全降解聚乳酸纤维sms复合非织造布及其制造方法

专利名称：全降解聚乳酸纤维sms复合非织造布及其制造方法
技术领域：
本发明属于纺织材料非织造布领域，具体涉及一种全降解聚乳酸纤维SMS复合非 织造布产品及制备工艺。
背景技术：
由于受到来自环保意识不断增强和石油等不可再生资源日益枯竭的双重压力，生 物可降解材料的开发与应用已成为人们关注的焦点之一。聚乳酸(PLA)是采用玉米、小麦 和马铃薯等可再生资源为原料制成，其产品环保，使用后可以完全降解成C02和H20，同时具 有可堆肥的能力，因此聚乳酸是一种理想的可降解原料。对聚乳酸纤维的研究开发及应用，美国、日本及欧洲一些发达国家走在了其它国 家的前列。世界最大的PLA切片生产商美国Nature Works公司已成功开发出商品名Ingeo 系列纤维级的聚乳酸切片，经熔融纺丝生产的聚乳酸纤维具有一般合成纤维的特征，如较 高的强度和伸长率，优良的回弹性和保形性，同时又具有较好的亲水性和芯吸性，低燃烧 性、烟尘小等优点，另外加工性能和可纺性良好，所制成的聚乳酸产品具有与合成纤维制成 的产品相近。日本东丽(T0RAY)、钟纺(Konebo)以及尤吉尼卡(Unitika)等公司也相继开 发出数量众多的PLA产品，但这大都是采用所采用的方法是纺粘熔融纺丝并采用传统纺织 和针刺、水刺及热粘合等非织造布工艺。目前，对聚乳酸熔喷工艺还处于小试阶段，至今还没有大规模商业化生产。国内外 对SMS复合聚乳酸非织造布的研究鲜见报道。SMS复合非织造布是由上层S布(纺粘布)、 中层M布(熔喷布)、下层S布(纺粘布)三层复合而成。纺粘法非织造布由于纤网中纤 维多为连续长丝，强度高，纵横向性能接近，但其成网均勻度和表面覆盖性较差；熔喷法所 产生的纤网由于由超细纤维构成，其相应的布面比表面积大，比表面能很大，孔隙率小，过 滤阻力小，过滤效率高，表面覆盖性及屏蔽性能均很好，但其缺点是强度低、耐磨性较差。若 将这两种生产工艺结合，所形成的复合体则能弥补了彼此弱点，具有强度高、耐磨性好的特 点，同时又具有优异的过滤效果和屏蔽性能。我国对聚乳酸非织造布的研制和开发处于起步阶段，尤其对SMS聚乳酸非织造布 的研究还是空白。有关学者、研究人员及企业为打破国际垄断格局，进行了大量研究，并已 取得了一定的成果。中国专利ZL200410017776.0中介绍了一种超细聚乳酸纤维非织造布， 它是利用熔喷工艺制成的非织造布，它没有针对聚乳酸特性改进现有的熔喷设备，所生产 的产品稳定性较差。中国专利ZL200710131440. 0公布了一种纺粘聚乳酸长丝非织造布， 它是利用现有设备并进行一定改造，使之能适应聚乳酸特种切片，所公布的工艺可以进行 产业化生产。天津工业大学的刘亚等人在实验室中利用熔喷工艺也制出了用于过滤材料的 PLA非织造布，但所研制的非织造布在生产中会出现断丝并丝等情况，不利于规模化生产。

发明内容
本发明的目的是提供一种新型全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，该SMS非织造布均勻且质量稳定，具有优异的物理性能、过滤性能和屏蔽性能，其中薄型的SMS产品具 有良好的防水透气性能，特别适用于卫生材料和包装材料领域，如做卫生巾、卫生护垫、婴 儿尿裤、成人失禁裤等的防侧漏边及背垫等；中等厚度的SMS产品适用于用即弃的医疗领 域，如手术衣、手术服、绷带、伤口贴以及罩布等；而厚型的SMS产品适用于工业过滤领域， 如过滤布、擦布等。本发明的另一目的是提供一种上述全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制备 工艺，该生产工艺具有容易操作及控制，稳定性良好，并且能够进行工业化生产。本发明的目的可以通过以下措施达到一种全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，该非织造布由三层无纺布通过自粘合 或热轧复合而成，其中中间层为聚乳酸熔喷无纺布，中间层的上层和下层均为聚乳酸纺粘 无纺布；该非织造布面密度为25 150g/m2，厚度为0. 1 1. 6mm,纵向拉伸强力为52. 34 178. 92N/5cm，横向拉伸强力35. 45 160. 86N/5cm，纵向断裂伸长率3. 06 12. 78%，横向 断裂伸长率为5. 26 18. 49%。本发明的非织造布的尘埃颗粒0. 3 i! m级过滤效率大于90%，耐磨指数在6. 22 12. 05次/mg，抗弯刚度为1. 5 5. OcN cm，透气性指数在158 466. 211/(m2 s)，透水 静水压在20 120cm水柱，拒水性能指标接触角> 120°。其中上层和下层的聚乳酸纺粘无纺布的长丝细度在0. 12 1mm，面密度在10 100g/m2，厚度为0. 05 1. 2mm,纵向拉伸强力为15 40N/5cm，横向拉伸强力10 30N/5cm，纵向断裂伸长率10 16%，横向断裂伸长率为15 21%。中间层聚乳酸熔喷 非织造布的纤网纤维为超细纤维，其平均细度为1. 5 11 y m ；该无纺布的厚度为0. 05 1. 0mm，面密度为3 50g/m2，纵向拉伸强力为5 15N/5cm，横向拉伸强力3 15N/5cm，纵 向断裂伸长率2 8%，横向断裂伸长率为3 12%。本发明的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，包括如下步骤A、纺粘法熔融纺丝将聚乳酸切片干燥至含水量在lOOppm以下，然后将切片送进 螺杆挤压机中，进行熔融纺丝，熔体经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速冷却气流拉伸成连 续的长丝，最后经分丝铺网，得到熔融纺丝纤网。其中干燥处理在热空气干燥设备中进行。该步骤的具体工艺为将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进纺粘生产 线中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，可在短时间内去除水分， 其干燥温度设置为50 120°C，烘燥时间在3 10h，烘燥后其PLA切片含水量在lOOppm 以下；干燥后的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在30 50，并在下 列条件下熔融纺丝螺杆挤出温度150 200°C，进料段、压缩段和计量段的温度范围在 120 140°C、135 180°C、160 230°C，纺丝速度在 200 2000m/min。聚乳酸切片在螺杆挤压机中加热熔融，经过滤网过滤熔体杂质，通过计量泵控制 喷丝板挤出量，经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速气流拉伸成连续的长丝，在该阶段聚乳 酸熔体同时凝固形成纤维长丝，最后经机械分丝铺网。其主要工艺参数为纺丝板喷丝孔径 为0. 2 0. 4mm,喷丝孔挤出量控制在0. 1 0. 5g/ (孔 min)，由于考虑到熔喷产量较低，需 降低纺粘喷丝板挤出量，经实验研究表明，挤出量在0. 01 0. 2g/(孔 min)较为适宜，侧 向冷却风(高速冷却气流)温度在10 35°C，湿度限制在25 60%，风速在0. 2 1. 6m/
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B、熔喷法熔融纺丝将聚乳酸切片干燥至含水量在50ppm以下，然后将切片送进 螺杆挤压机中熔融纺丝，熔体经喷丝模头喷出后先由高温热空气气流拉伸得到超细纤维， 再采用冷却空气使纤维快速冷却并结晶，均勻铺成纤网。其中干燥处理在热空气干燥设备 中进行。步骤B的具体工艺为将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进熔喷生产 线中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，其干燥温度设置为50 100°C，烘燥时间在5 12h，较纺粘用切片长，烘燥后切片含水量在50ppm以下；干燥后的 聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在25 40，并在下列条件下熔融纺 丝螺杆挤出机内部温度在100 350°C，箱体温度在160 220°C，进料段在120 150°C， 压缩段在130 190°C，计量段在170 250°C，螺杆转速在10 60rpm，熔喷模头温度在 170 185°C，纺丝速度在 200 2000m/min。与纺粘工艺过程不同的是，在熔喷工艺中，熔体经喷丝模头喷出后两侧是高温热 空气气流拉伸，而随后的冷却空气在模头下方一定位置从两侧补入，并使拉伸后的超细纤 维得到快速冷却并结晶，在气流的作用下均勻地铺在成网帘上，成网帘的下方设有真空抽 吸器，杂乱的超细纤维丝由于自身还有较高温度，它能够通过自身粘合成为熔喷非织造布。 其主要工艺参数为喷模头宽度在200 500mm，孔径在0. 1 0. 6mm，聚乳酸熔体挤出量必 须控制在0.005 0.080g/(孔 min)，热空气(即高温热空气)温度为195 220°C，热空 气流速为100 800m/s，其压强在0. 15 0. 6Mpa,两侧冷却空气温度在10 35°C，风速在 0. 2 0. 6m/s，车间湿度限制在25 60%。C、SMS复合先将步骤A得到的熔融纺丝纤网铺在成网帘上形成下层，再铺上步骤 B形成的纤网或者采用步骤B的方法在下层上直接铺纤网形成中间层，最后在中间层上铺 上一层步骤AT得到的熔融纺丝纤网或者采用步骤A的方法在中间层上直接铺纤网形成上 层。本步骤中优选形成下层后直接通过喷丝设备在下层上铺纤网形成中间层，再在中间层 上直接通过喷丝设备铺纤网，形成上层。步骤C的具体方法为将聚乳酸SMS复合非织造布的形成通过在同一条生产线上 的纺粘和熔喷设备来实现，先由第一个纺粘喷丝板喷出的长丝形成第一层纤网，并杂乱铺 在成网帘上，由输送带传送到第二个熔喷模头下，在第一层纺粘纤网上复合第二层纤网，然 后再由输送带送至第三个纺粘喷丝板下，最终形成第三层纤网。其主要工艺参数为纺丝板 与成网帘的距离为5 40cm，熔喷模头与成网帘间的距离为2 4m，采用交叉铺网，传送速 度 20 200cm/minoD、SMS加固对步骤C得到的复合层进行压辊，然后进行热轧，最后经过冷却和张 力调节，得到全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布。步骤D的具体方法为采用热轧工艺对聚乳酸SMS复合非织造布进行加固。一对 压辊对复合后的SMS蓬松纤网施加一定的初压力后，再送进热轧机，利用一对加热钢辊对 纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热点粘合加固。需要说明的是加热钢辊的 上辊是点粘合刻花纹，而下辊是光辊，也就是说热点粘合是对SMS复合非织造布的一面。本 发明所涉及的工艺参数如下压辊压力为2 lOkpa，热轧温度40 120°C，上下加热钢辊 温度相差不超过1°C，轧辊钳口压力调节范围为50 80N/mm，线速度50 250cm/min，热轧 粘合点密度范围在8. 2X104 30X 104点/m2，粘合面积比例占纤网总面积的15 25%。
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热轧后的SMS非织造布经一对冷却辊冷却后再经张力调节装置，在切边卷绕机上 形成非织造布卷材。该卷装非织造布还可根据需要在分切机上进行分切，达到用户要求的宽度。本发明根据步骤的不同选用适用不同工艺的聚乳酸切片。本发明所用的聚乳酸切 片是化学结构通式如下 其中X为400 2500，其均分子量在30，000 180，000,本发明所用的聚乳酸 切片中左旋聚乳酸含量> 98%，其均分子量在60，000 150，000。对其进行红外光谱测 试，其中，在3505. 5cm-1,1045. 6cm—1处有吸收峰，这分别是-0H的伸缩振动和弯曲振动； 在2997. 5cm"\2945. 9cm_\l384. 7cm_\l365. 4cm_1处出现吸收峰这是-CH-对称和不对称 的伸缩与弯曲振动所致；在1756. 4cm—1、1266. 8cm—1处出现波峰是因为含有_C = 0-；在 1455. 5CHT1处的波峰说明含有-CH3 ；在1184. 7、1132. 7、1092. 5处的波峰说明含有-C-0-。 本发明优选采用如下两种聚乳酸切片纺粘工艺用聚乳酸切片(即步骤A中采用的聚乳酸切片)的重均分子量在 100，000 150，000，在2101下的熔融指数在20 35g/10min，熔点为170 200°C，热裂 解温度为275 350°C。熔喷工艺用聚乳酸切片(即步骤B中采用的聚乳酸切片)的重均分子量60，000 150，000，在210°C下的熔融指数在70 85g/10min，熔融温度为130 180°C，热裂解温度 为 275 345 °C。对本发明制得的聚乳酸SMS复合非织造布进行性能测试，其结果见表1。表1聚乳酸SMS复合非织造布的性能指标
注过滤效率指标是在0. 3 y m级尘埃下测试；
从以上数据可以看出，利用本发明所述及的SMS工艺制备出聚乳酸SMS复合非织 造布集中了纺粘和熔喷两种工艺的优点于一身，更将优点进一步提高，不但具有纺粘非织 造布较强的强力和一定的断裂伸长率，较高的耐磨性能，而且还具有熔喷非织造布优异的
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过滤效率和阻隔水以及细菌功能本发明的制备方法主要内容是聚乳酸SMS复合非织造布工艺及其产品，本发明么、 布的技术填补了国内聚乳酸纤维在SMS复合工艺上的空白，利用本工艺制备的聚乳酸SMS 复合非织造布与现有的SMS产品相比，具有以下优点(1)采用全降解环保型原料。由于聚乳酸纤维可以被完全降解成C02和H20，因此 具有优异的生物降解性，并在降解过程产生的中间产物能够促进植物生长，因此同时又具 有生物堆肥的能力，其在12周的测试时间内C02分解率大于90%，分解残留成分小于10% (分解残留成分是在12周测试时间和2mm的筛径)。这一点是常规石油类纤维所无法比拟 的。(2) SMS复合技术集成了纺粘和熔喷两项技术的优点，在优越性进一步提高的同时 也减少了各自工艺的缺点。利用本工艺制成的非织造布不但具有优异的机械物理性能，如 较高的强力、拉伸断裂率、纵横向强力较均勻，耐磨性较好，而且还具有优异的过滤效率，对 水滴、尘埃等固体颗粒有较强的阻隔功能和屏蔽效果，其透气性、柔软性能较好。(3)所制成的SMS复合非织造布，纤网厚度均勻，改善了纺粘非织造布布身不均勻 的缺点，并且复合时的SMS各层间的厚度、面密度均可根据实际需要进行调节。(4)本发明所涉及的SMS生产工艺易操作及控制，稳定性良好，能够进行工业化生 产。


图1为聚乳酸SMS复合非织造布的制备工艺流程图。图2是本发明实施例1得到的聚乳酸SMS复合非织造布的SEM形貌图。其中，表层是纺粘层，内层是熔喷层，中间的点为热粘合点状。图3为本发明聚乳酸SMS复合非织造布的结构示意图。图4为本发明所涉及的聚乳酸SMS生产设备示意图。其中，1-电机，2-喂料斗，3-螺杆，4-过滤装置，5-计量泵，6_螺杆挤压机，7_冷风 吹入，8-拉伸热空气，9-摆丝辊，10-热风，11-冷风，12-喷雾装置，13-抽吸装置，14-热轧 刻花辊，15-热轧光辊，16-卷绕辊。
具体实施例方式以下结合具体实施例进一步说明本发明所涉及的聚乳酸SMS复合非织造布制备 工艺。实施例1 (1)纺粘用聚乳酸切片SB8206型，其分子量为12万左右，在210°C下的熔融指数 在30g/10min，熔点为185°C，热裂解温度为295°C ；熔喷用聚乳酸切片MB3602型，分子量为 9万左右，在210°C下的熔融指数在70g/10min，熔点为170°C，热裂解温度为325°C。(2)纺粘法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进纺粘生产 线中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，可在短时间内去除水分， 其干燥温度设置为80°C，烘燥时间在6h，烘燥后其PLA切片含水量在lOOppm以下；干燥后 的聚乳酸切片通过过滤装置和计量泵被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在33，并 在下列条件下熔融纺丝螺杆挤出温度195°C，进料段、压缩段和计量段的温度在130°C、 160°C、190°C 左右，纺丝速度在 1200m/min。聚乳酸切片在螺杆挤压机中加热熔融，经过滤网过滤熔体杂质，通过计量泵控制 喷丝板挤出量，经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速气流拉伸成连续的长丝，在该阶段聚乳 酸熔体同时凝固形成纤维长丝，最后经机械分丝铺网。其主要工艺参数为纺丝板喷丝孔径 为0. 3mm,喷丝孔挤出量控制在0. 12g/(孔 min)，侧向冷却风温度在30°C，湿度限制在 60%左右，风速在1. 2m/s。(3)熔喷法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进熔喷生产线 中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，其干燥温度设置为85°C，烘 燥时间在8h，烘燥后切片含水量在50ppm以下；干燥后的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中， 其螺杆挤压机长径比在33，并在下列条件下熔融纺丝螺杆挤出机内部温度在140°C，箱体 温度在165°C，进料段在130°C，压缩段在150°C，计量段在180°C，螺杆转速在25rpm，熔喷模 头温度在175°C，纺丝速度在1200m/min。聚乳酸切片主要工艺参数为熔喷模头宽度在300mm，孔径在0. 2mm，聚乳酸熔体 挤出量必须控制在0. 076g/(孔 min)，热空气温度为195°C，热空气流速为600m/s，其压强 在0. 3Mpa，两侧冷却空气温度在30°C，风速在0. 4m/s，车间湿度限制在60%。(4)SMS复合工艺。由第一个纺粘喷丝板喷出的长丝形成第一层纤网，并杂乱铺在
9成网帘上，由输送带传送到第二个熔喷模头下，在第一层纺粘纤网上复合第二层熔喷纤网， 然后再由输送带送至第三个纺粘喷丝板下，最终形成第三层纤网。其主要工艺参数为纺 丝板与成网帘的距离为3m，熔喷模头与成网帘间的距离为32cm，采用交叉铺网，传送速度 20 200cm/mino(5) SMS加固工序。本发明采用热轧工艺对聚乳酸SMS复合非织造布进行加固。一 对压辊对复合后的SMS蓬松纤网施加一定的初压力后，再送进热轧机，利用一对加热钢辊 对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热点粘合加固。需要说明的是加热钢辊 的上辊是点粘合刻花纹，而下辊是光辊，也就是说热点粘合是对SMS复合非织造布的一面。 本发明所涉及的工艺参数如下压辊压力为6kpa，热轧温度70°C，上下加热钢辊温度相差 不超过1°C，轧辊钳口压力调节范围为60N/mm，线速度120cm/min，热轧粘合点密度范围在 21X104点/m2，粘合面积比例占纤网总面积的18%。(6)卷绕工序。热轧后的SMS非织造布经一对冷却辊冷却后再经张力调节装置，在 切边卷绕机上形成非织造布卷材。该卷装非织造布还可根据需要在分切机上进行分切，达 到用户要求的宽度。所制的聚乳酸SMS复合非织造布性能检测结果为面密度为45g/m2，熔喷纤维平均细度为10 u m,纺粘纤维平均细度为0. 26mm,厚度 为0. 1346mm，纵向拉伸强力为118N/5cm，断裂伸长率为10%，横向拉伸强力为132N/5cm，断 裂伸长率为16%，透气量为204. 04 l/m2 s，抗弯刚度2. 08cN cm，耐磨指数为7. 07次/ mg，过滤固体颗粒效率为95%，静水压达到了 34cm水柱，拒水接触角达到136°。所研制的SMS聚乳酸样品12周的测试时间里，C02分解率为95% ；在12周测试时 间内和2mm的筛径下，所测得的样品分解残留成分为7%，达到了理想的降解效果。实施例2 (1)纺粘用聚乳酸切片SB8204型，其分子量为15万左右，在210°C下的熔融指数 在25g/10min，熔点为185°C，热裂解温度为290°C ；熔喷用聚乳酸切片MB3604型，分子量为 12万左右，在210°C下的熔融指数在85g/10min，熔点为175°C，热裂解温度为295°C。(2)纺粘法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进纺粘生产 线中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，可在短时间内去除水分， 其干燥温度设置为80°C，烘燥时间在5h，烘燥后其PLA切片含水量在lOOppm以下；干燥后 的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在33，并在下列条件下熔融纺丝 螺杆挤出温度185°C，进料段、压缩段和计量段的温度在135°C、165°C、195°C左右，纺丝速 度在 1000m/min。聚乳酸切片在螺杆挤压机中加热熔融，经过滤网过滤熔体杂质，通过计量泵控制 喷丝板挤出量，经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速气流拉伸成连续的长丝，在该阶段聚乳 酸熔体同时凝固形成纤维长丝，最后经机械分丝铺网。其主要工艺参数为纺丝板喷丝孔径 为0. 3mm,喷丝孔挤出量控制在0. 35g/(孔 min)，侧向冷却风温度在30°C，湿度限制在 60%左右，风速在1. 2m/s。(3)熔喷法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进熔喷生产线 中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，其干燥温度设置为80°C，烘 燥时间在7h，烘燥后切片含水量在50ppm以下；干燥后的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在31，并在下列条件下熔融纺丝螺杆挤出机内部温度在145°C，箱体 温度在160°C，进料段在130°C，压缩段在162°C，计量段在185°C，螺杆转速在25rpm，熔喷模 头温度在178°C，纺丝速度在lOOOm/min。聚乳酸切片主要工艺参数为熔喷模头宽度在300mm，孔径在0. 2mm，聚乳酸熔体 挤出量控制在0. 062g/ (孔 min)，热空气温度为189°C，热空气流速为700m/s，其压强在 0. 25Mpa，两侧冷却空气温度在30°C，风速在0. 4m/s，车间湿度限制在60%。(4)SMS复合工艺。由第一个纺粘喷丝板喷出的长丝形成第一层纤网，并杂乱铺在 成网帘上，由输送带传送到第二个熔喷模头下，在第一层纺粘纤网上复合第二层熔喷纤网， 然后再由输送带送至第三个纺粘喷丝板下，最终形成第三层纤网。其主要工艺参数为纺丝 板与成网帘的距离为3. 2m，熔喷模头与成网帘间的距离为12cm，采用交叉铺网，传送速度
20 200cm/mino(5) SMS加固工序。本发明采用热轧工艺对聚乳酸SMS复合非织造布进行加固。一 对压辊对复合后的SMS蓬松纤网施加一定的初压力后，再送进热轧机，利用一对加热钢辊 对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热点粘合加固。需要说明的是加热钢辊 的上辊是点粘合刻花纹，而下辊是光辊，也就是说热点粘合是对SMS复合非织造布的一面。 本发明所涉及的工艺参数如下压辊压力为6kpa，热轧温度70°C，上下加热钢辊温度相差 不超过1°C，轧辊钳口压力调节范围为60N/mm，线速度120cm/min，热轧粘合点密度范围在
21X 104点/m2，粘合面积比例占纤网总面积的18%。(6)卷绕工序。热轧后的SMS非织造布经一对冷却辊冷却后再经张力调节装置，在 切边卷绕机上形成非织造布卷材。该卷装非织造布还可根据需要在分切机上进行分切，达 到用户要求的宽度。所制的聚乳酸SMS复合非织造布性能检测结果为面密度为38g/m2，熔喷纤维平均细度为5 u m,纺粘纤维平均细度为0. 22mm,厚度 为0. 1146mm，纵向拉伸强力为108N/5cm，断裂伸长率为12%，横向拉伸强力为112N/5cm，断 裂伸长率为12%，透气量为244. 04 1/m2 s，抗弯刚度1. 78cN cm，耐磨指数为6. 67次/ mg，过滤固体颗粒效率为98%，静水压达到了 29cm水柱，拒水接触角达到126°。所研制的SMS聚乳酸样品12周的测试时间里，C02分解率为93% ；在12周测试时 间内和2mm的筛径下，所测得的样品分解残留成分为8%，达到了理想的降解效果。实施例3 (1)纺粘用聚乳酸切片SB8200型，其分子量为15万左右，在210°C下的熔融指数 在35g/10min，熔点为178°C，热裂解温度为275°C ；熔喷用聚乳酸切片MB3602型，分子量为 14万左右，在210°C下的熔融指数在80g/10min，熔点为165°C，热裂解温度为285°C。(2)纺粘法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进纺粘生产 线中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，可在短时间内去除水分， 其干燥温度设置为100°C，烘燥时间在4h，烘燥后其PLA切片含水量在lOOppm以下；干燥 后的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机中，其螺杆挤压机长径比在36，并在下列条件下熔融纺 丝螺杆挤出温度182°C，进料段、压缩段和计量段的温度在134°C、172°C、195°C左右，纺丝 速度在 1800m/min。聚乳酸切片在螺杆挤压机中加热熔融，经过滤网过滤熔体杂质，通过计量泵控制喷丝板挤出量，经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速气流拉伸成连续的长丝，在该阶段聚乳 酸熔体同时凝固形成纤维长丝，最后经机械分丝铺网。其主要工艺参数为纺丝板喷丝孔径 为0. 4mm,喷丝孔挤出量控制在0. 62g/(孔 min)，侧向冷却风温度在30°C，湿度限制在 60%左右，风速在1. 2m/s。(3)熔喷法熔融纺丝。将聚乳酸切片喂入到喂料斗中，经由管道被送进熔喷生产线 中的热空气干燥设备部分，利用循环高温气流对切片进行干燥，其干燥温度设置为100°c， 烘燥时间在6h，烘燥后切片含水量在50ppm以下；干燥后的聚乳酸切片被送进螺杆挤压机 中，其螺杆挤压机长径比在38，并在下列条件下熔融纺丝螺杆挤出机内部温度在153°C， 箱体温度在155°C，进料段在135°C，压缩段在158°C，计量段在187°C，螺杆转速在18rpm，熔 喷模头温度在180°C，纺丝速度在1800m/min。聚乳酸切片主要工艺参数为熔喷模头宽度在200mm，孔径在0. 3mm，聚乳酸熔体 挤出量必须控制在0. 086g/(孔 min)，热空气温度为188°C，热空气流速为500m/s，其压强 在0. 2Mpa，两侧冷却空气温度在30°C，风速在0. 4m/s，车间湿度限制在60%。(4)SMS复合工艺。由第一个纺粘喷丝板喷出的长丝形成第一层纤网，并杂乱铺在 成网帘上，由输送带传送到第二个熔喷模头下，在第一层纺粘纤网上复合第二层熔喷纤网， 然后再由输送带送至第三个纺粘喷丝板下，最终形成第三层纤网。其主要工艺参数为纺丝 板与成网帘的距离为2. 5m，熔喷模头与成网帘间的距离为18cm，采用交叉铺网，传送速度 20 200cm/mino(5) SMS加固工序。本发明采用热轧工艺对聚乳酸SMS复合非织造布进行加固。一 对压辊对复合后的SMS蓬松纤网施加一定的初压力后，再送进热轧机，利用一对加热钢辊 对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热点粘合加固。需要说明的是加热钢辊 的上辊是点粘合刻花纹，而下辊是光辊，也就是说热点粘合是对SMS复合非织造布的一面。 本发明所涉及的工艺参数如下压辊压力为6kpa，热轧温度70°C，上下加热钢辊温度相差 不超过1°C，轧辊钳口压力调节范围为60N/mm，线速度120cm/min，热轧粘合点密度范围在 31 X 104点/m2，粘合面积比例占纤网总面积的26%。(6)卷绕工序。热轧后的SMS非织造布经一对冷却辊冷却后再经张力调节装置，在 切边卷绕机上形成非织造布卷材。该卷装非织造布还可根据需要在分切机上进行分切，达 到用户要求的宽度。所制的聚乳酸SMS复合非织造布性能检测结果为面密度为63g/m2，熔喷纤维平均细度为15 u m,纺粘纤维平均细度为0. 35mm,厚度 为0. 2309_，纵向拉伸强力为178N/5cm，断裂伸长率为8%，横向拉伸强力为160N/5cm，断 裂伸长率为13%，透气量为286. 041/m2 *s，抗弯刚度4. 38cN !!，耐磨指数为7. 68次/mg， 过滤固体颗粒效率为93%，静水压达到了 48cm水柱，拒水接触角达到125°。所研制的SMS聚乳酸样品12周的测试时间里，C02分解率为99%;在12周测试时 间内和2mm的筛径下，所测得的样品分解残留成分为4%，达到了较为理想的降解效果。
1权利要求
一种全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，其特征在于该非织造布由三层无纺布通过自粘合或热轧复合而成，其中中间层为聚乳酸熔喷无纺布，中间层的上层和下层均为聚乳酸纺粘无纺布；该非织造布面密度为25～150g/m2，厚度为0.1～1.6mm，纵向拉伸强力为52.34～178.92N/5cm，横向拉伸强力35.45～160.86N/5cm，纵向断裂伸长率3.06～12.78％，横向断裂伸长率为5.26～18.49％。
2.根据权利要求1所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，其特征在于所述聚乳 酸纺粘无纺布的长丝细度在0. 12 1mm，面密度在10 100g/m2，厚度为0. 05 1. 2mm,纵 向拉伸强力为15 40N/5cm，横向拉伸强力10 30N/5cm，纵向断裂伸长率10 16%，横 向断裂伸长率为15 21%。
3.根据权利要求1所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，其特征在于所述聚乳 酸熔喷非织造布的纤维平均细度为1. 5 11 μ m，厚度为0. 05 1. Omm,面密度为3 50g/ m2，纵向拉伸强力为5 15N/5cm，横向拉伸强力3 15N/5cm，纵向断裂伸长率2 8%，横 向断裂伸长率为3 12%。
4.根据权利要求1所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，其特征在于该非织造 布的尘埃颗粒0. 3 μ m级过滤效率大于90%，耐磨指数在6. 22 12. 05次/mg，抗弯刚度为 1. 5 5. OcN · cm，透气性指数为158 466. 211/(m2 · s)，透水静水压为20 120cm水柱， 拒水性能指标接触角> 120°。
5.一种权利要求1所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征在 于包括如下步骤A、纺粘法熔融纺丝将聚乳酸切片干燥至含水量在IOOppm以下，然后将切片送进螺杆 挤压机中，进行熔融纺丝，熔体经纺丝板中喷出的熔体由两侧高速冷却气流拉伸成连续的 长丝，最后经分丝铺网，得到熔融纺丝纤网；B、熔喷法熔融纺丝将聚乳酸切片干燥至含水量在50ppm以下，然后将切片送进螺杆 挤压机中熔融纺丝，熔体经喷丝模头喷出后先由高温热空气气流拉伸得到超细纤维，再采 用冷却空气使纤维快速冷却并结晶，均勻铺成纤网；C、SMS复合先将步骤A得到的熔融纺丝纤网铺在成网帘上形成下层，再铺上步骤B形 成的纤网或者采用步骤B的方法在下层上直接铺纤网形成中间层，最后在中间层上铺上一 层步骤AT得到的熔融纺丝纤网或者采用步骤A的方法在中间层上直接铺纤网形成上层；D、SMS加固对步骤C得到的复合层进行压辊，然后进行热轧，最后经过冷却和张力调 节，得到全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布。
6.根据权利要求5所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征在 于步骤A中采用的聚乳酸切片的重均分子量为100，000 150，000，其在210°C下的熔融指 数为20 35g/10min，熔点为170 200°C，热裂解温度为275 350°C。
7.根据权利要求5所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征在 于步骤B中采用的聚乳酸切片的重均分子量为60，000 150，000，在210°C下的熔融指数 为70 85g/10min，熔融温度为130 180°C，热裂解温度为275 345°C。
8.根据权利要求5所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征在 于步骤A中，所述干燥处理在热空气干燥设备中进行，干燥温度为50 120°C，烘燥时间在 3 IOh ；螺杆挤压机的长径比为30 50，螺杆挤出温度150 200°C，进料段、压缩段和计量段的温度范围分别为120 140°C、135 180°C和160 230°C，熔融纺丝速度为200 2000m/min ；纺丝板喷丝孔径为0. 2 0. 4mm，喷丝孔挤出量为0. 1 0. 5g/(孔· min)；高 速冷却气流的温度为10 35°C，湿度为25 60%，风速为0. 2 1. 6m/s。
9.根据权利要求5所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征在 于步骤B中，所述干燥处理在热空气干燥设备中进行，干燥温度为50 100°C，烘燥时间在 5 12h ；螺杆挤压机的长径比为25 40，螺杆挤出机内部温度为100 350°C，箱体温度为 160 220°C，进料段为120 150°C，压缩段为130 190°C，计量段为170 250°C，螺杆 转速为10 60rpm，熔喷模头温度为170 185°C，熔融纺丝速度为200 2000m/min ；喷丝 模头宽度为200 500mm,孔径为0. 1 0. 6mm,熔体挤出量为0. 005 0. 080g/ (孔.min)； 高温热空气的温度为195 220°C，流速为100 800m/s，压强为0. 15 0. 6Mpa ；冷却空 气温度为10 35°C，风速为0. 2 0. 6m/s。
10.根据权利要求5所述的全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布的制造方法，其特征 在于步骤D中，压辊压力为2 IOkpa ；热轧温度为40 120°C，热轧时上辊是点粘合刻花 纹，下辊是光辊，上下加热钢辊温度相差不超过1°C，轧辊钳口压力为50 80N/mm，热轧粘 合点密度为8. 2X IO4 30X IO4点/m2，粘合面积比例占纤网总面积的15 25%。
全文摘要
本发明公开了一种全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布及其制造方法，该非织造布由三层无纺布通过自粘合或热轧复合而成，其中中间层为聚乳酸熔喷无纺布，中间层的上层和下层均为聚乳酸纺粘无纺布。该SMS非织造布均匀且质量稳定，具有优异的物理性能、过滤性能和屏蔽性能，其中薄型的SMS产品具有良好的防水透气性能，特别适用于卫生材料和包装材料领域；中等厚度的SMS产品适用于用即弃的医疗领域；而厚型的SMS产品适用于工业过滤领域。本发明的生产工艺具有容易操作及控制，稳定性良好，并且能够进行工业化生产。
文档编号D01D5/098GK101851830SQ201010163359
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者柳铭 申请人:豆丁乐园(南京)婴儿用品有限公司