一种PP/PE双组份纤维无纺布及其制备方法

一种pp/pe双组份纤维无纺布及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及纤维技术领域，具体来说涉及一种pp/pe双组份纤维无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.双组分热熔粘合纤维也称为复合纤维，它是将两种不同纤维原料的熔体分别送入同芯的喷丝设备，在设备中融合后，形成两种聚合物材料同芯的纤维。双组分纤维是纤维生产技术发展史上的里程碑，它赋予纤维特殊的性能和广阔的应用领域。聚丙烯pp、聚乙烯pe是世界上最早的两种双组份复合纤维原料，pp/pe双组份热熔纤维是一种理想的热粘合非织造材料，得到了广泛应用。
3.热粘合的实质就是利用热来粘合加固纤网。由于热粘合是一种低碳环保的非织造工艺，其生产能耗低、无化学污染，且成品非织造布蓬松、柔软、透气，目前非织造布产业中，热粘合工艺得到快速发展。热粘合工艺主要包括热轧粘合，热风粘合和超声波粘合。热轧粘合是指将热粘合纤维网置于上下加热辊内进行加热，并施以一定的压力将纤网粘合加固，压力、温度和原料纤维是热轧工艺的三要素。热风粘合是指利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。超声波粘合工艺较新，在非制作布行业的运用始于上世纪70年代，顾名思义它是利用超声波的原理使热粘纤维分子间产生粘合达到纤网加固的工艺。频率在20khz～1ghz之间的机械波称为超声波。这种工艺通过将电压转变成高频信号，在换能器中产生高频机械振动即超声波，这种振动使热粘纤维内部的分子剧烈运动而产生热能，纤维得以受热熔融，从而使纤网粘合加固。
4.三种传统的热粘合工艺中，热风法是无接触、无化学试剂的制造工艺，也是唯一可以将纤网从里到外进行高温粘合的方法。由于没有接触性粘合以及化学试剂带来的干湿强度差和卫生问题，也没有热轧非织造布粗大的压点带来的硬质感，因此在舒适性方面，热风无纺布是目前最受消费者欢迎的一次性卫生用品，而且更多地集中在中高端产品中。上述传统的非织造材料粘合方法通常是对整体的无纺布进行处理，不具备粘合区域的选择性和可控性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种pp/pe双组份纤维无纺布及其制备方法，pp/pe双组份纤维无纺布呈现优良的柔软性、良好的蓬松弹性和较高的强度。
6.为此，本发明提供了一种pp/pe双组份纤维无纺布，包括芯层和皮层，所述芯层和所述皮层的质量比为100:(10-100)；所述芯层为pp聚合物，所述皮层为光热材料改性的pe聚合物。
7.优选的，所述pp聚合物的熔融指数为20-45g/10min，所述pe聚合物的熔融指数为10-25g/10min。
8.优选的，所述pe聚合物和所述光热材料的质量比为100:(10-50)，所述光热材料包
括吲哚菁绿、亚甲基蓝、卟啉、苯甲酰亚胺、聚苯胺、聚吡咯、石墨烯、碳纳米管、氮化物材料ti4n3中的至少一种。
9.本发明所述的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法包括：
10.(1)制备吲哚菁绿改性pe颗粒：将pe与光热材料加入双螺杆挤出机中共混造粒，得到光热材料改性pe颗粒；
11.(2)制备pp/pe双组份非织造材料：将pp颗粒和光热材料改性pe颗粒加入双组份纺丝机的两个组分料筒，经皮芯结构喷丝板后，纤维经气流牵伸铺网，在成网帘上形成pp/pe纤维网状结构非织造材料；
12.(3)制备pp/pe双组份纤维无纺布光热焊接无纺布：将所述pp/pe纤维网状结构非织造材料置于近红外激光照射区域内照射，得到pp/pe双组份纤维无纺布。
13.优选的，所述步骤(1)中，双螺杆挤出机各区的温度为1区：100℃；2区：120℃；3区：130℃；4区：130℃。
14.优选的，所述步骤(2)中，喂料单螺杆挤出机加热区温度为1区：180℃；2区：200℃；3区：210℃；4区：220℃。喷丝模头温度220℃。
15.优选的，所述步骤(3)中，照射时间为2-4秒，近红外激光波长：808nm，强度0.2-2w/cm2。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种pp/pe双组份纤维无纺布及其制备方法，pp/pe双组份纤维无纺布包括芯层和皮层，所述芯层和所述皮层的质量比为100:(10-100)；所述芯层为pp聚合物，所述皮层为光热材料改性的pe聚合物。本技术的pp/pe双组份纤维无纺布包括芯层和皮层，芯层为pp聚合物、作为主体纤维，皮层为光热材料改性的pe聚合物、作为粘结纤维。pp聚合物熔点为170℃左右，pe聚合物熔点为130℃左右，当纤维被加热到130℃左右时，皮层pe聚合物被熔融；冷却后，由于皮层pe聚合物熔融而使纤维之间在交叉点上有效地粘合，芯层pp聚合物仍保持原有性能和形状，给整个双组分纤维无纺布提供必要的强力和模量支撑。pp/pe双组份纤维无纺布尺寸稳定，热收缩率也很小，pp聚合物的膨松性和回弹性加上pe聚合物的柔软性和韧性使得双组份纤维无纺布呈现优良的柔软性、良好的蓬松弹性和较高的强度，本技术的pp/pe双组份纤维无纺布的平均纤度为1-20微米。
附图说明
17.图1是本发明实施例1得到的双组份纤维无纺布的sem图；
18.图2是本发明实施例2得到的双组份纤维无纺布的sem图；
19.图3是本发明实施例3得到的双组份纤维无纺布的sem图。
具体实施方式
20.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
21.本技术的pp/pe双组份纤维无纺布包括芯层和皮层，芯层和皮层的质量比为100:(10-100)；芯层为pp聚合物，皮层为光热材料改性的pe聚合物。
22.pp聚合物的熔融指数为20-45g/10min，pe聚合物的熔融指数为10-25g/10min。
23.光热材料的质量份数为15-20wt％，光热材料包括吲哚菁绿、亚甲基蓝、卟啉、苯甲酰亚胺、聚苯胺、聚吡咯、石墨烯、碳纳米管、氮化物材料ti4n3中的至少一种。
24.本技术的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法包括：
25.(1)制备吲哚菁绿改性pe颗粒：将pe与光热材料加入双螺杆挤出机中共混造粒，得到光热材料改性pe颗粒；双螺杆挤出机各区的温度为1区：100℃；2区：120℃；3区：130℃；4区：130℃；
26.(2)制备pp/pe双组份非织造材料：将pp颗粒和光热材料改性pe颗粒加入双组份纺丝机的两个组分料筒，经皮芯结构喷丝板后，纤维经气流牵伸铺网，在成网帘上形成pp/pe纤维网状结构非织造材料；
27.(3)制备pp/pe双组份纤维无纺布光热焊接无纺布：将pp/pe纤维网状结构非织造材料置于近红外激光照射区域内照射，照射时间为2-4秒，近红外激光波长：808nm，强度0.2-2w/cm2。纤维中的光热材料会产生强烈的光热效应，纤维皮层软化至熔化，纤维交叉点处产生粘结，得到加固的pp/pe双组份纤维无纺布。
28.本技术的pp/pe双组份纤维无纺布包括芯层和皮层，芯层为pp聚合物、作为主体纤维，皮层为光热材料改性的pe聚合物、作为粘结纤维。pp聚合物熔点为170℃左右，pe聚合物熔点为130℃左右，当纤维被加热到130℃左右时，皮层pe聚合物被熔融；冷却后，由于皮层pe聚合物熔融而使纤维之间在交叉点上有效地粘合，芯层pp聚合物仍保持原有性能和形状，给整个双组分纤维无纺布提供必要的强力和模量支撑。pp/pe双组份纤维无纺布尺寸稳定，热收缩率也很小，pp聚合物的膨松性和回弹性加上pe聚合物的柔软性和韧性使得双组份纤维无纺布呈现优良的柔软性、良好的蓬松弹性和较高的强度，本技术的pp/pe双组份纤维无纺布的平均纤度为1-20微米。
29.本技术提供的pp/pe双组份纤维无纺布制备方法与现有的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法区别之处在于，本技术需要在皮层纤维当中均匀的掺杂具有强烈光热效应的材料，对整体的无纺布材料进行处理，通过近红外激光照射，低熔点组份部分熔化，在纤维交叉点处发生交联——热焊接。
30.现有的pp/pe双组份纤维无纺布热粘合无纺布材料是由pp和pe材料通过熔喷、纺粘双组分纺丝铺网后通过热风、热轧或者超声波粘合进行纤网加固，无纺布整体都在处理范围内，无法进行可控的特定区域选择性处理以及图案化设计。本发明设计的pp/pe双组份纤维无纺布光热焊接无纺布材料是通过选择近红外激光照射区域进行皮层纤维交叉点的熔融粘合。本发明属于无接触、无化学试剂的纤维粘合(焊接)工艺，同时由于双组份成型工艺，纤维的卷曲率和卷曲数都远高于单组分纤维，保证了无纺布材料原有的蓬松、柔软特性。
31.比现有的热粘合、胶黏剂粘合的方法相比，本发明的光热转换法粘合并不会改变纤维网的主体结构，尤其双组份纤维网的蓬松结构，不增加新的组份，如胶黏剂等，即可使纤维网粘合成无纺布。本发明的工艺简单，只需在低熔点组份加光热转换材料，成网区增加光源。
32.本发明利用双组份纤维两组分熔点的差异，在低熔点组份中添加光热转换材料，熔纺后纤维网通过光热转换法使低熔点组份发生(部分)熔化，从而使纤维粘合成无纺布。
33.实施例1
34.本实施例的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法包括：
35.(1)制备吲哚菁绿(icg)改性pe颗粒：将pe颗粒与igc按照100:20的质量比加入双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机各区的温度为1区：100℃；2区：120℃；3区：130℃；4区：130℃，得到icg改性pe颗粒。
36.(2)制备pp/pe双组份非织造材料：将pp颗粒和icg改性pe颗粒按照pp：pe＝80:20的质量比加入双组份纺丝机的两个组分料筒，经螺杆挤出分别熔融，再经过计量泵后送入同心皮芯型喷丝组件中挤出，纤维冷却后气流牵伸铺网，在成网帘上形成pp/pe纤维网状结构非织造材料。
37.(3)制备pp/pe双组份纤维无纺布：将pp/pe纤维网状结构非织造材料置于近红外激光照射区域内2秒，激光波长：808nm，强度1.5w/cm2，皮层纤维中光热材料产生强烈光热效应，纤维交叉点处单位面积产生的热量多，最先达到熔点产生粘结，得到加固的pp/pe双组份纤维无纺布。
38.图1为本实施例的纤维无纺布的sem图，从图中可以看出，纤维与纤维的连接处，由于皮层受热部分融化而发生交联。
39.实施例2
40.本实施例的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法包括：
41.1.制备吲哚菁绿(icg)改性pe颗粒：将pe颗粒与吲哚菁绿(icg)按照100:50的质量比加入双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机各区的温度为1区：100℃；2区：120℃；3区：130℃；4区：130℃，得到icg改性pe颗粒。
42.2.制备pp/pe双组份非织造材料：将pp颗粒和icg改性pe颗粒按照pp:pe＝70:30的质量比加入双组份纺丝机两个组分料筒，经螺杆挤出分别熔融，再经过计量泵后送入同心皮芯型喷丝组件中挤出，纤维冷却后气流牵伸铺网，在成网帘上形成pp/pe纤维网状结构非织造材料。
43.3.制备pp/pe双组份纤维无纺布：将pp/pe纤维网状结构非织造材料置于近红外激光照射区域内1秒，激光波长：808nm，强度1w/cm2，皮层纤维中光热材料产生强烈光热效应，纤维交叉点处单位面积产生的热量多，最先达到熔点产生粘结，得到加固的pp/pe双组份纤维无纺布。
44.图2为本实施例的纤维无纺布的sem图，从图中可以看出，纤维与纤维的连接处，由于皮层受热部分融化而发生交联。与实施例1相比，由于光热材料用量的增加，纤维连接处融化程度加大。
45.实施例3
46.本实施例的pp/pe双组份纤维无纺布的制备方法包括：
47.1.制备吲哚菁绿(icg)改性pe颗粒：将pe颗粒与吲哚菁绿(icg)按照100:20的质量比加入双螺杆挤出机中共混造粒，双螺杆挤出机各区的温度为1区：100℃；2区：120℃；3区：130℃；4区：130℃，得到icg改性pe颗粒。
48.2.制备pp/pe双组份非织造材料：将pp颗粒和icg改性pe颗粒按照pp:pe＝70:30的质量比加入双组份纺丝机两个组分料筒，经螺杆挤出分别熔融，再经过计量泵后送入同心皮芯型喷丝组件中挤出，纤维冷却后气流牵伸铺网，在成网帘上形成pp/pe纤维网状结构非
织造材料。
49.3.制备pp/pe双组份纤维无纺布光热焊接无纺布：将pp/pe纤维网状结构非织造材料置于近红外激光照射区域内3秒，激光波长：808nm，强度2w/cm2，皮层纤维中光热材料产生强烈光热效应，纤维交叉点处单位面积产生的热量多，最先达到熔点产生粘结，得到加固的pp/pe双组份纤维无纺布。
50.图3为本实施例的纤维无纺布的sem图，从图中可以看出，纤维与纤维的连接处，由于皮层受热部分融化而发生交联。与实施例1与2相比，由于光强、照射时间及光热材料用量的增加，纤维连接处融化程度加大。从表2可看出，且随着熔化交联程度的增大，透气性下降。
51.使用厚度测试仪、织物强力仪及织物透气仪将实施例1、实施例2和实施例3的纤维无纺布和对照样品(商品热风无纺布)进行相应测试，测试结果如表1和2所示。由表1可知，本发明的纤维无纺布呈高的强度、优良的柔软性、良好的透气性和蓬松性。
52.表1
[0053][0054]
表2
[0055] 实施例1实施例2实施例3商品热风无纺布试样面积(cm)5555透气率(mm/s)1769157813521656
[0056]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。