CN115538039A - 柔软无纺布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无纺布技术领域，具体涉及一种柔软无纺布的制备方法。所述柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：（1）纺丝冷却：将聚丙烯、短链硅化合物、亲聚丙烯聚合物、塑性体、钛白粉混合后，熔融加热，过滤分配，然后纺丝冷却，气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝；（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合得到柔软无纺布。本发明制备的无纺布蓬松性好，立体感更强，兼具高柔软度、高强度、高悬垂性，且不易起毛，棉柔感强，能大大提高下游产品的柔软性。

Description

柔软无纺布的制备方法
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，具体涉及一种柔软无纺布的制备方法。
背景技术
聚丙烯无纺布是将纤维通过气流或机械成网，然后经水刺、针刺或热轧修整，最后经后整理构成的无编织的布料。聚丙烯无纺布具有质轻、柔软、透气性好的优点，因此被广泛应用于婴儿纸尿裤、成人失禁裤、卫生巾等一次性卫生用品的表面层和底膜、弹性腰围等部位，能有效提高使用人员的舒适度。
近年来，随着人们对各类一次性卫生用品的质量要求越来越高，生产厂家对无纺布的各项性能指标也提出了更高的要求，尤其是如何进一步提高无纺布的柔软性和蓬松度，同时使其兼具良好的强度，是目前研究的重点。
专利CN112575447A中公开了一种阻燃型聚丙烯纺粘无纺布的加工工艺，通过将氰尿酸三聚氰胺、3,4-二羟基苯乙醇与聚丙烯三者一起熔融混合，使得聚丙烯较少被软融，从而使纤维间热粘力提高，提高无纺布的强度，并使其具有一定的阻燃性；同时通过加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与叠氮聚乙二醇硅烷相配合，使得聚丙烯纤维表面的低分子膜层的均匀性提高，提高无纺布的柔软性。但是该方案引入的氰尿酸三聚氰胺、3,4-二羟基苯乙醇与聚丙烯相容性较差，且其分子链交联度较高，在熔融混合后会逐步迁移在熔体表面，使聚丙烯纤维丝表面形成一层硬壳，在一定程度上限制了无纺布柔软性和蓬松度的进一步提高。
专利CN114262986A公开了一种柔软SMS拒水无纺布，包括纺粘层和熔喷层，其纺粘层包括以下重量份数的物质：84-92.2份聚丙烯、0.3-2.5份消光白、5-10份弹性体、2.5-3.5份柔软母粒；其主要采用聚醚改性有机硅油与聚丙烯、聚氨酯和SBS弹性体相配合制备柔软母粒，使得柔软母粒获得较佳的粘度以及柔软性，进而稳定改善无纺布的柔软度。但是该无纺布组分较为复杂，有机硅油的加入在提高无纺布柔软性的同时也会影响其亲肤性，同时针对如何提高聚丙烯无纺布的强度，该专利也未给出解决方案。
因此，需要对聚丙烯无纺布的原料组成和制备工艺进行进一步研究，从根本上提高无纺布的柔软性和蓬松度，同时使其兼具良好的强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种柔软无纺布的制备方法，制备的无纺布蓬松性好，立体感更强，兼具高柔软度、高强度、高悬垂性，且不易起毛，棉柔感强，能大大提高下游产品的柔软性。
本发明所述的柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：将聚丙烯、短链硅化合物、亲聚丙烯聚合物、塑性体、钛白粉混合后，熔融加热，过滤分配，然后纺丝冷却，气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为140-150℃，压力为45-55KPa，得到柔软无纺布。
步骤（1）中，所述聚丙烯在230℃、2.16Kg条件下的熔体质量流动速率为30-43g/10min，等规指数≥95.0%，灰分≤0.02wt%，拉伸弹性模量≥1280MPa，拉伸屈服应力≥30.0MPa，拉伸断裂应力≥8MPa。
步骤（1）中，所述短链硅化合物为氨基有机硅树脂，优选为上海松亚化工有限公司生产的ZR-2505；短链硅化合物的加入量为聚丙烯质量的3-8%，优选为5%。
步骤（1）中，所述亲聚丙烯聚合物为聚丙烯弹性体（POE），优选为埃克森美孚公司生产的7020BF；亲聚丙烯聚合物的加入量为聚丙烯质量的1%-5%，优选为2%。
本发明采用的短链硅化合物和亲聚丙烯聚合物，在纤维中与聚丙烯有良好的相容性，不会像酰胺类物质一样析出表面，有利于改善产品滑度，产品更干爽，产品使用时喷胶量更少。
步骤（1）中，所述塑性体为乙烯-α-烯烃共聚物，230℃、2.16Kg条件下熔体质量流动速率为39.7g/10min，190℃、2.16Kg条件下熔体质量流动速率为20.6g/10min；优选为湖南立为新材料有限公司生产的LW0142；塑性体的加入量为聚丙烯质量的3-8%，优选为5%。
在纺丝冷却时，塑性体能减缓纤维冷却时间，得到纤维更细的无纺布，纤维细度在14-15微米。
步骤（1）中，所述钛白粉的粒径为0.2-0.4μm；钛白粉的加入量为聚丙烯质量的1-2%，优选为1.2%。
步骤（1）中，熔融加热温度为220-250℃。
步骤（1）中，过滤分配的过滤孔径为300-500目；分配时采用“衣架”式分配，通道由两部分组成，最上方为“衣架”状的主通道，“衣架”状流通道的形状与分配箱体的中央位置相对称，并扩展到两端的最宽位置，同时逐渐下垂，其横截面尺寸则随着离中央位置渐远而变小，另一部分为垂直的扁平狭缝，狭缝的宽度保持一致，但高度则由中部最高向两端逐渐变低。
步骤（1）中，纺丝冷却的冷风风量为6000-10000m3/min，温度为10-18℃，湿度为65%，风速为0.5-2m/s。
步骤（1）中，气流拉伸的气流压力为0.05-0.12MPa，牵伸气流速度为3000-10000m/min，丝速为1500-5000m/min。
本发明通过调整冷风风量和牵伸气流的速度，使纤维丝在牵伸过程中，横向丝更多，使得无纺布产品强度更高且更加蓬松。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用短链硅化合物、亲聚丙烯聚合物和塑性体对聚丙烯进行改性，其中短链硅化合物、亲聚丙烯基团在纤维中与聚丙烯有良好的相容性，改善了无纺布中添加的小分子物质易析出的问题，产品更干爽，在使用时喷胶量更少，在纺丝冷却时，塑性体能减缓纤维冷却时间，得到纤维更细的无纺布；
（2）本发明制备的无纺布纤维更细，兼具高柔软度和高强度，在使用时可以以更低的克重满足产品指标要求，而且伸长率较小，在上机使用时纵向变形率小，加工速度快；
（3）本发明制备的无纺布和市面上同类产品相比，蓬松性好，立体感更强，兼具高柔软度、高强度、高悬垂性，且不易起毛，棉柔感强，能大大提高下游产品的柔软性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例中所使用的原料，如无特别说明，均为市售常规原料；实施例中所使用的工艺方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例中所采用的部分原料说明如下：
聚丙烯：230℃、2.16Kg条件下熔体质量流动速率为30-43g/10min，等规指数≥95.0%，灰分≤0.02wt%，拉伸弹性模量≥1280MPa，拉伸屈服应力≥30.0MPa，拉伸断裂应力≥8MPa；
氨基有机硅树脂：上海松亚化工有限公司生产的ZR-2505；
聚丙烯弹性体（POE）：埃克森美孚公司生产的7020BF；
乙烯-α-烯烃共聚物：湖南立为新材料有限公司生产的LW0142，230℃、2.16Kg条件下熔体质量流动速率为39.7g/10min，190℃、2.16Kg条件下熔体质量流动速率为20.6g/10min。
实施例1
一种柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、5份氨基有机硅树脂、2份聚丙烯弹性体、5份乙烯-α-烯烃共聚物、1.2份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在240℃熔融加热，采用300目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为8000m3/min，温度为15℃，湿度为65%，风速为1m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为8000m/min，丝速为3000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为145℃，压力为50KPa，得到柔软无纺布。
实施例2
一种柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、3份氨基有机硅树脂、1份聚丙烯弹性体、4份乙烯-α-烯烃共聚物、1.5份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在220℃熔融加热，采用400目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为9000m3/min，温度为10℃，湿度为65%，风速为1.5m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.05MPa，牵伸气流速度为3000m/min，丝速为1500m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为140℃，压力为55KPa，得到柔软无纺布。
实施例3
一种柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、6份氨基有机硅树脂、3份聚丙烯弹性体、8份乙烯-α-烯烃共聚物、2份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在250℃熔融加热，采用500目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为7000m3/min，温度为15℃，湿度为65%，风速为0.5m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为7000m/min，丝速为4000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米，旦数1.4旦；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为150℃，压力为45KPa，得到柔软无纺布。
实施例4
一种柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、8份氨基有机硅树脂、5份聚丙烯弹性体、3份乙烯-α-烯烃共聚物、1份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在230℃熔融加热，采用300目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为10000m3/min，温度为12℃，湿度为65%，风速为1m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为5000m/min，丝速为2000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为145℃，压力为45KPa，得到柔软无纺布。
实施例5
一种柔软无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、7份氨基有机硅树脂、4份聚丙烯弹性体、6份乙烯-α-烯烃共聚物、1.8份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在240℃熔融加热，采用400目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为6000m3/min，温度为18℃，湿度为65%，风速为2m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.12MPa，牵伸气流速度为10000m/min，丝速为5000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为150℃，压力为50KPa，得到柔软无纺布。
对比例1
本对比例的柔软无纺布不添加塑性体，制备方法包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、5份氨基有机硅树脂、2份聚丙烯弹性体、1.2份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在240℃熔融加热，采用300目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为8000m3/min，温度为15℃，湿度为65%，风速为1m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为8000m/min，丝速为3000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在14-15微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为145℃，压力为50KPa，得到柔软无纺布。
对比例2
本对比例的柔软无纺布不添加短链硅化合物，制备方法包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、2份聚丙烯弹性体、5份乙烯-α-烯烃共聚物、1.2份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在240℃熔融加热，采用300目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为8000m3/min，温度为15℃，湿度为65%，风速为1m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为8000m/min，丝速为3000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在20-22微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为145℃，压力为50KPa，得到柔软无纺布。
对比例3
本对比例减小冷风风量和牵伸气流速度，制备方法包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：以质量份数计，将100份聚丙烯、5份氨基有机硅树脂、2份亲聚丙烯聚合物（质量比1:1的聚丙烯均聚物与聚丙烯共聚物）、5份乙烯-α-烯烃共聚物、1.2份钛白粉（粒径0.2-0.4μm之间）混合后，在240℃熔融加热，采用300目的孔径进行过滤分配，然后设置冷风风量为2000m3/min，温度为15℃，湿度为65%，风速为1m/s，进行纺丝冷却，再设置气流压力为0.1MPa，牵伸气流速度为2000m/min，丝速为1000m/min，进行气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝，纤维细度在26-28微米；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为145℃，压力为50KPa，得到柔软无纺布。
将各实施例和对比例制备的无纺布进行性能测试，其中纵向强力、纵向断裂伸长率、横向强力、横向断裂伸长率参照标准GB/T 12914-2018进行测试，柔软度参照标准GB/T8942-2016进行测试。结果如表1所示。
表1 性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从表1的测试结果可以看出，本发明采用短链硅化合物、亲聚丙烯聚合物和塑性体对聚丙烯进行改性，并通过调整冷风风量和牵伸气流的速度，能够增加横向丝的数量，得到纤维更细、强度更高的无纺布，且无纺布更加蓬松柔软。

Claims (10)

1.一种柔软无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）纺丝冷却：将聚丙烯、短链硅化合物、亲聚丙烯聚合物、塑性体、钛白粉混合后，熔融加热，过滤分配，然后纺丝冷却，气流拉伸，得到改性聚丙烯纤维丝；
（2）牵伸铺网：将改性聚丙烯纤维丝进行铺网，得到三层纤网；
（3）热轧加固：将三层纤网通过热轧机进行复合，热轧机温度为140-150℃，压力为45-55KPa，得到柔软无纺布。
2.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯在230℃、2.16Kg条件下的熔体质量流动速率为30-43g/10min。
3.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：所述短链硅化合物为氨基有机硅树脂；短链硅化合物的加入量为聚丙烯质量的3-8%。
4.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：所述亲聚丙烯聚合物为聚丙烯弹性体；亲聚丙烯聚合物的加入量为聚丙烯质量的1%-5%。
5.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：所述塑性体为乙烯-α-烯烃树脂；塑性体的加入量为聚丙烯质量的3-8%。
6.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：所述钛白粉的粒径为0.2-0.4μm；钛白粉的加入量为聚丙烯质量的1-2%。
7.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：熔融加热温度为220-250℃。
8.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：过滤分配的过滤孔径为300-500目。
9.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：纺丝冷却的冷风风量为6000-10000m3/min，温度为10-18℃，湿度为65%，风速为0.5-2m/s。
10.根据权利要求1所述的柔软无纺布的制备方法，其特征在于：气流拉伸的气流压力为0.05-0.12MPa，牵伸气流速度为3000-10000m/min，丝速为1500-5000m/min。
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