CN113584636A - 一种pp复合无纺布的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及无纺布技术领域，具体公开了一种PP复合无纺布的生产工艺。本申请的PP复合无纺布的生产工艺，包括以下步骤：S1：原料干燥：将PP切片在75‑90℃条件下干燥3‑5h；S2：A组分熔喷：将PU熔喷料经熔融挤出、熔喷成型制得PU纤维，喷出温度为255‑270℃，热空气A的压力为0.12‑0.14MPa；S3：B组分熔喷：将PP切片经熔融挤出、熔喷成型制得PP纤维；S4：成型：PU纤维和PP纤维在接收装置上沉积、粘结、冷却制得半成品；S5：定型：将步骤S4中的半成品经过热轧定型处理即得。本申请PP复合无纺布的生产工艺生产的无纺布具有较好的力学性能。

Description

一种PP复合无纺布的生产工艺
技术领域
本申请涉及无纺布技术领域，更具体地说，它涉及一种PP复合无纺布的生产工艺。
背景技术
无纺布是一种非织造布，利用高聚物切片、短纤维、长纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺、针刺或热轧的工艺制得，具有防潮、透气、柔韧等特点，被广泛应用与医疗、食品、农业等行业。根据原材料的不同，无纺布可以分为PP无纺布、PET无纺布、PA无纺布等，不同的原材料制成的无纺布具有相应的特性。
随着无纺布技术的不断发展，人们对无纺布的功能要求也越来越高，单组分的无纺布已经不能很好的满足人们的需求，因此采用不同材质制成的双组份复合无纺布被开发出来，能够集合两种材质的优点特性，功能性更强。
申请公布号为CN112641563A的中国专利公开了一种复合无纺布及其制备方法，包括亲水层无纺布，所述亲水层无纺布采用纤度为1.0-6D聚丙烯(PP)单组分纤维或者聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯(PET/PE)双组份纤维，又或者聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)双组份纤维，所述亲水层无纺布双组份纤维可为芯鞘型或者并列型，其芯鞘型双组份可以是同芯也可是偏芯，通过亲水层和疏水层孔洞相配合，提高了无纺布的回渗量，更加干爽。
针对上述的复合无纺布，发明人认为其力学性能较差，断裂强度和断裂伸长率较低。
发明内容
为了提高无纺布的力学性能，本申请提供一种PP复合无纺布的生产工艺。
本申请提供一种PP复合无纺布的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种PP复合无纺布的生产工艺，包括以下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在75-90℃条件下干燥3-5h；
S2：A组分熔喷：将PU熔喷料经熔融挤出、熔喷成型制得PU纤维，喷出温度为255-270℃，热空气A的压力为0.12-0.14MPa，所述PU熔喷料主要由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯30-50份、聚偏氟乙烯5-10份、对羟基苯甲酸乙酯2-5份、蒙脱土0.5-1.5份；
S3：B组分熔喷：将PP切片经熔融挤出、熔喷成型制得PP纤维；
S4：成型：PU纤维和PP纤维在接收装置上沉积、粘结、冷却制得半成品，所述PU纤维与PP纤维的质量比为(0.3-0.8):(5-10)；
S5：定型：将步骤S4中的半成品经过热轧定型处理即得，热轧温度为150-165℃，压力10-25MPa，处理时间15-25s。
通过采用上述技术方案，采用PU长丝纤维和PP长丝纤维组成的混合纤维层，厚度薄，使得PU/PP复合制得的无纺布具有较好的弹性和韧性，应用范围更广。并且，在PU熔喷料中添加对羟基苯甲酸乙酯和聚偏氟乙烯，改善PU纤维的取向状态和纤维微结构，提高PU纤维的塑性，使得无纺布的力学性能更佳。另外，蒙脱土进一步提升了聚氨酯分子链中极性基团的含量，更易于形成氢键，提高PU纤维的拉伸强度，从整体上提高无纺布的力学性能。
优选的，PU熔喷料主要由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯35-42份、聚偏氟乙烯6.5-8份、对羟基苯甲酸乙酯3.5-4份、蒙脱土0.8-1.2份。
通过采用上述技术方案，优化和调整PU熔喷料各原料之间的配比，使得PU纤维获得较为适中的硬度、强度和韧性，综合性能更好。
优选的，蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理。
通过采用上述技术方案，蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理后，双氢化牛脂基二甲基氯化铵能够插入蒙脱土的片层结构内，增大蒙脱土的层间距，有利于形成网络交联结构，起到增塑增韧的作用，提升PU纤维的强度。
优选的，双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为5-8％。
通过采用上述技术方案，优化和调整双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率，在保证较好的增塑作用下，不对PU纤维的弹性性能造成较大影响，综合力学性能更好。
优选的，PU熔喷料的原料中还包括(0.15-0.3)重量份数的二甲基亚砜。
通过采用上述技术方案，二甲基亚砜具有较强的极性和渗透作用，协助蒙脱土分散在PU纤维内，减少蒙脱土的团聚现象，降低PU纤维出现应力缺陷的几率。
优选的，对羟基苯甲酸乙酯与热塑性聚氨酯的质量比为(0.06-0.12):1。
通过采用上述技术方案，调整和优化对羟基苯甲酸乙酯与热塑性聚氨酯的比例，提升PU纤维内极性基团、分子内以及分子间的相互作用，使得更多的线型分子结构转变为三维网状结构，改善PU纤维的刚性和韧性，提升无纺布的强度和弹性伸长率。
优选的，PP纤维的平均直径为3-5μm。
通过采用上述技术方案，PP纤维的细度适中，使得PU/PP复合制得的无纺布具有更好的蓬松感和柔软性的同时，不易起毛，更不会造成厚度上的过度增加。
优选的，PU纤维的平均直径为15-35μm。
通过采用上述技术方案，进一步优化PU纤维的直径，进一步改善无纺布的纤网结构特性，桥联点数目多，PP纤维和PU纤维形成的网络结构较为均匀，无纺布的纵、横向强度较为平均，各向同性好。
优选的，步骤S3中，熔喷的热气体压力为0.15-0.18MPa。
通过采用上述技术方案，优化和调整熔喷的热气体压力，使得形成的PP纤维的直径较为适中，PP纤维上的微纤数量少，力学性能更佳。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用PP纤维和PU纤维复合熔喷制得无纺布，并采用对羟基苯甲酸乙酯和聚偏氟乙烯对PU纤维进行改性，大大提升了PU纤维的力学性能，使得PP/PU复合制得的无纺布具有较好的力学性能，无纺布的断裂强力达到60.38MPa，断裂伸长率达到73.58％。
2、本申请中优选采用双氢化牛脂二甲基氯化铵改性处理的蒙脱土，在PU纤维内形成三维网状结构，进一步提高了PU纤维的强度和韧性，继而提升了无纺布的力学性能，使得无纺布的断裂强力提升至63.58MPa，断裂伸长率提高至79.63％。
3、本申请中采用优化和调整PP纤维和PU纤维的直径大小，使无纺布获得很好的蓬松感和柔软性，使用性能更好，无纺布的断裂强力提升至71.23MPa，断裂伸长率提高至89.35％。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的PP复合无纺布的生产工艺中，优选的，PP切片的型号为1500溶脂PP。
优选的，热塑性聚氨酯的型号为B80A11FC，熔融指数为63MI/(g/10min)。
优选的，蒙脱土为纳基蒙脱土，平均粒度为2000目。
本申请提供一种蒙脱土的改性方法，包括如下步骤：
1)、将双氢化牛脂基二甲基氯化铵溶于水制成质量分数为30％的改性液；
2)、将蒙脱土加入改性液中，在65℃温度条件下以10000rpm的搅拌速度下高速剪切分散处理15min，用蒸馏水清洗、烘干后即得。
本申请实施例及对比例主要原料信息如表1所示。
表1本申请实施例及对比例主要原料信息
Figure BDA0003222803410000031
Figure BDA0003222803410000041
实施例
实施例1
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在在75℃条件下干燥3h；
S2：A组分喷融：将PU熔喷料在85℃真空干燥6h，然后在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头A喷出形成PU纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为255℃，热空气A的温度为220℃，热空气A的压力为0.12MPa，喷头A与接收辊之间的距离为7.5cm；
S3：B组分喷融：将PP切片在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头B喷出形成PP纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为220℃，热空气B的温度为265℃，热空气B的压力为0.1MPa，喷头B与接收辊之间的距离为12cm；
S4：成型：步骤S2和步骤S3中的PP纤维和PU纤维一起在接收辊上凝聚、沉积、粘结、冷却后制得半成品，半成品的规格为80g/cm2，PU纤维与PP纤维的质量比为0.3:5；
S5：定型：将步骤S4中的半成品在热轧机内进行热轧定型处理后即得，热轧温度为150℃，压力10MPa，处理时间15s。
其中，接收辊的转速为18.6r/min，PP纤维的平均直径为10μm，PU纤维的平均直径为50μm。
步骤S2中，PU熔喷料由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯30kg、聚偏氟乙烯5kg、对羟基苯甲酸乙酯2kg、蒙脱土0.5kg。
实施例2-5
实施例2-5的PP复合无纺布的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在在75℃条件下干燥3h；
S2：A组分喷融：将PU熔喷料在85℃真空干燥6h，然后在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头A喷出形成PU纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为255℃，热空气A的温度为220℃，热空气A的压力为0.12MPa，喷头A与接收辊之间的距离为7.5cm；
S3：B组分喷融：将PP切片在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头B喷出形成PP纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为220℃，热空气B的温度为265℃，热空气B的压力为0.1MPa，喷头B与接收辊之间的距离为12cm；
S4：成型：步骤S2和步骤S3中的PP纤维和PU纤维一起在接收辊上凝聚、沉积、粘结、冷却后制得半成品，半成品的规格为80g/cm2，PU纤维与PP纤维的质量比为0.3:5；
S5：定型：将步骤S4中的半成品在热轧机内进行热轧定型处理后即得，热轧温度为150℃，压力10MPa，处理时间15s。
其中，接收辊的转速为18.6r/min，PP纤维的平均直径为10μm，PU纤维的平均直径为50μm。
实施例2-5的步骤S2中，PU熔喷料由如下的原料制成：热塑性聚氨酯、聚偏氟乙烯、对羟基苯甲酸乙酯、蒙脱土。
实施例2-5的PU熔喷料各原料的加入量如表2所示。
表2实施例2-5的PU熔喷料各原料的加入量
Figure BDA0003222803410000051
实施例6
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在在85℃条件下干燥4h；
S2：A组分喷融：将PU熔喷料在85℃真空干燥6h，然后在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头A喷出形成PU纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为265℃，热空气压力为0.13MPa，喷头A与接收辊之间的距离为7.5cm；
S3：B组分喷融：将PP切片在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头B喷出形成PP纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为220℃，热空气A的温度为220℃，热空气A的压力为0.1MPa，喷头B与接收辊之间的距离为12cm；
S4：成型：步骤S2和步骤S3中的PP纤维和PU纤维一起在接收辊上凝聚、沉积、粘结、冷却后制得半成品，半成品的规格为80g/cm2，PU纤维与PP纤维的质量比为0.5:8；
S5：定型：将步骤S4中的半成品在热轧机内进行热轧定型处理后即得，热轧温度为156℃，压力15MPa，处理时间20s。
其中，接收辊的转速为18.6r/min，PP纤维的平均直径为10μm，PU纤维的平均直径为50μm。
步骤S2中，PU熔喷料由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯38kg、聚偏氟乙烯7kg、对羟基苯甲酸乙酯3.8kg、蒙脱土1kg。
实施例7
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在在85℃条件下干燥4h；
S2：A组分喷融：将PU熔喷料在85℃真空干燥6h，然后在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头A喷出形成PU纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为270℃，热空气A的温度为220℃，热空气A的压力为0.14MPa，喷头A与接收辊之间的距离为7.5cm；
S3：B组分喷融：将PP切片在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头B喷出形成PP纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为220℃，热空气B的温度为265℃，热空气B的压力为0.1MPa，喷头B与接收辊之间的距离为12cm；
S4：成型：步骤S2和步骤S3中的PP纤维和PU纤维一起在接收辊上凝聚、沉积、粘结、冷却后制得半成品，半成品的规格为80g/cm2，PU纤维与PP纤维的质量比为0.8:10；
S5：定型：将步骤S4中的半成品在热轧机内进行热轧定型处理后即得，热轧温度为165℃，压力25MPa，处理时间25s。
其中，接收辊的转速为18.6r/min，PP纤维的平均直径为10μm，PU纤维的平均直径为50μm。
步骤S2中，PU熔喷料由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯38kg、聚偏氟乙烯7kg、对羟基苯甲酸乙酯3.8kg、蒙脱土1kg。
实施例8
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例6的不同之处在于：PU熔喷料原料中的蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理，其余的与实施例6相同。
本实施例的蒙脱土改性方法，包括如下步骤：
1)、将双氢化牛脂基二甲基氯化铵溶于水制成质量分数为30％的改性液；
2)、将蒙脱土加入改性液中，在65℃温度条件下以10000rpm的搅拌速度下高速剪切分散处理15min，用蒸馏水清洗、烘干后即得。
其中，双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为3％。
实施例9
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例6的不同之处在于：PU熔喷料原料中的蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理，其余的与实施例6相同。
本实施例的蒙脱土改性方法，包括如下步骤：
1)、将双氢化牛脂基二甲基氯化铵溶于水制成质量分数为30％的改性液；
2)、将蒙脱土加入改性液中，在65℃温度条件下以10000rpm的搅拌速度下高速剪切分散处理15min，用蒸馏水清洗、烘干后即得。
其中，双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为5％。
实施例10
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例6的不同之处在于：PU熔喷料原料中的蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理，其余的与实施例6相同。
本实施例的蒙脱土改性方法，包括如下步骤：
1)、将双氢化牛脂基二甲基氯化铵溶于水制成质量分数为30％的改性液；
2)、将蒙脱土加入改性液中，在65℃温度条件下以10000rpm的搅拌速度下高速剪切分散处理15min，用蒸馏水清洗、烘干后即得。
其中，双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为6.5％。
实施例11
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例6的不同之处在于：PU熔喷料原料中的蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理，其余的与实施例6相同。
本实施例的蒙脱土改性方法，包括如下步骤：
1)、将双氢化牛脂基二甲基氯化铵溶于水制成质量分数为30％的改性液；
2)、将蒙脱土加入改性液中，在65℃温度条件下以10000rpm的搅拌速度下高速剪切分散处理15min，用蒸馏水清洗、烘干后即得。
其中，双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为8％。
实施例12
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例10的不同之处在于：PU熔喷料原料中还包括0.15kg的二甲基亚砜，其余的与实施例10相同。
实施例13
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例10的不同之处在于：PU熔喷料原料中还包括0.22kg的二甲基亚砜，其余的与实施例10相同。
实施例14
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例10的不同之处在于：PU熔喷料原料中还包括0.3kg的二甲基亚砜，其余的与实施例10相同。
实施例15
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例13的不同之处在于：PP纤维的平均直径为3μm，PU纤维的平均直径为50μm，其余的与实施例13相同。
实施例16
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例13的不同之处在于：PP纤维的平均直径为4μm，PU纤维的平均直径为50μm，其余的与实施例13相同。
实施例17
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例13的不同之处在于：PP纤维的平均直径为5μm，PU纤维的平均直径为50μm，其余的与实施例13相同。
实施例18
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例16的不同之处在于：PP纤维的平均直径为4μm，PU纤维的平均直径为15μm，其余的与实施例16相同。
实施例19
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例16的不同之处在于：PP纤维的平均直径为4μm，PU纤维的平均直径为25μm，其余的与实施例16相同。
实施例20
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例16的不同之处在于：PP纤维的平均直径为4μm，PU纤维的平均直径为35μm，其余的与实施例16相同。
实施例21
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例19的不同之处在于：步骤S3中，热空气B的压力为0.15MPa，其余的与实施例19相同。
实施例22
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例19的不同之处在于：步骤S3中，热空气B的压力为0.16MPa，其余的与实施例19相同。
实施例23
本实施例的PP复合无纺布的生产工艺与实施例19的不同之处在于：步骤S3中，热空气B的压力为0.18MPa，其余的与实施例19相同。
对比例
本对比例的的PP复合无纺布的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在在75℃条件下干燥3h；
S2：A组分喷融：将PU熔喷料在85℃真空干燥6h，然后在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头A喷出形成PU纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为255℃，热空气A的温度为220℃，热空气A的压力为0.12MPa，喷头A与接收辊之间的距离为7.5cm；
S3：B组分喷融：将PP切片在螺杆挤出机内加热、熔融、匀化、计量后经喷头B喷出形成PP纤维并凝聚到接收辊上，喷出温度为220℃，热空气B的温度为265℃，热空气B的压力为0.1MPa，喷头B与接收辊之间的距离为12cm；
S4：成型：步骤S2和步骤S3中的PP纤维和PU纤维一起在接收辊上凝聚、沉积、粘结、冷却后制得半成品，半成品的规格为80g/cm2，PU纤维与PP纤维的质量比为0.3:5；
S5：定型：将步骤S4中的半成品在热轧机内进行热轧定型处理后即得，热轧温度为150℃，压力10MPa，处理时间15s。
其中，接收辊的转速为18.6r/min，PP纤维的平均直径为10μm，PU纤维的平均直径为50μm。
步骤S2中，PU熔喷料由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯30kg、聚偏氟乙烯5kg。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-23以及对比例的PP复合无纺布按GBT 24218.3-2010《纺织品非织造布试验方法第3部分断裂强力和断裂伸长率的测定》测试力学性能，测试结果如表3所示。
表3实施例1-23以及对比例的PP复合无纺布的力学性能测试
序号 断裂强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实施例1 59.68 70.89
实施例2 59.17 72.56
实施例3 60.38 73.58
实施例4 58.69 71.63
实施例5 59.36 72.16
实施例6 61.52 70.35
实施例7 61.21 76.35
实施例8 62.12 77.89
实施例9 62.62 78.26
实施例10 63.58 79.63
实施例11 62.97 78.15
实施例12 64.49 81.21
实施例13 65.18 82.76
实施例14 64.35 80.87
实施例15 66.92 83.89
实施例16 67.25 85.28
实施例17 66.38 83.39
实施例18 68.21 86.73
实施例19 69.05 87.01
实施例20 68.76 86.69
实施例21 70.12 88.26
实施例22 71.23 89.35
实施例23 70.69 87.68
对比例 53.35 49.32
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于，包括如下的步骤：
S1：原料干燥：将PP切片在75-90℃条件下干燥3-5h；
S2：A组分熔喷：将PU熔喷料经熔融挤出、熔喷成型制得PU纤维，喷出温度为255-270℃，热空气A的压力为0.12-0.14MPa，所述PU熔喷料主要由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯30-50份、聚偏氟乙烯5-10份、对羟基苯甲酸乙酯2-5份、蒙脱土0.5-1.5份；
S3：B组分熔喷：将PP切片经熔融挤出、熔喷成型制得PP纤维；
S4：成型：PU纤维和PP纤维在接收装置上沉积、粘结、冷却制得半成品，所述PU纤维与PP纤维的质量比为(0.3-0.8):(5-10)；
S5：定型：将步骤S4中的半成品经过热轧定型处理即得，热轧温度为150-165℃，压力10-25MPa，处理时间15-25s。
2.根据权利要求1所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述PU熔喷料主要由如下重量份数的原料制成：热塑性聚氨酯35-42份、聚偏氟乙烯6.5-8份、对羟基苯甲酸乙酯3.5-4份、蒙脱土0.8-1.2份。
3.根据权利要求2所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述蒙脱土经过双氢化牛脂基二甲基氯化铵改性处理。
4.根据权利要求3所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述双氢化牛脂基二甲基氯化铵的接枝率为5-8%。
5.根据权利要求4所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述PU熔喷料的原料中还包括(0.15-0.3)重量份数的二甲基亚砜。
6.根据权利要求5所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述对羟基苯甲酸乙酯与热塑性聚氨酯的质量比为(0.06-0.12):1。
7.根据权利要求6所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述PP纤维的平均直径为3-5μm。
8.根据权利要求7所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述PU纤维的平均直径为15-35μm。
9.根据权利要求1所述的PP复合无纺布的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3中，熔喷的热气体压力为0.15-0.18MPa。
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