CN1974906A - 一种双组份熔喷非织造布及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双组份熔喷非织造布及其制造方法。该非织造布由并列型双组份熔喷复合纤维制成，纤维的纤度范围为0.01～2μm，平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量的50～70％；所述纤维的质量百分比组方为：PP 30～70％，PET 70～30％。该非织造布制造方法采用本发明所述的纤维质量百分比组方和如下工艺步骤：(1)先把PET干燥预处理；(2)再以PP/PET熔喷复合纺丝技术直接制造所述的双组份熔喷非织造布。本发明非织造布做保温材料具有更好的蓬松性、柔软度、透气性和保温性，做过滤材料具有更高的过滤效率。

Description

一种双组份熔喷非织造布及其制造方法
技术领域
本发明涉及非织造布技术，具体为一种由PET/PP纳微级并列型双组份熔喷复合纤维直接制成的双组份熔喷非织造布及其制造方法，国际专利主分类号拟为Int.Cl D01F1/09(2006.01)。
背景技术
多年来，化学纤维在多种不同领域的应用都有了急剧的增长，但是目前还没有一种理想的单一纤维可以满足所有的需求，这就导致了双组份纤维的出现。双组份纤维通常是指由两种聚合物分别从至少两台螺杆挤出机中挤出后经过特殊的喷丝孔形成的一种纤维，其结构可以是皮芯型，也可以是并列型或其他类型的断面结构。
熔喷法制造非织造布是一种通用的、成本可行的用聚合物直接生产微纤维结构的非织造布的制造方法。由于熔喷技术生产的纤维很细，同时熔喷布具有很大的比表面积、空隙小而孔隙率大，其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是其它单独工艺生产的非织造布所难以具备的，因此熔喷法非织造布广泛应用于制造医用和工业用口罩、保暖材料、过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等。
双组份复合纺丝技术用在熔喷法非织造布工业中，可以改善产品的弹性、柔软性、结合力、强度、耐用性等。与单组份熔喷纤维相比较，双组份纤维能够获得更高的回弹性和更好的蓬松性。因此，以双组份熔喷纤维特别是超细双组份熔喷纤维制得的熔喷非织造布具有手感柔软、强度大、蓬松度高、保暖性能好、过滤效率高等诸多优点。
双组份纤维技术对熔喷法非织造布有两方面的积极作用：①可使用在常规纤维生产中不可纺的原料作为双组份纤维的原料；②可开发具有独特材料和性能组合的各种非织造布新产品。这些产品和性能是单一聚合物所不能取得的，是用常规纤维技术不能达到的。
在保暖材料领域，美国3M公司开发的一系列以熔喷法非织造布为主体的产品在世界流行。这种保暖材料的基本组成是65％的PP熔喷纤维和35％的粗旦三维卷曲PET短纤维。加入粗旦三维卷曲PET短纤维的目的是为了解决PP熔喷纤维的蓬松性问题。在国内，经过国家级检测单位测定，相同重量的服装保温材料中，熔喷布保温效果最好。国内一些单位曾尝试在以PP熔喷法非织造布为主做成的保暖材料中添加高卷曲粗旦PET短纤维，但这两种纤维如何混合均匀难于解决。
在过滤材料领域，目前所使用的熔喷过滤材料均为PP单组份纤维，经过驻极之后，过滤效率虽可达99.99％，但产品的强力较低，过滤阻力达不到高效过滤材料的要求，不能满足市场需求。因此如何在提高过滤效率的同时使过滤阻力达到高效过滤材料的要求，是熔喷过滤材料需要解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，设计一种双组份熔喷非织造布及其制造方法，该非织造布由PP/PET并列型双组份熔喷复合纤维构成，具有手感柔软、强度大、蓬松度高、保暖性能好、过滤效率高等优点；该非织造布制造方法具有工艺简单，容易控制，且产量高等优点。
本发明解决所述非织造布技术问题的技术方案是：设计一种双组份熔喷非织造布，其由并列型双组份熔喷复合纤维制成，该并列型双组份熔喷复合纤维的纤度范围为0.01～2μm，但平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量的50～70％；所述并列型双组份熔喷复合纤维的质量百分比组方为：
          PP             30～70％，
          PET            70～30％。
本发明解决所述非织造布制造方法技术问题的技术方案是：设计一种双组份熔喷非织造布的制造方法，其采用本发明所述的并列型双组份熔喷复合纤维质量百分比组方和如下工艺步骤：
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在160～180℃下预结晶8～15分钟，然后送入充填干燥机中，在160～170℃下干燥2～4小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分喂入一台螺杆挤出机内，在270～300℃下熔融；将PP组分直接喂入到另一台螺杆挤出机内，在210～270℃下熔融；将两台螺杆挤出机挤出的熔体分别经过各自的熔体过滤器过滤和计量泵计量后，输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头喷丝孔两侧280～300℃的热空气喷吹作用下，即可直接制成并列型双组份熔喷复合纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固成所述的双组份熔喷非织造布。
与现有技术产品相比，本发明的双组份熔喷非织造布，采用了PET/PP纳微级并列型双组份熔喷复合纤维，其比普通双组份熔喷纤维更细，手感更柔软，弹性、蓬松性、透气性和保温性能更好，更适宜做保暖材料或过滤材料。本发明的双组份熔喷非织造布制造方法采用两种聚合物直接纺丝形成并列型双组份熔喷复合纤维的方法，能直接稳定地生产纤度范围为0.01～2μm，平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量50～70％的双组份熔喷非织造布，其工艺相对简单，容易控制，且产品质量更好，产量更高，具有实际推广应用价值。
附图说明
图1为现有技术的双组份熔喷非织造布制造方法工艺流程示意图；
图2为本发明的双组份熔喷非织造布的制造方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步叙述本发明。
本发明设计的一种双组份熔喷非织造布，其由并列型双组份熔喷复合纤维制成，该并列型双组份熔喷复合纤维的纤度范围为0.01～2μm，但平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量的50～70％；所述并列型双组份熔喷复合纤维的质量百分比组方为：PP 30～70％，PET 70～30％。
现有的双组份熔喷非织造布，是在熔喷PP单组份纤维中加入高卷曲粗旦PET短纤维而制成的。这类熔喷双组份非织造布，虽可解决单组份PP熔喷纤维非织造布的蓬松性问题，但一方面两种纤维难以混合均匀，使保暖的均匀性受到影响；另一方面由于加入了粗旦纤维，蓬松性又会受到影响，同时非织造布材料的柔软性能也会下降。
本发明的双组份熔喷非织造布(以下简称非织造布)，由于采用了并列型双组份熔喷复合纤维，也即非织造布纤网中的纤维均为同一种并列型PET/PP双组份熔喷复合纤维(以下简称纤维)，纤度更细，手感更柔软，且不存在现有技术的两种纤维(双组份)混合不均问题，因此本发明的非织造布产品具有更好的纤维覆盖性，更小的平均孔径，更好的均匀度，克服了现有技术产品中两种纤维混合不匀，使保暖性能下降等问题。试验表明，在相同定量的情况下，对于80g/m2的非织造布产品，本发明产品的克罗值能达到1.4m2·℃/W，保温性能至少比现有技术同类产品提高10％，具有更好的保温性能。另外，本发明非织造布由于PET的存在，可克服原有单组份PP熔喷非织造布的强度不足的缺点，也可改变所述现有技术双组份熔喷非织造布的强力较低和分布不均的缺陷，提高了产品的强力性能。
本发明同时设计了双组份熔喷非织造布的制造方法，其采用本发明所述的并列型双组份熔喷复合纤维组方和如下工艺步骤：
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在160～180℃下预结晶8～15分钟，然后送入充填干燥机中，在160～170℃下干燥2～4小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分喂入一台螺杆挤出机内，在270～300℃下熔融；将PP组分直接喂入到另一台螺杆挤出机内，在210～270℃下熔融；将两台螺杆挤出机挤出的熔体分别经过各自的熔体过滤器过滤和计量泵计量后，输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头喷丝孔两侧280～300℃的热空气喷吹作用下，即可直接制成并列型双组份熔喷复合纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固成所述的双组份熔喷非织造布。
现有技术的双组份熔喷非织造布的生产工艺流程为(参见图1)：将PP切片喂入螺杆挤出机熔融，熔体经过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在两侧热空气的喷吹下形成PP单组份熔喷纤维，并在室温空气的作用下冷却成形后，再与热空气中混有的高卷曲粗旦PET短纤维共同收集成网，制成双组份熔喷非织造布，并经卷绕装置卷绕成卷。该双组份熔喷非织造布的“双组份”是单组份PP熔喷纤维和高卷曲粗旦PET短纤维两种纤维组分，由于工艺上所述的高卷曲粗旦PET短纤维是先混在热空气中，再与单组份PP熔喷纤维混合，因而其难于混合均匀，共同铺网所形成的双组份熔喷非织造布的均匀性较差；另一方面，由于所混入的是粗旦PET短纤维，因而在同重量下其保暖性也相对较差。
本发明非织造布的制造方法生产工艺流程为(参见图2)：把所述比例的PET切片经所述的干燥预处理工序后，送入一台螺杆挤出机熔融，该熔体经过滤器过滤、计量泵计量后，进入熔喷模头；把所述比例的PP切片直接输入另一螺杆挤出机熔融，该熔体经另一过滤器过滤、计量泵计量后，输入所述同一熔喷模头，在两侧热空气的喷吹下，即可形成并列型双组份熔喷复合纤维，在室温空气的冷却作用下成型并收集成网，制成双组份熔喷非织造布，并卷绕成卷。
本发明设计采用两种聚合物进行复合纺丝形成并列型双组份熔喷复合纤维非织造布，两种聚合物在形成熔喷双组份纤维的过程中，由于热收缩性能的不同，会使纤维产生不同的卷曲，并可以使部分双组份复合纤维发生分裂，形成的纤维比普通双组份熔喷纤维更细、更软。试验表明，本发明非织造布由纤度范围为0.01～2μm，但平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量的50～70％的纳微级的并列型双组份熔喷复合纤维构成。相对于现有技术，本发明非织造布的成网均匀性更好，产品更柔软，保温性、透气性、过滤效率更高。由于本发明纤维并列型双组份中的PET纤维刚性大、强度好，它还能改善现有技术单一PP熔喷布强力低的缺陷。在申请人已知的范围内，本发明所述的双组份熔喷非织造布及其制造方法还未见有紧密相关文献的具体报道。
本发明同时还设计了一种双组份熔喷驻极非织造布的制造方法。该驻极非织造布制造方法的特征是在本发明所述非织造布制造方法的基础上，于所述的并列型双组份熔喷纤维刚从熔喷模头的喷丝孔汇合喷出之时，在距喷丝模头熔喷纤维喷出方向(即喷丝模头外)的1～3cm处，垂直施加7～15KV的电晕放电，驻极工艺后即可在接收装置上依靠所述纤维自身的余热加固制成双组份熔喷驻极非织造布。所述的电晕放电驻极工艺本身为现有技术。
经电晕放电驻极工艺制成的双组份熔喷驻极非织造布具有优良的过滤性能。试验表明，本发明双组份熔喷驻极非织造布的过滤效率可高达99.999％，并且强力高，均匀稳定性好，是理想的高效过滤材料。
本发明非织造布，作为保暖材料具有良好的蓬松性、柔软度、透气性和保温性等，适用于作各种保温保暖材料；作为过滤材料具有高效过滤性、稳定性和耐用性等，适用于作医用、工业用口罩和各类工业用过滤材料；也可以用作高档医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布以及隔音材料等。
本发明未述及之处适用于现有技术。
以下给出本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制。
实施例1
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在160℃下预结晶15分钟，然后送入充填干燥机中，在170℃下干燥2小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分在氮气保护下喂入其中一个螺杆挤出机，在280℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵送入熔喷模头中；将PP直接喂入到另一螺杆挤出机，在230℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵也送入同一熔喷模头中；两种熔体以30/70的比例在熔喷模头处汇合，在熔喷模头喷丝孔两侧290℃热空气的喷吹作用下，即可制成并列型双组份熔喷复合纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固成所述的非织造布。
该非织造布产品定量为80g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有50％，纤维平均纤度达0.7μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能高，保温性能好，测试表明，其克罗值达1.3m2·℃/W，可做高端的保温材料。
实施例2
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在170℃下预结晶10分钟，然后送入充填干燥机中，在170℃下干燥2小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分在氮气保护下喂入其中一个螺杆挤出机，在285℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵送入熔喷模头中。将PP喂入到另一螺杆挤出机，在235℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵也送入同一熔喷模头中。两种熔体以50/50的比例在喷丝孔处汇合，在两侧300℃热空气的喷吹作用下即可制成并列型双组份复合熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固成所述的非织造布。
该非织造布产品定量为70g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有60％，纤维平均纤度达0.6μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能高，保温性能好，测试表明，产品克罗值达1.4m2·℃/W，是理想的高端保温材料。
实施例3
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在170℃下预结晶10分钟，然后送入充填干燥机中，在170℃下干燥2小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分在氮气保护下喂入其中一个螺杆挤出机，在290℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵送入熔喷模头中。将PP喂入到另一螺杆挤出机，在240℃下熔融挤出，再经过熔体过滤器、计量泵也送入同一熔喷模头中。两种熔体以70/30的比例在喷丝孔处汇合，在其两侧300℃热空气的喷吹作用下即可形成并列型双组份熔喷复合纤维。
该非织造布产品定量为100g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有70％，纤维平均纤度达0.5μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能高，保温性能好，测试表明，产品克罗值达1.5m2·℃/W，是优良的高端保温材料。
实施例4
按照实施例1所述的制造方法，在双组份熔喷纤维刚从喷丝孔挤出之时，在熔喷模头外的1cm处，同时垂直施加7KV的电晕放电，驻极工艺后，在接收装置上依靠所述纤维自身的余热加固制成双组份熔喷驻极非织造布。
该非织造布产品定量为80g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有50％，纤维平均纤度达0.7μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能好，测试表明，产品过滤效率达99.999％，是优良的高效过滤材料。
实施例5
按照实施例2所述的制造方法，在双组份熔喷纤维刚从喷丝孔挤出之时，在熔喷模头外的2cm处，同时垂直施加10KV的电晕放电，驻极工艺后，在接收装置上依靠所述纤维自身的余热加固制成双组份熔喷驻极非织造布。
该非织造布产品定量为70g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有60％，纤维平均纤度达0.6μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能好，测试表明，产品过滤效率达99.999％，是优良的高效过滤材料。
实施例6
按照实施例3所述的制造方法，在双组份熔喷纤维刚从喷丝孔挤出之时，在熔喷模头外的3cm处，同时垂直施加15KV电晕放电，驻极工艺后，在接收装置上依靠所述纤维自身的余热加固制成双组份熔喷驻极非织造布。
所得非织造布产品定量为100g/m2，纤度在1μm以下的纤维含有70％，纤维平均纤度达0.5μm，纤维在纤网中呈卷曲分布，手感柔软，透气性能好，功能测试表明，产品过滤效率达99.999％，是优良的高效过滤材料。

Claims (3)

1.一种双组份熔喷非织造布，其由并列型双组份熔喷复合纤维制成，该并列型双组份熔喷复合纤维的纤度范围为0.01～2μm，但平均纤度为0.5～0.7μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量的50～70％；所述并列型双组份熔喷复合纤维的质量百分比组方为：
PP     30～70％，
PET    70～30％。
2.一种双组份熔喷非织造布的制造方法，其采用权利要求1所述的并列型双组份熔喷复合纤维质量百分比组方和如下工艺步骤：
(1)预处理：先将所述PET组分切片放入沸腾床预结晶器中，在160～180℃下预结晶8～15分钟，然后送入充填干燥机中，在160～170℃下干燥2～4小时；
(2)制造熔喷非织造布：在氮气保护下，把经预处理的PET组分喂入一台螺杆挤出机内，在270～300℃下熔融；将PP组分直接喂入到另一台螺杆挤出机内，在210～270℃下熔融；将两台螺杆挤出机挤出的熔体分别经过各自的熔体过滤器过滤和计量泵计量后，输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头喷丝孔两侧280～300℃的热空气喷吹作用下，即可直接制成并列型双组份熔喷复合纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固成所述的双组份熔喷非织造布。
3.一种双组份熔喷驻极非织造布的制造方法，其特征在于该双组份熔喷驻极非织造布的制造方法是在权利要求2所述双组份熔喷非织造布的制造方法基础上，于所述的并列型双组份熔喷纤维刚从熔喷模头的喷丝孔汇合喷出之时，在距喷丝模头熔喷纤维喷出方向的1～3cm处，垂直施加7～15KV的电晕放电，驻极工艺后即可在接收装置上依靠所述纤维自身的余热加固制成双组份熔喷驻极非织造布。
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