CN117449037B - 一种闪纺膜材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种闪纺膜材及其制造方法，其中，闪纺膜材的制造方法包括以下步骤：（1）纺丝工序，其中，在高温高压下，使纺丝液从喷嘴喷出，纺丝液中的溶剂蒸发，纺丝液中的聚合物溶质冷却凝固成连续丝束，所述纺丝液包含聚乙烯、柔化剂以及纺丝溶剂，所述纺丝溶剂为三氯甲烷；（2）铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为0.5米/秒～20米/秒，成网单元使用的丝网的目数为50目～200目，所述传送带的传输速度为5厘米/秒～20厘米/秒；（3）成型工序，其中，成网区经传送带传送进行热压得到聚乙烯闪纺膜。
Description
技术领域
本发明涉及闪蒸技术领域，具体地说，涉及一种闪纺膜材及其制造方法。
背景技术
闪蒸纺丝（又名溶液闪蒸纺丝）是指高聚物溶液在其溶剂沸点以上高压挤出，溶剂闪蒸导致聚合物冷却固化形成纤维的纺丝方法。闪蒸纺丝技术要求高聚物和溶剂在溶剂沸点以上不分解，溶剂容易蒸发。挤出的溶液细流，在压力突然降低时引起溶剂闪蒸，使高聚物固化成纤维。闪蒸纺丝最突出的技术特征为：相分离，如溶解过程中聚合物和溶剂在高温高压下搅拌转化为均相溶液；在低压室中，稍稍降低其压力，使溶液发生一定程度的相分离，形成两液相溶液，其中，第一相为富高聚物相，第二相为富溶剂相；最后溶液由喷丝孔进入常温常压空气时，溶剂转化为蒸汽而迅速与聚合物产生相分离。
但是，现有的闪蒸的片材存在以下技术问题，闪纺膜材的厚度不均匀，使用时厚度薄的地方容易发生破损，此外，闪纺膜材在容易一段时间之后容易变硬，变得不容易使用。本发明通过在纺丝液中添加特定的柔化剂，以及，控制铺网工序中的吹风机的吹风速度、成网单元的丝网的目数以及传送带的传输速度来解决闪蒸片材存在的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种闪蒸纺制的片材的加工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明提供一种闪纺膜材的制造方法，其包括以下步骤：
（1）纺丝工序，其中，在高温高压下，使纺丝液从喷嘴喷出，纺丝液中的溶剂蒸发，纺丝液中的聚合物溶质冷却凝固成连续丝束，所述纺丝液包含聚乙烯、柔化剂以及纺丝溶剂，所述纺丝溶剂为三氯甲烷；
所述柔化剂是通过以下方法得到的，即，将山萮酸月桂酯加入到月桂酰胺中，随后在两者的混合物中依次添加改性金刚石粉、甲基纤维素、羟丙基环糊精，然后以1000-2000r/min的高转速搅拌1-2小时，搅拌结束后，得到柔化剂；
（2）铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为0.5米/秒～20米/秒，成网单元使用的丝网的目数为50目～200目，所述传送带的传输速度为5厘米/秒～20厘米/秒；
（3）成型工序，其中，成网单元经传送带传送进行热压得到聚乙烯闪纺膜材。
在一个优选的实施方式中，所述山萮酸月桂酯的含量相对于纺丝液100质量份为0.01～0.30质量份，月桂酰胺的含量相对于纺丝液100质量份为0.01～0.20质量份。
在一个优选的实施方式中，所述纺丝液的温度为165℃～240℃。
在一个优选的实施方式中，所述吹风机的吹风速度为2米/秒～10米/秒，成网区使用的丝网的目数为60目～100目，所述传送带的传输速度为6厘米/秒～10厘米/秒。
在一个优选的实施方式中，所述成网单元的形状为长方形、正方形或圆形。
在一个优选的实施方式中，在所述成型工序中，热压温度为105℃～125℃。
在一个优选的实施方式中，在所述铺网工序中，使传送带重复前后移动直至成网单元中均匀铺设有规定量的连续丝束。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯闪纺膜材的厚度为0.1mm～0.3mm。
在一个优选的实施方式中，所述聚乙烯闪纺纺制片材的单位面积重量大于50g/m2。
在一个优选的实施方式中，在所述铺网工序中，使传送带重复前后移动直至成网单元中均匀铺设有规定量的连续丝束。
第二方面，本发明提供一种闪纺膜材，其是通过上述任一项所述的闪纺膜材的制造方法制造得到的。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明通过在纺丝液中添加特定的柔化剂，以及控制铺网工序中的吹风机的吹风速度、成网单元的丝网的目数以及传送带的传输速度，能够实现减少丝网在铺网过程中的“飞舞”，最终得到闪纺膜材的质地均匀、柔韧性和透气性均非常优异。
具体实施方式
I．定义
在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所用的相关术语和实验室操作步骤均为相应领域内广泛使用的术语和常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
如本文使用的和除非另作说明，术语“约”或“大约”是指在给定值或范围的加或减10％之内。在需要整数的情况下，该术语是指在给定值或范围的加或减10％之内、向上或向下舍入到最接近的整数。
在本文的描述中，涉及到“一些实施例”、“一些实施方式”或“一些实施方案”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
如本文使用的和除非另作说明，术语“包含”，“包括”，“具有”，“含有”，包括其语法上的等同形式，通常应当理解为开放式且非限制性的，例如，不排除其他未列举的要素或步骤。
术语“闪蒸纺丝”是美国杜邦公司于20世纪90年代初期开发出的一种新型非织造布生产方法，而后被广泛用于工业化生产。闪蒸法采用了干法纺丝技术，与传统的干法纺丝不同的是，闪蒸工艺采用较低的纺丝液浓度，而以极高的压力和速度从喷丝孔中喷出，由于溶液黏度低，流动性好，液态丝条在高速运动中固化形成极细的纤维丝条，被吸附在成网帘上直接形成纤网。
术语“闪蒸片材”指的是一种类纸的科技材料，由100%高密度聚乙烯采用闪蒸法纺粘制成。其结合了纸张、织布和薄膜的材料特性于一身。
II．实施例
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
本申请所制备的试样的各个评价指标的测试方法如以下所示。
（1）柔软度（单位：mN）
柔软度：参考GB/ T 8942-2016《纸柔软度的测定》，利用ZRR-1000柔软度检测仪测试样品洗涤前后的柔软度。具体测试为：分别裁切100mm×100mm的样品，3层叠放，利用厚度为2mm的板状侧头将样品压入10mm宽的狭缝，压入时受样品弯曲应力和摩擦从而产生阻力应力，当压入深度为8.0mm的感应力则用于衡量样品织物的柔软性，感应力越小，织物柔软性越好。
（2）单位面积重量（单位：g/m2）：
单位面积重量是指基于JIS L1913（2010年版）6.2记载的方法测定得到的“每单位面积的质量”，具体而言，在宽度方向上等间隔地以每1m为3张的方式采集30cm×50cm的试验片，测量标准状态下各自的质量（g），将其平均值的小数点后第一位进行四舍五入，用每1m2的质量（g/m2）进行表示。
本发明涉及的闪纺膜材的的单位面积重量大于50g/m2，优选为60～75g/m2，更优选为75～85g/m2。
（3）厚度（单位：mm）：
厚度是指基于JIS L1906（2000年版）的5.1测定得到的数值，具体而言，使用直径为10mm的加压头，并在10kPa的负荷条件下以0.01mm为单位对闪纺膜材宽度方向上等间隔地每1m为10个点的厚度进行测定，将该平均值的小数点后第三位进行四舍五入。
本发明涉及的闪纺膜材的厚度为0.1～0.3mm，更优选为0.1mm～0.2mm，进一步优选为0.1mm、0.2mm、0.3mm。
（4）葛莱尔透气阻力（单位：秒）：
葛莱尔透气阻力，即为测定通过100ml气体所用的时间。测试的国标按照GBT 458-2008纸和纸板透气度的测定进行测定。
本发明涉及的闪纺膜材的葛莱尔透气阻力为10～50秒，优选为14～25秒，更优选为25～35秒，进一步优选为35～45秒。
实施例1
闪纺膜材的加工方法，其包括以下步骤：
①纺丝工序，将聚乙烯、柔化剂（在表1中仅例示其主要成分：山萮酸月桂酯、月桂酰胺）按照表1所示的含量溶解在三氯甲烷中进行分散溶解得到纺丝液，聚乙烯在纺丝溶液中的质量分数为10％；然后将纺丝溶液进行加压和升温，纺丝温度为165℃，进行闪蒸纺丝，得到闪蒸纤维。
②铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为0.5米/秒，成网单元使用的丝网的目数为50目，所述传送带的传输速度为5厘米/秒；
③成型工序，成网单元经传送带传送，通过热压辊进行热压（热压温度为105℃），最终得到聚乙烯闪纺膜材。
对于通过上述得到的聚乙烯闪纺膜材，按照上述各个指标的评价方法进行性能测试，将测试的数据示于表1。
实施例2
闪纺膜材的加工方法，其包括以下步骤：
①纺丝工序，将聚乙烯、柔化剂（在表1中仅例示其主要成分：山萮酸月桂酯、月桂酰胺）按照表1所示的含量溶解在三氯甲烷中进行分散溶解得到纺丝液，聚乙烯在纺丝溶液中的质量分数为15％；然后将纺丝溶液进行加压和升温，纺丝温度为175℃，进行闪蒸纺丝，得到闪蒸纤维。
②铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为10米/秒，成网单元使用的丝网的目数为100目，所述传送带的传输速度为10厘米/秒；
③成型工序，成网单元经传送带传送，通过热压辊进行热压（热压温度为115℃），最终得到聚乙烯闪纺膜材。
对于通过上述得到的聚乙烯闪纺膜材，按照上述各个指标的评价方法进行性能测试，将测试的数据示于表1。
实施例3
闪纺膜材的加工方法，其包括以下步骤：
①纺丝工序，将聚乙烯、柔化剂（在表1中仅例示其主要成分：山萮酸月桂酯、月桂酰胺）按照表1所示的含量溶解在三氯甲烷中进行分散溶解得到纺丝液，聚乙烯在纺丝溶液中的质量分数为20％；然后将纺丝溶液进行加压和升温，纺丝温度为185℃，进行闪蒸纺丝，得到闪蒸纤维。
②铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为20米/秒，成网单元中的丝网的目数为150目，所述传送带的传输速度为15厘米/秒；
③成型工序，成网单元经传送带传送，通过热压辊进行热压（热压温度为125℃），最终得到聚乙烯闪纺膜材。
对于通过上述得到的聚乙烯闪纺膜材，按照上述各个指标的评价方法进行性能测试，将测试的数据示于表1。
对比例1至对比例3
除去实施例1至实施例3中的柔化剂，除此以外，与实施例1至实施例3同样进行，得到片材。性能测试按照上述方法进行，测试的数据见表1。
对比例4至对比例6
将实施例1至实施例3中的吹风机的吹风速度分别变更为0.4米/秒，除此以外，与实施例1同样进行，得到片材。性能测试按照上述方法进行，测试的数据见表1。
对比例7至对比例9
将实施例1至实施例3中成网单元中的丝网的目数分贝分别为40目，除此以外，与实施例1同样进行，得到片材。性能测试按照上述方法进行，测试的数据见表1。
对比例10至对比例12
将实施例1至实施例3中传送带的传输速度分别变更为22厘米/秒，除此以外，与实施例1同样进行，得到片材。性能测试按照上述方法进行，测试的数据见表1。
根据上述数据可以看出，如实施例1至3所示，通过使用本申请发明的组成，并将铺网工序中的吹风速度、丝网的目数以及传输速度控制在本申请发明的范围内，得到的闪纺膜材能够兼顾优异的柔软度、单位面积重量、厚度以及葛莱尔透气阻力。与此相对，如对比例1至3所示，在不包含山萮酸月桂酯和月桂酰胺的情况下，得到的闪纺膜材的柔软度差；如对比例4至6所示，在吹风速度小于本申请发明的吹风速度的情况下，成网单元中铺设的丝束量过多，得到的闪纺膜材的柔软度、单位面积重量、厚度以及葛莱尔透气阻力差；如对比例7至9所示，在吹风速度小于本申请发明的吹风速度的情况下，得到的闪纺膜材的柔软度、葛莱尔透气阻力差；如对比例10至12所示，在吹风速度小于本申请发明的吹风速度的情况下，在铺网过程中，出现“飞舞”现象，成网单元中铺设的丝束量少，得到的闪纺膜材的柔软度、单位面积重量、厚度以及葛莱尔透气阻力差。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种闪纺膜材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）纺丝工序，其中，在高温高压下，使纺丝液从喷嘴喷出，纺丝液中的纺丝溶剂蒸发，纺丝液中的聚合物溶质冷却凝固成连续丝束，所述纺丝液包含聚乙烯、柔化剂以及纺丝溶剂，所述纺丝溶剂为三氯甲烷；
所述柔化剂是通过以下方法得到：
将山萮酸月桂酯加入到月桂酰胺中，随后在两者的混合物中依次添加改性金刚石粉、甲基纤维素、羟丙基环糊精，然后以1000-2000r/min的高转速搅拌1-2小时，搅拌结束后，得到柔化剂；
（2）铺网工序，其中，在吹风机吹风的条件下，将连续丝束均匀铺置于运转的传送带上的成网单元，所述吹风机的吹风速度为0.5米/秒～20米/秒，成网单元中的丝网的目数为50目～200目，所述传送带的传输速度为5厘米/秒～20厘米/秒；
（3）成型工序，其中，成网单元经传送带传送进行热压得到聚乙烯闪纺膜材；
其中，所述山萮酸月桂酯的含量相对于纺丝液100质量份为0.01～0.30质量份，所述月桂酰胺的含量相对于纺丝液100质量份为0.01～0.20质量份；
所述纺丝液的温度为165℃～240℃；
在所述成型工序中，热压温度为105℃～125℃。
2.根据权利要求1所述的闪纺膜材的制造方法，其特征在于，所述吹风机的吹风速度为2米/秒～10米/秒，成网单元中的丝网的目数为60目～100目，所述传送带的传输速度为6厘米/秒～10厘米/秒。
3.根据权利要求1或2所述的闪纺膜材的制造方法，其特征在于，所述成网单元的形状为长方形、正方形或圆形。
4.根据权利要求1或2所述的闪纺膜材的制造方法，其特征在于，在所述铺网工序中，使传送带重复前后移动直至成网单元中均匀铺设有规定量的连续丝束。
5.根据权利要求1或2所述的闪纺膜材的制造方法，其特征在于，所述聚乙烯闪纺膜材的厚度为0.1mm～0.3mm。
6.根据权利要求1或2所述的闪纺膜材的制造方法，其特征在于，所述聚乙烯闪纺膜材的单位面积重量大于50g/m2。
7.一种闪纺膜材，其特征在于，是通过权利要求1～6中任一项所述的闪纺膜材的制造方法制造得到的。
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