CN106757791B - 基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺，包括聚四氟乙烯膜层，将所述聚四氟乙烯膜层进行针刺后双向拉伸，利用反复针刺和双向拉伸的方式，使聚四氟乙烯膜层开纤，纤维丝以缠结的形式复合，受到压缩，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布。制备工艺：(1)备料；(2)铺叠；(3)针刺；(4)拉伸；(5)重复针刺及拉伸；(6)收卷。本发明的基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺制备的新型无纺布，一次成型制造，使新型无纺布的整体力学性能增强，不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度，而且具有良好的透水、透气性能，应用领域广泛。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，特别是涉及一种基于基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺。
背景技术
可制备单向拉伸膜的材料为超高分子量聚乙烯、PTFE、聚丙烯、PPS(聚苯硫醚)、P84(聚酰亚胺)，其中，PTFE是聚四氟乙烯的英文缩写，是目前世界上公认的塑料之王，具有抗紫外线辐射，耐化学腐蚀，耐磨性等优点，聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；同时，还具有较好的耐气候性和抗挠曲性。
无纺布又定义为非织造布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。自1942年最早开始在美国实现产业化生产后，由于其具有较传统织造布生产工艺简单、产量大、成本低、产品应用广泛等特点，如今，已成为纺织工业中发展最为迅速的新兴领域。无纺布按加工方法不同可分为：纺粘无纺布、水刺无纺布、热合无纺布、湿法无纺布、针刺无纺布等。无纺布具有许多功能上的优异性能，用途极其广泛，根据其用途可以分为：服装用无纺布、家具装饰/家居无纺布、医疗卫生用无纺布、过滤材料用无纺布等。
随着国家经济的日益腾飞，国家对基础设施的施工质量要求越来越严格，为提高国家基础设施的质量，如农业、工业、医疗卫生、土木工程、高速铁路、高速公路、跨河大桥等，国家大力发展土工材料科技，努力提高土工材料的强度和质量。其中无纺布材料是主要的研究对象，国内很多专利提出了不同的增强无纺布的方法，但都较为繁琐且存在一定弊端，如晋江市港益纤维制品有限公司于2012年6月1日申请的中国专利《一种复合针刺无纺布》，专利号为201220256454.1，将经编布铺设在两层无纺纤维网之间，然后用针刺的方式制成复合无纺布，这种方式是采用有机织或针织物与无纺纤维网复合的方式来提高无纺布的整体力学性能，这样一方面提高了制造成本，另一方面机织物或针织物的加入严重影响了无纺布本身透水透气的优良特性，而且纤维的强度利用率较低。王常义于2008年10月30日申请的中国专利《一种非织造网格增强复合无纺布制造方法》，专利号为200810154952.3，采用了一种非织造网格的方式来增强无纺布，有效的解决了这一问题，充分利用了增强纤维的强度，效率较高，但该方法只能对经纬两个方向进行加强，对于具有其他方向上强度要求的无纺布还不适用，而且层间采用粘结的方式成型，整体稳定性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明创新性地提出了一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺，一次成型制造，使新型无纺布的整体力学性能增强，不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度，而且具有良好的透水、透气性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布，包括聚四氟乙烯膜层，将所述聚四氟乙烯膜层进行针刺后双向拉伸，利用反复针刺和双向拉伸的方式，使聚四氟乙烯膜层开纤，纤维丝以缠结的形式复合，受到压缩，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布。
优选的，所述聚四氟乙烯膜层的针刺密度为50-600针/平方厘米。
优选的，所述新型无纺布中混合有金属纤维丝或玻璃纤维丝中的一种或两种。
优选的，所述组成纤维丝中的聚四氟乙烯纤维丝所占重量百分比为10-100％，所述金属纤维丝所占重量百分比为0-35％，所述玻璃纤维丝所占重量百分比为0-55％。
优选的，所述聚四氟乙烯纤维丝的直径为0.003-0.03mm的细长纤维，所述金属纤维丝的直径为0.005-0.05mm的细长纤维，所述玻璃纤维丝的直径为0.004-0.04mm的细长纤维。
优选的，所述构成新型无纺布中的聚四氟乙烯纤维丝为连续不切断的纤维长丝，所述纤维丝长度不等，所述纤维丝的长度为10-2000mm。
本发明还公开了一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为50-600针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝后，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为100-300针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为50-350针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为0.2-2.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布收卷打包。
优选的，一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为350针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝后，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为200针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为30％，拉伸速率为3500毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为240针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为1.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布收卷打包。
优选的，所述步骤(4)、(5)中的拉伸方式可替换为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
优选的，所述聚四氟乙烯纤维丝的纤度范围在0.2-20dtex，强力范围在2.5-6.5cN/dtex。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布及其制备工艺，在层层铺叠后的聚四氟乙烯膜上，经针刺加固和拉伸后，形成新型无纺布，为一次成型制造，使新型无纺布的整体力学性能增强，不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度，而且具有质地好、良好的透水、透气性能，应用领域广泛。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布，包括聚四氟乙烯膜层，将所述聚四氟乙烯膜层进行针刺后双向拉伸，利用反复针刺和双向拉伸的方式，使聚四氟乙烯膜层开纤，纤维丝以缠结的形式复合，受到压缩，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布，其中，聚四氟乙烯纤维膜层进行针刺后拉伸，利用反复针刺和拉伸的方式，使聚四氟乙烯纤维膜层开纤，其中，聚四氟乙烯纤维膜层的针刺密度为50-600针/平方厘米；新型无纺布中混合有金属纤维丝或玻璃纤维丝中的一种或两种，组成纤维丝中的聚四氟乙烯纤维丝所占重量百分比为10-100％，所述金属纤维丝所占重量百分比为0-35％，所述玻璃纤维丝所占重量百分比为0-55％，聚四氟乙烯纤维丝的直径为0.003-0.03mm的细长纤维，所述金属纤维丝的直径为0.005-0.05mm的细长纤维，所述玻璃纤维丝的直径为0.004-0.04mm的细长纤维；构成新型无纺布中的聚四氟乙烯纤维丝为连续不切断的纤维长丝，所述纤维丝长度不等，所述纤维丝的长度为10-2000mm。
本发明还公开了一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为50-600针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝后，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为100-300针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为50-350针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为0.2-2.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布收卷打包。
优选的，基于聚四氟乙烯的新型无纺布的制备工艺，所述步骤(4)、(5)中的拉伸方式可替换为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
优选的，所述聚四氟乙烯纤维丝的纤度范围在0.2-20dtex，强力范围在2.5-6.5cN/dtex。
实施例1：
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为50针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝，聚四氟乙烯纤维丝的纤度范围在0.5dtex，强力范围在4.5cN/dtex，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为100针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为5％，拉伸速率为50毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为50针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为0.2克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯的新型无纺布收卷打包。
实施例2：
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为350针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝，聚四氟乙烯纤维丝的纤度范围在15dtex，强力范围在3.5cN/dtex，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为200针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、双向拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为30％，拉伸速率为3500毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及双向拉伸：将纤维丝网层双向方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为240针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为1.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布。
(6).、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯的新型无纺布收卷打包。
实施例3：
一种基于聚四氟乙烯薄膜的新型无纺布的制备工艺，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为600针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝，聚四氟乙烯纤维丝的纤度范围在20dtex，强力范围在4.0cN/dtex，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为300针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为50％，拉伸速率为5000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为350针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为2.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯的新型无纺布收卷打包。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于聚四氟乙烯膜的无纺布，其特征在于，包括聚四氟乙烯膜层，将所述聚四氟乙烯膜层进行针刺后双向拉伸，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为350针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝后，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为200针/平方厘米，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为30％，拉伸速率为3500毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸；将纤维丝网层双向方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为240针/平方厘米，利用反复针刺和双向拉伸的方式，使聚四氟乙烯膜层开纤，纤维丝以缠结的形式复合，受到压缩，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，达到预设的密度为1.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯的新型无纺布，所述新型无纺布中混合有金属纤维丝或玻璃纤维丝中的一种或两种，所述组成纤维丝中的聚四氟乙烯纤维丝所占重量百分比为10％，所述金属纤维丝所占重量百分比为35％，所述玻璃纤维丝所占重量百分比为55％；所述聚四氟乙烯纤维丝是直径为0.003-0.03mm的细长纤维，所述金属纤维丝是直径为0.005-0.05mm的细长纤维，所述玻璃纤维丝是直径为0.004-0.04mm的细长纤维。
2.根据权利要求1所述的基于聚四氟乙烯膜的无纺布，其特征在于，所述构成新型无纺布中的聚四氟乙烯纤维丝为连续不切断的纤维长丝，所述纤维丝长度不等，所述纤维丝的长度为10-2000mm。
3.根据权利要求1-2任一项所述的基于聚四氟乙烯膜的无纺布的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、备料：根据生产需求，按量准备聚四氟乙烯膜；
(2)、铺叠：将聚四氟乙烯膜按要求堆叠；
(3)、针刺：利用截面为三角形且棱边带有钩刺的刺针，将步骤(1)堆叠后的聚四氟乙烯膜进行针刺，所述聚四氟乙烯膜的针刺密度为350针/平方厘米，形成聚四氟乙烯纤维丝后，继续针刺，所述聚四氟乙烯纤维丝的针刺密度为200针/平方厘米，当若干个刺针刺入纤维丝时，刺针上的钩刺会带着若干根纤维丝表面的纤维随刺针穿过层层纤维丝，相互纠缠，在摩擦力的作用下，使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：针刺到预定的针刺密度后，将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理，拉伸应变为30％，拉伸速率为3500毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸；
(5)、重复针刺及拉伸：将纤维丝网层沿另一个方向拉伸后，再进行针刺，所述纤维丝网层的针刺密度为240针/平方厘米，针刺时，纤维丝脱离钩刺以垂直的状态停留在纤维丝网层内，重复进行拉伸和针刺后，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，根据生产需求，达到预设的密度为1.5克/平方厘米，形成基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布；
(6)、收卷：将步骤(5)制得的基于聚四氟乙烯膜的新型无纺布收卷打包。
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