述(1)得到的机织布上，得到形成半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
实施例4
(1)低收缩机织布的制备：
基布层同实施例1，将涤纶无纺布和玻璃纤维布，玻璃纤维布在中间，用针刺的方式同基布层形成整体的机织布。
(2)低收缩铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到上述(1)得到的机织布上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
对比例1
(1)机织布的制备：
(A)将聚丙烯(F401，扬子石化)和色母按质量98:2的比例注入挤出机中挤出、拉丝；
(B)将过水冷却后的纱线经热金属辊筒定型，辊筒温度为130℃，辊筒转速为240r/min，辊筒数量为6个，经热辊热定型处理后的纱线进行收卷，分别得到经、纬向纱团；
(C)将(B)得到的经向纱团经整经、得到经轴，并同(B)得到的纬向纱团按卷长800m及幅宽4.16m编织成基布层。
(2)铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到上述(1)得到的机织布上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
对比例2
(1)机织布的制备：
基布层同对比例1，将涤纶无纺布和玻璃纤维布，玻璃纤维布在中间，用针刺的方式同基布层形成整体的机织布。
(2)铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到(1)得到的机织布上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
对比例3
(1)机织布的制备：
(A)将聚丙烯(F401，扬子石化)、聚苯乙烯(GPPS 525，广州石化) 和色母按质量92:5:3的比例注入挤出机中挤出、拉丝；
(B)将过水冷却后的纱线经热金属辊筒定型，辊筒温度为135℃，辊筒转速为210r/min，辊筒数量为8个，经热辊热定型处理后的纱线进行收卷，分别得到经、纬向纱团；
(C)将(B)得到的纬向纱团经热烘箱定型处理，热烘箱温度设定为105℃，定型时间20h，热定型结束后取出烘箱备用；
(D)将(B)得到的经向纱团经整经、得到经轴，并同(C)得到的纬向纱团按卷长800m及幅宽4.16m编织成基布层；
(F)将E得到的基布层和网格布一起作为机织布使用。
(2)铺地材料的制备：
(A)将人造草丝用簇绒机按指定行距与针距簇绒到(1)得到的机织布上，得到半成品草坪；
(B)在半成品草坪背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化形成背胶层，制得低收缩率人造草坪。
性能测试
项目一：纱线结晶度检测
差示量热扫描测定法：取热定型后的纱团纱线剪碎并用镊子放置于预先去皮的坩埚内，天平称重，记录质量为Q(g)；将坩埚置于DSC热分析仪样品池内，设置起止温度范围：25～200℃；升温速率：10℃/min；通N2保护， N2流速50mL/min；利用热分析仪自动测算熔融热，记为M(J)。由下式计算结晶度(经纬向纱线分别检测)：
Figure BDA0002450468520000101
其中，ΔHf表示试样的熔融焓(J/g)，ΔHf *表示试样基材聚合物结晶度达到100％时的熔融焓(J/g)，θ表示结晶度。PP在100％结晶度时的ΔHf *为 207.1J/g。
表1各实施例纱线结晶度
Figure BDA0002450468520000102
Figure BDA0002450468520000111
项目二：纱线收缩率检测
参照GB/T 6505-2017《化学纤维长丝热收缩率试验方法》。具体方法是：取100cm长热定型后的纱团纱线，置于热烘箱内，烘箱设定132℃，测试时间 20min，测试结束后取出纱线，自然冷却至室温，测量纱线长度，记为L(cm)，经、纬向纱线测试方法相同，纱线收缩率η(‰)由下式计算：
Figure BDA0002450468520000112
表2各实施例纱线收缩率
样品 经向纱线收缩率η(‰) 纬向纱线收缩率η(‰)
实施例1 6.3 6.5
实施例2 4.2 4.1
实施例3 3.5 4.0
实施例4 6.4 7.0
对比例1 14.8 13.5
对比例3 10.5 5.4
项目三：机织布及人造草坪收缩率检测
以机织布经向收缩检测为例，其具体方法是：将机织布剪成经向300cm，纬向20cm的长方形样块，用马克笔在样块一端的中间及距两端5cm处各标记一个测量点，另一端用同样的方法标记出3个对应的测量点。将机织布以卷绕方式置于热烘箱后计时检测，烘箱设定110℃，测试时间1h。测试结束后取出机织布平铺于实验台，待其自然冷却至室温后按对应测量点测量其长度，记为L(cm)，机织布纬向收缩及人造草坪的收缩检测方法与之一致，收缩率η(‰)按下式计算：
Figure BDA0002450468520000121
表3各实施例机织布收缩率
样品 机织布经向收缩率η(‰) 机织布纬向收缩率η(‰)
实施例1 2.2 1.9
实施例2 2.1 2.2
实施例3 1.9 1.7
实施例4 1.3 1.3
对比例1 14.7 14.2
对比例2 10.1 9.2
对比例3 9.8 1.6
表4各实施例铺地材料收缩率
样品 经向收缩率η(‰) 纬向收缩率η(‰)
实施例1 2.3 1.8
实施例2 2.1 2.1
实施例3 1.7 1.8
实施例4 1.2 1.3
对比例1 14.9 14.1
对比例2 10.3 9.5
对比例3 10.1 1.6
由上述性能测试结果可以得出，本发明的低收缩率机织布及由该机织布制成的人造草坪具有如下特征：
1、本发明的低收缩机织布，在其基布层生产工序中加入多步热定型处理，使由该机织布制成的铺地材料在曝晒、高温环境下具有较低的热收缩率，制品热稳定性、抗形变能力良好，克服了铺地材料在高温环境下鼓胀、蜷曲变形、不平整的问题，提升了铺地材料的使用寿命及价值。
2、基布层的收缩率与纱线结晶度呈负相关关系，热定型工艺的主要目的是提升纱线的结晶度，从而提升纱线的热稳定性，在温度允许的范围内，热定型应满足温度尽可能高，时间尽可能长的工艺要求。
3、聚合物基材强度越高，结晶度越大，则尺寸稳定性越好，热收缩率越低，在PP基材中引入低收缩率聚合物可以提升基布层的热稳定性，减小收缩量。
4、在机织布层中引入玻璃纤维布可以极大降低铺地材料的收缩率。
5、经检测，由本发明低收缩率机织布制成的铺地材料收缩率不超过4‰，适用于高尔夫、曲棍球等各类高尺寸稳定性要求的场地，极大拓宽了人造草坪的应用领域，提升了铺地材料的使用价值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低收缩机织布，其特征在于，包括基布层，所述基布层的经、纬向纱线都经多步热定型处理得到；
所述基布层以聚丙烯树脂为主要原料，并且聚丙烯树脂在所述基布层中的质量百分比不低于90％。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩机织布，其特征在于，所述基布层的经、纬向纱线的多步热定型处理中至少包含一步烘箱热定型处理，其中烘箱处理温度为100-130℃，处理时长为5-24h。
3.根据权利要求1所述的一种低收缩机织布，其特征在于，所述基布层的原料还包括低收缩率聚合物树脂，其中低收缩率聚合物树脂选自聚对苯二甲酸乙酯、尼龙、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚乳酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低收缩机织布，其特征在于，还包括复合层，所述复合层位于所述基布层外侧，并且所述复合层包括但不限于混合棉、网格布和无纺布。
5.根据权利要求4所述的一种低收缩机织布，其特征在于，还包括玻璃纤维布，所述玻璃纤维布位于所述基布层与所述复合层中间。
6.一种权利要求1-5任一项所述的低收缩机织布的制备方法，其特征在于，所述低收缩机织布为基布层时，其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、色母和其他助剂注入挤出机中挤出，挤出的纤维过水冷却后经热金属辊筒进行热辊热定型处理，收卷分别得到经向纱团和纬向纱团；
(2)将经向纱团和纬向纱团放入烘箱内进行烘箱热定型处理，烘箱热定型处理结束后，取出纱团备用；
(3)将烘箱热定型处理后的经向纱团进行整经，得到经轴，并与烘箱热定型处理后的纬向纱团一起在织布机上按一定卷长及幅宽进行编织，即得低收缩机织布。
7.根据权利要求6所述的一种低收缩机织布的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述热辊热定型处理的温度为110～160℃，辊筒转速为200～350r/min，辊筒数量为5～10个。
8.根据权利要求6所述的一种低收缩机织布的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：将步骤(3)所得低收缩机织布继续进行接触式热定型、热风拉幅定型或者红外辐射定型。
9.一种低收缩铺地材料，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的低收缩机织布、纺织纤维和背胶层，所述纺织纤维簇绒在所述低收缩机织布上表面，所述背胶层涂覆在所述低收缩机织布背面。
10.一种权利要求9所述的低收缩铺地材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纺织纤维用簇绒机按指定行距与针距将纺织纤维簇绒到低收缩机织布上形成半成品；
(2)在所述半成品背面涂覆胶黏剂，经烘箱固化后，即得低收缩铺地材料。
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