CN113026206A - 水驻极熔喷布的一步法生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括120‑130份聚丙烯树脂、3‑5份二氧化锆粉末、1‑2份轻质碳酸钙、0.5‑1份聚乙烯胺、5‑7份阴离子聚丙烯酰胺、3‑5份氧化聚乙烯蜡、2‑4份火山石粉；该水驻极熔喷布的一步法生产工艺包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。本发明的水驻极熔喷布的优点包括：能够保证5年内不会发生静电衰减；在经过100次标准洗涤后不会发生变色和发霉的现象；烘干后熔喷布的含水率能控制到5%‑6%；过滤效率为98.9%‑99.5%，经100次标准洗涤后过滤效率仍能达到98.5%‑99.1%。

Description

水驻极熔喷布的一步法生产工艺
技术领域
本发明涉及熔喷布生产领域，尤其是涉及水驻极熔喷布的一步法生产工艺。
背景技术
水驻极熔喷布与传统工艺制造的熔喷布区别在于：传统熔喷布使用的是电晕驻极，其表现出的稳定性和综合效益明显较强；而水驻极熔喷布是通过高压水泵将制备过的纯水输送到喷嘴，由扇形喷嘴对熔喷布进行喷射，通过两者摩擦从而产生静电。水驻极熔喷布表现情况为静电量饱和，但是衰减较快，并且水驻极熔喷布相比传统静电驻极熔喷布制作费用成本高，长期使用后过滤效率会降低很多。
此外，使用水驻极熔喷布还存在一个很大的风险，就是水驻极熔喷布经过驻极后是用烘炉烘干的，在这个处理过程中，风险一为容易烘得不完全干，风险二为如果烘得过干，会使熔喷布变硬不适合做杯状口罩，从而导致做杯状口罩时出现的次品率过高，风险三为使用水驻极熔喷布做的口罩在存放时很容易变色与发霉。
专利CN112359482A公开了水驻极熔喷布的加工方法及喷水装置，水驻极熔喷布的加工方法包括熔喷制布步骤，还包括喷水步骤、烘干步骤；喷水步骤又包括制水步骤和喷射步骤；喷射步骤为：用高压水泵将制备好的纯水输送到喷嘴，喷嘴对熔喷无纺布一面或双面进行水刺喷射，通过纯水和熔喷布摩擦产生电荷，完成水刺静电驻极；制水步骤包括循环水源的回收。该专利的不足：制备的水驻极熔喷布不容易烘干，而且在使用中会出现变色与发霉现象。
专利CN111423663B公开了一种用于口罩熔喷布的长效熔喷聚丙烯复合驻极体材料及其制备方法，所述长效熔喷聚丙烯复合驻极体材料包括如下重量份数的组分：聚丙烯树脂100份；氟硅聚合物0.1-10份；无机电荷增强剂0.01-2份；润滑剂0.1-2份；抗氧剂0.01-0.3份；所述氟硅聚合物为以硅氧键为主链、氟烷基为侧链的含氟聚硅氧烷。该专利的不足：该长效熔喷聚丙烯复合驻极体材料的静电衰减快，制作成本高。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，能够降低水驻极熔喷布表面的静电衰减，延长静电吸附时间，还能降低水驻极熔喷布的制作成本，更好地控制烘干工艺，避免烘的不干或者过干现象的产生，同时还可以避免水驻极熔喷布出现变色和发霉现象。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括：120-130份聚丙烯树脂、3-5份二氧化锆粉末、1-2份轻质碳酸钙、0.5-1份聚乙烯胺、5-7份阴离子聚丙烯酰胺、3-5份氧化聚乙烯蜡、2-4份火山石粉。
其中，依据GB/T 3682.1-2018标准，将加热温度设为230℃，额定负荷设置为2.16kg，以正常检测待测样品的熔体流动速率，测得聚丙烯树脂的熔体流动速率为1400g/10min-1600g/10min。
所述二氧化锆粉末的粒径为20-30μm。
所述轻质碳酸钙的粒径为100-1000nm。
所述聚乙烯胺为含量为75-81%的白色粉末，粒径为50-90μm。
所述阴离子聚丙烯酰胺，固含量≥88%，分子量为800-2000万，水解度为10-80%，粒径为60-120μm。
所述氧化聚乙烯蜡的粒径为10-40μm。
所述火山石粉的粒径为150-180μm。
一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。
所述生产熔喷布，按重量配比称取聚丙烯树脂与二氧化锆、轻质碳酸钙、聚乙烯胺、阴离子聚丙烯酰胺、氧化聚乙烯蜡和火山石粉，然后加入到高混机中混合3-5分钟，控制混合转速为1800-2000转/分钟，得到预混料，然后将预混料通过经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到母粒，所述熔融挤出中双螺杆挤出机的螺杆各区温度为250-280℃；将母粒进行熔融后通过喷丝板挤出，所述喷丝板的温度为260-290℃，然后在高速热空气的作用下牵伸成纤维，将纤维进行冷却粘结形成熔喷布，所述高速热空气的温度为180-200℃，频率为30-50Hz。
所述制备驻极水液，向超纯水中加入氟化钾和磷酸钠，搅拌均匀后制得驻极水液；其中，超纯水、氟化钾和磷酸钠的质量比为300：1-2：2-3。
所述驻极工序，将驻极水液加入水刺驻极机构中，然后通过水刺驻极机构对熔喷布进行水刺驻极处理得到驻极后的熔喷布。
所述烘干工序，将驻极后的熔喷布通入到密闭的烘箱中将驻极后的熔喷布中水分烘干，然后通过向烘箱通入循环流动的热空气和氮气将烘箱的温度维持在60-70℃，其中，热空气和氮气的体积比为5-6：1，烘干时，定时使用湿度计插入熔喷布中进行含水量的测量，当熔喷布中的含水量在5％-6％之间时，烘干完成，将熔喷布导出得到水驻极熔喷布。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明制备的水驻极熔喷布，通过在水驻极熔喷布的原材料中氧化聚乙烯蜡和火山石粉，加入能够延长静电吸附时间，保证5年内不会发生静电衰减；
（2）本发明制备的水驻极熔喷布，通过在烘干的过程中加入氮气，以及在驻极水液中加入氟化钾和磷酸钠，可以降低变色和发霉的几率，经检测，本发明的水驻极熔喷布在经过100次标准洗涤后不会发生变色和发霉的现象；
（3）本发明的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，通过简化原材料和制备工艺，能够将水驻极熔喷布的制作成本降低30%；
（4）本发明的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，能够更好地控制烘干工艺，将烘干后熔喷布的含水率控制到5%-6%；
（5）本发明制备的水驻极熔喷布，通过在驻极水液中加入氟化钾和磷酸钠，能够提高过滤效率，本发明的水驻极熔喷布的过滤效率为98.9%-99.5%，经100次标准洗涤后过滤效率仍能达到98.5%-99.1%。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括：120份聚丙烯树脂、3份二氧化锆粉末、1份轻质碳酸钙、0.5份聚乙烯胺、5份阴离子聚丙烯酰胺、3份氧化聚乙烯蜡、2份火山石粉。
其中，依据GB/T 3682.1-2018标准，将加热温度设为230℃，额定负荷设置为2.16kg，以正常检测待测样品的熔体流动速率，测得聚丙烯树脂的熔体流动速率为1500g/10min。
所述二氧化锆粉末的粒径为20μm。
所述轻质碳酸钙的粒径为100nm。
所述聚乙烯胺为含量为75%的白色粉末，粒径为50μm。
所述阴离子聚丙烯酰胺，固含量≥88%，分子量为800-2000万，水解度为10-80%，粒径为60-120μm。
所述氧化聚乙烯蜡的粒径为10μm。
所述火山石粉的粒径为150μm。
一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。
所述生产熔喷布，按重量配比称取聚丙烯树脂与二氧化锆、轻质碳酸钙、聚乙烯胺、阴离子聚丙烯酰胺、氧化聚乙烯蜡和火山石粉，然后加入到高混机中混合3分钟，控制混合转速为1800转/分钟，得到预混料，然后将预混料通过经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到母粒，所述熔融挤出中双螺杆挤出机的螺杆各区温度为250℃；将母粒进行熔融后通过喷丝板挤出，所述喷丝板的温度为260℃，然后在高速热空气的作用下牵伸成纤维，将纤维进行冷却粘结形成熔喷布，所述高速热空气的温度为180℃，频率为30Hz。
所述制备驻极水液，向超纯水中加入氟化钾和磷酸钠，搅拌均匀后制得驻极水液；其中，超纯水、氟化钾和磷酸钠的质量比为300：1：2。
所述驻极工序，将驻极水液加入水刺驻极机构中，然后通过水刺驻极机构对熔喷布进行水刺驻极处理得到驻极后的熔喷布。
所述烘干工序，将驻极后的熔喷布通入到密闭的烘箱中将驻极后的熔喷布中水分烘干，然后通过向烘箱通入循环流动的热空气和氮气将烘箱的温度维持在60℃，其中，热空气和氮气的体积比为5：1，烘干时，定时使用湿度计插入熔喷布中进行含水量的测量，当熔喷布中的含水量在5％之间时，烘干完成，将熔喷布导出得到水驻极熔喷布。
实施例2
一种水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括：125份聚丙烯树脂、4份二氧化锆粉末、1.5份轻质碳酸钙、0.7份聚乙烯胺、6份阴离子聚丙烯酰胺、4份氧化聚乙烯蜡、3份火山石粉。
其中，依据GB/T 3682.1-2018标准，将加热温度设为230℃，额定负荷设置为2.16kg，以正常检测待测样品的熔体流动速率，测得聚丙烯树脂的熔体流动速率为1500g/10min。
所述二氧化锆粉末的粒径为25μm。
所述轻质碳酸钙的粒径为700nm。
所述聚乙烯胺为含量为78%的白色粉末，粒径为70μm。
所述阴离子聚丙烯酰胺，固含量≥88%，分子量为800-2000万，水解度为10-80%，粒径为60-120μm。
所述氧化聚乙烯蜡的粒径为30μm。
所述火山石粉的粒径为160μm。
一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。
所述生产熔喷布，按重量配比称取聚丙烯树脂与二氧化锆、轻质碳酸钙、聚乙烯胺、阴离子聚丙烯酰胺、氧化聚乙烯蜡和火山石粉，然后加入到高混机中混合4分钟，控制混合转速为1900转/分钟，得到预混料，然后将预混料通过经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到母粒，所述熔融挤出中双螺杆挤出机的螺杆各区温度为260℃；将母粒进行熔融后通过喷丝板挤出，所述喷丝板的温度为270℃，然后在高速热空气的作用下牵伸成纤维，将纤维进行冷却粘结形成熔喷布，所述高速热空气的温度为190℃，频率为40Hz。
所述制备驻极水液，向超纯水中加入氟化钾和磷酸钠，搅拌均匀后制得驻极水液；其中，超纯水、氟化钾和磷酸钠的质量比为300：1：3。
所述驻极工序，将驻极水液加入水刺驻极机构中，然后通过水刺驻极机构对熔喷布进行水刺驻极处理得到驻极后的熔喷布。
所述烘干工序，将驻极后的熔喷布通入到密闭的烘箱中将驻极后的熔喷布中水分烘干，然后通过向烘箱通入循环流动的热空气和氮气将烘箱的温度维持在65℃，其中，热空气和氮气的体积比为5：1，烘干时，定时使用湿度计插入熔喷布中进行含水量的测量，当熔喷布中的含水量在5％之间时，烘干完成，将熔喷布导出得到水驻极熔喷布。
实施例3
一种水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括：130份聚丙烯树脂、5份二氧化锆粉末、2份轻质碳酸钙、1份聚乙烯胺、7份阴离子聚丙烯酰胺、5份氧化聚乙烯蜡、4份火山石粉。
其中，依据GB/T 3682.1-2018标准，将加热温度设为230℃，额定负荷设置为2.16kg，以正常检测待测样品的熔体流动速率，测得聚丙烯树脂的熔体流动速率为1500g/10min。
所述二氧化锆粉末的粒径为30μm。
所述轻质碳酸钙的粒径为1000nm。
所述聚乙烯胺为含量为81%的白色粉末，粒径为90μm。
所述阴离子聚丙烯酰胺，固含量≥88%，分子量为800-2000万，水解度为10-80%，粒径为60-120μm。
所述氧化聚乙烯蜡的粒径为40μm。
所述火山石粉的粒径为180μm。
一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。
所述生产熔喷布，按重量配比称取聚丙烯树脂与二氧化锆、轻质碳酸钙、聚乙烯胺、阴离子聚丙烯酰胺、氧化聚乙烯蜡和火山石粉，然后加入到高混机中混合5分钟，控制混合转速为2000转/分钟，得到预混料，然后将预混料通过经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到母粒，所述熔融挤出中双螺杆挤出机的螺杆各区温度为280℃；将母粒进行熔融后通过喷丝板挤出，所述喷丝板的温度为290℃，然后在高速热空气的作用下牵伸成纤维，将纤维进行冷却粘结形成熔喷布，所述高速热空气的温度为200℃，频率为50Hz。
所述制备驻极水液，向超纯水中加入氟化钾和磷酸钠，搅拌均匀后制得驻极水液；其中，超纯水、氟化钾和磷酸钠的质量比为300: 2: 3。
所述驻极工序，将驻极水液加入水刺驻极机构中，然后通过水刺驻极机构对熔喷布进行水刺驻极处理得到驻极后的熔喷布。
所述烘干工序，将驻极后的熔喷布通入到密闭的烘箱中将驻极后的熔喷布中水分烘干，然后通过向烘箱通入循环流动的热空气和氮气将烘箱的温度维持在70℃，其中，热空气和氮气的体积比为6：1，烘干时，定时使用湿度计插入熔喷布中进行含水量的测量，当熔喷布中的含水量在6％之间时，烘干完成，将熔喷布导出得到水驻极熔喷布。
实施例4
采用实施例1-3所述的水驻极熔喷布进行性能测试，同时设置对比例1-2进行对比。
对比例1：用实施例1所述的水驻极熔喷布的制备方法，其不同之处在于：在制备驻极水液步骤中直接使用超纯水作为驻极水液。
对比例2：用实施例1所述的水驻极熔喷布的制备方法，其不同之处在于：在烘干工序中只向烘箱中通入热空气进行烘干。
Figure 628837DEST_PATH_IMAGE001
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述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。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)

1.一种水驻极熔喷布，其特征在于，所述水驻极熔喷布的含水率为5%-6%，过滤效率为98.9%-99.5%，经100次标准洗涤后过滤效率仍能达到98.5%-99.1%。
2.根据权利要求1所述的水驻极熔喷布，其特征在于，所述水驻极熔喷布的原材料，按重量份计，包括：120-130份聚丙烯树脂、3-5份二氧化锆粉末、1-2份轻质碳酸钙、0.5-1份聚乙烯胺、5-7份阴离子聚丙烯酰胺、3-5份氧化聚乙烯蜡、2-4份火山石粉。
3.根据权利要求2所述的水驻极熔喷布，其特征在于，聚丙烯树脂的熔体流动速率为1400g/10min-1600g/10min。
4.根据权利要求2所述的水驻极熔喷布，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率是依据GB/T 3682.1-2018标准，将加热温度设为230℃，额定负荷设置为2.16kg的条件下测得的。
5.根据权利要求2所述的水驻极熔喷布，其特征在于，所述二氧化锆粉末的粒径为20-30μm。
6.一种水驻极熔喷布的一步法生产工艺，其特征在于，包括生产熔喷布、制备驻极水液、驻极工序、烘干工序。
7.根据权利要求6所述的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，其特征在于，所述生产熔喷布，按重量配比称取聚丙烯树脂与二氧化锆、轻质碳酸钙、聚乙烯胺、阴离子聚丙烯酰胺、氧化聚乙烯蜡和火山石粉，然后加入到高混机中混合3-5分钟，控制混合转速为1800-2000转/分钟，得到预混料，然后将预混料通过经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到母粒，所述熔融挤出中双螺杆挤出机的螺杆各区温度为250-280℃；将母粒进行熔融后通过喷丝板挤出，所述喷丝板的温度为260-290℃，然后在高速热空气的作用下牵伸成纤维，将纤维进行冷却粘结形成熔喷布，所述高速热空气的温度为180-200℃，频率为30-50Hz。
8.根据权利要求6所述的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，其特征在于，所述制备驻极水液，向超纯水中加入氟化钾和磷酸钠，搅拌均匀后制得驻极水液；其中，超纯水、氟化钾和磷酸钠的质量比为300：1-2：2-3。
9.根据权利要求6所述的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，其特征在于，所述驻极工序，将驻极水液加入水刺驻极机构中，然后通过水刺驻极机构对熔喷布进行水刺驻极处理得到驻极后的熔喷布。
10.根据权利要求6所述的水驻极熔喷布的一步法生产工艺，其特征在于，所述烘干工序，将驻极后的熔喷布通入到密闭的烘箱中将驻极后的熔喷布中水分烘干，然后通过向烘箱通入循环流动的热空气和氮气将烘箱的温度维持在60-70℃，其中，热空气和氮气的体积比为5-6：1，烘干时，定时使用湿度计插入熔喷布中进行含水量的测量，当熔喷布中的含水量在5％-6％之间时，烘干完成，将熔喷布导出得到水驻极熔喷布。
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