CN215366235U - 一种β晶聚丙烯抗老化土工布 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种β晶聚丙烯抗老化土工布，所述土工布上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层、中层为聚丙烯机织布层、下层为波纹型聚丙烯非织造材料层；β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层可为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，是由β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维制成，β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由晶型较小结构质密的α晶聚丙烯和晶型较大结构疏松的β晶聚丙烯组成；以强度高的α晶聚丙烯为芯层，以抗老化效果及韧性优良的β晶聚丙烯为皮层，通过波纹型聚丙烯非织造材料层的波纹面提高土工布的的摩擦力，通过聚丙烯机织布应用于土工布的中层，提高土工布的强度；土工布以最低的β晶含量达到良好的抗老化效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及土工用材料领域，具体为一种β晶聚丙烯抗老化土工布。
背景技术
随着现代交通、水利、建筑等领域的快速发展，对土工布的种类和质量要求也越来越高。聚丙烯纤维作为非织造土工布常用纤维，其具有价格低廉，力学性能优良，耐腐蚀耐酸碱等优势，但其分子结构中存在叔碳原子，在户外紫外线和氧气的作用下极易发生老化，产生变色、硬化和裂开等现象，材料拉伸强度及断裂伸长率等力学性能受损，严重影响了聚丙烯土工布的应用范围。
因此研究改善聚丙烯纤维的抗老化性能具有重大意义，专利CN108754668A公开了一种抗老化聚丙烯纤维及其制备方法，其以抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、炭黑改性的聚丙烯为皮层，普通聚丙烯为芯层，具有较好的抗老化性能，但其在皮层加入的其他化学成分过多，一方面影响材料连接性，从而降低产品强度，另一方面也不利于环境保护。专利CN207105798U公开了一种高强度抗老化经编复合土工布，其在每根纤维表面包覆防老化层，效果良好，但是表面改性剂牢度不够且浸渍工艺复杂难以大规模快速生产。研究发现，经β晶结构改性的聚丙烯不易被光线透过，具有抗老化效果，满足土工使用标准。
实用新型内容
本实用新型的目的针对目前聚丙烯土工材料存在问题，提供一种β晶聚丙烯抗老化土工布，其中，分别通过熔融纺丝法、非织造纺粘法制备芯层为α晶、皮层为β晶的皮芯结构聚丙烯纤维，并通过超声外场促进晶体形成，将其应用于土工布的上层材料，具有较好的抗老化性能和力学性能，解决上述问题。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种β晶聚丙烯抗老化土工布，所述土工布为三层结构，其上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层、中层为聚丙烯机织布层、下层为波纹型聚丙烯非织造材料层；所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层可为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，针刺短纤非织造材料、纺粘长丝非织造材料是由β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维制成，所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由晶型较小结构质密的α晶聚丙烯和晶型较大结构疏松的β晶聚丙烯组成，以强度高的α晶聚丙烯为芯层，以抗老化效果及韧性优良的β晶聚丙烯为皮层，所述皮层包覆在芯层上。
进一步的，所述土工布面密度为200-300g/m2，其中β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料和波纹型聚丙烯非织造材料的面密度为50-75 g/m2，聚丙烯机织布的面密度为100-150 g/m2。
进一步的，所述波纹型聚丙烯非织造材料层一面为凹凸型波纹面，其远离聚丙烯机织布层。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的一种β晶聚丙烯抗老化土工布，
β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料中β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维有效结合了聚丙烯α晶的强度和β晶的抗老化和韧性特点，制备出的β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维结构的连接性能良好；在超声外场作用下进一步促进了聚丙烯的结晶，提高β晶皮芯型抗老化聚丙烯长丝的抗老化性能、力学性能；将β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料应用于土工布的上层，以最低的β晶含量达到良好的抗老化效果，将聚丙烯机织布应用于土工布的中层，提高土工布的强度，波纹型聚丙烯非织造材料应用于土工布的下层，通过其波纹面提高土工布的的摩擦力，使其更加防滑。
附图说明
图1为土工布的结构示意图；
图2为β晶皮芯型抗老化聚丙烯长丝的结构示意图；
附图标记：1、β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层；2、聚丙烯机织布层；3、波纹型聚丙烯非织造材料层；4、皮层；5、芯层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1-2所述，一种β晶聚丙烯抗老化土工布，所述土工布为三层结构，其上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层1、中层为聚丙烯机织布层2、下层为波纹型聚丙烯非织造材料层3；所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层1可为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，是由β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维制成，所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由晶型较小结构质密的α晶聚丙烯和晶型较大结构疏松的β晶聚丙烯组成，以强度高的α晶聚丙烯为芯层，以抗老化效果及韧性优良的β晶聚丙烯为皮层，所述皮层包覆在芯层上。
本实例中进一步的，所述波纹型聚丙烯非织造材料层3一面为凹凸型波纹面，其远离聚丙烯机织布层2。
所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层1、聚丙烯机织布层2、波纹型聚丙烯非织造材料层3经非织造针刺工艺复合制得土工布。
实例1
一种β晶聚丙烯抗老化土工布的制备方法，具体如下：
（1）将质量分数99. 5%的α晶聚丙烯与质量分数0.5%的β成核剂装入双螺杆挤出机中，在一区温度150℃、二区温度180℃、三区温度200℃、四区温度230℃，螺杆转速60 r/min的条件下均匀混合挤出造粒，并反复混合4次，制得皮层材料；
（2）将质量分数为40%的皮层材料与质量分数为60%的芯层材料分别喂入熔融纺丝机的皮层和芯层料斗，经螺杆挤出机熔融挤出、纺丝箱体出丝后，获得皮芯结构聚丙烯纤维；其中皮层螺杆各温区温度依次为180℃ /190℃ /200℃ /185℃ /185℃，芯层螺杆各温区温度依次为230℃/240℃/250℃/235℃/235℃，纺丝箱温度为244℃；
（3）在拉伸辊牵伸下，将步骤（2）中初步定型的皮芯结构聚丙烯纤维经超声频率20kHz，超声距离3cm，超声温度50℃的超声波设备机械振动传递能量，进一步分散成核剂，并促进晶区中的β晶的形成；
（4）超声后的皮芯聚丙烯长丝经经集束，上油，牵伸，紧张热定型，卷曲，松弛热定型后切断为51mm。
（5）将51mm的β晶皮芯型抗老化聚丙烯短纤开松梳理后针刺制得针刺短纤非织造材料，将38mm的常规α晶聚丙烯短纤开松梳理后针刺，经热凹凸辊作用制得波纹型聚丙烯针刺非织造材料，在波纹型聚丙烯针刺非织造材料和针刺短纤非织造材料之间夹入聚丙烯机织布材料形成上、中、下三层结构，并经针刺复合，制得β晶聚丙烯抗老化土工布。
实例2
一种β晶聚丙烯抗老化土工布的制备方法，具体如下：
（1）将质量分数99. 4%的α晶聚丙烯与质量分数0.6%的β成核剂装入双螺杆挤出机中，在一区温度170℃、二区温度200℃、三区温度230℃、四区温度250℃，螺杆转速70 r/min的条件下均匀混合挤出造粒，并反复混合5次，制得皮层材料；
（2）将质量分数为50%的皮层材料与质量分数为50%的芯层材料分别喂入纺粘设备的皮层和芯层料斗，经螺杆挤出机熔融挤出、纺丝箱体出丝后，获得皮芯结构聚丙烯长丝；其中皮层螺杆温度为180℃/190℃/200℃/185℃/185℃，芯层螺杆温度为230℃/240℃/250℃/235℃/235℃，纺丝箱温度为256℃，侧吹风温度20℃；
（3）在拉伸辊牵伸下，将步骤（2）中初步定型的皮芯结构聚丙烯长丝经超声频率25kHz，超声距离4cm，超声温度70℃的超声波设备机械振动传递能量，进一步分散成核剂，并促进晶区中的β晶的形成；
（4）超声后的皮芯聚丙烯长丝经抽吸后加固后，再经过纺粘熔融设备皮芯纺丝铺网制得纺粘长丝非织造材料，将α晶聚丙烯由纺粘熔融设备纺丝铺网后经热凹凸辊作用制得波纹型聚丙烯纺粘非织造材料，在波纹型聚丙烯纺粘非织造材料和纺粘长丝非织造材料之间夹入聚丙烯机织布材料形成上、中、下三层结构，并经针刺复合，制得β晶聚丙烯抗老化土工布成。
实例1-2中制备的土工布面密度为200-300g/m2，其中β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料和波纹型聚丙烯非织造材料的面密度为50-75 g/m2，聚丙烯机织布的面密度为100-150 g/m2。
通过经超声外场作用促进了聚丙烯晶型尤其是β晶的形成，使皮层和芯层之间连接稳定，使长丝的抗老化性能和力学性能有所提升，进一步提高β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层1的抗老化性能和力学性能。
以上是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种β晶聚丙烯抗老化土工布，其特征在于：所述土工布为三层结构，其上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层、中层为聚丙烯机织布层、下层为波纹型聚丙烯非织造材料层；所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料层为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，针刺短纤非织造材料、纺粘长丝非织造材料是由β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维制成，所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由晶型较小结构质密的α晶聚丙烯和晶型较大结构疏松的β晶聚丙烯组成，以强度高的α晶聚丙烯为芯层，以抗老化效果及韧性优良的β晶聚丙烯为皮层，所述皮层包覆在芯层上。
2.根据权利要求1所述的一种β晶聚丙烯抗老化土工布，其特征在于：所述土工布面密度为200-300g/m2，其中β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料和波纹型聚丙烯非织造材料的面密度为50-75 g/m2，聚丙烯机织布的面密度为100-150 g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种β晶聚丙烯抗老化土工布，其特征在于：所述波纹型聚丙烯非织造材料层一面为凹凸型波纹面，其远离聚丙烯机织布层。
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