CN114561743B - 一种相变非织造材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非织造材料领域，公开了一种相变非织造材料的制备方法，包括：（1）相变微胶囊溶液制备；（2）第二纤维层制备；（3）纤维层叠合加固；（4）烘燥、成卷，制成相变非织造材料。本发明在相变微胶囊在施加过程中使相变微胶囊进入到双组份中空纤维的空腔中并附着在中空内壁上。由于内环组份纤维的熔点较低；在适当温度下内环组份纤维受热熔化，将附着在中空内壁上的相变微胶囊粘合固定在中空纤维内部，从而可避免相变微胶囊流失，提高了相变物质的含量。同时由于本发明在相变微胶囊施加过程中并未添加粘合剂，材料手感柔软、使用舒适。

Description

一种相变非织造材料的制备方法
技术领域
本发明涉及非织造材料领域，尤其涉及一种相变非织造材料的制备方法。
背景技术
随着技术的不断发展，具有功能化、智能化的非织造材料已成为未来行业的发展趋势。如作为与人体接触的卫生用品，在一些特定使用场合，要求非织造材料具有一定的调温功能。
申请号为CN201911266439.8的发明专利公开了一种调温无纺布，由皮芯结构的纤维组成，皮层采用含有相变材料的微胶囊包裹的石蜡与PE复合得到的复合材料，在熔融喷丝的过程中，皮层材料的熔融喷丝温度为205-215℃，能够保证喷丝流畅的同时保证相变材料焓值的流失率在10％以内；芯层材料采用PP，在热轧时，皮层在较低的温度下熔融，将纤维网粘结起来，而芯材具有较高的熔点未受影响，因而能够保持性能不变，最终得到的无纺布手感柔软，具有丝绸的质地，强度高、伸展性能良好，且具有良好的调温性能。该发明在热轧粘合的过程中采用低于皮层材料PE的熔融温度下进行，在特定的压力和热轧粘合的速度下促进芯层PP的结晶，保证良好的成网性和柔软蓬松性。然而该方案不足之处在于相变材料的添加量有限、流失率高、材料柔软性差等。
申请号为CN201921868416.X的发明专利公开了一种恒温非织造布，其层结构依次为，纺粘非织造布-无胶棉-粘合非织造布，所述粘合非织造布与无胶棉粘合的一面，涂有相变材料的涂层；所述纺粘非织造布厚度为1mm，定量为50g/m2，所述无胶棉层厚度为20mm，定量为300g/m2，所述粘合非织造布厚度为2mm，定量为100g/m2。该实用新型的优点是，不需外加能源，保温时间长，结构柔软，缝制方便。可用于特种服装，床上用品，及工业上电子设备套等，在极端环境下，也能在一定的时间内，保持在一定的温度范围内。然而该方案不足之处在于采用涂层加工会影响材料手感，不适合用于卫生材料及个人防护材料使用。
目前，虽然相变微胶囊已经广泛应用于许多领域，但也存在许多需要进一步改进的地方。相变微胶囊作为一种可以用于存储能量和调节温度的材料，首先要求它的相变焓值高，其次还必须能够承受一定的压力，同时必须能够及时响应温度变化。经调查，采用相变技术制备的非织造材料主要有以下方式：
1、将相变材料添加到粘胶或涤纶纤维纺丝溶液中，再将纤维通过梳理水刺工艺制成无纺布。该方式的缺点在于：为了保证纺丝的顺利进行，其相变材料的添加比例一般不高(一般添加量≤10％)，使材料的相变调温功能受到很大影响。
2、将相变材料配制成一定量的水溶液并加入一定比例的丙烯酸粘合剂；将含有相变材料的丙烯酸粘合剂采用浸轧的方式施加到非织造材料表面。为了保证控温效果，则需要添加的丙烯酸粘合剂量比较高，而且主要附着在水刺无纺布的纤维表面，会造成材料的手感变差，作为卫生材料或医用防护材料时，影响了卫生制品的使用舒适度，使消费者的体验感降低。
鉴于现有技术存在的以上问题，需要开发一种相变材料含量高、温控效果明显，同时满足卫生材料舒适性要求、消费体验感好的新型相变非织造材料。
发明内容
为了解决现有温控非织造材料中相变物质含量低、温控效果差，以及手感硬、舒适度不佳、消费体验感差的问题，本发明提供一种相变非织造材料的制备方法。
本发明的具体技术方案为：一种相变非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)相变微胶囊溶液制备：将包括月桂酸甲酯和固体石蜡的微胶囊芯材溶液加入到包括聚氨酯的微胶囊壁材溶液中，搅拌反应；反应结束后冷却、过滤，洗涤、干燥，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成相变微胶囊水溶液。
(2)第二纤维层制备：选用具有单中空环形双组份结构的中空疏水性纤维为原料，所述单中空环形双组份结构中构成空腔的内环组份纤维的熔点低于远离空腔的外环组份纤维的熔点；将中空疏水性纤维经成网制成纤维网；对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；将纤维网在含有所述相变微胶囊水溶液的浸渍装置中浸渍并绕过若干表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉通高压空气以及采用若干螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；再进行加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层。
(3)纤维层叠合加固：将亲水性纤维成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接。
(4)将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
本发明中，相变微胶囊在施加过程中，通过搅动的作用，会进入到双组份中空纤维的空腔中，并附着在中空内壁上。由于中空纤维中内环组份纤维的熔点低于外环组份纤维的熔点；当温度达到内环组份纤维熔点时，内环组份纤维(PE纤维或低熔点PET纤维)受热后开始熔化，将附着在中空内壁上的相变微胶囊粘合固定在中空纤维内部，从而避免了相变微胶囊流失，提高了相变物质的含量。因此，本发明的上述设置不仅可以有效解决现有技术中相变物质含量低，温控功能不明显的问题。
另外，由于本发明相变微胶囊分布在中空纤维内部，施加过程中并未添加粘合剂，材料手感柔软、使用舒适，解决了传统微胶囊材料手感较硬，舒适度不佳等问题。
综上，本发明制得的相变非织造材料的结构包括相互叠合连接的第一纤维层、第二纤维层；第一纤维层中包括亲水性纤维；第二纤维层中包括中空疏水性纤维和分布于中空疏水性纤维内部空腔中的相变微胶囊。与现有的相变非织造材料相比，本发明无需外加粘合剂即可实现将高含量的相变微胶囊稳定负载于纤维材料中而不易掉落，并且不会影响非织造材料的手感，对于消费者的使用体验较佳。
作为优选，步骤(1)中，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂；然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液。
进一步，步骤(1)中，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂，在惰性气体保护下45-55℃反应0.5-1.5h。
作为优选，步骤(1)中，油相微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中的搅拌反应时间为2-3h。
作为优选，步骤(1)中，季戊四醇、聚乙烯醇与水的混合溶解温度为55-65℃。
作为优选，步骤(1)中，洗涤1-5次，风干时间为20-30h。
作为优选，步骤(1)中，相变微胶囊水溶液的浓度30～50％。
作为优选，步骤(1)中，所述相变微胶囊的平均粒径为4～20微米；进一步优选为10～12微米。
为了使相变微胶囊能够有效进入到纤维的空腔中，必须控制相变微胶囊的平均粒径。本发明研发团队经过深入研究，确定了上述微胶囊平均粒径的最佳范围，以保证相变储能效率。
作为优选，步骤(1)中，所述固体石蜡占芯材重量的1～4％；再进一步，所述固体石蜡占芯材重量的4％。
现有制备相变微胶囊最常用的壁材主要为三聚氰胺-甲醛树脂(MF)、尿醛树脂(UF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、和聚脲(PUA)等。由于UF/MF和PMMA树脂中残留的甲醛、丙烯酸酯类等低分子物质，这些低分子物质不仅有毒，而且对环境和人类身体健康还会造成一定危害。此外，尽管相变微胶囊已经广泛应用于许多领域，但相变温度过低一直是相变微胶囊工业化的障碍。
为此，本发明采用聚氨酯包覆技术进行相变微胶囊的制备，同时通过添加一种熔点更高的相变材料——固体石蜡作为成核剂，从而解决有害物质的材料以及相变温度过低的问题。因此，本发明在相变微胶囊中加入固体石蜡作为成核剂，可以解决相变材料相变温度过低的问题，而固体石蜡的比例直接影响相变微胶囊的稳定。本发明团队研究发现，当固体石蜡与芯材重量的百分比为4％时，所制备的相变微胶囊具有良好的热循环稳定性、化学稳定性及存储稳定性。
作为优选，步骤(1)中，所述芯材与壁材重量比为1∶1～4∶1。进一步，所述相变微胶囊的芯材与壁材重量比为3∶1。
相变微胶囊的储热能力与相变材料的包覆率密切相关。本发明团队经过深入研究，确定了上述芯材与壁材重量比的最佳范围。当芯材与壁材重量比为3∶1时，芯材含量高达75％，具有较好的热稳定性和良好的储存稳定性。
作为优选，步骤(2)中，所述外环组份纤维为聚丙烯或聚酯纤维；所述内环组份纤维为聚乙烯纤维或熔点≤130℃的低熔点聚酯纤维。
作为优选，步骤(2)中，纤维网先经过8～15bar的水压进行预湿，再经过20～40bar的预刺处理，对纤维网初步加固。
纤维网先经过8-15bar的水压进行预湿，使纤维网润湿，从而有利于后道水刺的能量吸收，再经过20-40bar的预刺处理，使纤维网获得一定的强力，确保后续微胶囊施加的正常进行。
作为优选，步骤(2)中，初步加固的纤维网在浸渍槽中绕过若干表面镂空的空心罗拉，同时采用若干螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中。
作为优选，步骤(2)中，在浸渍处理后经过真空抽吸处理，去除多余的水溶液，控制纤维网的带液率在100～300％之间。
作为优选，步骤(2)中，加热温度为130～160℃。
作为优选，步骤(3)中，第一纤维层叠合到第二纤维层后，先将叠合纤维网送入平网水刺机构，采用多道低压水刺技术，水刺头个数控制在6个以上，且水刺压力为30bar～60bar。
通过低压逐步对复合后的纤维网进行加固，可以避免高压水刺对相变材料产生破裂风险，加固完的纤维网进入到后道烘燥区域。
作为优选，所述浸渍装置包括浸渍槽，设于所述浸渍槽中的若干表面镂空的空心罗拉，以及设于所述空心罗拉下方若干相互平行的搅动螺杆。
作为优选，所述中空罗拉与材料行进方向垂直设置，且相互平行固定在浸渍槽的侧壁上；所述搅动螺杆与材料行进方向垂直设置，相邻两个搅动螺杆相向旋转。
作为优选，所述空心罗拉包括空心轴和与所述空心轴同轴的圆柱壳体；所述圆柱壳体的圆周面上均匀分布有若干壳面通孔，所述空心轴的圆周面上均匀分布有若干轴面通孔，且位于圆柱壳体圆周面上的所述壳面通孔在空心轴表面的垂直投影与所述轴面通孔交错；所述空心轴的一端封闭，另一端设有进气口；所述进气口与外配的高压空气发生装置相连。
传统的浸渍罗拉为实心式，当纤维网从罗拉上绕过时，液体不易穿透纤维网。而本发明中的罗拉特殊设计为表面镂空的空心结构，且中心为表面带轴面通孔的空心轴，具有较高的通透性，当纤维网包覆在空心罗拉表面时，高压气体从空心轴表面的轴面通孔中喷出，促进水溶液的扰动，可使微胶囊水溶液从罗拉内、外自由穿过，极大地增加了微胶囊进入到中空纤维空腔的机率。此外，壳面通孔和轴面通孔交错设置既可以避免因壳面通孔和轴面通孔叠加重合，使得从轴面通孔喷出的气流直接从壳面通孔喷出，降低了高压空气对空心罗拉内部水流的扰动效果；同时也可防止高压空气直接吹向材料，造成材料在壳面通孔处变形。另一方面，在微胶囊施加过程中，为了保证微胶囊不发生沉淀并能够很好的填充在中空纤维的空腔中，本发明在浸渍槽下部设置若干相向转动的搅动螺杆，使溶液在搅动螺杆的搅动作用下不断产生微湍流，从而促进微胶囊颗粒进入到中空纤维的空腔中。
综上，在制备过程中，为减少外部压力对微胶囊性能产生的影响，本发明微胶囊施加过程经过特殊设计，改变了传统的“双辊互压”浸渍方式，采用空心罗拉与真空抽吸的共同作用，既保证了微胶囊能够有效的进入中空纤维空腔内部，又不会由于外部的挤压力，导致壁材的破损。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)在本发明制备方法的相变微胶囊在施加过程中，通过搅动的作用，相变微胶囊会进入到双组份中空纤维的空腔中，并附着在中空内壁上。由于内环组份纤维的熔点低于外环组份纤维的熔点；当温度达到其熔点时，内环组份纤维受热后开始熔化，将附着在中空内壁上的相变微胶囊粘合固定在中空纤维内部，从而避免了相变微胶囊流失，提高了相变物质的含量。另外，由于本发明相变微胶囊分布在中空纤维内部，施加过程中并未添加粘合剂，材料手感柔软、使用舒适。
(2)本发明采用聚氨酯包覆技术进行相变微胶囊的制备，同时以固体石蜡作为成核剂，无毒害且相变温度高，所制备的相变微胶囊具有良好的热循环稳定性、化学稳定性及存储稳定性。
(3)本发明通过对浸渍槽的结构改进(设置空心罗拉以及搅动螺杆)，可有效促进相变微胶囊填充到中空纤维的空腔中，负载量高。
附图说明
图1为本发明浸渍装置的一种结构示意图；
图2为本发明浸渍装置中搅动螺杆的一种结构示意图；
图3为空心罗拉的轴向剖面结构示意图；
图4为空心罗拉的径向剖面结构示意图；
图5为本发明相变非织造材料的生产设备的一种连接示意图；
图6为本发明相变非织造材料的一种结构示意图；
图7为本发明中空疏水性纤维的一种横截面结构示意图。
附图标记为：第一纤维层1、第二纤维层2、外环组份纤维3、内环组份纤维4、空腔5、相变微胶囊6、预加固单元7、微胶囊施加单元8、复合加固单元9、导布辊11、相变非织造材料12、托网帘A 701、预湿水刺头702、预刺水刺头703、抽吸装置A 704、浸渍装置801、抽吸装置B 802、加热装置803、浸渍槽804、空心罗拉805、搅动螺杆806、托网帘B 807、空心轴808、圆柱壳体809、壳面通孔810、轴面通孔811、进气口812、托网帘C 901、预湿导辊902、复合导辊903、水刺头904、抽吸装置C 905、圆鼓906、圆鼓水刺头907。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种相变非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)相变微胶囊溶液制备：将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂；然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，在惰性气体保护下45-55℃反应0.5-1.5h，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，在55-65℃下将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液；将微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中，搅拌反应2-3h；反应结束后冷却、过滤，用水洗涤1-5次、风干20-30h，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成浓度为30～50％的相变微胶囊水溶液。所得相变微胶囊的平均粒径为4～20微米；其壁材中包括聚氨酯，芯材中包括月桂酸甲酯和固体石蜡；固体石蜡占芯材重量的1～4％；芯材与壁材重量比为1∶1～4∶1。
(2)第二纤维层制备：将中空疏水性纤维经成网制成纤维网；干法纤维网先经过8～15bar的水压进行预湿，再经过20～40bar的预刺处理，对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；用所述相变微胶囊水溶液对纤维网进行浸渍处理，初步加固的纤维网在浸渍槽中绕过若干表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉中的空心轴通高压空气以及采用若干螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；在浸渍处理后纤维网经过真空抽吸处理控制带液率在100～300％之间，去除多余的水溶液；再进行130～160℃加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层。其中，所述中空疏水性纤维为单中空环形双组份结构，且构成空腔的内环组份纤维4的熔点低于远离空腔的外环组份纤维3的熔点。优选的，外环组份纤维为聚丙烯或聚酯纤维；内环组份纤维为聚乙烯纤维或低熔点聚酯纤维(熔点≤130℃)。中空疏水性纤维的纤维细度为1.5～6旦，纤维长度为25～51mm，中空率为20～50％。
(3)纤维层叠合加固：将亲水性纤维成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接。
(4)将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
上述相变非织造材料通过相变非织造材料的生产设备制得，如图5所示，该设备按材料行进方向，包括依次耦合的预加固单元7、微胶囊施加单元8、复合加固单元9、烘燥单元。
所述预加固单元包括循环回转的托网帘A701和用于输送托网帘A的导辊；所述托网帘A上方依次设有预湿水刺头702和预刺水刺头703；所述托网帘A下方与预湿水刺头和预刺水刺头对应设有抽吸装置A 704。
所述微胶囊施加单元包括依次耦合的浸渍装置801、抽吸装置B 802、加热装置803(远红外加热装置)；如图1所示，所述浸渍装置包括浸渍槽804，设于所述浸渍槽中的若干表面镂空的空心罗拉805，以及设于所述空心罗拉下方若干相互平行的搅动螺杆806。
如图3-4所示，所述空心罗拉包括空心轴808和与所述空心轴同轴的圆柱壳体809；所述圆柱壳体的圆周面上均匀分布有若干壳面通孔810，所述空心轴的表面上均匀分布有若干轴面通孔811，且位于圆柱壳体圆周面上的所述壳面通孔在空心轴表面的垂直投影与所述轴面通孔交错；所述空心轴的一端封闭，另一端设有进气口812；所述进气口与外配的高压空气发生装置相连。所述中空罗拉与材料行进方向垂直设置，且相互平行固定在浸渍槽的侧壁上。如图2所示，所述搅动螺杆与材料行进方向垂直设置，相邻两个搅动螺杆相向旋转。所述抽吸装置B设于浸渍槽与加热装置之间，位于循环回转的托网帘B 807下方。
所述复合加固单元包括循环旋转的托网帘C 901和用于输送托网帘C的若干导辊。所述托网帘C上方依次设有预湿导辊902、复合导辊903、若干水刺头904；所述托网帘C下方与预湿导辊、若干水刺头对应设有抽吸装置C 905。该复合加固单元中还设有圆鼓水刺机构，位于托网帘C后；所述圆鼓水刺机构包括圆鼓906和位于圆鼓外侧的若干圆鼓水刺头907；所述圆鼓水刺机构后设有水分去除装置；进一步，所述水分去除装置为真空抽吸装置。
所述烘燥单元为烘筒烘干机。
所述各单元、装置之间设有用于输送材料的导布辊11。
实施例1
一种相变非织造材料，克重56g/m2，如图6、图7所示，为双层结构；由第一纤维层1、第二纤维层2相互叠合连接构成；第一纤维层1重量为30g/m2，成分为100％木浆纤维；第二纤维层2由中空双组份纤维和相变微胶囊构成；其中，中空双组份纤维重量为20g/m2；相变微胶囊重量为6g/m2；相变微胶囊均匀分布在中空双组份纤维的空腔5中。
其中：中空双组份纤维细度为1.5D，长度为25mm；中空率为20％；中空纤维为环形双组份中空纤维，其中，内环组份纤维4为聚乙烯纤维，熔点：130℃；外环组份纤维3为聚丙烯纤维，熔点：170℃；相变微胶囊6平均粒径为10μm；相变材料壁材为聚氨酯；相变材料芯材为月桂酸甲酯、固体石蜡；固体石蜡与芯材重量的百分比为4％；相变微胶囊的芯材与壁材重量比为3∶1。
上述相变非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)相变微胶囊溶液制备：将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂二月桂酸二丁基锡；然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，在氮气保护下50℃反应1h，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，在60℃下将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液；将微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却、过滤，用去离子水洗涤3次、风干24h，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成浓度为30％的相变微胶囊水溶液。
(2)第二纤维层制备：将中空双组份纤维经干法成网制成纤维网；干法纤维网先经过8bar的水压进行预湿，再经过20bar的预刺处理，对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；用所述相变微胶囊水溶液对纤维网进行浸渍槽处理，初步加固的纤维网在浸渍槽中绕过五个串联的表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉中的空心轴通高压空气以及采用两个螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；在浸渍处理后纤维网经过真空抽吸处理控制带液率在100％之间，去除多余的水溶液；再进行150℃加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层。
(3)纤维层叠合加固：将亲水性纤维通过湿法方式成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；将叠合纤维网送入平网水刺机构，采用6道低压水刺，水刺压力分别为30、35、40、45、50、40bar，对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接。
(4)将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
上述相变非织造材料通过相变非织造材料的生产设备制得，如图5所示，该设备按材料行进方向，包括依次耦合的预加固单元7、微胶囊施加单元8、复合加固单元9、烘燥单元。具体地：
所述预加固单元包括循环回转的托网帘A701和用于输送托网帘A的导辊；所述托网帘A上方依次设有预湿水刺头702和预刺水刺头703；所述托网帘A下方与预湿水刺头和预刺水刺头对应设有抽吸装置A 704。
所述微胶囊施加单元包括依次耦合的浸渍装置801、抽吸装置B 802、加热装置803(远红外加热装置)；如图1所示，所述浸渍装置包括浸渍槽804，设于所述浸渍槽中的五个串联且高低交替错落的、表面镂空的空心罗拉805，以及设于所述空心罗拉下方两个相互平行的搅动螺杆806。如图3-4所示，所述空心罗拉包括空心轴808和与所述空心轴同轴的圆柱壳体809；所述圆柱壳体的表面上均匀分布有若干壳面通孔810，所述空心轴的圆周面上均匀分布有若干轴面通孔811，且位于圆柱壳体圆周面上的所述壳面通孔在空心轴表面的垂直投影与所述轴面通孔交错；所述空心轴的一端封闭，另一端设有进气口812；所述进气口与外配的高压空气发生装置相连。所述中空罗拉与材料行进方向垂直设置，且相互平行固定在浸渍槽的侧壁上。如图2所示，所述搅动螺杆与材料行进方向垂直设置，相邻两个搅动螺杆相向旋转。所述抽吸装置B设于浸渍槽与加热装置之间，位于循环回转的托网帘B 807下方。
所述复合加固单元包括循环旋转的托网帘C 901和用于输送托网帘C的若干导辊。所述托网帘C上方依次设有预湿导辊902、复合导辊903、若干水刺头904；所述托网帘C下方与预湿导辊、若干水刺头对应设有抽吸装置C 905。该复合加固单元中还设有圆鼓水刺机构，位于托网帘C后；所述圆鼓水刺机构包括圆鼓906和位于圆鼓外侧的若干圆鼓水刺头907；所述圆鼓水刺机构后设有水分去除装置(真空抽吸装置)。
所述烘燥单元为烘筒烘干机。
所述各单元、装置之间设有用于输送材料的导布辊11。
实施例2
一种相变非织造材料，克重78g/m2，如图6、图7所示，为双层结构；由第一纤维层1、第二纤维层2相互叠合连接构成；第一纤维层1重量为38g/m2，成分为70％木浆粕、30％棉浆粕；第二纤维层2由中空双组份纤维和相变微胶囊构成；其中，中空双组份纤维重量为30g/m2；相变微胶囊重量为10g/m2；相变微胶囊均匀分布在中空双组份纤维的空腔5中。
其中：中空双组份纤维细度为3D，长度为40mm；中空率为30％；中空纤维为环形双组份中空纤维，其中，内环组份纤维4为低熔点聚酯纤维，熔点：120℃；外环组份纤维3为聚酯纤维，熔点：256℃；相变微胶囊6平均粒径为11μm；相变材料壁材为聚氨酯；相变材料芯材为月桂酸甲酯、固体石蜡；固体石蜡与芯材重量的百分比为4％；相变微胶囊的芯材与壁材重量比为3∶1。
上述相变非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)相变微胶囊溶液制备：将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂二月桂酸二丁基锡；然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，在氮气保护下50℃反应1h，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，在60℃下将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液；将微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却、过滤，用去离子水洗涤3次、风干24h，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成浓度为40％的相变微胶囊水溶液。
(2)第二纤维层制备：将中空双组份纤维经干法成网制成纤维网；干法纤维网先经过10bar的水压进行预湿，再经过30bar的预刺处理，对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；用所述相变微胶囊水溶液对纤维网进行浸渍槽处理，初步加固的纤维网在浸渍槽中绕过五个串联的表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉中的空心轴通高压空气以及采用两个螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；在浸渍处理后纤维网经过真空抽吸处理控制带液率在200％之间，去除多余的水溶液；再进行130℃加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层。
(3)纤维层叠合加固：将亲水性纤维通过湿法方式成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；将叠合纤维网送入平网水刺机构，采用6道低压水刺，水刺压力分别为35、35、40、45、50、45bar，对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接。
(4)将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
一种相变非织造材料生产设备，与实施例1相同。
实施例3
一种相变非织造材料，克重90g/m2，如图6、图7所示，为双层结构；由第一纤维层1、第二纤维层2相互叠合连接构成；第一纤维层1重量为45g/m2，成分为100％细旦粘胶超短纤维(0.5dtex×3mm)；第二纤维层2由中空双组份纤维和相变微胶囊构成；其中，中空双组份纤维重量为35g/m2；相变微胶囊重量为10g/m2；相变微胶囊均匀分布在中空双组份纤维的空腔5中。
其中：中空双组份纤维细度为6D，长度为51mm；中空率为50％；中空纤维为环形双组份中空纤维，其中，内环组份纤维4为聚乙烯纤维，熔点：130℃；外环组份纤维3为聚丙烯纤维，熔点：170℃；相变微胶囊6平均粒径为12μm；相变材料壁材为聚氨酯；相变材料芯材为月桂酸甲酯、固体石蜡；固体石蜡与芯材重量的百分比为4％；相变微胶囊的芯材与壁材重量比为3∶1。
上述相变非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)相变微胶囊溶液制备：将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂二月桂酸二丁基锡；然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，在氮气保护下50℃反应1h，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，在60℃下将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液；将微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却、过滤，用去离子水洗涤3次、风干24h，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成浓度为50％的相变微胶囊水溶液。
(2)第二纤维层制备：将中空双组份纤维经干法成网制成纤维网；干法纤维网先经过15bar的水压进行预湿，再经过40bar的预刺处理，对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；用所述相变微胶囊水溶液对纤维网进行浸渍槽处理，初步加固的纤维网在浸渍槽中绕过五个串联的表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉中的空心轴通高压空气以及采用两个螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；在浸渍处理后纤维网经过真空抽吸处理控制带液率在300％之间，去除多余的水溶液；再进行160℃加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层。
(3)纤维层叠合加固：将亲水性纤维通过湿法方式成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；将叠合纤维网送入平网水刺机构，采用6道低压水刺，水刺压力分别为40、45、50、55、60、60bar，对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接。
(4)将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
一种相变非织造材料生产设备，与实施例1相同。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
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、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种相变非织造材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）相变微胶囊溶液制备：将包括月桂酸甲酯和固体石蜡的微胶囊芯材溶液加入到包括聚氨酯的微胶囊壁材溶液中，搅拌反应；反应结束后冷却、过滤，洗涤、干燥，制得相变微胶囊；将相变微胶囊与水混配，制成相变微胶囊水溶液；
（2）第二纤维层制备：选用具有单中空环形双组份结构的中空疏水性纤维为原料，所述单中空环形双组份结构中构成空腔的内环组份纤维的熔点低于远离空腔的外环组份纤维的熔点；将中空疏水性纤维经成网制成纤维网；对纤维网进行初步加固，使纤维网中的纤维相互缠结，得到形态稳定的纤维网；将纤维网在含有所述相变微胶囊水溶液的浸渍装置中浸渍并绕过若干表面镂空的空心罗拉，同时对空心罗拉通高压气体以及采用若干螺杆对相变微胶囊水溶液进行搅动，促使相变微胶囊充分进入到中空疏水性纤维的空腔中；再进行加热，使相变微胶囊锁定到中空疏水性纤维的空腔中，制成第二纤维层；
（3）纤维层叠合加固：将亲水性纤维成网，制成第一纤维层；将第一纤维层叠合到第二纤维层上；对叠合纤维网进行水刺加固，使第一纤维层、第二纤维层相互连接；
（4）将水刺后的材料经过烘燥、成卷，制成相变非织造材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂，然后加入月桂酸甲酯和固体石蜡，制得油相微胶囊芯材溶液；将季戊四醇、聚乙烯醇与水混合，将聚乙烯醇均匀溶解，制得微胶囊壁材溶液。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤（1）中，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇溶解在乙酸乙酯中；加入催化剂，在惰性气体保护下45-55℃反应0.5-1.5h；
步骤（1）中，油相微胶囊芯材溶液加入到微胶囊壁材溶液中的搅拌反应时间为2-3h；
步骤（1）中，季戊四醇、聚乙烯醇与水的混合溶解温度为55-65℃；
步骤（1）中，洗涤1-5次，风干时间为20-30 h。
4.如权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述相变微胶囊水溶液的浓度30～50%。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述外环组份纤维为聚丙烯或聚酯纤维；所述内环组份纤维为聚乙烯纤维或熔点≤130℃的低熔点聚酯纤维。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，纤维网先经过8～15bar的水压进行预湿，再经过20～40bar的预刺处理，对纤维网初步加固。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，在浸渍处理后经过真空抽吸处理，去除多余的水溶液，控制纤维网的带液率在100～300%之间。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，加热温度为130～160℃。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述浸渍装置包括浸渍槽，设于所述浸渍槽中的若干表面镂空的空心罗拉，以及设于所述空心罗拉下方若干相互平行的搅动螺杆。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述空心罗拉包括空心轴和与所述空心轴同轴的圆柱壳体；所述圆柱壳体的表面上均匀分布有若干壳面通孔，所述空心轴的圆周面上均匀分布有若干轴面通孔，且位于圆柱壳体圆周面上的所述壳面通孔在空心轴表面的垂直投影与所述轴面通孔交错；所述空心轴的一端封闭，另一端设有进气口；所述进气口与外配的高压空气发生装置相连。
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