CN114262982B - 一种阻燃防风絮片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃防风絮片,是以含有酰亚胺环的聚合物为基材,在喷丝阶段交织复合至少一种涤纶纤维得到的;并提供了其制备方法和专用设备。本发明的的特点及优点是:本发明提供的阻燃防风絮片,以聚酰亚胺纤维为基材,辅以多种纤维,通过制备方法和专用设备的调整,最终实现了絮片防风保暖阻燃效果的提升,同时絮片中的各种纤维高度混杂,形成的均质的、交联适度且蓬松的混合结构,能够大幅降低传统工艺中层状结构的脱落概率。

Description

一种阻燃防风絮片及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维产品技术领域,具体涉及一种阻燃防风絮片及其制备方法。
背景技术
絮片,指植物纤维、动物纤维或化学纤维制成的供保暖、隔热或防震用的片型绵状物。目前的各类絮片市面均有见,包括阻燃的、防风的、保暖的、抑菌的等等。而为了达到蓬松、多孔、轻质的效果,在絮片的生产过程中,往往会采取多层(至少3层)的结构,制备时需要一层一层地挤出成型,经过堆叠而成。此种方式生产絮片,一方面会导致絮片的生产工艺复杂,效率偏低,另一方面会导致絮片结构层之间增加了脱落的可能性,造成实际效果达不到预期。
申请号202110758929.0的发明专利《一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片及其制备方法》,提供了一种以熔融共混共挤方式制备的抗菌阻燃保暖絮片,但其各纤维之间混合程度较差,容易脱落。
申请号201910140874.X的发明专利《相变保暖絮片及其制备方法》,所提供的絮片,是通过无纺针刺方式相互连接的导湿纤维网层、蓄热纤维网层、隔热纤维网层组成的,但其各纤维网层之间分布并不均匀,严重影响了保暖效果。
申请号201811023385.8的发明专利《一种永久阻燃保暖碳化型絮片及其制备方法》,提供的絮片采用多种纤维制成,但其仍未层状结构,后续不仅需要开松,而且还需要梳理机梳理,工艺复杂,层状结构易脱落。
发明内容
本发明的目的是提供了一种制备方法简洁、高效、阻燃防风效果好,且不易脱落的阻燃防风絮片。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
本发明提供了一种阻燃防风絮片,是以含有酰亚胺环的聚合物为基材,在喷丝阶段交织复合至少一种涤纶纤维得到的。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述含有酰亚胺环的聚合物为聚酰亚胺纤维。
聚酰亚胺纤维拥有良好的可纺性,可以制成各类特殊场合使用的纺织品。由于具有耐高温特性、阻燃特性、不熔滴特性、离火自熄特性以及极佳的隔温特性,和其他纤维相比,是一种绝佳的隔温材料,同时,其做为阻燃防风絮片的基材,能够有效的与其它类别的纤维共同交织、产生更优的效果。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述聚酰亚胺纤维为脂肪族聚酰亚胺纤维、半芳香族聚酰亚胺纤维和芳香族聚酰亚胺纤维中的一种或多种。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述聚酰亚胺纤维的聚合度为20-300。
优选地,聚合度可以为20、50、100、150、200、250、300。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述涤纶纤维选自阻燃粘胶纤维、阻燃涤纶纤维、阻燃涤纶中空纤维和低熔点复合纤维中的一种或多种。
阻燃粘胶纤维,通常是在粘胶纤维中加入阻燃剂制备得到的,其也能够做为絮片基材,效果略低于聚酰亚胺纤维(主要原因在于粘胶纤维的可纺性较差),但以聚酰亚胺纤维为基材,添加一定量的阻燃粘胶纤维,则能够发挥二者的共同特性,进一步提高了絮片的阻燃保暖性能。
阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维,均是经过改性处理的阻燃涤纶,二者阻燃效果好,在过火时,只熔融不燃烧,其极限氧指数通常较高,为可燃甚至难燃材料,但传统的阻燃涤纶,制备工艺复杂,添加量过高,从而导致成本极高,同时由于阻燃涤纶本身的特性,其质感较差,无法满足需要。
低熔点复合纤维,是指聚酯和改性聚酯复合纺丝生产的低熔点纤维,可在更低的温度下熔融和其他纤维粘合,其粘合性、加工性和弹性均要好于普通纤维。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,按照重量份计,聚酰亚胺纤维为12份-28份,涤纶纤维为38份-66份。
优选地,聚酰亚胺纤维为12份、15份、18份、22份、25份、28份;涤纶纤维为38份、45份、50份、55份、60份、66份。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述涤纶纤维中,按照重量份计,阻燃粘胶纤维27份-33份、阻燃涤纶纤维3份-13份、阻燃涤纶中空纤维5份-11份和/或低熔点复合纤维3份-9份。
优选地,阻燃粘胶纤维为27份、30份、33份;阻燃涤纶纤维为3份、6份、7份、9份、10份、13份;阻燃涤纶中空纤维为5份、8份、11份;低熔点复合纤维为3份、6份、9份。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述阻燃粘胶纤维为有机阻燃粘胶纤维或无机阻燃粘胶纤维,优选为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维或硅系阻燃粘胶纤维。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为26-34。
优选地,极限氧指数为26、28、30、32、34。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为110℃-180℃,芯层熔点为250℃-260℃。
优选地,皮层熔点为110℃、130℃、150℃、180℃,芯层熔点为250℃、255℃、260℃。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述聚酰亚胺纤维的细度为0.5-7dtex,长度为25-55mm;所述阻燃粘胶纤维的细度为1.5-2dtex,长度为45-55mm;所述阻燃涤纶纤维的细度0.5-2dtex,长度为30-35mm;所述阻燃涤纶中空纤维的细度为3-4dtex,长度为60-70mm;所述低熔点复合纤维的细度为3-5dtex,长度为45-55mm。
优选地,聚酰亚胺纤维的细度为0.5dtex、1dtex、1.5dtex、1.67dtex、2.22dtex、2.5dtex、5dtex、7dtex,长度为25mm、30mm、32mm、40mm、51mm、55mm;阻燃粘胶纤维的细度为1.5dtex、1.67dtex、2dtex,长度为45mm、51mm、55mm;阻燃涤纶纤维的细度0.5dtex、0.89dtex、1.56dtex、2dtex,长度为30mm、32mm、35mm;阻燃涤纶中空纤维的细度为3dtex、3.33dtex、4dtex,长度为60mm、64mm、70mm;低熔点复合纤维的细度为3dtex、4dtex、5dtex,长度为45mm、51mm、55mm。
更优选地,阻燃防风絮片中各原料纤维的具体规格及所占比例如下表1所示。
表1
Figure BDA0003458098600000041
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片,所述絮片中还包括有抑菌剂和/或阻燃剂。
阻燃剂优选为碳氮阻燃剂或磷氮阻燃剂。
抑菌剂为8121抑菌剂;所述阻燃剂为8121阻燃剂或磷氮阻燃剂。
为了进一步增强产品的技术优势,本发明技术方案中所提供的阻燃防风絮片中还可以加入8121抑菌剂和磷氮阻燃剂或8121阻燃剂,二者在喷丝阶段共同加入,能够使抑菌剂和阻燃剂充分“固定化”于絮片的纤维结构中,长久保持抑菌和阻燃效果,经过试验验证,其抑菌效果能够提高10%~30%左右,持续时间能够增加约60%~600%,阻燃效果提高约13%。
本发明的第二个发明点,是提供了一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述阻燃防风絮片为上述的阻燃防风絮片,所述专用喷丝设备包括有喷丝板、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构;所述专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合。
喷丝板的主要作用是将高聚物熔体或溶液通过微孔转变成具有特性界面的细流,经风冷却或凝固浴固化而形成细条。
格栅混合结构,在将各类纤维喷出后,能够促使各类纤维更好的复合,达到有序的混沌状态,其原理是利用双缝或多缝干涉效应,使得多种纤维在喷出的同时就达到充分复合的技术效果。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述喷丝孔由相互联通的导孔和毛细孔构成,所述导孔用于导入熔体或溶液,所述毛细孔用于喷出熔体细流或溶液细流。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述喷丝孔中,导孔的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形;优选为圆锥形和/或双曲线形。
喷丝孔中导孔的几何形状是直接影响熔体流动特性的,从而进一步影响了纤维的成形。熔体从较大的空间挤入很小的微孔时,流动速度急剧增大,为控制熔体流动的切变速度和获得较大的压力差来源,故而优选导孔为圆锥形和/或双曲线形,此两种形状的导孔能够有效缓冲熔体的流动,使喷丝速度可控,喷出的丝更加均匀,便于后续的交联,有利于提高混合纤维的蓬松度。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1-3cm。
优选地,喷丝孔之间的距离为2cm、3cm、4cm、5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1cm、2cm、3cm。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述格栅混合结构由若干个可调节的格栅板组成,格栅板的宽度为2-5mm,格栅板之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
优选地,格栅板的宽度为2mm、3mm、4mm、5mm,格栅板之间的空隙宽度为2mm、3mm、4mm、5mm且可调节。
宽度调节的原则是喷出纤维越粗,宽度越大,喷出纤维速度越快,宽度越大。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述格栅混合结构的材质与喷丝孔内壁材质相同;所述格栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。
优选地,栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%、70%、75%。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,所述格栅混合结构为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
优选地,平移周期为1mm/s、2mm/s、3mm/s。
设置为可周期性平移的结构,能够使已经发生干涉效应的区域发生变化,从宏观上形成了更加均匀的复合纤维层。
本发明的第三个发明点,是提供了一种阻燃防风絮片的制备方法,所述阻燃防风絮片为上述的阻燃防风絮片,制备方法具体操作为:
S1.将所述涤纶纤维通过上述的专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的制备方法,所述步骤S2至步骤S3的操作至少为一次。
优选地,步骤S2至步骤S3的操作为1次、2次、3次。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的制备方法,所述涤纶纤维的喷丝温度为40℃-80℃;所述聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃-70℃。
优选地,涤纶纤维的喷丝温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃,聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃60℃、70℃。
进一步的,上述的一种阻燃防风絮片的制备方法,所述涤纶纤维的喷丝速度为0.20-0.45m/min;所述聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25-0.35m/min。
优选地,纶纤维的喷丝速度为0.20m/min、0.25m/min、0.30m/min、0.35m/min、0.40m/min、0.45m/min;聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25m/min、0.30m/min、0.35m/min。
本发明的的特点及优点是:本发明提供的阻燃防风絮片,以聚酰亚胺纤维为基材,辅以多种纤维,通过制备方法和专用设备的调整,最终实现了絮片防风保暖阻燃效果的提升,同时絮片中的各种纤维高度混杂,形成的均质的、交联适度且蓬松的混合结构,能够大幅降低传统工艺中层状结构的脱落概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为阻燃防风絮片专用喷丝设备的喷丝结构;其中,1为喷丝板,2为毛细孔,3为导孔(A为锥底圆柱形,B为圆锥形,C为双曲线形,D为二级圆柱形,E为平底圆柱形),4为格栅混合结构,5为格栅板。
图2显示为本发明实施例4所提供阻燃防风絮片产品的成品外观图。
图3显示为本发明实施例4所提供阻燃防风絮片产品内部结构的低倍放大图。
图4显示为本发明实施例4所提供阻燃防风絮片产品内部结构的高倍放大图。
图5显示为本发明实施例4所提供阻燃防风絮片产品的内部结构的电镜放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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。
本发明所用原料来源:
聚酰亚胺纤维:购买自江苏先诺新材料科技有限公司或吉林高琦聚酰亚胺材料有限公司;
阻燃粘胶纤维:购买自北京赛欧兰阻燃纤维有限公司、兰精公司或恒天(江苏)化纤家纺科技有限公司;
阻燃涤纶纤维:购买自中国石化仪征化纤公司;
阻燃涤纶中空纤维:购买自中国石化仪征化纤公司;
低熔点复合纤维:购买自湖北省宇涛特种纤维股份有限公司、仪征市中升化纤原料有限公司。
杀菌剂:购买自北京幂和科技有限公司的8121杀菌剂。
阻燃剂:购买自北京幂和科技有限公司的8121阻燃剂。
实施例1:
一种阻燃防风絮片,是以含有酰亚胺环的聚合物为基材,在喷丝阶段交织复合至少一种涤纶纤维得到的。
含有酰亚胺环的聚合物为聚酰亚胺纤维。
聚酰亚胺纤维为脂肪族聚酰亚胺纤维、半芳香族聚酰亚胺纤维和芳香族聚酰亚胺纤维中的一种或多种。
聚酰亚胺纤维的聚合度为20-300。
优选地,聚合度可以为20、50、100、150、200、250、300。
涤纶纤维选自阻燃粘胶纤维、阻燃涤纶纤维、阻燃涤纶中空纤维和低熔点复合纤维中的一种或多种。
按照重量份计,聚酰亚胺纤维为12份-28份,涤纶纤维为38份-66份。
优选地,聚酰亚胺纤维为12份、15份、18份、22份、25份、28份;涤纶纤维为38份、45份、50份、55份、60份、66份。
涤纶纤维中,按照重量份计,阻燃粘胶纤维27份-33份、阻燃涤纶纤维3份-13份、阻燃涤纶中空纤维5份-11份和/或低熔点复合纤维3份-9份。
优选地,阻燃粘胶纤维为27份、30份、33份;阻燃涤纶纤维为3份、6份、7份、9份、10份、13份;阻燃涤纶中空纤维为5份、8份、11份;低熔点复合纤维为3份、6份、9份。
阻燃粘胶纤维为有机阻燃粘胶纤维或无机阻燃粘胶纤维,优选为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维或硅系阻燃粘胶纤维。
阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为26-34。
优选地,极限氧指数为26、28、30、32、34。
低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为110℃-180℃,芯层熔点为250℃-260℃。
优选地,皮层熔点为110℃、130℃、150℃、180℃,芯层熔点为250℃、255℃、260℃。
聚酰亚胺纤维的细度为0.5-7dtex,长度为25-55mm;所述阻燃粘胶纤维的细度为1.5-2dtex,长度为45-55mm;所述阻燃涤纶纤维的细度0.5-2dtex,长度为30-35mm;所述阻燃涤纶中空纤维的细度为3-4dtex,长度为60-70mm;所述低熔点复合纤维的细度为3-5dtex,长度为45-55mm。
优选地,聚酰亚胺纤维的细度为0.5dtex、1dtex、1.5dtex、1.67dtex、2.22dtex、2.5dtex、5dtex、7dtex,长度为25mm、30mm、32mm、40mm、51mm、55mm;阻燃粘胶纤维的细度为1.5dtex、1.67dtex、2dtex,长度为45mm、51mm、55mm;阻燃涤纶纤维的细度0.5dtex、0.89dtex、1.56dtex、2dtex,长度为30mm、32mm、35mm;阻燃涤纶中空纤维的细度为3dtex、3.33dtex、4dtex,长度为60mm、64mm、70mm;低熔点复合纤维的细度为3dtex、4dtex、5dtex,长度为45mm、51mm、55mm。
更优选地,阻燃防风絮片中各原料纤维的具体规格及所占比例如前述表1所示。
阻燃防风絮片中还包括有抑菌剂和/或阻燃剂。
阻燃剂优选为碳氮阻燃剂或磷氮阻燃剂。
抑菌剂为8121抑菌剂;所述阻燃剂为磷氮阻燃剂或8121阻燃剂。
如图2-图5所示为本发明阻燃防风絮片的真实产品外观图、放大图及电镜图。从图中可以明显看出,絮片中,各种纤维混杂程度高,结构均匀,纤维间交联适度、蓬松,具有极高的防脱落性。
阻燃防风絮片的专用喷丝设备,包括有喷丝板、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构;所述专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合,喷丝结构如图1所示。
喷丝孔由相互联通的导孔和毛细孔构成,所述导孔用于导入熔体或溶液,所述毛细孔用于喷出熔体细流或溶液细流。
喷丝孔中,导孔的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形;优选为圆锥形和/或双曲线形。
喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1-3cm。
优选地,喷丝孔之间的距离为2cm、3cm、4cm、5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1cm、2cm、3cm。
格栅混合结构由若干个可调节的格栅板组成,格栅板的宽度为2-5mm,格栅板之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
优选地,格栅板的宽度为2mm、3mm、4mm、5mm,格栅板之间的空隙宽度为2mm、3mm、4mm、5mm且可调节。
格栅混合结构的材质与喷丝孔内壁材质相同;所述格栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。
优选地,栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%、70%、75%。
格栅混合结构为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
优选地,平移周期为1mm/s、2mm/s、3mm/s。
本发明所提供的聚酰亚胺纤维基材,复配以限定了细度和长度规格的阻燃粘胶纤维、阻燃涤纶纤维、阻燃涤纶中空纤维和低熔点复合纤维,得到了用于制备絮片的原料,此原料熔融后,既可以采用传统设备(传统喷丝孔)制备絮片产品,也可以采用本发明所提供的专用设备制备所述阻燃防风絮片,但传统设备制备的絮片效果略差,传统设备均需要进行混丝操作,其操作的随意性比较大,无法保证混丝的均匀性,而本发明所提供的阻燃防风絮片专用设备,是专门为了提高絮片保温、阻燃、防风效果的无序混合性质而设计的,在絮片制备技术领域中,纤维的无序混合意味着其均匀性。复配后的絮片原材料,熔融后具备有一定的粘度,通过喷丝孔喷出,再通过降温的格栅进行初步冷却后,有效提高了各个纤维材料之间的无序混合程度,实现了各纤维材料的高度混杂,实现了现有喷丝设备所无法实现的高交联状态,与现有的层状叠加絮片产品相比较,能够有效增加絮片的粘联固定,大幅降低了絮片中各纤维材料整体或小部分脱落现象发生的几率。
阻燃防风絮片的制备方法,具体操作为:
S1.将所述涤纶纤维通过上述的专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
步骤S2至步骤S3的操作至少为一次。
优选地,步骤S2至步骤S3的操作为1次、2次、3次。
制备方法中,涤纶纤维的喷丝温度为40℃-80℃;所述聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃-70℃。
优选地,涤纶纤维的喷丝温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃,聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃、60℃、70℃。
制备方法中,涤纶纤维的喷丝速度为0.20-0.45m/min;所述聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25-0.35m/min。
优选地,纶纤维的喷丝速度为0.20m/min、0.25m/min、0.30m/min、0.35m/min、0.40m/min、0.45m/min;聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25m/min、0.30m/min、0.35m/min。
实施例2:
一种阻燃防风絮片,以聚合度为20的聚酰亚胺纤维为基材,聚酰亚胺纤维基材为25重量份,规格为1.67detx、32mm,还包括阻燃粘胶纤维,27重量份,规格为1.5detx、45mm,阻燃涤纶纤维6重量份,规格为0.89detx、32mm,阻燃涤纶中空纤维5重量份,规格为3detx、60mm,低熔点复合纤维3重量份,规格为3detx、45mm。
阻燃粘胶纤维为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维。
阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为26。
低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为110℃,芯层熔点为250℃。
阻燃防风絮片中还包括有8121抑菌剂。
阻燃防风絮片的制备方法,具体操作为:
S1.将涤纶纤维通过专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层,涤纶纤维的喷丝温度为40℃,涤纶纤维的喷丝速度为0.20m/min;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品,聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃,聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25m/min;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
阻燃防风絮片的专用喷丝设备,包括有喷丝板1、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构4;专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合。
喷丝孔由相互联通的导孔3和毛细孔2构成,导孔3用于导入熔体或溶液,毛细孔2用于喷出熔体细流或溶液细流。
喷丝孔中,导孔3的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形;优选为圆锥形和/或双曲线形。
喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构4的距离为1-3cm。
格栅混合结构4由若干个可调节的格栅板5组成,格栅板5的宽度为2-5mm,格栅板5之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
格栅混合结构4的材质与喷丝孔内壁材质相同;格栅混合结构4的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。格栅混合结构4为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
实施例3:
一种阻燃防风絮片,以聚合度为300的聚酰亚胺纤维为基材,聚酰亚胺纤维基材为15重量份,规格为2.22detx、51mm,还包括阻燃粘胶纤维,33重量份,规格为2detx、55mm,阻燃涤纶纤维10重量份,规格为1.56detx、32mm,阻燃涤纶中空纤维11重量份,规格为4detx、70mm,低熔点复合纤维9重量份,规格为5detx、55mm。
阻燃粘胶纤维为硅系阻燃粘胶纤维。
阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为34。
低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为180℃,芯层熔点为260℃。
阻燃防风絮片中还包括有磷氮阻燃剂或8121阻燃剂。
阻燃防风絮片的制备方法,具体操作为:
S1.将涤纶纤维通过专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层,涤纶纤维的喷丝温度为80℃,涤纶纤维的喷丝速度为0.45m/min;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品,聚合物基材超细纤维的喷丝温度为70℃,聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.35m/min;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
阻燃防风絮片的专用喷丝设备,包括有喷丝板1、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构4;专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合。
喷丝孔由相互联通的导孔3和毛细孔2构成,导孔3用于导入熔体或溶液,毛细孔2用于喷出熔体细流或溶液细流。
喷丝孔中,导孔3的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形;优选为圆锥形和/或双曲线形。
喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构4的距离为1-3cm。
格栅混合结构4由若干个可调节的格栅板5组成,格栅板5的宽度为2-5mm,格栅板5之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
格栅混合结构4的材质与喷丝孔内壁材质相同;格栅混合结构4的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。格栅混合结构4为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
实施例4:
一种阻燃防风絮片,以聚合度为200的聚酰亚胺纤维为基材,聚酰亚胺纤维基材为20重量份,规格为1.95detx、42mm,还包括阻燃粘胶纤维,30重量份,规格为1.67detx、51mm,阻燃涤纶纤维8重量份,规格为1.23detx、32mm,阻燃涤纶中空纤维8重量份,规格为3.33detx、64mm,低熔点复合纤维6重量份,规格为4detx、51mm。
阻燃粘胶纤维为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维。
阻燃涤纶纤维和阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为30。
低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为150℃,芯层熔点为255℃。
阻燃防风絮片中还包括有抑菌剂和阻燃剂,抑菌剂为8121抑菌剂;阻燃剂为磷氮阻燃剂或8121阻燃剂。
阻燃防风絮片的制备方法,具体操作为:
S1.将涤纶纤维通过专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层,涤纶纤维的喷丝温度为60℃,涤纶纤维的喷丝速度为0.35m/min;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品,聚合物基材超细纤维的喷丝温度为60℃,聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.3m/min;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
阻燃防风絮片的专用喷丝设备,包括有喷丝板1、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构4;专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合。
喷丝孔由相互联通的导孔3和毛细孔2构成,导孔3用于导入熔体或溶液,毛细孔2用于喷出熔体细流或溶液细流。
喷丝孔中,导孔3的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形;优选为圆锥形和/或双曲线形。
喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构4的距离为1-3cm。
格栅混合结构4由若干个可调节的格栅板5组成,格栅板5的宽度为2-5mm,格栅板5之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
格栅混合结构4的材质与喷丝孔内壁材质相同;格栅混合结构4的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。格栅混合结构4为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
验证试验设计:
从实施例2-4可知,以聚酰亚胺纤维为基材,辅以一定规格和配比的四种涤纶纤维才能够得到具有本发明所描述技术效果的絮片,其中,实施例4所要求保护的技术方案,是本发明的最优技术方案,申请人为了表明本发明检测方法的预处理步骤以及所选用试剂的优越性,以实施例4的技术为模板,设计了更多的试验(即实施例和对比例)用以进行证明和对比。
验证试验的标准即检测方法如下表2所示:
表2
Figure BDA0003458098600000171
实施例和对比例中所涉及的会影响本发明最终技术效果(质量、热阻、蓬松度、压缩弹性回复率、阻燃性能等)的关键技术因素,包括以下几个方面:
1、不添加基材聚酯纤维(对比例1);
2、聚酰亚胺纤维的聚合度为10(对比例2)、350(对比例3);
3、涤纶纤维选自:
1)单一涤纶纤维:阻燃粘胶纤维(实施例5)、阻燃涤纶纤维(实施例6)、阻燃涤纶中空纤维(实施例7)、低熔点复合纤维(实施例8);
2)两种涤纶纤维:阻燃粘胶纤维+阻燃涤纶纤维(实施例9)、阻燃粘胶纤维+阻燃涤纶中空纤维(实施例10)、阻燃粘胶纤维+低熔点复合纤维(实施例11)、阻燃涤纶纤维+阻燃涤纶中空纤维(实施例12)、阻燃涤纶纤维+低熔点复合纤维(实施例13)、阻燃涤纶中空纤维+低熔点复合纤维(实施例14);
3)三种涤纶纤维:阻燃粘胶纤维+阻燃涤纶纤维+阻燃涤纶中空纤维(实施例15)、阻燃涤纶纤维+阻燃涤纶中空纤维+低熔点复合纤维(实施例16)、阻燃粘胶纤维+阻燃涤纶中空纤维+低熔点复合纤维(实施例17);
4、聚酰亚胺纤维的百分占比为10%(对比例4)、30%(对比例5);
5、阻燃粘胶纤维的百分占比为25%(对比例6)、35%(对比例7);
6、阻燃涤纶纤维的百分占比为2%(对比例8)、15%(对比例9);
7、阻燃涤纶中空纤维的百分占比为3%(对比例10)、15%(对比例11);
8、低熔点复合纤维的百分占比为2%(对比例12)、10%(对比例13)。
验证试验的设置概括如下表3所示:
表3
Figure BDA0003458098600000191
Figure BDA0003458098600000201
表3中,所有空白部分的数据均与实施例4(最优选技术效果)相同。
验证试验中各实施例和对比例的应用效果概括如下表4所示:
表4
Figure BDA0003458098600000211
Figure BDA0003458098600000221
从表3-4中各项实施例、对比例以及应用效果检测结果可以看出,
1、以检测结果看,实施例4为所有实施例和对比例中各项指标最好的;
2、对比例1(无聚酰亚胺纤维)为所有实施例和对比例中综合各项指标最差的,明显低于表2中所给出的各项标准值,难以达到标准要求,充分说明聚酰亚胺在本发明中起到了关键作用;
3、对比例2-3、对比例4-5、对比例6-7、对比例8-9、对比例10-11、对比例12-13分别为本发明所提供的各技术要点所要求保护的范围之外的任选点值,其效果明显低于实施例2-4。
申请人于2016年8月、2017年1月、2017年8月委托国家纺织制品质量监督检验中心,依据GB/T 11048-2008A法和B法,对本发明所述的各实施例的阻燃防风絮片的保温性能进行了检测,检测项目包括热阻(m2·K/W)、克罗值、折算保温率(%)及传热系数(W/(m2·K))。
申请人还于2017年1月委托国家纺织制品质量监督检验中心,依据GB/T 5455-2014,对本发明所述的各实施例的阻燃防风絮片的垂直燃烧性能进行了检测,检测项目包括损毁长度(mm)、续燃时间(s)、阴燃时间(s)、燃烧特征及有无滴落物。
申请人还于2016年6月委托国家纺织制品质量监督检验中心,依据FZ/T 64020-2011(复合保温材料,化纤复合絮片)和FZ/T 73023-2006(抗菌针织品),对本发明所述的各实施例的阻燃防风絮片的产品性能进行了检测,检测项目包括压缩弹性率(%)、水洗性能外观变化、保温性-热阻(m2·K/W)、透气率(mm/s)、单位面积质量(g/m3)、蓬松度(cm3/g)、金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)抑菌率(%)-洗涤50次后、白色念珠菌(ATCC 10231)抑菌率(%)-洗涤50次后、大肠杆菌(8099)抑菌率(%)-洗涤50次后。
综合比较本发明所提供实施例中(尤其是实施例4)的阻燃防风絮片产品的各项检测结果可以看出,本发明所提供的阻燃防风絮片,其阻燃效果、蓬松效果、防脱效果、保温效果、透气效果、质量以及抑菌率等各项指标均明显优于对比例,也明显优于现有产品。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种阻燃防风絮片,其特征在于,是以含有酰亚胺环的聚合物为基材,在喷丝阶段交织复合至少一种涤纶纤维得到的;
所述含有酰亚胺环的聚合物为聚酰亚胺纤维;
所述涤纶纤维选自阻燃涤纶纤维、阻燃涤纶中空纤维和低熔点复合纤维中的一种或多种;
所述基材和涤纶纤维在喷丝阶段采用专用喷丝设备进行交织复合;
所述专用喷丝设备包括有喷丝板、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构;
所述喷丝孔由相互联通的导孔和毛细孔构成,所述导孔用于导入熔体或溶液,所述毛细孔用于喷出熔体细流或溶液细流;
所述导孔的几何形状为圆锥形和/或双曲线形;
所述喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1-3cm;
所述格栅混合结构由若干个可调节的格栅板组成;
所述格栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃防风絮片,其特征在于,所述聚酰亚胺纤维为脂肪族聚酰亚胺纤维、半芳香族聚酰亚胺纤维和芳香族聚酰亚胺纤维中的一种或多种;所述聚酰亚胺纤维的聚合度为20-300。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种阻燃防风絮片,其特征在于,按照重量份计,聚酰亚胺纤维为12份-28份,涤纶纤维为38份-66份;所述涤纶纤维中,按照重量份计,阻燃涤纶纤维3份-13份、阻燃涤纶中空纤维5份-11份和/或低熔点复合纤维3份-9份。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃防风絮片,其特征在于,所述阻燃涤纶中空纤维的极限氧指数为26-34;所述低熔点复合纤维为皮芯结构复合纤维,皮层熔点为110℃-180℃,芯层熔点为250℃-260℃。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃防风絮片,其特征在于,所述聚酰亚胺纤维的细度为0.5-7dtex,长度为25-55mm;所述阻燃涤纶纤维的细度0.5-2dtex,长度为30-35mm;所述阻燃涤纶中空纤维的细度为3-4dtex,长度为60-70mm;所述低熔点复合纤维的细度为3-5dtex,长度为45-55mm。
6.根据权利要求4所述的一种阻燃防风絮片,其特征在于,所述絮片中还包括有抑菌剂和/或阻燃剂;阻燃剂优选为碳氮阻燃剂或磷氮阻燃剂。
7.一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述阻燃防风絮片为权利要求1-6任一所述的阻燃防风絮片,所述专用喷丝设备包括有喷丝板、设置于喷丝板上的喷丝孔和设置于喷丝孔外部的格栅混合结构;所述专用喷丝设备用于所述阻燃防风絮片制备过程中喷丝阶段的交织复合。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述喷丝孔由相互联通的导孔和毛细孔构成,所述导孔用于导入熔体或溶液,所述毛细孔用于喷出熔体细流或溶液细流。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述喷丝孔中,导孔的几何形状为锥底圆柱形、圆锥形、双曲线形、二级圆柱形和/或平底圆柱形。
10.根据权利要求9所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述导孔的几何形状为圆锥形和/或双曲线形。
11.根据权利要求10所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述喷丝孔之间的距离为2-5cm,喷丝孔与格栅混合结构的距离为1-3cm。
12.根据权利要求11所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述格栅混合结构由若干个可调节的格栅板组成,格栅板的宽度为2-5mm,格栅板之间的空隙宽度在2-5mm之间可调节。
13.根据权利要求12所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述格栅混合结构的材质与喷丝孔内壁材质相同;所述格栅混合结构的温度为喷丝孔内温度的65%-75%,以便于喷丝的分散、冷却、交织、复合。
14.根据权利要求13所述的一种阻燃防风絮片的专用喷丝设备,其特征在于,所述格栅混合结构为可周期性平移的结构;平移周期为1-3mm/s。
15.一种阻燃防风絮片的制备方法,其特征在于,所述阻燃防风絮片为权利要求1-6任一所述的阻燃防风絮片,制备方法具体操作为:
S1.将所述涤纶纤维通过权利要求7-14任一所述的专用喷丝设备喷丝混合形成混合纤维层;
S2.将含有酰亚胺环的聚合物基材超细纤维喷丝到步骤S1得到的混合纤维层上,得到絮片半成品;
S3.在步骤S2得到的絮片半成品上,再覆盖一层所述混合纤维层,形成双混合纤维层的夹心结构,即得到所述阻燃防风絮片。
16.根据权利要求15所述的一种阻燃防风絮片的制备方法,其特征在于,所述步骤S2至步骤S3的操作至少为一次。
17.根据权利要求16所述的一种阻燃防风絮片的制备方法,其特征在于,所述涤纶纤维的喷丝温度为40℃-80℃;所述聚合物基材超细纤维的喷丝温度为50℃-70℃;所述涤纶纤维的喷丝速度为0.20-0.45m/min;所述聚合物基材超细纤维的喷丝速度为0.25-0.35 m/min。
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