CN106222881A - 一种可塑高弹无纺棉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可塑高弹无纺棉，包括依次层叠设置的多个复合直立棉层，各复合直立棉层依次首尾相连，且沿水平方向呈往返的Z字型排列，相邻的两个复合直立棉层之间的夹角为0度或趋近于0度，所述复合直立棉层是由纤维网与热塑性弹性体丝网复合而成的层状结构。制备时，先对纤维原料进行混合、开松、梳理成网以制作纤维网，热塑性弹性体原料从挤出机口模挤出的丝，经过成网工序制成网状结构的热塑性弹性体丝网，最后经过复合、垂直铺网、烘燥、冷却、卷绕形成可塑高弹无纺棉。本发明将纤维网与热塑性弹性体丝网复合大大增强了产品的弹性和弹性回复性，且设备投资少，有利于工业化推广使用。

Description

一种可塑高弹无纺棉及其制备方法

技术领域

本发明属于非织造布技术领域，具体涉及一种可塑高弹无纺棉及其制备方法。

背景技术

床垫、坐垫等衬垫材料是人类社会生活的必需品，随着人们生活水平的提高,对床垫、坐垫的要求越来越高。目前使用的床垫、坐垫等衬垫材料种类主要有：弹簧垫、棕榈垫、乳胶垫、水床垫、充气垫、海绵垫、高弹非织造布等。弹簧垫用簧数量的多少和钢丝直径的大小决定弹簧床垫的软、硬，但弹簧垫的弹簧容易生锈、长时间受压时弹簧失去弹性；棕榈垫由棕榈纤维编制而成，使用时有天然棕榈气味，耐用程度差，易塌陷变形，承托性能差，保养不好易虫蛀或发霉等；乳胶垫又分合成乳胶和天然乳胶，合成乳胶来源于石油，弹性和透气不足；天然乳胶来源于橡胶树，天然乳胶散发淡淡的乳香味，更加亲近自然，柔软舒适，透气良好，且乳胶中的橡树蛋白能抑制病菌及过敏原潜伏，但成本很高；水床垫利用浮力原理，有浮力睡眠、动态睡眠、冬暖夏凉、热疗作用等特点，但透气性不足，舒适性差；充气垫易于收藏、携带方便，适用于临时加床、旅游；海绵垫在家具市场中比较常见，海绵是一种多孔材料，主要是聚氨酯泡沫材料中的软泡沫制备而成，由于海绵价格低廉，重量轻，手感柔软丰满且回弹性好，在市场占据主导地位，但海绵生产污染，废弃物具有不可循环利用等致命性缺点，且易发黄，透气性、舒适性较差；高弹非织造布是采用垂直铺网的非织造新技术，制造的非织造布高弹材料，由于弹性好，纤网内部结构类似蜂巢结构，也称为蜂巢棉，其与海绵相比，具有不黄变、透气性好、尺寸稳定等特点，它的废弃物可回收利用，适应环保低碳社会的消费理念，而其独特的直立结构，使纤维集合体获得极大的弹性和抗压性能，工艺简单，对原料的适应性强，原料来源广泛，生产成本较低，产品应用领域更加广阔。

随着人们生活水平的提高，对衬垫材料的弹性及弹性回复性要求也越来越高，因此，需要在现有衬垫材料的基础上在产品结构、弹性及弹性回复性性能上作进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种可塑高弹无纺棉，增强现有高弹非织造布的弹性和弹性回复性。

本发明的技术方案是提供了一种可塑高弹无纺棉，包括依次层叠设置的多个复合直立棉层，各所述复合直立棉层依次首尾相连，且沿水平方向呈往返的Z字型排列，相邻的两个所述复合直立棉层之间的夹角为0度或趋近于0度，所述复合直立棉层是由纤维网与热塑性弹性体丝网复合而成的层状结构。

进一步的，上述纤维网由低熔点涤纶短纤维与弹性聚酯短纤维的混合物制得，两者的质量比为20～30%:70～80%。

进一步的，上述弹性聚酯短纤维为三维卷曲的中空涤纶短纤维、PTT纤维、弹性聚酯ELK纤维中的任意一种纤维或其中两种纤维的混合物或其中三种纤维的混合物。

进一步的，上述热塑性弹性体丝网是由热塑性弹性体制成的丝网结构。

进一步的，上述热塑性弹性体为苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类、氨酯类、酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类和乙烯类中的一种。

另外，本发明还提供了一种上述可塑高弹无纺棉的制备方法，包括如下步骤：

1)纤维网的制备：对制备纤维网所需的各种纤维原料进行混合、开松，并在开松的过程中添加油剂，再将松开后的纤维经过双道夫梳理机梳理成网以形成纤维网。

2)热塑性弹性体丝网的制备：将热塑性弹性体原料预热后经挤出机挤出丝，再经过成网工序制成网状结构的热塑性弹性体丝网。

3)复合：将上述制得的纤维网和热塑性弹性体丝网进行复合，得到层状结构的复合直立棉层。

4)垂直铺网：将上述复合得到的复合直立棉层经垂直铺网机进行垂直铺网。

5)烘燥：对垂直铺网后的复合直立棉层依次进行烘燥、冷却。

6)切边卷绕：将冷却后的铺网的复合直立棉层经切边工序切去边缘不整齐部分，再经卷绕工序制得所述可塑高弹无纺棉。

进一步的，上述步骤2)中挤出机挤出的丝的直径为10～200μm。

进一步的，上述步骤2)中挤出机的口模为多孔结构形式。

进一步的，上述步骤2)中还包括静电分丝工序。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种可塑高弹无纺棉中复合直立棉层是由纤维网和热塑性弹性体丝网复合构成的层状结构，同时具有纤维网自身高弹性的特性，以及热塑性弹性体优异的弹性和弹性回复性性能，两者复合大大提高了产品的弹性和弹性回复性。

(2)本发明提供的这种可塑高弹无纺棉中热塑性弹性体丝网采用的热塑性弹性体材料的触感柔软，耐候性、抗疲劳性好，加工性能优越，便于以无纺棉为原料的再次加工；而且热塑性弹性体材料极容易染色，选择具有颜色的热塑性弹性体的原料进行挤出，就可以制备具有颜色的产品，这样大大提高了本发明产品的外观设计自由度，与现有技术相比，由于不需要特殊的彩色纤维为原料，制备成本极低。

(3)本发明提供的这种可塑高弹无纺棉中复合直立棉层采用的热塑性弹性体丝网不仅利用到了热塑性弹性体材料本身的优点，而且其做成网状结构的丝网，弹性能够得到提高，同时降低了热塑性弹性体材料的使用量，降低成本。

(4)本发明提供的这种可塑高弹无纺棉的制备方法在现有的高弹非织造布加工工序的基础上，只需增加热塑性弹性体材料的挤出成丝、静电分丝、成网工序，以及纤维网与热塑性弹性体丝网的复合工序即可进行生产，增加的工序和设备投资少，有利于工业化推广使用。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明可塑高弹无纺棉的结构示意图。

图2是本发明中复合直立棉层的结构示意图。

附图标记说明：1、复合直立棉层；2、纤维网；3、热塑性弹性体丝网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种可塑高弹无纺棉，包括依次层叠设置的多个复合直立棉层1，各所述复合直立棉层1依次首尾相连，且沿水平方向呈往返的Z字型排列，相邻的两个所述复合直立棉层1之间的夹角为0度或趋近于0度，所述复合直立棉层1是由纤维网2与热塑性弹性体丝网3复合而成的层状结构。

其中，所述纤维网2由低熔点涤纶短纤维与弹性聚酯短纤维的混合物制得，两者的质量比为20～30%:70～80%；选用的所述低熔点涤纶短纤维的熔点为小于或者等于110℃，所述弹性聚酯短纤维为三维卷曲的中空涤纶短纤维、PTT纤维、弹性聚酯ELK纤维中的任意一种纤维或其中两种纤维的混合物或其中三种纤维的混合物。三维卷曲中空涤纶短纤维具有永久的立体卷曲、优良的弹性，PTT纤维是一种玉米型涤纶纤维，手感柔软、弹性优于涤纶纤维，弹性聚酯ELK纤维具有翻转弹簧结构，弹性恢复力强，可以提高纤网的弹性，因此采用三维卷曲中空涤纶短纤维、PTT纤维或弹性聚酯ELK纤维，均可以大大提高纤维网2的弹性。所述热塑性弹性体丝网3是由热塑性弹性体制成的丝网结构；所述热塑性弹性体可以是苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类中的一种。该可塑高弹无纺棉中复合直立棉层1沿水平方向呈往返的Z字型依次首尾相连排列，且复合直立棉层1是由纤维网2与热塑性弹性体丝网3复合而成，大大提高了该在可塑高弹无纺棉在水平方向和垂直方向上的弹性和弹性回复性。

该可塑高弹无纺棉的制备方法，具体包括如下步骤：

1)纤维网的制备：对制备纤维网1所需的各种纤维原料进行混合、开松以将纤维原料充分进行松解，并在开松的过程中添加油剂，再将松开后的纤维经过双道夫梳理机梳理成网以形成纤维网1。由于纤维原料均属于化学纤维，与天然相比吸湿性较差，在混合开松中容易产生静电，在开松的过程中添加油剂，可以防止静电产生，影响质量。

2)热塑性弹性体丝网的制备：将热塑性弹性体原料预热至95～110℃，时间为0.5～3h，然后将预热的热塑性弹性体原料从挤出机的料斗进入加热的料筒内，在螺杆的旋转作用下实现对物料的输送、塑化、压实，然后从挤出机的口模中挤出丝，再将口模中挤出的丝经过成网工序制成网状结构的热塑性弹性体丝网3。将热塑性弹性体原料进入挤出机之前进行预热，一方面有利于原料在挤出机中快速熔融，另一方面可以对原料进行干燥，避免原料因含有水分，在挤出机挤出时，出现丝网起泡、类似泡沫的熔料、黏结等问题，造成热塑性弹性体丝网表面质量差和物理性能差等弊端。对于吸湿性好的热塑性弹性体，例如氨酯类（TPU），由于氨酯类（TPU）在空气中能够很快吸收水分，预热温度适当高些，预热时间适当长些。另外，由于热塑性弹性体经过挤出工艺进行加工成型，不需硫化，可以节省工序和加工时间，降低生产成本。

具体的，从挤出机中挤出的丝的直径为10～200μm，丝的直径过细，对口模的精度要求过高，成本成倍增加，同时从口模挤出的丝容易产生相互黏结、纠缠、粗细不匀等现象，丝的质量越难控制；丝的直径过粗，与弹性聚酯短纤维的细度差异过大，不利于纤维网2与热塑性弹性体丝网3的相互粘连，容易造成产品内部的弹性等性能的不一致性，产品的质量受到影响。挤出机的口模为多孔结构形式，同时挤出多根连续的丝，通过增加静电分丝工序防止多根连续的丝之间相互粘连、缠结，而在成网工序中使多根连续的丝垂直于热塑性弹性体丝网3的输出方向做往复摆动，形成具有网状结构的热塑性弹性体丝网3。在静电分丝及成网过程中，热塑性弹性体的丝的温度不能降低过多，需要维持定温度，这样有利于热塑性弹性体丝网3能够与纤维网2紧密粘连，有利于丝与丝之间相互之间粘合，形成网状结构，增加产品的弹性及弹性回复力。另外，热塑性弹性体挤出机的口模温度一般在170～225℃，而弹性聚酯短纤维的熔融温度为250～260℃，因此丝的温度对纤维网2的主体原料不会熔融，在纤网复合工序，与热塑性弹性体丝网3接触的纤维网2表面的低熔点涤纶短纤维会熔融，对产品的质量没有影响，反而由于熔融，增强了纤维网2与热塑性弹性体丝网3之间的结合力。

3)复合：将上述制得的纤维网2和热塑性弹性体丝网3进行复合，得到层状结构的复合直立棉层1。该复合工序增强了纤维网2和热塑性弹性体丝网3之间的结合力，从而增强复合直立棉层1的弹性和弹性回复性。

4)垂直铺网：将复合得到的复合直立棉层1喂入垂直铺网机进行垂直铺网。

5)烘燥：对垂直铺网后的复合直立棉层1进行烘燥，纤维网2内部的低熔点纤维熔融，与弹性聚酯短纤维形成三维立体的网状结构，热塑性弹性体丝网3一方面自身粘连，另一方面与相邻的纤维网2粘连，提高产品的弹性；然后将烘燥后的复合直立棉层1进行冷却，复合直立棉层1的结构得到固定。

具体的采用热风对流式烘燥，考虑垂直铺网后的复合直立棉层1有一定的厚度，为了使复合直立棉层1的内部各处的低熔点纤维都能够充分得到热量熔融，烘燥温度选为150～195℃。烘燥的温度不能过低，过低低熔点纤维得不到充分熔融，影响纤维网2的强力；烘燥温度也不能过高，过高容易使复合直立棉层1中的热塑性弹性体丝网3熔融，三维立体网状结构被破坏，影响产品的弹性及弹性回复性。

6)切边卷绕：将冷却后的复合直立棉层1经切边工序切去边缘不整齐部分，再经卷绕工序制得所述可塑高弹无纺棉。

实施例2：

本实施例中具体采用氨酯类(TPU)作为热塑性弹性体原料制备热塑性弹性体丝网3，其具体过程：将预热的氨酯类(TPU)从挤出机的料斗进入加热的料筒内，在螺杆的旋转作用下实现对物料的输送、塑化、压实，然后从口模中挤出，口模挤出的丝，经过静电分丝、成网工序，制成网状结构的热塑性弹性体丝网3,；其中，挤出机的送料段温度为140～160℃，熔化段温度为160～180℃，计量段温度为180～190℃，机头温度为185～190℃，口模温度为185～195℃，螺杆转速为20～60rpm/min，挤出机的口模为12～24孔结构形式，同时挤出12～24根连续的丝，通过静电分丝防止丝相互粘连、缠结，成网工序使多根连续的丝，垂直于热塑性弹性体丝网3的输出方向做往复摆动，丝在余热作用下，相互之间粘合，形成具有网状结构的热塑性弹性体丝网3。采用该氨酯类(TPU)作为热塑性弹性体原料制备可塑高弹无纺棉的其余步骤同实施例1。

综上所述，本发明提供的这种可塑高弹无纺棉中复合直立棉层由纤维网和热塑性弹性体丝网复合构成的层状结构，同时具有纤维网自身高弹性的特性，以及热塑性弹性体优异的弹性和弹性回复性性能，两者复合大大提高了产品的弹性和弹性回复性；且其制备过程只需在现有产品加工设备的基础上增加热塑性弹性体材料的挤出成丝、静电分丝、成网工序，以及纤维网与热塑性弹性体丝网的复合工序即可，设备投资少，有利于工业化推广使用。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可塑高弹无纺棉，包括依次层叠设置的多个复合直立棉层(1)，其特征在于：各所述复合直立棉层(1)依次首尾相连，且沿水平方向呈往返的Z字型排列，相邻的两个所述复合直立棉层(1)之间的夹角为0度或趋近于0度，所述复合直立棉层(1)是由纤维网(2)与热塑性弹性体丝网(3)复合而成的层状结构。

2.如权利要求1所述的可塑高弹无纺棉，其特征在于：所述纤维网(2)由低熔点涤纶短纤维与弹性聚酯短纤维的混合物制得，两者的质量比为20～30%:70～80%。

3.如权利要求2所述的可塑高弹无纺棉，其特征在于：所述弹性聚酯短纤维为三维卷曲的中空涤纶短纤维、PTT纤维、弹性聚酯ELK纤维中的任意一种纤维或其中两种纤维的混合物或其中三种纤维的混合物。

4.如权利要求1所述的可塑高弹无纺棉，其特征在于：所述热塑性弹性体丝网(3)是由热塑性弹性体制成的丝网结构。

5.如权利要求4所述的可塑高弹无纺棉，其特征在于：所述热塑性弹性体为苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类、氨酯类、酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类和乙烯类中的一种。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的可塑高弹无纺棉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)纤维网的制备：对制备纤维网(2)所需的各种纤维原料进行混合、开松，并在开松的过程中添加油剂，再将松开后的纤维经过双道夫梳理机梳理成网以形成纤维网(2)；

2)热塑性弹性体丝网的制备：将热塑性弹性体原料预热后经挤出机挤出丝，再经过成网工序制成网状结构的热塑性弹性体丝网(3)；

3)复合：将上述制得的纤维网(2)和热塑性弹性体丝网(3)进行复合，得到层状结构的复合直立棉层(1)；

4)垂直铺网：将上述复合得到的复合直立棉层(1)经垂直铺网机进行垂直铺网；

5)烘燥：对垂直铺网后的复合直立棉层(1)依次进行烘燥、冷却；

6)切边卷绕：将冷却后的铺网的复合直立棉层(1)经切边工序切去边缘不整齐部分，再经卷绕工序制得所述可塑高弹无纺棉。

7.如权利要求6所述的可塑高弹无纺棉的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中挤出机挤出的丝的直径为10～200μm。

8.如权利要求7所述的可塑高弹无纺棉的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中挤出机的口模为多孔结构形式。

9.如权利要求8所述的可塑高弹无纺棉的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中还包括静电分丝工序。