一种高弹性纺粘无纺布及其制备方法

技术领域

本申请涉及一种高弹性纺粘无纺布及其制备方法，属于无纺布技术领域。

背景技术

非织造布是定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或黏合或者这些方法的组合相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、及织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。按组成纤网的纤维形式分，有短纤和连续长丝两类。聚合物熔体纺丝非织造布纤维属连续长丝，主要有纺粘法非织造布和熔喷法非织造布两种基本产品以及纺粘和熔喷复合非织造布等。

熔喷法非织造布制备原理是螺杆挤出机将高聚物熔融后，再利用高速高温气流喷吹使得熔体细流受到极度拉伸而形成超细纤维，收集到成网帘或成网滚筒上形成纤维网，最后通过自身粘合形成非织造布。熔喷非织造布的优点是纤维直径小，比表面积大，有利于提高过滤效率。但由于自身机械性能不足，无法单独用于过滤材料。

纺粘法生产工艺在某种程度上延续了合成纤维长丝纺丝工序，它将合成纤维的纺丝技术和非织造布成网及固结技术结合在一起。干燥后的聚合物经螺杆挤出机熔融加压后再从喷丝组件中喷出形成一定细度的长丝，利用空气冷却后在成网帘上形成纤维网。纺粘非织造布可用于增加材料整体的力学性能，提高材料的使用寿命，由于纺粘法的工艺流程简短、生产效率高且所生产的产品适应性好，纺粘法非织造布发展前景广阔，但另一方面，由于原料选择与工艺条件的限制，纤维相对较粗，生产得到的布料强度、弹性等性能方面不如熔喷工艺所得到的布料。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种高弹性纺粘无纺布及其制备方法，提高纺粘无纺布的强度与弹性。

本申请通过以下技术方案实现：

一种高弹性纺粘无纺布，包括以下重量份组分：热塑性弹性体95-105份、抗氧剂0.1-3份和润滑剂0.1-3份；

其中，所述热塑性弹性体为TPU、TPEE、EVA、POE中的一种。

可选的，所述热塑性弹性的熔融指数为5-50g/10min(2.16kg，190℃)。

熔融指数较高时，意味着其分子链的长度较长，分子量较大，在纺丝过程中更容易形成较细的纤维，因为其分子链的长度有利于纤维的延展性和拉伸性，从而影响纤维的形态和尺寸。纺丝成网过程中，丝条只得到一次的气流牵伸，丝条的牵伸倍数受熔体流变性能的限制，当热塑性弹性体的熔融指数较小时，其流变性较差，牵伸的阻力较大，导致丝条所获得的牵伸倍数较小。在相同的喷丝孔熔体吐出量条件下，所得丝条的纤度较大，这会使得纺粘无纺布表现出较硬的手感。当热塑性弹性体的熔融指数较大时，熔体的粘度下降，流变性较好，牵伸的阻力减小，同样的牵伸条件下，牵伸的倍数增加。这会使得大分子的取向度提高，纺粘无纺布的断裂强度增加，丝条的纤度下降，布料表现为手感柔软。即在工艺相同的情况下，熔融指数越高，其纤度越小，断裂强度越大。

可选的，所述热塑性弹性体的硬度为75A-80D。

可选的，所述抗氧剂为酯类抗氧剂、胺类抗氧剂或酚类抗氧剂中的一种或多种；优选的，所述抗氧剂为酚类抗氧化剂，

更优选的，所述酚类抗氧化剂由双[2，4-二叔丁基苯酚]季戊四醇酯和亚磷酸酯的复合，重量比为1：1。

可选的，所述润滑剂为；蜡类润滑剂、硅酮类润滑剂、芥酸酰胺类润滑剂、油酸酰胺类润滑剂中的一种或多种；

优选的，所述润滑剂为蜡类润滑剂与硅酮类润滑剂的组合物；

更优选的，所述润滑剂更优选的，所述润滑剂由等份量E-蜡和硅油构成的组合物、等份量聚乙烯蜡和硅油构成的组合物、等份量E-蜡和硅树脂构成的组合物、等份量E-蜡和硅橡胶构成的组合物中的其中一种。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于制备上述任意一项所述的高弹性纺粘无纺布的方法，包括以下步骤：

(1)混合烘干：称取热塑性弹性体、抗氧剂和润滑剂，混合烘干，并加入混料器内进行混料，得到聚合物切片；

(2)熔融挤压：将聚合物切片置入螺杆挤出机中，调节螺杆挤出机的转速、箱体温度，聚合物切片在螺杆挤出机中受热熔融后形成粘流态的熔体，并受到挤出机的压缩向熔体管道输送；

(3)过滤：熔体输送到过滤器中，通过滤网过滤杂质和未熔化的颗粒物；

(4)计量：过滤后的熔体流经计量泵，调整计量泵的转速，精确地计量聚合物，并将其连续稳定地输送进入纺丝箱体；

(5)纺丝成网：熔体进入挤压模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，通过气流牵引拉伸形成聚合物纤维长丝，冷风对其进行冷却，对形成的聚合物纤维长丝进行分丝，并铺置到成网帘上，就可以形成均匀的纤维网；

(6)定型：纤维网在热轧机中受热熔融，在热轧点熔合形成一体，得到布样；

(7)拉伸绕卷：对加工好的布样进行拉伸绕卷，调整卷绕机第一绕卷辊和第二绕卷辊的转速，将成网后的布样经过第一绕卷辊转动调整后缠绕在第二绕卷辊上。

可选的，所述步骤(1)中，烘干温度为80-120℃，烘干时长为2-4小时。

可选的，所述步骤(2)中，所述螺杆转速为100-300r/min，所述螺杆温度第一区为80℃-150℃、第二区为150℃-200℃、第三区为170℃-230℃、第四区：170℃-250℃、第五区为170℃-260℃。

随着原料挤出速度的增加，作用在熔体细流单位流量上的气流拉伸力会减小，使纤维的拉伸程度降低，纤维直径变大；因此，原料挤出速度对纤维取向排列的变化不明显，但会增大纺粘非织造布的纵向断裂强力。

可选的，所述步骤(5)中，所述挤压模头温度为200℃-260℃，纺丝熔体的压力为2-4Mpa，纺丝速度为2000-3000m/min，冷风风量为1000-1200r/min，所述冷风温度为15-20℃。

随着牵伸风速的增大，正压牵伸风会向网帘行进方向给纤维增加力，使纤维沿着纵向铺在网帘上，牵伸风速过大时会影响纤维的排列，导致纤维在网帘上趋于无序排列，纤维取向度下降。

可选的，所述步骤(6)中，所述热轧机的轧辊温度为160-180℃，热轧辊的压力为10-20MPa。

本申请的有益效果包括但不限于：

1、根据本申请所提供的一种高弹性纺粘无纺布，热塑性弹性体为TPU、TPEE、EVA、POE中的一种，相较于以PP、PET为原料的纺粘布，弹性更好，断裂伸长率有效提升。

2、根据本申请所提供的一种高弹性纺粘无纺布，通过调节热塑性弹性体的硬度和熔融指数，可以控制纤维的细度和断裂强度，满足不同用途对纺粘无纺布的要求。

3、根据本申请所提供的一种高弹性纺粘无纺布的制备方法，聚合物经螺杆挤出机熔融加压后再从喷丝组件中喷出形成一定细度的长丝，利用空气冷却后在成网帘上形成纤维网。纺粘非织造布可用于增加材料整体的力学性能，提高材料的使用寿命，用了热塑性弹性体作为主要组分，使得纺粘无纺布具有高弹性，适用于需要弹性的用途，纺粘法的工艺流程简短、生产效率高且所生产的产品适应性好，纺粘法非织造布发展前景广阔。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的一种高弹性纺粘无纺布的电子显微镜下的图片；

图2为本申请对比例1得到的无纺布的电子显微镜下的图片；

图3为本申请对比例2得到的无纺布的电子显微镜下的图片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些简单的替换或调整，均在本发明的保护范围之内。

如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。

在本发明的一个示例性实施例中，一种高弹性纺粘无纺布的制备方法，包括以下步骤：

(1)混合烘干：称取热塑性弹性体95-105份、抗氧剂0.1-3份和润滑剂0.1-3份，混合，于80-120℃下烘干2-4小时，并加入混料器内进行混料，得到聚合物切片；其中，热塑性弹性体为TPU、TPEE、EVA、POE中的一种，热塑性弹性的熔融指数为5-50g/min(2.16kg，190℃)，其硬度为75A-80D；抗氧剂为酯类抗氧剂、胺类抗氧剂或酚类抗氧剂中的一种或多种；润滑剂为硅酮类润滑剂、芥酸酰胺类润滑剂、油酸酰胺类润滑剂中的一种或多种。

(2)熔融挤压：将聚合物切片置入螺杆挤出机中，调节螺杆挤出机的转速至100-300r/min、螺杆温度第一区为80℃-150℃、第二区为150℃-200℃、第三区为170℃-230℃、第四区：170℃-250℃、第五区为170℃-260℃，聚合物切片在螺杆挤出机中受热熔融后形成粘流态的熔体，并受到挤出机的压缩向熔体管道输送；

(3)过滤：熔体输送到过滤器中，通过滤网过滤杂质和未熔化的颗粒物；

(4)计量：过滤后的熔体流经计量泵，调整计量泵的转速至10-40r/min，精确地计量聚合物，并将其连续稳定地输送进入纺丝箱体；

(5)纺丝成网：挤压模头的温度设置为200℃-260℃，熔体进入挤压模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，通过气流牵引拉伸形成聚合物纤维长丝，其纺丝速度为2000-3000m/min，采用风量为1000-1200r/min、温度为15-20℃的冷风对其进行冷却，对形成的聚合物纤维长丝进行分丝，并铺置到成网帘上，就可以形成均匀的纤维网；

(6)定型：纤维网在热轧机中受热熔融，其热轧机的轧辊温度为160-180℃，热轧辊的压力为10-20MPa，在热轧点熔合形成一体，得到布样；

(7)拉伸绕卷：对加工好的布样进行拉伸绕卷，调整卷绕机第一绕卷辊和第二绕卷辊的转速，转速为400-600/min，将成网后的布样经过第一绕卷辊转动调整后缠绕在第二绕卷辊上。

实施例1

(1)混合烘干：称取TPU95份、叔丁基羟基苯甲酸酯0.1份，等份量E-蜡和硅油构成的组合物0.1份，混合，于80℃下烘干2小时，并加入混料器内进行混料，得到聚合物切片；TPU的熔融指数为5g/10min(2.16kg，190℃)，其硬度为75A；

(2)熔融挤压：将聚合物切片置入螺杆挤出机中，调节螺杆挤出机的转速至100r/min、螺杆温度第一区为80℃℃、第二区为150℃、第三区为170℃、第四区：170℃、第五区为170℃，聚合物切片在螺杆挤出机中受热熔融后形成粘流态的熔体，并受到挤出机的压缩向熔体管道输送；

(3)过滤：熔体输送到过滤器中，通过滤网过滤杂质和未熔化的颗粒物；

(4)计量：过滤后的熔体流经计量泵，调整计量泵的转速至10r/min，精确地计量聚合物，并将其连续稳定地输送进入纺丝箱体；

(5)纺丝成网：挤压模头的温度设置为200℃，熔体进入挤压模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，通过气流牵引拉伸形成聚合物纤维长丝，其纺丝速度为2000m/min，采用风量为1000r/min、温度为15℃的冷风对其进行冷却，对形成的聚合物纤维长丝进行分丝，并铺置到成网帘上，就可以形成均匀的纤维网；

(6)定型：纤维网在热轧机中受热熔融，其热轧机的轧辊温度为160℃，热轧辊的压力为10MPa，在热轧点熔合形成一体，得到布样；

(7)拉伸绕卷：对加工好的布样进行拉伸绕卷，调整卷绕机第一绕卷辊和第二绕卷辊的转速至400/min，将成网后的布样经过第一绕卷辊转动调整后缠绕在第二绕卷辊上。

实施例2

(1)混合烘干：称取TPU100份、重量比为1:1的双[2，4-二叔丁基苯酚]季戊四醇酯和亚磷酸酯复合而成的抗氧化剂1份和等份量聚乙烯蜡和硅油构成的组合物1份，混合，于100℃下烘干3小时，并加入混料器内进行混料，得到聚合物切片；热塑性弹性的熔融指数为40g/10min(2.16kg，190℃)，其硬度为78A；

(2)熔融挤压：将聚合物切片置入螺杆挤出机中，调节螺杆挤出机的转速至200r/min、螺杆温度第一区为100℃、第二区为180℃、第三区为200℃、第四区：210℃、第五区为220℃，聚合物切片在螺杆挤出机中受热熔融后形成粘流态的熔体，并受到挤出机的压缩向熔体管道输送；

(3)过滤：熔体输送到过滤器中，通过滤网过滤杂质和未熔化的颗粒物；

(4)计量：过滤后的熔体流经计量泵，调整计量泵的转速至20r/min，精确地计量聚合物，并将其连续稳定地输送进入纺丝箱体；

(5)纺丝成网：挤压模头的温度设置为220℃，熔体进入挤压模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，通过气流牵引拉伸形成聚合物纤维长丝，其纺丝速度为2800m/min，采用风量为1500r/min、温度为18℃的冷风对其进行冷却，对形成的聚合物纤维长丝进行分丝，并铺置到成网帘上，就可以形成均匀的纤维网；

(6)定型：纤维网在热轧机中受热熔融，其热轧机的轧辊温度为160℃，热轧辊的压力为10MPa，在热轧点熔合形成一体，得到布样；

(7)拉伸绕卷：对加工好的布样进行拉伸绕卷，调整卷绕机第一绕卷辊和第二绕卷辊的转速至500/min，将成网后的布样经过第一绕卷辊转动调整后缠绕在第二绕卷辊上。

实施例3

(1)混合烘干：称取TPEE105份、等份量E-蜡和硅树脂构成的组合物3份和二异丙基对苯二胺3份，混合，于120℃下烘干4小时，并加入混料器内进行混料，得到聚合物切片；热塑性弹性的熔融指数为50g/10min(2.16kg，190℃)，其硬度为80D；

(2)熔融挤压：将聚合物切片置入螺杆挤出机中，调节螺杆挤出机的转速至300r/min、螺杆温度第一区为150℃、第二区为200℃、第三区为230℃、第四区：250℃、第五区为260℃，聚合物切片在螺杆挤出机中受热熔融后形成粘流态的熔体，并受到挤出机的压缩向熔体管道输送；

(3)过滤：熔体输送到过滤器中，通过滤网过滤杂质和未熔化的颗粒物；

(4)计量：过滤后的熔体流经计量泵，调整计量泵的转速至40r/min，精确地计量聚合物，并将其连续稳定地输送进入纺丝箱体；

(5)纺丝成网：挤压模头的温度设置为260℃，熔体进入挤压模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，通过气流牵引拉伸形成聚合物纤维长丝，其纺丝速度为3000m/min，采用风量为1200r/min、温度为20℃的冷风对其进行冷却，对形成的聚合物纤维长丝进行分丝，并铺置到成网帘上，就可以形成均匀的纤维网；

(6)定型：纤维网在热轧机中受热熔融，其热轧机的轧辊温度为180℃，热轧辊的压力为20MPa，在热轧点熔合形成一体，得到布样；

(7)拉伸绕卷：对加工好的布样进行拉伸绕卷，调整卷绕机第一绕卷辊和第二绕卷辊的转速至600/min，将成网后的布样经过第一绕卷辊转动调整后缠绕在第二绕卷辊上。

实施例4

与实施例2的不同之处在于，步骤(1)中，热塑性弹性体选择EVA，抗氧剂选择叔丁基羟基苯酚，润滑剂选择等份量E-蜡和硅橡胶构成的组合物，

其余步骤与实施例2相同。

实施例5

与实施例2的不同之处在于，步骤(1)中，热塑性弹性体选择POE，抗氧剂选择酚类抗氧剂和胺类抗氧剂的混合物，润滑剂选择油酸酰胺类润滑剂与硅酮类润滑剂的混合物；

其余步骤与实施例2相同。

对比例1

与实施例2的不同之处在于，步骤(1)中，TPU替换为PP，

其余步骤与实施例2相同。

如图2可知，本对比例得到的布料，纤维直径粗，且通过表1可知，布料强度与弹性大幅度降低。

对比例2

与实施例2的不同之处在于，步骤(5)为，纺丝成网：熔体进入模头混合均匀后，均匀地分配在喷丝板每个纺丝孔中，并从纺丝孔中均匀地喷出细流，最后经热风牵引后形成短纤维，短纤维在网帘上成网，冷却卷绕，得到无纺布；

其余步骤与实施例2相同。

如图3可知，熔喷生产的无纺布表面，纤维直径小，但根据表1可知，机械性能降低。

对上述对比例与实施例制备的耐磨低噪音材料进行拉伸强度、断裂伸长率、硬度、耐磨性能、透气量进行测试；其测试结果见表1所示。

表1

以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。