CN113802267B - 一种纤维吸尘无纺布及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非织造材料领域，公开了一种纤维吸尘无纺布及其生产方法，该纤维吸尘无纺布包括相互叠合、带有持久电荷的第一纤维层和第二纤维层；第一/二纤维层分别由细旦/粗旦合成纤维相互缠结构成。第二纤维层中设有若干空腔；空腔在第二纤维层外表面的开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸。本发明的纤维吸尘无纺布在第二纤维层中设有小开孔、大空间的空腔，具有容尘效果；此外该无纺布带有持久静电，可依靠静电效应主动捕集微细尘埃颗粒。

Description

一种纤维吸尘无纺布及其生产方法
技术领域
本发明涉及非织造材料领域，尤其涉及一种纤维吸尘无纺布及其生产方法。
背景技术
与传统纺织品不同，非织造材料是以单纤维分布状态形成的纤维集合体，具有较高的孔隙率和柔软的触感，因此被广泛应用于各类清洁材料中。
申请号为CN201410769870.5中国专利公开了一种地板清洁抹布，包括：超细纤维绒布层、第一无纺布层、吸水海藻棉层和第二无纺布层，所述超细纤维绒布层、第一无纺布层、吸水海藻棉层和第二无纺布层从下而上依次层叠胶合在一起，并且所述超细纤维绒布层的下表面还附着有亮光蜡层，所述超细纤维绒布层采用珊瑚绒布，所述第一无纺布层和第二无纺布层均采用木浆纤维无纺布。通过上述方式，该发明具有高效吸尘、抗菌作用，同时具有增亮地板的作用，即同时具有清洁及保养地板的作用，并可以配合平板拖把头使用，使用方便、安全高效。该技术方案的不足在于制备工艺复杂、生产成本高。
申请号为CN201420260413.9的中国专利公开了一种具有高磨擦性能的抹布，包括一无纺布；其特征在于该无纺布的工作面上通过熔喷布满无规律分布的线条状凸点或/颗粒状凸点，这些线条状凸点、颗粒状凸点与无纺布的工作面粘连为一体形成所述无纺布的工作面。此技术方案的不足在于该抹布没有储尘空间，无吸尘功能，清洁效果差。
根据产品的使用状态，清洁材料一般可分为干式清洁材料和湿式清洁材料两类；其中，干式清洁材料主要用于清洁物体表面的灰尘、污物等，如制作平面地拖、电子擦拭布、静电擦拭布等。目前，现有的干式清洁材料主要存在以下问题：
1、采用传统纺织技术制成的干式清洁材料单位面积质量高、厚度薄；材料中没有容尘空间，容尘量少、容尘性差；生产效率低、使用成本高；
2、采用无纺工艺制成的干式清洁材料大都采用普通合成纤维，主要通过摩擦静电的原理吸附灰尘，材料的吸灰能力受到纤维性能的制约，吸尘能力有限；
3、目前的干式无纺清洁材料大多采用普通的产品结构，材料的表面一般为平纹、网孔或凹凸型外观，大多没有储尘空间，在清洁过程中，附着在纤维表面的灰尘容易脱落，造成二次污染，影响清洁效果。
根据现有技术存在的以上问题，有必要开发一款吸尘能力强，具有较大储尘空间、容尘性高；生产工艺简单、使用成本低的干式无纺清洁材料，以促进传统吸尘材料的升级换代，满足市场需求。
发明内容
为了解决现有技术中干式清洁材料吸尘能力低、容尘性差、生产工艺复杂、成本高的问题，本发明提供了一种纤维吸尘无纺布及其生产方法。本发明的纤维吸尘无纺布由两层纤维层叠合而成，在第二纤维层中设置了小开孔、大空间的空腔，解决了现有技术产品容尘性差、清洁效率低的问题；此外该无纺布带有持久的静电，可依靠静电效应主动捕集微细尘埃颗粒，解决了现有技术产品清洁能力低的问题；本发明的纤维吸尘无纺布生产装置结构简单、设计合理、品质稳定，可满足产业化生产需要，解决了现有技术中无专用生产装备的问题。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种纤维吸尘无纺布，包括相互叠合连接的第一纤维层和第二纤维层。所述第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成；所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的空腔；所述空腔在第二纤维层外表面的开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸；所述第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷。
本发明纤维吸尘无纺布的构思在于：
(1)现有干式清洁材料容尘性差的主要原因在于材料中没有容尘空间或容尘空间有限。因此，本发明在第二纤维层中专门设置了具有容尘作用的空腔，空腔的开口设置在第二纤维层外表面上。实际使用时，第二纤维层外表面与被清洁物接触，被清洁物表面的灰尘、杂质可以通过空腔开口进入到空腔内部；
(2)本发明第二纤维层中的空腔采用小开口、大空间的结构设计，即空腔的开口尺寸小于空腔中部尺寸，因此，本发明产品不仅容尘空间大，而且进入到空腔内部的灰尘、杂质可以被锁定在空腔内部，不易从开口处流出，提高了清洁效率；
(3)本发明材料经过静电驻极处理，使第一纤维层、第二纤维层中的纤维带有持久静电。由于带有持久静电的纤维能够主动吸附灰尘，因此，被清洁物表面的灰尘、杂质能够被第二纤维层所捕获，并吸附到空腔内部，解决了现有干式清洁材料吸尘能力低的问题；
(4)本发明中的空腔设置在第二纤维层中，为了扩大容尘空间，需要增大第二纤维层的厚度，提高第二纤维层的纤网蓬松度。由于粗旦合成纤维细度高、纤维刚度大，同时纤维卷曲度较高，纤维网极具蓬松感，同克重下纤网增厚明显。因此，本发明第二纤维层中采用粗旦合成纤维对于增大材料的容尘空间效果明显。
(5)本发明中第一纤维层在材料中起到骨架支撑作用，为了满足使用需要，应当具有一定的拉伸强度。而细旦合成纤维细度低，纤维数量多，纤维间缠结机率增大，纤维网加固后致密平整。因此，本发明第一纤维层采用细旦合成纤维可以提高材料的结构强度，满足使用需要。
作为优选，所述粗旦合成纤维为中空纤维，细度为5～10dtex，长度为10～50mm，卷曲度为5～15个/25mm。
中空纤维体积大、重量轻，纤维网蓬松、丰满；合适的纤维长度、纤度和卷曲度，有利于增强无纺布整体厚度，提升空腔的饱满度，直接影响到最终的容尘效果。因此，经过本发明研发人员的反复试验研究，确定了以上纤维规格的最佳范围。
作为优选，所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，长度为10～50mm，开纤前细度为1～3dtex，机械开纤后的单纤维细度为0.1～0.5dtex。
橘瓣型超细合成纤维为分裂纤维，分裂开纤后单纤维纤度极低，纤维间缠结度提高，使材料的主体结构得到增强；开纤后形成的致密纤网不仅提高了吸尘效果，也可以锁住细小的灰尘和杂质。
作为优选，所述粗旦合成纤维为聚丙烯纤维。
在各类合成纤维中，聚丙烯(PP)纤维吸湿性较低，纤维比电阻较大，干燥的纤维导电性极差。因此，在对材料进行驻极处理时，聚丙烯具有较高的电阻率，注入电荷的容量较大，射频损耗极小，经过驻极处理的聚丙烯纤维具有持久的静电，可依靠静电效应捕集微细尘埃颗粒。
作为优选，所述聚丙烯纤维中含有0.1～2wt％的无机驻极体。
作为进一步优选，所述无机驻极体包括纳米电气石粉、纳米钛酸钡、纳米二氧化硅中的任意一种或多种组合。
驻极体是一类能长期储存电荷的电介质材料，由于驻极体存储电荷周期较长，其表面会产生持久稳定的静电场，当细小的粉尘、细菌、病毒等靠近驻极体时，就会被静电吸附。相比于有机驻极体，本发明所采用的无机驻极体具有高稳定性，能够长久储存电荷，避免了有机驻极体电荷储存性能差，特别是在高温或潮湿的环境下电荷很容易衰减，影响产品使用寿命的问题。
作为优选，所述橘瓣型超细合成纤维的成分由聚酰胺和聚酯双组份构成。
作为优选，所述空腔呈圆球型，在第二纤维层外表面的开口直径为1～6mm，中部的最大直径为3～12mm。
作为优选，所述空腔在第二纤维层外表面的分布密度为2～6个/cm2。
适当密度的中空腔室有利于更好的吸收灰尘，避免提花时孔洞之间互相干扰，导致吸尘能力不均匀，降低清洁效果。
作为优选，所述第二纤维层外表面上相邻两排空腔在纵向和横向上均为交错排列。
相邻的空腔采用交错排列方式，可以增大材料表面与被清洁物表面的迎尘面积，有利于刮除被清洁物表面的灰尘、杂质，更加提高清洁效率。
作为优选，所述纤维吸尘无纺布的单位面积质量为35～100g/m2，其中第二纤维层的单位面积质量占材料总质量的百分比为60～75％。
在本发明中，产品的单位面积质量直接影响材料的厚度、空腔结构和断裂强力，影响材料的使用。而第二纤维层的结构对于达到本发明的有益效果至关重要。其中，第二纤维层中分布的空腔可以起到吸附并储存灰尘、杂质的作用。因此，如果第二纤维层的单位面积质量低、厚度低，则内腔的体积过小或无法形成空腔，影响灰尘的吸附和储存。为此，本发明研发团队综合各使用场景，经过反复试验研究，获得了以上材料单位面积质量与第二层纤维占比的最佳范围。
第二方面，本发明提供了一种纤维吸尘无纺布的生产方法，包括以下步骤：
(1)将细旦合成纤维制成细旦合成纤维网，再将细旦合成纤维网中的纤维相互加固缠结、开纤，制成第一纤维层。
(2)将粗旦合成纤维制成粗旦合成纤维网，再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上。
(3)对所得叠合材料先后进行平网水刺、转鼓水刺，在水刺过程中，粗旦合成纤维网中的纤维与第一纤维层的纤维互相互缠结，同时利用转鼓表面的凸点实现粗旦合成纤维网中空腔的成型。
在平网水刺过程中，第一纤维层和粗旦合成纤维网中的纤维互相互缠结，实现初步固结，在转鼓水刺过程中，叠合材料吸附在转鼓表面，粗旦合成纤维网与凸点贴合；转鼓水刺头喷射出的高压水流先经过第一纤维层，再到达粗旦合成纤维网，使第一纤维层与粗旦合成纤维网中的纤维进一步相互缠结；在高压水流冲击下，粗旦合成纤维网被挤压嵌入到凸点中，形成与凸点形状相对应的空腔。
(4)对水刺后所得材料依次进行去油剂清洗、去除水分和烘噪。
一般情况下，为满足合成纤维正常生产及后续纺织加工需要，在纤维制备中都需要添加油剂，以在生产中消除静电、便于缠结加固。但是，作为本发明中的纤维吸尘材料，油剂的残留不利于纤维带电以及电荷的存储。因此，本发明在水刺加工后设置去油剂清洗工序，以去除合成纤维表面的油剂，提高材料的静电驻极效果。
(5)将烘噪后的材料进行驻极处理，成卷后获得纤维吸尘无纺布。
作为优选，步骤(3)中，所述平网水刺的水刺压力为60～90kg；所述转鼓水刺的水刺压力为50～80kg。
本发明团队在研究中发现，由于本发明纤维吸尘无纺布结构的特殊性，因此两个水刺过程的水刺压力对产品的性能影响极大。具体地：在粗旦合成纤维网与第一纤维层固结时，如果水刺压力过低会导致第一层纤网和第二层纤网之间分层，材料断裂强度低，材料在使用过程中容易起毛；如果水刺压力过高，则会使材料厚度降低，影响材料的丰满度，减小了材料的孔隙率，降低了材料容尘率。另一方面，当材料进入转鼓水刺机时，如果水刺压力过低会影响“空腔”效果，空腔结构不明显，影响材料容尘性；如果水刺压力过高，则会将第一纤维层击穿，材料表面形成贯穿通孔，无法构成集尘空间，不能达到本发明技术效果。因此，本发明研发团队经过大量反复试验研究，最终确定了上述水刺压力的最佳范围。
作为优选，所述步骤(4)中，采用超声波清洗方式对材料进行去油剂清洗，清洗液为表面活性剂溶液、碳酸钠溶液和乙醇中的一种或多种组合。
作为优选，步骤(4)中，所述去除水分为采用真空抽吸方式去除材料中多余水分。
采用真空抽吸方式去除水分有利于保留布面蓬松结构，避免采用轧干辊方式导致布面上的空腔被压扁。
作为优选，步骤(4)中，所述烘噪采用热风穿透式烘干。
采用热风穿透式烘干方式进行烘噪；热风穿透式烘干机由于采用热风对布面进行穿透，避免烘筒烘干时材料表面紧贴烘筒，导致材料表面的空腔被压平。另外，采用热风穿透材料，有利于材料纤维之间摩擦起电，也可使带有一定的电荷。
第三方面，本发明提供了一种纤维吸尘无纺布的生产装置，按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元、转鼓水刺单元、去油清洗单元、水分去除单元、烘噪单元、驻极单元和成卷单元。
其中，所述转鼓水刺单元包括转鼓和转鼓外侧沿圆周设置的若干转鼓水刺头；所述转鼓表面设有若干凸点；所述凸点的形状与空腔形状相对应。
作为优选，所述凸点的高度为10～20mm。
作为优选，所述去油清洗单元包括清洗箱；清洗箱内设有超声波清洗头、若干导布辊；所述清洗箱内设有清洗液；所述超声波清洗头与超声波发生器相连；进一步，所述清洗箱中设有加热板；加热板可以对清洗箱内的清洗液加热，更好地将合成纤维表面的油剂去除。
作为优选，所述去油清洗单元还包括清洗水刺头，位于清洗箱之后，水分去除单元之前。
作为优选，所述驻极单元包括壳体、高压静电发生器、静电接地导布辊组、驻极板。
所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口和出布口，所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
驻极单元运行时，材料在静电接地导布辊的传送牵引下进入驻极单元，高压静电发生器产生100KV高压电，通过若干块驻极板上的高压静电发射针，对传送中的材料释放100KV高压电，与驻极板相对应的静电接地导布辊接收静电，对材料进行常温双极电晕驻极处理，使材料成为永久的带电纤维驻极体。
作为优选，所述平网水刺单元包括循环旋转的托网帘、朝向托网帘上表面的平网水刺头和朝向托网帘下表面的真空抽吸装置。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用粗旦合成纤维在第二纤维层中设置了小开孔、大空间的空腔。该空腔开口设置在第二纤维层外表面上，空腔结构稳定，具有容尘作用，可以将被清洁物表面的灰尘、杂质储锁定在空腔内，不易从开口处流出，解决了现有技术产品容尘性差、清洁效率低的问题；
(2)本发明无纺布经过去油剂清洗、静电驻极处理工序，利用高压放电技术使无纺布表面产生静电场，并将静电场中的电荷驻留在第一纤维层和第二纤维层中，使材料上带有持久的静电，可依靠静电吸附效应主动捕集微细尘埃颗粒，提高材料的吸尘率，解决了现有技术产品清洁能力低的问题；
(3)本发明产品在连续化生产线上一次成形生产，生产效率高、制备流程短、产品成本低；本发明产品专用生产设备结构简单、设计合理、品质稳定，可满足产业化生产需要，解决了现有技术中无专用生产装备的问题。
附图说明
图1为本发明纤维吸尘无纺布的一种立体结构示意图；
图2为本发明纤维吸尘无纺布的一种剖面结构示意图；
图3为本发明纤维吸尘无纺布生产装置的一种结构示意图；
图4为本发明纤维吸尘无纺布生产装置中驻极单元的一种侧面结构示意图；
图5为本发明实施例2和对比例3两种无纺布的表面电势随时间变化情况。
附图标记为：第一纤维层1、第二纤维层2、空腔3、平网水刺单元4、转鼓水刺单元5、水分去除单元6、烘噪单元7、驻极单元8、成卷单元9、去油清洗单元10、托网帘41、平网水刺头42、真空抽吸装置43、转鼓51、转鼓水刺头52、凸点53、壳体81、高压静电发生器82、静电接地导布辊组83、驻极板84、进布口85、出布口86、高压静电发射针87、清洗箱1001、超声波清洗头1002、加热板1003、清洗液1004。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
总实施例
如图1-2所示，一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为35～100g/m2，包括相互叠合连接的第一纤维层1和第二纤维层2；第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷。其中第二纤维层的单位面积质量占材料总质量的百分比为60～75％。
第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，成分由聚酰胺和聚酯双组份构成，长度为10～50mm，开纤前细度为1～3dtex，机械开纤后的单纤维细度为0.1～0.5dtex。
所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成。所述粗旦合成纤维为中空纤维，材质为聚丙烯，细度为5～10dtex，长度为10～50mm，卷曲度为5～15个/25mm。聚丙烯纤维中含有0.1～2wt％的无机驻极体；所述驻极体包括纳米电气石粉、纳米钛酸钡和纳米二氧化硅中的任意一种或多种组合。所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的、呈圆球型的空腔3；空腔在第二纤维层外表面的开口直径为1～6mm，中部的最大直径为3～12mm，且开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸；第二纤维层外表面上相邻两排空腔在纵向和横向上均为交错排列，分布密度为2～6个/cm2。
如图3所示，一种纤维吸尘无纺布的生产装置，按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元4、转鼓水刺单元5、去油清洗单元10、水分去除单元6、烘噪单元7、驻极单元8和成卷单元9。其中：
所述平网水刺单元包括循环旋转的托网帘41、朝向托网帘上表面的平网水刺头42和朝向托网帘下表面的真空抽吸装置43。
所述转鼓水刺单元包括转鼓51和转鼓外侧沿圆周设置的若干转鼓水刺头52；所述转鼓表面设有若干高度为10～20mm的凸点53；所述凸点的形状与空腔形状相对应。
所述去油清洗单元包括清洗箱1001、清洗水刺头；所述清洗箱中设有超声波清洗头1002、若干导布辊11、加热板1003；所述清洗箱内设有清洗液1004；所述超声波清洗头1002与超声波发生器相连；所述清洗水刺头位于清洗箱之后，水分去除单元之前。
所述水分去除单元为真空抽吸器。
所述烘噪单元为热风穿透烘干机。
如图4所示，所述驻极单元包括壳体81、高压静电发生器82、静电接地导布辊组83、驻极板84。所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口85和出布口86，所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针87；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
驻极单元运行时，材料在静电接地导布辊的传送牵引下进入驻极单元；高压静电发生器产生100KV高压电，通过若干块驻极板上的高压静电发射针，对传送中的材料释放100KV高压电，与驻极板相对应的静电接地导布辊接收静电，对材料进行常温双极电晕驻极处理，使材料成为永久的带电纤维驻极体。
一种纤维吸尘无纺布的生产方法，包括以下步骤：
(1)将细旦合成纤维制成细旦合成纤维网，再将细旦合成纤维网中的纤维相互加固缠结、开纤，制成第一纤维层。
(2)将粗旦合成纤维制成粗旦合成纤维网，再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上。
(3)对所得叠合材料先进行平网水刺，水刺压力为60～90kg，然后进行转鼓水刺，水刺压力为50～80kg。在转鼓水刺过程中，叠合材料吸附在转鼓表面，粗旦合成纤维网与凸点贴合；转鼓水刺头喷射出的高压水流先经过第一纤维层，再到达粗旦合成纤维网，使第一纤维层与粗旦合成纤维网中的纤维相互缠结；在高压水流冲击下，粗旦合成纤维网被挤压嵌入到凸点中，形成与凸点形状相对应的空腔。
(4)对水刺后所得材料依次进行超声波去油剂清洗、真空抽吸、热风穿透式烘干处理。所述清洗液为表面活性剂溶液、碳酸钠溶液和乙醇中的一种或多种组合。
(5)将烘噪后的材料进行驻极处理，成卷后获得纤维吸尘无纺布。
实施例1
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为35g/m2，包括相互叠合连接的第一纤维层1和第二纤维层2；第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷。其中第二纤维层的单位面积质量占材料总质量的百分比为60％。
第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，成分由聚酰胺和聚酯双组份构成，长度为10mm，开纤前细度为1dtex，水刺开纤后的单纤维细度为0.1dtex。
所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成。所述粗旦合成纤维为中空纤维，材质为聚丙烯，细度为5dtex，长度为10mm，卷曲度为5个/25mm。聚丙烯纤维中含有1wt％的纳米电气石粉。所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的、呈圆球型的空腔3；空腔在第二纤维层外表面的开口直径为1mm，中部的最大直径为3mm，且开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸；第二纤维层外表面上相邻两排空腔在纵向和横向上均为交错排列，分布密度为2个/cm2。
如图3所示，一种纤维吸尘无纺布的生产装置，按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元4、转鼓水刺单元5、去油清洗单元10、水分去除单元6、烘噪单元7、驻极单元8和成卷单元9。其中：
所述平网水刺单元包括循环旋转的托网帘41、朝向托网帘上表面的平网水刺头42和朝向托网帘下表面的真空抽吸装置43。所述转鼓水刺单元包括转鼓51和转鼓外侧沿圆周设置的2个转鼓水刺头52；所述转鼓表面设有若干高度为10mm的凸点53；所述凸点的形状与空腔形状相对应。所述去油清洗单元包括清洗箱1001、清洗水刺头；所述清洗箱中设有超声波清洗头1002、6个导布辊11、加热板1003；所述清洗水刺头位于清洗箱之后，水分去除单元之前。所述水分去除单元为真空抽吸器。所述烘噪单元为热风穿透烘干机。
如图4所示，所述驻极单元包括壳体81、高压静电发生器82、静电接地导布辊组83、驻极板84。所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口85和出布口86，所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针87；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
一种纤维吸尘无纺布的制备方法，如图3、图4所示，包括以下步骤：
1、将1dtex聚酰胺和聚酯双组份橘瓣型超细纤维经过开松梳理纤维网，再将纤维经过水刺加固缠结、开纤，制成第一纤维层；
2、将5dtex中空聚丙烯纤维经开松梳理后制成粗旦合成纤维网；再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上；
3、对叠合材料进行水刺处理；先将粗旦合成纤维网与第一纤维层采用平网水刺固结，水刺压力为70kg；再将材料送入转鼓水刺机，转鼓表面设有凸点，所述凸点形状与所述空腔形状相适应，凸点底部宽度小于凸点上部宽度；叠合材料吸附在转鼓表面，粗旦合成纤维网与凸点贴合；转鼓外侧沿圆周设有2个水刺头，并与第一纤维层表面相对；转鼓水刺头中喷射出的高压水流先经过第一纤维层，再到达粗旦合成纤维网，使第一纤维层与粗旦合成纤维网中的纤维相互缠结；在高压水流冲击下，粗旦合成纤维网被挤压嵌入到凸点中，形成与凸点形状相对应的空腔；转鼓水刺压力为60kg；
4、将水刺后的材料进行超声波去油剂清洗、采用真空抽吸方式去除多余的水分；再将材料经过热风穿透式烘干机烘噪；所述清洗液为表面活性剂溶液。
5、将烘噪后的材料送入驻极单元，在材料上施加电荷；再将材料成卷、包装，制成一种纤维吸尘无纺布。
实施例2
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为65g/m2，包括相互叠合连接的第一纤维层1和第二纤维层2；第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷。其中第二纤维层的单位面积质量占材料总质量的百分比为68％。
第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，成分由聚酰胺和聚酯双组份构成，长度为38mm，开纤前细度为2dtex，水刺开纤后的单纤维细度为0.3dtex。
所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成。所述粗旦合成纤维为中空纤维，材质为聚丙烯，细度为8dtex，长度为38mm，卷曲度为10个/25mm。聚丙烯纤维中含有0.1wt％含有的纳米钛酸钡和纳米二氧化硅。所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的、呈圆球型的空腔3；空腔在第二纤维层外表面的开口直径为4mm，中部的最大直径为8mm，且开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸；第二纤维层外表面上相邻两排空腔在纵向和横向上均为交错排列，分布密度为4个/cm2。
如图3所示，一种纤维吸尘无纺布的生产装置，按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元4、转鼓水刺单元5、去油清洗单元10、水分去除单元6、烘噪单元7、驻极单元8和成卷单元9。其中：
所述平网水刺单元包括循环旋转的托网帘41、朝向托网帘上表面的平网水刺头42和朝向托网帘下表面的真空抽吸装置43。所述转鼓水刺单元包括转鼓51和转鼓外侧沿圆周设置的2个转鼓水刺头52；所述转鼓表面设有若干高度为15mm的凸点53；所述凸点的形状与空腔形状相对应。所述去油清洗单元包括清洗箱1001、清洗水刺头；所述清洗箱中设有超声波清洗头1002、6个导布辊11、加热板1003；所述清洗箱内设有清洗液1004；所述超声波清洗头1002与超声波发生器相连；所述清洗水刺头位于清洗箱之后，水分去除单元之前。所述水分去除单元为真空抽吸器。所述烘噪单元为热风穿透烘干机。
如图4所示，所述驻极单元包括壳体81、高压静电发生器82、静电接地导布辊组83、驻极板84。所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口85和出布口86，所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针87；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
一种纤维吸尘无纺布的制备方法，如图3、图4所示，包括以下步骤：
1、将2dtex聚酰胺和聚酯双组份橘瓣型超细纤维经过开松梳理制成纤维网，再将纤维经过水刺加固缠结、开纤，制成第一纤维层；
2、将8dtex中空聚丙烯纤维经开松梳理后制成粗旦合成纤维网；再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上；
3、对叠合材料进行水刺处理；先将粗旦合成纤维网与第一纤维层采用平网水刺固结，水刺压力为60kg；再将材料送入转鼓水刺机，转鼓表面设有凸点，所述凸点形状与所述空腔形状相适应，凸点底部宽度小于凸点上部宽度；叠合材料吸附在转鼓表面，粗旦合成纤维网与凸点贴合；转鼓外侧沿圆周设有2个水刺头，并与第一纤维层表面相对；转鼓水刺头中喷射出的高压水流先经过第一纤维层，再到达粗旦合成纤维网，使第一纤维层与粗旦合成纤维网中的纤维相互缠结；在高压水流冲击下，粗旦合成纤维网被挤压嵌入到凸点中，形成与凸点形状相对应的空腔；转鼓水刺压力为50kg；
4、将水刺后的材料进行超声波去油剂清洗、采用真空抽吸方式去除多余的水分；再将材料经过热风穿透式烘干机烘噪；所述清洗液为碳酸钠溶液。
5、将烘噪后的材料送入驻极单元，在材料上施加电荷；再将材料成卷、包装，制成纤维吸尘无纺布。
实施例3
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为100g/m2，包括相互叠合连接的第一纤维层1和第二纤维层2；第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷。其中第二纤维层的单位面积质量占材料总质量的百分比为75％。
第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，成分由聚酰胺和聚酯双组份构成，长度为50mm，开纤前细度为3dtex，水刺开纤后的单纤维细度为0.5dtex。
所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成。所述粗旦合成纤维为中空纤维，材质为聚丙烯，细度为10dtex，长度为50mm，卷曲度为15个/25mm。聚丙烯纤维中含有2wt％的纳米电气石粉和纳米钛酸钡。所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的、呈圆球型的空腔3；空腔在第二纤维层外表面的开口直径为6mm，中部的最大直径为12mm，且开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸；第二纤维层外表面上相邻两排空腔在纵向和横向上均为交错排列，分布密度为6个/cm2。
如图3所示，一种纤维吸尘无纺布的生产装置，按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元4、转鼓水刺单元5、去油清洗单元10、水分去除单元6、烘噪单元7、驻极单元8和成卷单元9。其中：
所述平网水刺单元包括循环旋转的托网帘41、朝向托网帘上表面的平网水刺头42和朝向托网帘下表面的真空抽吸装置43。所述转鼓水刺单元包括转鼓51和转鼓外侧沿圆周设置的2个转鼓水刺头52；所述转鼓表面设有若干高度为20mm的凸点53；所述凸点的形状与空腔形状相对应。所述去油清洗单元包括清洗箱1001、清洗水刺头；所述清洗箱中设有超声波清洗头1002、6个导布辊11、加热板1003；所述清洗箱内设有清洗液1004；所述超声波清洗头1002与超声波发生器相连；所述清洗水刺头位于清洗箱之后，水分去除单元之前。所述水分去除单元为真空抽吸器。所述烘噪单元为热风穿透烘干机。
如图4所示，所述驻极单元包括壳体81、高压静电发生器82、静电接地导布辊组83、驻极板84。所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口85和出布口86，所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针87；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
一种纤维吸尘无纺布的制备方法，如图3、图4所示，包括以下步骤：
1、将3dtex聚酰胺和聚酯双组份橘瓣型超细纤维经过开松梳理制成纤维网，再将纤维经过水刺加固缠结、开纤，制成第一纤维层；
2、将10dtex中空聚丙烯纤维经开松梳理后制成纤维网；再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上；
3、将叠合材料送入水刺；先将粗旦合成纤维网与第一纤维层采用平网水刺固结，水刺压力为90kg；再将材料送入转鼓水刺机，转鼓表面设有凸点，所述凸点形状与所述空腔形状相适应，凸点底部宽度小于凸点上部宽度；叠合材料吸附在转鼓表面，粗旦合成纤维网与凸点贴合；转鼓外侧沿圆周设有2个水刺头，并与第一纤维层表面相对；转鼓水刺头中喷射出的高压水流先经过第一纤维层，再到达粗旦合成纤维网，使第一纤维层与粗旦合成纤维网中的纤维相互缠结；在高压水流冲击下，粗旦合成纤维网被挤压嵌入到凸点中，形成与凸点形状相对应的空腔3；转鼓水刺压力为80kg；
4、将水刺后的材料进行超声波去油剂清洗、采用真空抽吸方式去除多余的水分；再将材料经过热风穿透式烘干机烘噪；所述清洗液为乙醇。
5、将烘噪后的材料送入驻极单元，在材料上施加电荷；再将材料成卷、包装，制成纤维吸尘无纺布。
对比例1(无空腔)
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为65g/m2。包括相互叠合连接的第一纤维层、第二纤维层；第一纤维层由2dtex聚酰胺和聚酯双组份橘瓣型超细纤维相互缠结构成，长度为38mm，开纤后的纤度为0.3dtex；第二纤维层由8dtex的粗旦纤维构成，长度为38mm，卷曲度为10/个/25mm；所述第二纤维层表面分布有长条形凸起；所述长条形凸起呈并列排列；所述第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有电荷。
对比例2(不带电荷)
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为65g/m2。对比例2与实施例2的区别在于，材料未经过去油剂清洗和驻极处理，第一纤维层、第二纤维层的纤维上不带有电荷。
对比例3(未经去油剂清洗，带电荷)
一种纤维吸尘无纺布，单位面积质量为65g/m2。对比例3与实施例2的区别在于，材料未经过去油剂清洗，但经过驻极处理，第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有电荷。
清洁性能测试对比评价1：锁尘量测试
(1)材料准备：准备200目以上细微灰尘；裁取试验片材5片，形状为正圆形，面积为100cm2；
(2)试验器材：准备精度为0.001g的质量天平；振动架。
(3)试验步骤：首先对待测样品称质量，记录为a；将待测样品平铺在试验台，称取0.5克细小灰尘，均匀洒落在试样表面，将试样按原朝向，放在抖动架上，振动5秒；完成后，在将试样翻过一面反向朝上，让灰尘面朝下，放在振动架上，抖动5秒，完成后称取试样重量，记录为b。
锁尘量计算：
锁尘量(100cm2)＝a-b，每个样品数据取五组平均值
锁尘量性能测试数据对比表
项目 克重(g/m<sup>2</sup>) 锁尘量(g/100cm<sup>2</sup>) 技术特征
实施例1 35 0.236 空腔、驻极
实施例2 65 0.345 空腔、驻极
实施例3 100 0.278 空腔、驻极
对比例1 65 0.154 凸起、驻极、
对比例2 65 0.135 空腔
测试结果分析：
(1)从上表可以看出，实施例1、实施例2、实施例3产品的锁尘量性能均比对比例1、对比例2产品有较大提高。说明本申请空腔和驻极两个技术特征的协同作用，对提高清洁材料的锁尘性能效果特别显著；
(2)从上表可以看出，在相同克重(65g/m2)下，实施例2较对比例1提高124％，说明本发明小开孔、大空间的空腔结构设置，在对细微灰尘的容尘能力上较普通凸起外观的材料具有较大优势，锁尘效果明显；
(3)从上表可以看出，在相同克重(65g/m2)下，实施例2较对比例2提高155％。说明本发明中驻极静电的设置，可以使细微灰尘附着在材料内部更牢固、不易脱离，较好地发挥了锁尘的作用。
清洁性能测试对比评价2：吸尘量测试
(1)材料准备：准备200目以上细微灰尘；裁取试验片材5片，形状为正圆形，面积为100cm2；
(2)试验器材：准备精度为0.001g的质量天平；
(3)试验步骤：首先对待测样品称质量，记为a；称取0.5g灰尘平铺在100cm2的圆形光滑地面上；将待测样品正面朝下自由覆盖在灰尘上；拖动布面一角水平左右挪动10次，让布面在不施加压力的情况下主动吸附捕捉灰尘。
(4)吸尘量计算：
吸尘量(100cm2)＝a-b，每个样品数据取五组平均值
吸尘量性能测试数据对比表
项目 克重(g/m<sup>2</sup>) 吸尘量(g/100cm<sup>2</sup>) 技术特征
实施例1 35 0.143 空腔、驻极
实施例2 65 0.157 空腔、驻极
实施例3 100 0.152 空腔、驻极
对比例1 65 0.098 凸起、驻极、
对比例2 65 0.032 空腔
测试结果分析：
(1)从上表可以看出，实施例1、实施例2、实施例3产品的吸尘量性能均比对比例1、对比例2产品有明显提高。说明空腔和驻极两个技术特征的协同作用，对提高清洁材料的吸尘性能改善显著；
(2)从上表可以看出，在相同克重(65g/m2)下，实施例2较对比例1提高60.2％，说明本发明表面空腔的设置，在对细微灰尘的吸尘能力上较普通外观材料具有一定优势，吸尘效果明显；
(3)从上表可以看出，在相同克重(65g/m2)下，实施例2较对比例2提高390.6％。说明经过驻极处理后的材料本身带有静电，可以主动吸附细微灰尘，较非驻极材料具有更大的吸尘量。
无纺布带电量对比评价：表面电势测试
(1)材料准备：实施例2、对比例3无纺布
(2)试验器材：SIMCO公司FMX-003型手持式静电测试仪
(3)测试方法：将实施例2、对比例3两种无纺布中按照25*25cm的尺寸裁切测试样品；在每种无纺布布面上采用“九宫格”法，用手持式静电测试仪在无纺布表面测试9个点取平均值，同一布样测试5块取平均值。再将测试完的布样放置在温度20℃，湿度65％的标准环境箱内，每隔10天拿出后按照相同方法测试表面电势值并记录。经测试，两种无纺布的表面电势随时间变化情况见图5。
带电量性能测试数据对比表
项目 克重(g/m<sup>2</sup>) 初始表面电势(kV) 50天表面电势(kV) 技术特征
实施例2 65 6.7 4.56 驻极，去油剂清洗
对比例3 65 5.5 1.2 驻极，未去油剂
测试结果分析：
从以上图表中可以看出，在相同克重(65g/m2)下，实施例2较对比例3产品的初始表面电势提高了21.8％，并且随着时间增加，50天后经测试最终材料的表面电势，实施例2较对比例3提高了280％。说明在同等条件下，清洗纤维表面的油剂对使静电场中的电荷驻留在合成纤维表面起到了重要作用，极大地改善了无纺布静电驻极效果，同时降低了纤维的导电率，有效延缓了合成纤维中所存储电荷的衰减和流失。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种纤维吸尘无纺布，包括相互叠合连接的第一纤维层（1）和第二纤维层（2）；其特征在于：所述第一纤维层由细旦合成纤维相互缠结构成；所述第二纤维层由粗旦合成纤维构成；所述第二纤维层中设有若干与外表面相通且不贯穿第一纤维层的空腔（3）；所述空腔呈圆球型，在第二纤维层外表面的开口尺寸小于空腔中部的最大尺寸，其中在第二纤维层外表面的开口直径为1～6mm，中部的最大直径为3～12mm；所述第一纤维层、第二纤维层的纤维上带有持久电荷；所述粗旦合成纤维为中空纤维，细度为5～10 dtex，长度为10～50mm，卷曲度为5～15个/25mm；
所述细旦合成纤维为橘瓣型超细合成纤维，长度为10～50mm，开纤前细度为1～3dtex，开纤后的单纤维细度为0.1～0.5dtex。
2.如权利要求1所述的纤维吸尘无纺布，其特征在于：
所述粗旦合成纤维为聚丙烯纤维，所述聚丙烯纤维中含有0.1～2wt%的无机驻极体；
所述橘瓣型超细合成纤维的成分由聚酰胺和聚酯双组份构成。
3.如权利要求2所述的纤维吸尘无纺布，其特征在于：所述无机驻极体包括纳米电气石粉、纳米钛酸钡、纳米二氧化硅中的任意一种或多种组合。
4.如权利要求1所述的纤维吸尘无纺布，其特征在于：所述空腔在第二纤维层外表面的分布密度为2～6个/cm2。
5.如权利要求1所述的纤维吸尘无纺布，其特征在于：所述纤维吸尘无纺布的单位面积质量为35～100 g/m2，其中第二纤维层的单位面积质量占纤维吸尘无纺布总质量的百分比为60～75%。
6.一种如权利要求1-5之一所述纤维吸尘无纺布的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将细旦合成纤维制成细旦合成纤维网，再将细旦合成纤维网中的纤维相互加固缠结、开纤，制成第一纤维层；
（2）将粗旦合成纤维制成粗旦合成纤维网，再将粗旦合成纤维网叠合到第一纤维层上；
（3）对所得叠合材料先后进行平网水刺、转鼓水刺，在水刺过程中，粗旦合成纤维网中的纤维与第一纤维层的纤维相互缠结，同时利用转鼓表面的凸点实现粗旦合成纤维网中空腔的成型；
（4）对水刺后所得材料依次进行去油剂清洗、去除水分和烘燥；
（5）将烘燥后的材料进行驻极处理，成卷后获得纤维吸尘无纺布。
7.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于：
步骤（3）中，所述平网水刺的水刺压力为60～90kg；所述转鼓水刺的水刺压力为50～80kg；
步骤（4）中，采用超声波清洗方式对材料进行去油剂清洗，清洗液为表面活性剂溶液、碳酸钠溶液和乙醇中的一种或多种组合；所述去除水分为采用真空抽吸方式去除材料中多余水分；所述烘燥采用热风穿透式烘干。
8.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于：步骤（2）~（5）采用纤维吸尘无纺布生产装置实现，所述生产装置按材料行进方向，依次包括：平网水刺单元（4）、转鼓水刺单元（5）、去油清洗单元（10）、水分去除单元（6）、烘燥单元（7）、驻极单元（8）和成卷单元（9）；
所述转鼓水刺单元包括转鼓（51）和转鼓外侧沿圆周设置的若干转鼓水刺头（52）；所述转鼓表面设有若干凸点（53）；所述凸点的形状与空腔形状相对应。
9.如权利要求8所述的生产方法，其特征在于：所述驻极单元包括壳体（81）、高压静电发生器（82）、静电接地导布辊组（83）、驻极板（84）；
所述高压静电发生器固定于壳体上，所述静电接地导布辊组位于壳体内，且壳体上位于静电接地导布辊组的两端分别设有进布口（85）和出布口（86），所述驻极板固定于壳体内静电接地导布辊组的上方，驻极板上设有若干方向朝下的高压静电发射针（87）；所述静电接地导布辊组通过导线与高压静电发生器连接并接地；所述驻极板通过导线与高压静电发生器的正极连接。
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