CN116949687A - 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布 - Google Patents

一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布 Download PDF

Info

Publication number
CN116949687A
CN116949687A CN202311007142.6A CN202311007142A CN116949687A CN 116949687 A CN116949687 A CN 116949687A CN 202311007142 A CN202311007142 A CN 202311007142A CN 116949687 A CN116949687 A CN 116949687A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
controlled
pha
spinning
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311007142.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陈杨
郝景标
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nox Bellcow Cosmetics Co Ltd
Original Assignee
Nox Bellcow Cosmetics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nox Bellcow Cosmetics Co Ltd filed Critical Nox Bellcow Cosmetics Co Ltd
Priority to CN202311007142.6A priority Critical patent/CN116949687A/zh
Publication of CN116949687A publication Critical patent/CN116949687A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
    • D04H3/009—Condensation or reaction polymers
    • D04H3/011—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/04—Melting filament-forming substances
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/06—Feeding liquid to the spinning head
    • D01D1/09—Control of pressure, temperature or feeding rate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/14—Stretch-spinning methods with flowing liquid or gaseous stretching media, e.g. solution-blowing
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制备可生物降解的纺粘无纺布的工艺方法，该工艺方法包括粒子干燥、熔融挤压、纺丝和热轧粘合的步骤，其中：在粒子干燥步骤中，将PHA粒子在55‑85℃温度下进行干燥；在熔融挤压步骤中，将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，所述的分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；在纺丝步骤中，通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度；在热轧粘合步骤中，将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成具有一定断裂强度的PHA纺粘无纺布。本发明只采用PHA制备纺粘无纺布，其可用作面膜基布，使用后在自然条件下就能生物降解。

Description

一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布。
背景技术
无纺布，或称非织造布，是一种不需要纺纱织布而形成的织物，其将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。无纺布突破了传统的经纬纺织，具有工艺流程短、生产速率快、产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。
无纺布在日化领域和化妆品领域的应用越来越广。无纺布常见的成分是石油基成分，如涤纶、丙纶、锦纶、氨纶、腈纶等，其使用也带来了令人头疼的环保问题。因而，开发生物基的、可降解的无纺布，逐渐为人们所关注。
在生物基可降解的高分子家族中，聚乳酸(PLA)(L-聚乳酸、D-聚乳酸、D,L-聚乳酸)或PLA共聚物被视为有发展潜力的、对环境友好的高分子材料之一，其具有良好的生物降解性，在特定条件下可被自然界中的微生物完全降解为二氧化碳和水。近年来PLA均聚物或共聚物在包装、纺织等领域的应用已引起越来越广泛的关注。但是，PLA的某些化学物理性质，如热变形温度相对较低、熔体黏度高、在较高温度下易降解、自然条件下降解速度慢、手感较硬等，严重制约了PLA均聚物或共聚物作为新型环保纤维材料的推广应用。
作为另一类生物基可降解高分子材料，聚羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)是近几十年迅速发展起来的天然的高分子生物材料，是微生物合成的一种细胞内聚酯，其均聚物或共聚物具有良好的力学性能、生物相容性和生物降解性。目前已发现能够降解PHA的微生物种类特别多，例如在1993年学者Mergaert就从土壤中发现有295种微生物可以降解PHA(P3HB)，其中包括105种革兰阳性菌、68钟放线菌以及86种霉菌。由于PHA能够在土壤中被各种细菌降解，因此，PHA产品使用后，可以直接废弃，让其在自然环境中降解，因为它能在土壤或堆肥条件下分解为二氧化碳、水和生物质。
然而，PHA均聚物或共聚物的某些固有缺陷如在较高温度下易降解、结晶速度慢、脆性大、熔融纺丝性能较差等，严重制约了生物基可降解纤维制备技术的发展以及生物基可降解纤维材料的应用。以PHBV为例，需要采用电纺丝和干法纺丝法来制备PHBV纤维，这固然在一定程度上避免了PHBV的热降解，但需要在纺丝前配制PHBV溶液，使用挥发、有毒溶剂，且纺丝速度低，导致较低的生产效率和较高的成本。采用熔融纺丝法制备PHBV纤维，则面临PHBV热降解、结晶速度慢、脆性大等问题，虽可通过与其它高分子(如CO2聚合物、PCL)共混或加入成核剂(如TiO2)加以改善，但CO2聚合物为非结晶性高分子，不利于纤维力学强度的提高；PCL熔点约为60℃，与PHBV熔点(150～160℃)相差较大，在PHBV纺丝温度(170～175℃)下PCL发生降解，同样不利于制备较高力学强度的纤维；添加成核剂(TiO2)能改善PHBV的结晶性，但仍需要在喷丝板下放置热水浴，限制了纺丝速度的提高，同时成核剂也容易造成纺丝组件堵塞，不利于长期连续生产。因此，通过目前公知方法所制得的含PHBV的纤维的力学强度一般都不超过1.8cN/dtex。
中国专利CN 201110232812.5公开了一种生物基可降解纤维及其制备方法。该专利的生物基可降解纤维为包含体积结晶度为5～75﹪的PHA均聚物或共聚物以及体积结晶度为5～65﹪的PLA均聚物或共聚物的组合物，PHA均聚物或共聚物占纤维重量的5～55﹪，PLA均聚物或共聚物占纤维重量的45～95﹪。具体制备方法是首先将PHA均聚物或共聚物以及PLA均聚物或共聚物分别进行真空干燥，然后按比例进行物理混合，熔融纺丝，最后进行后处理。该专利通过采用PLA+PHA的混合物，来解决单独使用PHA成分进行熔融纺丝时所带来的技术困难，但无法回避的是，PLA在自然条件下降解速度太慢。
中国专利CN 201510501163.2公开了一种可降解、阻燃、抗静电型手术衣用无纺布及其制造方法，该专利的手术衣用无纺布包括：由下至上依次粘结的第一基布层、隔热层、防水层、活性炭吸附层及第二基布层；其中，第一基布层由聚羟基丁酸酯与聚乳酸熔融、喷丝形成的复合纤维纵横交错排布形成；第二基布层由聚丙烯与改性聚丙烯腈熔融、喷丝形成的复合纤维纵横交错排布形成；第一基布层和第二基布层表面分别开设有若干通孔，开孔率为90-95％，孔径为0.1-0.2mm。类似地，该专利的第一基布层也是采用PLA+PHA的混合物。
中国专利申请CN 201680088059.8公开了一种由聚羟基烷酸构成的纳米纤维结构体以及无纺布，在该专利申请的说明书中虽然表示可采用电喷雾沉积(ESD)法、熔喷法或其他方法来制造聚羟基烷酸纳米纤维，但说明书中仅公开了ESD法。这个所谓的电喷雾沉积法，其实就是静电纺丝，这种工艺的主要缺点是：1、产能很小，无法大批量使用；2、产品的克重很低，不超过10g/m2；3、电喷溶液(静电纺丝溶液)需要使用挥发性的、有毒的氯仿作为聚羟基烷酸(PHA)的溶剂；4、产品断裂强度不高，支撑力不高。
中国专利申请CN 201810025373.2公开了一种可降解正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：A、将真空干燥后体积结晶度为5-70％的PHA均聚物或共聚物和体积结晶度为5-60％的PLA均聚物或共聚物按1:9～1:1比例进行物理混合形成混合料；B、将混合料注入带有加热装置的挤出设备中进行熔融，之后再采用熔喷法在176～225℃的纺丝温度下收集熔喷无纺布即得可降解的PLA基材；C、准备铸膜液，并将铸膜液涂覆于PLA基材上，形成底膜层；E、从PLA基材上取下底膜层，得到可降解正渗透膜。可见，在该专利申请中，制备无纺布时所使用的也是PLA+PHA的混合物，而且采用熔喷法制备无纺布。熔喷法所形成的无纺布断裂强度很差，没有支撑性能，无法用于面膜中。
中国专利申请CN 202110816350.5公开了一种PHBV和PLA生物可降解抗菌消臭纺粘无纺布的制备工艺，纺粘无纺布按其重量比包括1％～20％PHBV材料和80％～99％的PLA材料，两者共混后经纺丝、牵伸、成网、热合的纺粘工艺制成纺粘无纺布。与中国专利CN201110232812.5一样，该专利申请也是采用PLA+PHA的混合物来形成纺粘无纺布，以解决单独使用PHA成分形成无纺布时所带来的技术困难。
中国专利CN 202111380905.2公开了一种用于纸尿裤的复合吸收芯体的制备工艺，包括：下层聚乳酸纤网的制备、吸收层的制备、上层聚乳酸纤网的制备、针刺复合、热粘合加固、烫光、分切和卷绕为成品；吸收层包括按照上下层顺序铺放的高吸水树脂和木浆纤维层。该专利采用了单独的PLA来形成无纺布的纤网。
PHA均聚物或共聚物能够通过生物发酵方法由淀粉等生物质原料制备而成，能在土壤或堆肥条件下分解为二氧化碳、水和生物质，并最终代谢降解为二氧化碳和水。以PHA均聚物或共聚物为原料制备生物基可降解纤维，有利于提供一种符合环保与可持续发展要求的化学纤维品种。
因此，开发一种能完全采用PHA的无纺布生产技术是当前业内亟需解决的问题，该技术所制备的无纺布能够改善纤维性能，降低生产成本，满足使用要求。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布，该制备方法利用PHA制备纺粘无纺布，能有效解决纺粘无纺布在自然条件下堆肥降解的难题，而且所得无纺布具有较好的断裂强度，支撑性较好，能应用于面膜等场合。
为实现上述的发明目的，一方面，本发明提供了一种制备可生物降解的纺粘无纺布的工艺方法，该工艺方法包括粒子干燥、熔融挤压、纺丝和热轧粘合的步骤，其中：
在粒子干燥步骤中，将PHA粒子在55-85℃温度下进行干燥，以去除PHA粒子中的水分；
在熔融挤压步骤中，将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，该分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；其中，螺杆入口低温区的温度控制为150-170℃，熔融挤压熔融区的温度控制在165-185℃，高温流动区的温度控制为175-195℃，混匀区的温度控制为160-180℃且设置有搅拌钉，喷丝模头区的温度控制为190-210℃；
在纺丝步骤中，设置有冷却风和牵伸风，并通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度；
在热轧粘合步骤中，将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成PHA纺粘无纺布，该PHA纺粘无纺布具有相当的断裂强度。在发明人的测试中，25g/m2的PHA纺粘无纺布断裂强度可高达30.25N/5cm，而同是25g/m2的PHA熔喷无纺布断裂强度只有15.28N/5cm，因此，PHA纺粘无纺布具有较好的断裂强度性能，具有较好的应用价值。
在本发明工艺方法的粒子干燥步骤中，温度的控制是比较严格的。本发明应尽可能在低温条件下去除PHA粒子中的水分，由于干燥过程所需的时间相对较长，如果温度过高，会导致分子热降解，不利于后续的纺丝，而且容易出现断丝、滴浆、并丝等纺丝不畅等现象，从而影响纺粘无纺布外观。所以本发明中PHA粒子的干燥温度控制在55-85℃。干燥的时间可以控制在4-8小时。
在本发明工艺方法的熔融挤压步骤中，温度的控制更加严格。为了更好的温度控制，本发明将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，其中，螺杆入口低温区温度控制在150-170℃，该区域温度不能太高，太高会导致螺杆入口出的粒子相互粘连、环结，堵塞入料口，无法正常生产；熔融挤压熔融区的温度控制在165-185℃之间，该区域处于熔融挤压阶段，粒子在该区域、此温度范围内不断地被融化、挤压，使其充分熔融；高温流动区对温度控制为175-195℃，该区域的温度较高，目的是使得PHA粒子彻底熔解，充分流动；混匀区的温度控制在160-180℃，该区域的温度稍低，主要目的是使得在搅拌钉的物理作用下，使熔融料体混合均匀；喷丝模头区的温度控制为190-210℃，该区域温度最高，以使得纺丝更加流畅、流动性更好。
本发明中，在温度分区控制的区间内，温度控制呈现：低→稍高→高→稍低→更高的变化规律，以更好地实现熔融纺丝。如果不对温度进行分区控制，即每个区域都达到相对较高的相同高温(熔融温度)，则会出现两个异常现象；其中，一个异常现象是，螺杆进料口容易结块，导致无法下料，甚至出现螺杆停转的现象；另一个异常现象是，由于温度过高，分子链断裂，导致纺丝出来的产品有短丝、滴浆现象。
在本发明的工艺方法中，克服了聚羟基脂肪酸酯PHA均聚物或共聚物在较高温度下易降解、结晶速度慢、脆性大、熔融纺丝性能较差等缺点，成功地通过纺粘工艺制备出纺粘无纺布。
由于PHA同时具有良好的生物相容性能和生物可降解性，本发明所得PHA纺粘布能够在大自然中自然降解，可完全实现堆肥生物降解，符合DIN EN 13432、ASTM D6400标准要求。
在本发明工艺方法的纺丝步骤中，冷却风设置在喷丝板下方，并设置为与长丝形成90°的直吹效果，待出丝后对长丝进行有效冷却，防止断丝。牵伸风则位于冷却风下方，长丝被冷却风冷却后长丝的温度处于熔点以下(即有效固化后)，牵伸风与长丝形成90℃直吹，在下抽风机的配合下，在牵伸管道内对长丝进行有效牵伸。
优选地，在本发明工艺方法的纺丝步骤中，将冷却风的温度控制在8-20℃，冷却风的转速控制在1500-2500rpm之间。如此控制的主要目的是降低PHA长丝的温度，防止在后续的牵伸过程中出现断丝的。
发明人在实验中发现，当冷却温度低于8℃时，长丝过早、过度冷却，不易被牵伸，导致长丝太粗，使产品的达不到良好的细腻风格较差，不适用于美妆用产品；而当冷却温度高于20℃时，从喷丝板出来的长沙得不到良好的冷却，在牵伸过程中，会出现断丝现象，得不到正常的产品；
发明人在实验中还发现，当冷却风的转速低于1500rpm时，在远离风板区域的长丝得不到良好的冷却，同样会出现断丝现象，而当冷却风转速高于2500RPM时，长丝过早冷却，长丝没有得到有效的拉伸，得到的长丝较粗，无法满足美妆用的要求。
优选地，在本发明工艺方法的纺丝步骤中，将牵伸风的温度控制在15-30℃之间，牵伸风的转速控制在1500-2500rpm之间。如此控制的主要目的是在将长丝拉细的同时提高长丝的结晶度和晶体取向度，保证长丝又细且结晶度较高。
在本发明工艺方法的热粘合中，将长丝间通过轧点粘合在一起，形成具有一定断裂强度的PHA纺粘无纺布。该步骤中，通常将温度设置在80-120℃之间，线压力设置在50-80N/cm之间；如果温度或线压力太大，则所得无纺布的布面发脆，硬挺度太高，而若温度或者压力太低，则长丝间不能很好的粘合在一起，无法形成具有较好断裂强度的无纺布。
在本发明的工艺方法中，在熔融挤压步骤之后、纺丝步骤之前，还可以包括熔体过滤步骤，以去除料体的杂质以及螺杆碳化产生的碳化，保证纺丝过程的稳定性，过滤所用的过滤网的目数为100目-300目。原料中无法预计的杂质、以及高温导致从管道边缘脱落的积炭等，影响纺丝，可通过对熔体进行过滤而除去。
在本发明的工艺方法中，在熔融挤压步骤之后、纺丝步骤之前，还可以包括计量(挤出)步骤，以控制PHA的纺丝量。在计量挤出阶段或步骤中，其工艺参数主要控制PHA的纺丝量，是控制生产线产能的主要参数，通常将计量泵的转速控制在10rpm-30rpm之间。
在本发明的工艺方法中，还可以包括一些其它的工艺步骤，例如，将热粘合处理的无纺布通过卷绕极进行卷绕、然后分切成所需幅宽等步骤。
另一方面，为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了一种采用上述工艺方法制备的、由PHA形成的可生物降解的纺粘无纺布。
虽然PHA已被人类发现已久，但其应用场合并不多，究其原因，主要是因为PHA是一种热敏性材料，很难做到既保证分子断裂尽可能少，又保证良好的纺丝效果、较高的长丝结晶度、较小的纤维细度。本发明通过对纺粘工艺的精确控制，成功制备了PHA纺粘无纺布，这种PHA纺粘无纺具有较好的力学性能，可适用于多种场合。
需要注意的是，本发明的PHA纺粘无纺布是指配方中只有PHA或单独采用PHA、而没有采用其它的不能生物降解的聚合物如PP、PE或不易生物降解的聚合物如PLA等来改进PHA的纤维性能、成丝性能或无纺布力学性能，但这不排除后续可能根据需要，会加入色母粒、柔软母粒等功能材料。
再一方面，为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了上述的可生物降解的纺粘无纺布在用作面膜基布方面的用途。
相对于现有技术，本发明主要有以下有益效果：
(1)现有技术中通过目前公知方法所制得的含PHA的纤维的力学强度一般都不超过1.8cN/dtex，而本发明中所制备的纯PHA长丝纤维的力学强度经测定平均可达到2.48cN/dtex；
(2)现有技术中只有PHA与其它可生物降解性能差的聚合物混合纺丝所得到的无纺布，尚没有提供利用纺粘工艺制备的PHA纺粘无纺布；
(3)本发明的PHA纺粘无纺布可用作面膜基布，使用后在自然条件下就能生物降解，在堆肥条件下更容易生物降解。
下面，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但这些具体实施方式只是针对本发明某些特定的具体实施方式的说明而已，并非是对本发明的限定。
附图说明
图1是PHA粒子在过高干燥温度下干燥后进行纺丝时照片；
图2是螺杆挤出机没有进行分区温度控制时(均在熔融温度下)纺丝产品出现断丝现象的照片；
图3是螺杆挤出机没有进行分区温度控制时(均在熔融温度下)纺丝产品出现滴浆现象的照片；
图4是纺丝时冷却温度高于20℃从喷丝板出来的长丝得不到良好的冷却、在牵伸过程中出现断丝现象的照片。
具体实施方式
在下面的具体实施方式中，所使用的主要原料包括：
共聚PHA粒子是全生物基合成，分子的主要构成单元是3-羟基丁酸和4-羟基丁酸，生产厂家为珠海麦得发生物科技股份有限公司，牌号为SBP-10；
所使用的主要设备包括：
干燥设备厂家为张家港市米亚格机械科技有限公司，型号为GZ-500；
螺杆挤出机为张家港市恩赐机械有限公司，型号为PEIJIAN；
纺丝设备为德国(Enka)恩卡公司，型号为：50cm×20cm；
热轧机为盐城市鑫创机械有限公司，型号为XC-55
PHA粒子干燥条件的对比实验
在实验的最初阶段，发明人为了提高干燥效率，在GZ-500干燥设备中，将干燥温度设置在110℃干燥2-4小时，但最终纺丝几乎很难成丝，如图1所示；
经过大量实验和偶然发现，发明人最终认识到，干燥温度太高，可能会导致PHA分子热降解，分子链断裂，不利于后续的纺丝，使得PHA粒子可纺性很差，甚至不能成丝；当干燥的温度高于85℃时，很容易出现断丝、滴浆、并丝等纺丝不畅等现象，从而影响纺粘无纺布外观。而将PHA粒子的干燥温度控制在55-85℃，干燥的时间控制在4-8小时，就可以实现很好地干燥；干燥后的PHA粒子可以较为顺畅地实现纺丝。
熔融挤压分区温度控制的对比实验
在实验的最初阶段，发明人并没有对熔融挤压进行分区温度控制，而是在PEIJIAN螺杆机中从螺杆入口到喷丝模头区间的整个区域都采用相同的熔融温度175-195℃，但经常会出现两个异常现象，一个异常现象是螺杆进料口容易结块，导致无法下料，甚至出现螺杆停转的现象，另一个异常现象是，纺丝出来的产品有如图2和图3所示的断丝、滴浆现象，发明人认为可能是由于温度过高、PHA分子链出现断裂所致。
经过发明人不断探索和总结，发现在熔融挤压步骤中，对温度进行分区控制，则能更好地实现熔融纺丝。例如，温度控制可以呈现低→稍高→高→稍低→更高的变化规律。具体地，可依次包括如下分区：螺杆入口低温区，其温度控制在150-170℃，该区域温度高过170℃，就可能会导致螺杆入口出的粒子相互粘连、环结，堵塞入料口；熔融挤压熔融区，其温度控制在165-185℃之间，使得PHA粒子在该区域内被融化、挤压，充分熔融；高温流动区，其温度控制为175-195℃，使得PHA粒子彻底熔解，充分流动；混匀区，其温度控制在160-180℃，使得在搅拌钉的物理作用下，使熔融料体混合均匀；喷丝模头区，其温度控制为190-210℃，以使得纺丝更加流畅、流动性更好。
纺丝时不同冷却风温度的对比测试
发明人发现，当冷却温度低于8℃时，长丝过早冷却，导致长丝太粗，使产品的达不到良好的细腻风格较差，不适用于美妆用产品；当冷却温度高于20℃时，从喷丝板出来的长沙得不到良好的冷却，在牵伸过程中，会出现断丝现象，如图4所示，得不到正常的产品。通过实验测试数据如下表1所示：
表1
不同冷却风温度 ＜8℃ 8-20℃ ＞20℃
长丝细度 23.64μm 15.28μm 断丝
纺丝时不同冷却风转速的对比测试
发明人进一步发现，当冷却风转速低于1500rpm时，在远离风板区域的长丝得不到良好的冷却，同样会出现如图4所示的类似断丝现象。当冷却风转速高于2500RPM时，长丝过早冷却，长丝没有得到有效的拉伸，得到的长丝较粗，无法满足美妆用的要求。实验测试数据如下表2所示：
表2
不同冷却风转速 ＜1500RPM 1500-2500RPM ＞2500RPM
长丝细度 断丝 15.28μm 20.32μm；
纺丝时不同牵伸风温度和不同牵伸风转速的对比测试
发明人通过实验发现，若将牵伸风的温度控制在15-30℃之间、将牵伸风的转速控制在1500-2500rpm之间，在将长丝拉细的同时可提高长丝的结晶度和晶体取向度，保证长丝又细且结晶度较高。表3显示了不同牵伸风温度下的纤维细度及结晶度，表4显示了不同牵伸风量下的纤维细度及结晶度：
表3
牵伸风温度，℃ 15 20 25 30
纤维细度，μm 21.35 19.85 18.09 17.08
结晶度％ 39.65 47.62 51.64 52.63
表4
牵伸风量RPM 1500 1750 2000 2250 2500
纤维细度，μm 20.03 18.25 17.32 17.08 16.98
结晶度％ 38.26 45.62 49.29 50.23 52.34
实施例1
依次按照下列步骤和工艺条件制备本发明的可生物降解的纺粘无纺布：
(1)粒子干燥：将PHA粒子在55-65℃温度下干燥8小时，去除PHA粒子中的水分；
(2)熔融挤压：将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，该分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；其中，螺杆入口低温区的温度控制为150-160℃，熔融挤压熔融区的温度控制在165-175℃，高温流动区的温度控制为175-185℃，混匀区的温度控制为160-170℃且设置有搅拌钉，喷丝模头区的温度控制为190-200℃；
(3)纺丝：该阶段中设置有冷却风和牵伸风对喷丝模头喷出的纤维丝进行冷却和牵伸，并通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度，其中，将冷却风的温度控制在8-14℃，冷却风的转速控制在1500-2000rpm之间，将牵伸风的温度控制在15-22℃之间，牵伸风的转速控制在1500-2000rpm之间；
(4)热轧粘合：将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成PHA纺粘无纺布，其中将温度设置在80-100℃之间，线压力设置在50-65N/cm之间。经测定，所制备的25g/m2的PHA纺粘无纺布断裂强度为20.54N/5cm。
实施例2
依次按照下列步骤和工艺条件制备本发明的可生物降解的纺粘无纺布：
(1)粒子干燥：将PHA粒子在75-85℃温度下干燥4小时，去除PHA粒子中的水分；
(2)熔融挤压：将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，该分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；其中，螺杆入口低温区的温度控制为160-170℃，熔融挤压熔融区的温度控制在175-185℃，高温流动区的温度控制为185-195℃，混匀区的温度控制为170-180℃且设置有搅拌钉，喷丝模头区的温度控制为200-210℃；
(3)熔体过滤：用目数为100目-300目的过滤网对熔体进行过滤，以去除料体的杂质以及螺杆碳化产生的碳化，保证纺丝过程的稳定性；
(4)计量(挤出)步骤：控制生产线产能的主要参数，通常将计量泵的转速控制在10rpm-30rpm之间，控制PHA的纺丝量；
(5)纺丝：该阶段中设置有冷却风和牵伸风对喷丝模头喷出的纤维丝进行冷却和牵伸，并通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度，其中，将冷却风的温度控制在14-20℃，冷却风的转速控制在2000-2500rpm之间，将牵伸风的温度控制在23-30℃之间，牵伸风的转速控制在2000-2500rpm之间；
(6)热轧粘合：将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成PHA纺粘无纺布，其中将温度设置在100-120℃之间，线压力设置在65-80N/cm之间。经测定，所制备的25g/m2的PHA纺粘无纺布断裂强度为30.25N/5cm。
实施例3
依次按照下列步骤和工艺条件制备本发明的可生物降解的纺粘无纺布：
(1)粒子干燥：将PHA粒子在65-75℃温度下干燥6小时，去除PHA粒子中的水分；
(2)熔融挤压：将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，该分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；其中，螺杆入口低温区的温度控制为155-165℃，熔融挤压熔融区的温度控制在170-180℃，高温流动区的温度控制为180-190℃，混匀区的温度控制为165-175℃且设置有搅拌钉，喷丝模头区的温度控制为195-205℃；
(3)熔体过滤：用目数为100目-300目的过滤网对熔体进行过滤，以去除料体的杂质以及螺杆碳化产生的碳化，保证纺丝过程的稳定性；
(4)计量(挤出)步骤：控制生产线产能的主要参数，通常将计量泵的转速控制在10rpm-30rpm之间，控制PHA的纺丝量；
(5)纺丝：该阶段中设置有冷却风和牵伸风对喷丝模头喷出的纤维丝进行冷却和牵伸，并通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度，其中，将冷却风的温度控制在12-18℃，冷却风的转速控制在1800-2300rpm之间，将牵伸风的温度控制在20-25℃之间，牵伸风的转速控制在1800-2200rpm之间；
(6)热轧粘合：将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成PHA纺粘无纺布，其中将温度设置在90-110℃之间，线压力设置在60-70N/cm之间；经测定，所制备的25g/m2的PHA纺粘无纺布断裂强度为24.68N/5cm；
(7)将步骤(6)所得的热粘合处理的无纺布通过卷绕极进行卷绕，然后分切成所需幅宽。
实施例4
取实施例1-3之一所制备的可生物降解的纺粘无纺布作为干式或湿式面膜的衬布，制备单面或双面涂敷的面膜。

Claims (9)

1.一种制备可生物降解的纺粘无纺布的工艺方法，该工艺方法包括粒子干燥、熔融挤压、纺丝和热轧粘合的步骤，其中：
在粒子干燥步骤中，将PHA粒子在55-85℃温度下进行干燥，以去除PHA粒子中的水分；
在熔融挤压步骤中，将螺杆挤出机从螺杆入口到喷丝模头区间的温度进行分区控制，所述的分区依次包括螺杆入口低温区、熔融挤压熔融区、高温流动区、混匀区和喷丝模头区；其中，所述螺杆入口低温区的温度控制为150-170℃，所述熔融挤压熔融区的温度控制在165-185℃，所述高温流动区的温度控制为175-195℃，所述混匀区的温度控制为160-180℃且设置有搅拌钉，所述喷丝模头区的温度控制为190-210℃；
在纺丝步骤中，设置有冷却风和牵伸风，并通过控制冷却风温度、冷却风风量以及牵伸风温度、牵伸风风量，控制纤维的细度以及结晶度；
在热轧粘合步骤中，将纤维长丝间通过轧点粘合在一起，形成PHA纺粘无纺布。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其中，在熔融挤压步骤之后、纺丝步骤之前，还包括熔体过滤步骤，以去除料体的杂质以及螺杆碳化产生的碳化，保证纺丝过程的稳定性，过滤所用的过滤网的目数为100目-300目。
3.如权利要求1所述的工艺方法，其中，在熔融挤压步骤之后、纺丝步骤之前，还包括计量(挤出)步骤，以控制PHA的纺丝量。
4.如权利要求1所述的工艺方法，其中，冷却风的温度控制在8-20℃，冷却风转速控制在1500-2500rpm，以降低PHA长丝的温度，防止在后续的牵伸过程中出现断丝。
5.如权利要求1所述的工艺方法，其中，牵伸风的温度控制在15-30℃之间，牵伸风转速控制在1500—2500rpm，以便在将长丝拉细的同时提高长丝的结晶度和晶体取向度，保证长丝又细且断裂强度较高。
6.如权利要求1所述的工艺方法，其中，在热轧粘合步骤中，将热轧的温度控制在80-120℃，线压力控制在50-80N/cm。
7.如权利要求1-6之一所述的工艺方法，其中，所述的工艺方法还包括将热粘合处理的无纺布通过卷绕极进行卷绕，然后分切成所需幅宽。
8.一种采用如权利要求1-7之一所述的工艺方法制备的、由PHA形成的可生物降解的纺粘无纺布。
9.如权利要求8所述的可生物降解的纺粘无纺布在用作面膜基布方面的用途。
CN202311007142.6A 2023-08-10 2023-08-10 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布 Pending CN116949687A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311007142.6A CN116949687A (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311007142.6A CN116949687A (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116949687A true CN116949687A (zh) 2023-10-27

Family

ID=88456612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311007142.6A Pending CN116949687A (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116949687A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8470222B2 (en) Fibers formed from a blend of a modified aliphatic-aromatic copolyester and thermoplastic starch
TWI649476B (zh) 溫度調節纖維質纖維及其應用
DE69826457T2 (de) Abbaubare polymerfasern: herstellung, produkte und verwendungsverfahren
CN105442185B (zh) 尺寸上稳定的非织造纤维幅材及其制造和使用方法
CN102146597B (zh) 一种含phbv的可降解纤维及其制备方法
CN110699854B (zh) 一种抗静电无纺布及其制作工艺
CN110438666A (zh) 一种复合熔喷无纺布及其制备方法
CN108265394B (zh) 一种可生物降解熔喷聚丁二酸丁二醇酯无纺布及其制备方法
CN114672892B (zh) 聚乳酸超细纤维的制备方法、复合材料的制备方法和应用
JP2006233375A (ja) 合成繊維、およびそれからなる繊維構造体
Bonakdar et al. Highly porous biobased membranes via electrospinning of PBS and CTAB
CN104674454A (zh) 聚乳酸熔融纺纤维热粘合固化三维多孔无序支架的制备方法
CN110499586B (zh) 一种静电棉材料及其制备方法和用途
CN116949687A (zh) 一种可生物降解的纺粘无纺布制备方法及所得无纺布
CN113862903B (zh) 改性聚乳酸非织造布及其制备方法和应用
CN116199867A (zh) 一种用于高效过滤熔喷布的聚乳酸材料
JP6715352B2 (ja) ポリエステルバインダー繊維
JP6534885B2 (ja) 延伸ポリエステル主体繊維および該繊維を含む繊維構造体
JP5689626B2 (ja) 湿式短繊維不織布
CN111155191B (zh) 一种超细聚酰胺11纤维及其制备方法
AU2015201126A1 (en) Dimensionally stable nonwoven fibrous webs and methods of making and using the same
CN116288808A (zh) 一种全立构复合熔融静电纺聚乳酸纤维的制备方法
CN115819931A (zh) 一种可生物降解熔喷非织造布材料及其制备方法和应用
CN116440590A (zh) 粗丝无纺布过滤材料及其制备方法
CN113557329A (zh) 非织造织物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination