CN112281307B - 一种无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无纺布及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将无纺布原料熔融后，喷丝和牵伸形成纤维，并经收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为100～115℃，线压力为50～80N/mm，形成带有花纹的纺粘无纺布；(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经过一热的光辊和一胶辊进行热压，所述光辊和胶辊为对位设置，得到所述无纺布。本发明制备的无纺布具有良好的柔软性、贴肤性和透气性，且毛羽少，可以用作口罩、防护服等医用防护级别的面料内层。

Description

一种无纺布及其制备方法
技术领域
本发明属于无纺布领域，具体涉及一种无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。医用防护领域使用的无纺布是普通无纺布或者是SMS在线生产的，由纯聚丙烯(PP)粒子经过高温熔融，喷丝板挤出，再经过冷风冷却结晶形成，这种方法制备的无纺布柔软性较差，透气性不好，作为贴肤材料手感不佳。ES热轧无纺布或者木浆纤维的水刺布，虽然在柔软度上面有所改善，但是强度不如传统的纺粘无纺布。除此之外，毛羽是影响无纺布外观美感和亲肤性的一个重要指标，毛羽值高，将导致无纺布面不平整，亲肤性差。因此，如何制备出既具有良好的柔软性及透气性，又具有较少的毛羽的无纺布，引起了人们的广泛关注。
CN111321521A公开了一种蓬松柔软的亲肤医用非织造布及制备方法，该技术以PP作为芯层，聚乙烯(PE)作为皮层，并均匀混入弹性共聚体，熔点较低的PE层在热扎加固工艺中熔融产生粘合，经过纺丝箱体的熔体分配成型皮芯结构的双组份长丝，经冷却与牵伸，在接收装置上成网；对生成的网进行热轧工艺，采用特殊设计的热轧辊，使网表层的PE熔融，网上的纤维与纤维间形成粘结点，接着固结网形成非织造布。该发明通过热轧工艺制备的非织造布，虽具有良好的柔软性，但其毛羽值高，使非织造布的布面质量降低，影响非织造布的亲肤性。
CN109403056A公开了阻燃性医用无纺布的制备方法，该技术通过将纤维高温熔融喷丝形成丝状物，初步成型并杀菌，然后浸入浸泡液中浸泡，进一步提高其阻燃能力，同时通过均匀喷洒添加树脂粉和氢氧化铝燃粉，进一步增强无纺布的韧性和阻燃性，使其不易断裂。该技术方案主要用以解决目前医用无纺布阻燃性能差的问题，没有降低无纺布的毛羽值，不适用于制备口罩及医用防护服内层面料。
CN101495692A公开了柔软和可延展的聚丙烯基纺粘无纺织物，该发明涉及具有良好悬垂性、优异耐磨性和极好柔软特性的无纺布，该无纺材料包含由全同立构聚丙烯和反应器级丙烯基弹性体或塑性体以及滑爽剂的聚合物共混物制成的纤维。该技术方案主要涉及无纺织物的原料选择对于无纺布柔软性和可延展性的影响，并未降低无纺织物的毛羽值。
因此，如何制备一种既具有极佳的柔软性，又具有良好的透气性，同时毛羽少的无纺布，已成为目前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无纺布及其制备方法。该无纺布既具有良好的柔软性和贴肤性，又具有良好的透气性，同时毛羽少，适用于医用防护领域。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种无纺布的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无纺布原料熔融后，喷丝和牵伸形成纤维，并经收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为100～115℃，线压力为50～80N/mm，形成带有花纹的纺粘无纺布；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经过一热的光辊和一胶辊进行热压，所述光辊和胶辊为对位设置，得到所述无纺布。
本发明中，通过在钢辊热轧制备纺粘无纺布时，使用较低的温度与压力，得到相比传统纺粘无纺布更为蓬松、柔软、透气的纺粘无纺布，但其强度较低，毛羽多；然后将纺粘无纺布经过光辊与胶辊时，纺粘无纺布与光辊接触的一面受热，受光辊加热的一面，纺粘无纺布表面纤维被烫平，毛羽减少，同时受光辊加热的一面，纺粘无纺布内层的部分纤维发生熔接，使其强度增大，柔软性和透气性略微降低，而与胶辊接触的一面，可以保留纺粘无纺布原有的柔软性和透气性。因此，经钢辊热轧和光辊-胶辊热压配合，制备得到的无纺布具有良好的柔软性、贴肤性和透气性，同时毛羽少。
本发明中，所述钢辊的温度可以是100℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、113℃或115℃等。
所述线压力可以是50N/mm、54N/mm、58N/mm、62N/mm、66N/mm、70N/mm、74N/mm、76N/mm或80N/mm等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述无纺布原料包括聚丙烯粒子和弹性添加剂。
作为本发明的优选技术方案，所述弹性添加剂为乙烯-丙烯共聚物。
优选地，所述弹性添加剂在无纺布原料中所占比例为5-30wt％，例如可以是5wt％、8wt％、12wt％、15wt％、18wt％、21wt％、25wt％、27wt％或30wt％等。
作为本发明的优选技术方案，所述无纺布原料还包括爽滑剂。
优选地，所述爽滑剂为酰胺类爽滑剂。
优选地，所述爽滑剂在无纺布原料中所占比例为1-5wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％等。
作为本发明的优选技术方案，所述无纺布原料还包括增白剂。
优选地，所述增白剂为TiO2。
优选地，所述增白剂在无纺布原料中所占比例为0.3-5wt％，例如可以是0.3wt％、0.6wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％等。
作为本发明的优选技术方案，所述熔融的方法为经螺杆挤出机熔融。
优选地，所述熔融的温度为160-260℃，例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃或260℃等。
作为本发明的优选技术方案，所述喷丝的方法为经喷丝板喷丝。
优选地，所述喷丝板的温度为220-250℃，例如可以是220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃等。
优选地，所述牵伸的方法为冷风牵伸。
优选地，所述冷风的温度为8-20℃，例如可以是8℃、10℃、12℃、14℃、16℃、18℃或20℃等。
优选地，所述冷风的压力为1000-3000rpm，例如可以是1000rpm、1200rpm、1400rpm、1600rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm、2400rpm、2600rpm、2800rpm或1000rpm等。
优选地，所述纤维的直径为10-20μm，例如可以是10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)中所述印花的速度为300-450m/min，例如可以是300m/min、315m/min、330m/min、345m/min、360m/min、375m/min、390m/min、405m/min、420m/min、435m/min或450m/min等。
优选地，步骤(2)中所述光辊的温度为100-150℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等。
优选地，所述光辊与纺粘无纺布之间的压力为15-50bar，例如可以是15bar、20bar、25bar、30bar、35bar、40bar、45bar或50bar等。
优选地，所述纺粘无纺布的传输速度为5-25m/min，例如可以是5m/min、8m/min、11m/min、14m/min、17m/min、20m/min、22m/min或25m/min等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为160-260℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合8-20℃的冷风牵伸，冷风的压力为1800rpm，形成10-20μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为100～115℃，线压力为50～80N/mm，印花的速度为300-450m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经过一热的光辊和一胶辊进行热压，所述光辊和胶辊为对位设置，所述光辊的温度为100-150℃，所述光辊与所述纺粘无纺布之间的压力为15-50bar，所述纺粘无纺布的传输速度为5-25m/min，得到所述无纺布。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的制备方法制备得到的无纺布。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用钢辊热轧和光辊-胶辊相配合的工艺，制备得到的无纺布既具有良好的柔软性和贴肤性，又具有良好的透气性，且毛羽少。本发明制备的无纺布的MD断裂强力为40.68-60.03N/5cm，MD断裂伸长率为41.03-68.22％，CD断裂强力为18.98-46.37N/5cm，CD断裂伸长率为60.72-67.31％，MD柔软度为3.8-8.3g，CD柔软度为2.1-5.3g，透气率为2035-3025L/(m2·s)，动摩擦系数为0.103-0.152，静摩擦系数为0.049-0.127。
附图说明
图1为本发明实施例中使用的光辊-胶辊轧机的实物图；
图2为通过实施例6所述的制备方法制得无纺布的光学照片；
图3为通过对比例2所述的制备方法制得无纺布的光学照片；
其中，1-光辊，2-胶辊。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例中部分原料来源如表1所示：
表1
原料组分 厂家牌号/粒径
聚丙烯粒子 埃克森美孚公司，PP 3155E5
乙烯-丙烯共聚物 埃克森美孚公司，VISTAMAXX 6202
TiO<sub>2</sub> 20nm
ES无纺布 大连汇力宝新材料科技有限公司，EP-CP-20
实施例1
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为170℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为10℃，冷风的压力为1800rpm，形成10μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为110℃，线压力为60N/mm，印花的速度为350m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子85wt％、乙烯-丙烯共聚物10wt％、芥酸酰胺3wt％和TiO2 2wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为100℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为20bar，所述纺粘无纺布的传输速度为10m/min，得到所述无纺布。
实施例2
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为160℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为15℃，冷风的压力为1800rpm，形成15μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为115℃，线压力为50N/mm，印花的速度为300m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子80wt％、乙烯-丙烯共聚物15wt％、芥酸酰胺4wt％和TiO2 1wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为130℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为15bar，所述纺粘无纺布的传输速度为20m/min，得到所述无纺布。
实施例3
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为180℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为8℃，冷风的压力为1800rpm，形成20μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为105℃，线压力为70N/mm，印花的速度为450m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子70wt％、乙烯-丙烯共聚物25wt％、芥酸酰胺2wt％和TiO2 3wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为150℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为30bar，所述纺粘无纺布的传输速度为25m/min，得到所述无纺布。
实施例4
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为200℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为16℃，冷风的压力为1800rpm，形成12μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为110℃，线压力为65N/mm，印花的速度为350m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子93.7wt％、乙烯-丙烯共聚物5wt％、芥酸酰胺1wt％和TiO2 0.3wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为140℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为50bar，所述纺粘无纺布的传输速度为5m/min，得到所述无纺布。
实施例5
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为190℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为20℃，冷风的压力为1800rpm，形成16μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为100℃，线压力为80N/mm，印花的速度为400m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子60wt％、乙烯-丙烯共聚物30wt％、芥酸酰胺5wt％和TiO2 5wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为120℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为40bar，所述纺粘无纺布的传输速度为15m/min，得到所述无纺布。
实施例6
本实施例中，无纺布的制备方法如下：
(1)将无纺布原料经螺杆挤出机熔融挤出，熔融的温度为180℃，再经过温度为230℃的喷丝板配合冷风牵伸，冷风的温度为12℃，冷风的压力为1800rpm，形成18μm的纤维，并通过收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为110℃，线压力为60N/mm，印花的速度为440m/min，形成带有花纹的纺粘无纺布；
其中，无纺布原料包括如下重量百分数的组分：聚丙烯粒子87.2wt％、乙烯-丙烯共聚物10wt％、芥酸酰胺2wt％和TiO2 0.8wt％；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经过光辊-胶辊轧机进行热压，光辊-胶辊轧机的结构如图1所示，所述光辊-胶辊轧机包括一热的光辊1和一胶辊2，所述光辊1和胶辊2为对位设置，所述光辊1的温度为140℃，所述光辊1与所述纺粘无纺布之间的压力为35bar，所述纺粘无纺布的传输速度为8m/min，得到所述无纺布。
对实施例6制备的无纺布的表面形貌进行表征，结果如图2所示，由图2可知，该无纺布的表面较为平整光滑，毛羽少。
对比例1
与实施例6的区别在于，步骤(1)中，钢辊的温度为140℃，线压力为90N/mm，且不进行步骤(2)，其他条件与实施例6相同。
对比例2
与实施例6的区别在于，无纺布的制备过程中不进行步骤(2)，其他条件与实施例6相同。
对对比例2制备的无纺布的表面形貌进行表征，结果如图3所示，由图3可知，与实施例6提供的无纺布相比(图2)，该无纺布表面毛羽较多。
对比例3
与实施例6的区别在于，步骤(1)中，钢辊的温度为120℃，线压力为90N/mm，其他条件与实施例6相同。
对上述实施例和对比例提供的无纺布的性能进行测试，测试标准如下：
断裂强力、断裂伸长率：ASTM D5035，样宽50mm，夹距100mm，速度300mm/min；
柔软度：ASTM D2923，利用WSP 90.3柔软度仪进行测试表征，样品尺寸为200×200mm；
透气率：GB/T 5453-1997《纺织品、织物透气性的测定》，测试面积为38cm2，测试压力为125Pa；
动摩擦系数、静摩擦系数：ISO 8295-1995《Plastics-Film and sheeting-Determination of the coefficients of friction》。
上述实验样品测试结果如下表2所示：
表2
Figure BDA0002728483290000111
由表2的结果可知，本发明采用较低温度和压力的钢辊热轧与光辊-胶辊热压配合，制备得到的无纺布MD断裂强力为40.68-60.03 N/5cm，MD断裂伸长率为41.03-68.22％，CD断裂强力为18.98-46.37 N/5cm，CD断裂伸长率为60.72-67.31％，MD柔软度为3.8-8.3g，CD柔软度为2.1-5.3g，透气率为2035-3025L/(m2·s)，动摩擦系数为0.103-0.152，静摩擦系数为0.049-0.127。
与实施例6相比，只经过较高温度与压力的钢辊热轧制备的无纺布(对比例1)，动摩擦系数、静摩擦系数较高，分别为0.162和0.097，毛羽较多；只经过较低温度与压力的钢辊热轧制备的无纺布(对比例2)，虽然具有良好的柔软性和透气性，但是断裂强力较低，其MD断裂强力为37.46 N/5cm，CD断裂强力为18.95 N/5cm，无纺布的强度较小，且动摩擦系数、静摩擦系数较高，分别为0.146和0.092，毛羽较多；经较高温度和压力的钢辊热轧与光辊-胶辊热压配合制备的无纺布(对比例3)，虽然断裂强力较高，毛羽较少，但是其透气性较差，透气率为1875L/(m2·s)而本发明采用较低温度和压力的钢辊热轧与光辊-胶辊热压配合，制备得到的无纺布即具有较高的断裂强力，又具有良好的柔软性和透气性，同时毛羽少。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (19)

1.一种无纺布的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无纺布原料熔融后，喷丝和牵伸形成纤维，并经收集网进行收集，然后经钢辊轧机进行印花，钢辊的温度为100～115℃，线压力为50～80N/mm，形成带有花纹的纺粘无纺布；
(2)将步骤(1)得到的纺粘无纺布，经过一热的光辊和一胶辊进行热压，所述光辊和胶辊为对位设置，得到所述无纺布；
所述光辊与纺粘无纺布之间的压力为15-50bar；
所述纺粘无纺布的传输速度为5-25m/min；
步骤(2)中所述光辊的温度为100-150℃；
所述无纺布的MD断裂强力为40.68-60.03N/5cm，MD断裂伸长率为41.03-68.22％，CD断裂强力为18.98-46.37N/5cm，CD断裂伸长率为60.72-67.31％，MD柔软度为3.8-8.3g，CD柔软度为2.1-5.3g，透气率为2035-3025L/(m2·s)，动摩擦系数为0.103-0.152，静摩擦系数为0.049-0.127。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布原料包括聚丙烯粒子和弹性添加剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述弹性添加剂为乙烯-丙烯共聚物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述弹性添加剂在无纺布原料中所占比例为5-30wt％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布原料还包括爽滑剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述爽滑剂为酰胺类爽滑剂。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述爽滑剂在无纺布原料中所占比例为1-5wt％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布原料还包括增白剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述增白剂为TiO2。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述增白剂在无纺布原料中所占比例为0.3-5wt％。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的方法为经螺杆挤出机熔融。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为160-260℃。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷丝的方法为经喷丝板喷丝。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的温度为220-250℃。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述牵伸的方法为冷风牵伸。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述冷风的温度为8-20℃。
17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维的直径为10-20μm。
18.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述印花的速度为300-450m/min。
19.一种无纺布，其特征在于，所述无纺布由如权利要求1-18任一所述的制备方法制备得到。
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