一种阻燃无纺布及其生产方法
【专利摘要】本发明公开一种阻燃无纺布及其生产方法，该无纺布中含有40～60重量%的聚酯纤维、60～40重量%的阻燃剂与粘结剂的共混物，所述阻燃剂为聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂，占共混物的40～70重量%，所述粘结剂成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液。本发明的阻燃无纺布具有低的吸湿率、较高的硬挺度、成本低、工艺简单的特点，不会造成受潮堵塞等问题，可应用于空气过滤领域。
【专利说明】一种阻燃无纺布及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阻燃无纺布及其生产方法。
【背景技术】
[0002]目前市场上无纺布的成网方式主要有干法、湿法、气流成网法、纺粘法、熔喷法，其中采用湿法制得的无纺布具有生产速度高，加工成本低的优点。形成湿法无纺布的纤维网的加固方式是靠外加的粘合剂产生粘合作用。如果要使无纺布达到阻燃效果，一般在粘合剂中添加阻燃剂，如卤系阻燃剂等，但目前市场上阻燃剂的回潮率较高，从而制得的无纺布很少应用于空气过滤材料。
[0003]如中国公开专利CN 101422672A公开了一种阻燃耐水洗过滤材料的制备方法，将基础材料浸泡于水性聚氨酯、环磷酸酯阻燃剂、磷酸二氢钠按一定比例配成的阻燃胶水溶液中，得到的过滤材料虽具有阻燃性能，但其聚合度较低，所以制得的过滤材料回潮率较高，如果应用于空气过滤领域的话，在过滤空气中的颗粒物时，由于容易受潮，导致过滤材料阻塞，缩短使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种回潮率低、硬挺度高的阻燃无纺布。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种生产成本低、工艺简单的阻燃无纺布的生产方法。
[0006]本发明的技术解决方案如下:本发明的阻燃无纺布，该无纺布中含有40?60重量％的聚酯纤维、60?40重量％的阻燃剂与粘结剂的共混物，所述阻燃剂为聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂，且所述聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂占共混物的40?70重量％，所述粘结剂的成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液。本发明的阻燃剂与粘结剂的共混物就是指阻燃胶。如果无纺布中聚酯纤维的含量低于40重量％的话，会影响无纺布的通气度以及无纺布的硬挺度；如果聚酯纤维的含量高于60重量％的话，无纺布中阻燃剂与粘结剂的共混物的含量就过低，就会导致无纺布的强度下降。
[0007]上述阻燃剂为聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂。聚磷酸铵具有较小的水溶性，聚磷酸铵中的磷含量大于32%，超过所有的磷系阻燃剂，而且聚磷酸铵的热分解温度大于250°C，具有较高的热稳定性，受强热后可分解，生成聚磷酸和氨。氨可稀释可燃气体，聚磷酸是一种强酸性脱水剂，可促使有机物表面生成炭化膜。另外，聚磷酸有覆盖作用，可隔绝空气防止燃烧。本发明的阻燃剂优选聚磷酸铵三聚氰胺，聚磷酸铵三聚氰胺中的磷氮阻燃体系具有明显的磷-氮协同作用，含氮化合物与含磷化合物的协同阻燃效果高于各单个阻燃剂的阻燃效果，而且氮还能促进磷酸对纤维的磷酸化。除此之外，聚磷酸铵三聚氰胺还具有较高的聚合度，使得水溶性较小，因此回潮率低。从而聚磷酸铵三聚氰胺作为阻燃剂涂覆于纤维网表面制得的无纺布具有很低的回潮率。
[0008]上述聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂与粘结剂共混，加工简便，且上述阻燃剂占共混物的40?70重量％，如果阻燃剂占共混物的含量高于70重量％的话，不仅会增加成本，而且制得的无纺布不易打褶，另外由于粘结剂的含量过低，起不到粘结的作用，从而会影响无纺布的强度；如果阻燃剂占共混物的含量低于40重量％的话，阻燃剂变少，起不到阻燃的效果。上述粘结剂主要成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液，具有较好的粘结效
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[0009]本发明的阻燃无纺布，上述聚酯纤维是由1.5?IOdtex之间的粗纤度聚酯纤维与0.5?1.5dtex之间的细纤度聚酯纤维构成。其中粗纤度聚酯纤维起到支撑无纺布的作用，可以提高无纺布的通气度；细纤度聚酯纤维可以提高无纺布的捕集效率。本发明聚酯纤维的长度不易过长，过长的话在制浆过程中形成扭结，抱团成块，因此聚酯纤维的长度优选5 ?15mm。
[0010]本发明的阻燃无纺布，上述粗纤度聚酯纤维占聚酯纤维的40?70重量％、上述细纤度聚酯纤维占聚酯纤维的30?60重量％。如果粗纤度聚酯纤维的含量低于40%的话，会影响无纺布的硬挺度，起不到支撑作用；如果粗纤度聚酯纤维的含量高于70%的话，过多的粗纤度聚酯纤维制得的无纺布，其空隙偏大，添加活性炭颗粒时容易发生漏炭的现象。
[0011]本发明的阻燃无纺布的回潮率低于2%。由于采用的阻燃剂具有聚合度高的优点，上述两种阻燃剂的聚合度大于1000，溶解度低于2g，因此本发明的无纺布在IS0139:2005规定的条件下回潮率能够低于2%，从而本发明的无纺布在过滤空气中的颗粒物时，不易受潮，不易阻塞，使用寿命长。
[0012]根据FMVSS 302标准，本发明的阻燃无纺布的燃烧速度低于102mm/min，符合标准中关于阻燃的要求。
[0013]本发明的阻燃无纺布的横向硬挺度为250?460mN，纵向硬挺度为100?300mN。刚软度也就是无纺布的硬挺度，过滤用无纺布的硬挺度越高，后续打褶加工比较容易，打褶后的材料，褶型保持较好，不易坍陷形成凹槽，构造压损也会比较低。
[0014]本发明的阻燃无纺布的克重为50?80g/m2,如果克重低于50g/m2，无纺布的硬挺度不够理想，偏软的手感会影响无纺布后续的打褶性；如果克重高于80g/m2，会增加生产成本。
[0015]本发明的阻燃无纺布的通气度为250?500cm3/cm2/s。在风量一定时，能耗也较低。无纺布的通气度关系到风速通过无纺布时的阻力大小，如果该无纺布的通气度小于250cm3/cm2/s的话，阻力较大，能耗也相应较大；如果该无纺布的通气度越大的话，阻力越低，能耗越小。
[0016]本发明的阻燃纺布的初期压损为15?20Pa，ISO A2 Fine Dust的捕集效率为60?90% (称重法)，捕集效率越高对灰尘的拦截效果越好，过滤后空气质量越好。
[0017]本发明的阻燃无纺布的生产方法，包括如下步骤:
(1)聚酯纤维网的制备:采用40?70重量％的粗纤度聚酯纤维与30?60重量％的细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:将聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂与成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液的粘结剂按重量比为40?70:30?60进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15~30m/min速度进入110~180°C的烘箱进行干燥,加固成型,然后切边成卷,最后制得阻燃无纺布。
[0018]上述湿法成网的具体方法是将聚酯纤维置于水介质中，充分混合，制成聚酯纤维悬浮浆，然后将悬浮浆输送至成网装置。这里为了不让聚酯纤维产生团块，聚酯纤维的长度优选5~15mm。为了保证水区与抽吸区分开，本发明采用斜网式湿法成网，成网帘的倾斜角度为10°~15°。上述步骤(3)中涂覆有阻燃胶的聚酯纤维网经过真空吸液装置，然后以15~30m/min速度进入110~180 V的烘箱进行干燥加固成型，然后切边成卷。如果进入烘箱的速度高于30m/min，干燥时间过短的话，无纺布中的水分不能完全去除，并且无纺布的阻燃耐久性会较差；如果进入烘箱速度低于15m/min，干燥时间过长，会使得无纺布脆化且强力明显下降。如果烘箱温度高于180°C。会使得无纺布手感变差，纤维容易发生水解；如果烘箱温度低于110°C，无纺布中的水分难以短时间内完全去除，影响产品的生产性。
[0019]本发明的阻燃无纺布具有低的吸湿率、较高的硬挺度、成本低、工艺简单的特点，不会造成受潮堵塞等问题，可应用于空气过滤领域。
【具体实施方式】
[0020]通过以下实施例及比较例更加详细地说明本发明，但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性由以下方法测定。
[0021]【回潮率】
根据GB/T6529-2008的标准，在温度20 ± 2°C，湿度65 ±4%的实验环境以及容差范围下调湿后，称得样品的重 量(湿重)，再放入110°C温度的烘箱内，干燥2小时后，称得干燥后样品的重量(干重)，计算该样品的回潮率，回潮率的计算公式如下:回潮率=(样品湿重-样品干重)/样品干重。
[0022]【燃烧速度】
(I)试样不燃烧，或火焰在样品上水平燃烧的速度不超过102mm/min ；(2)从测试计时开始，如果样品燃烧的时间不到60秒，就停止燃烧了，且从计时开始那个位置起，样品的损毁长度没有超过51mm，则认为其满足FMVSS302的要求(注:计时开始位置为离点火端38mm处，当火烧到此位置开始记时，燃烧不超过38mm的话即为SE)。
[0023]【克重】
根据Jis L 1021标准，试验材料尺寸:200mmX200mm，利用电子天平称量其重量，再将结果换算成Im2的重量，在本发明的过滤无纺布中任意处取5块样进行测定，得到平均值。
[0024]【通气度】
根据JIS L 1096标准，将无纺布单层折叠，置于弗雷泽型通气度试验机测试口(IOOmmX 100mm)下方进行测试，测试的量程选为cm3/cm2/s,测试压力为125Pa。在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
[0025]【硬挺度】
根据JIS L 1096标准，试验材料尺寸:89mmX 25mm，利用(格利安式)选用合适的量程砝码，利用设备测试杆摆动幅度的大小，在显示屏上显示对应的硬挺度大小。在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。[0026] 【捕集效率】
把片状的无纺布滤材放到0.1m2开口面积的机器上，固定住，在滤材30m/min迎面风速下，通过粉尘喂入装置，将粉尘ISO A2 Fine Dust以每分钟Ig的定量通过测定的滤材，当压力升至高于初始压力150Pa时，用天平测定上流滤材所捕集到的粉尘重量和下流HEPA滤材所捕集到的粉尘重量，从而算出该滤材的捕集效率，其计算公式如下:
捕集效率(％) = (I 一下流捕集的重量)/ (上流捕集的重量+下游捕集的重量)X 100% 在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
[0027]实施例1
(1)聚酯纤维网的制备:采用40重量％的纤度为IOdtex粗纤度聚酯纤维与60重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵阻燃剂与主要成分为丙烯酸树脂的粘结剂按重量比为50:50进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15m/min速度进入160°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有40重量％的聚酯纤维，60重量％的阻燃胶。该无纺布的各物性见表1。
[0028]实施例2
(1)聚酯纤维网的制备:采用70重量％的纤度为9dtex粗纤度聚酯纤维与30重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵阻燃剂与主要成分为丙烯酸树脂的粘结剂按重量比为70:30进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以20m/min速度进入170°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有40重量％的聚酯纤维，60重量％的阻燃胶。本发明无纺布的各物性见表1。
[0029]实施例3
(1)聚酯纤维网的制备:采用50重量％的纤度为IOdtex粗纤度聚酯纤维与50重量％的纤度为0.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂与主要成分为苯丙乳液的粘结剂按重量比为70:30进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以25m/min速度进入180°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有50重量％的聚酯纤维，50重量％的阻燃胶。本发明无纺布的各物性见表1。
[0030]实施例4
(1)聚酯纤维网的制备:采用40重量％的纤度为3dtex粗纤度聚酯纤维与60重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂与主要成分为苯丙乳液的粘结剂按重量比为40:60进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物； (3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以30m/min速度进入180°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有60重量％的聚酯纤维，40重量％的阻燃胶。本发明无纺布的各物性见表I。
[0031]实施例5
(1)聚酯纤维网的制备:采用40重量％的纤度为IOdtex粗纤度聚酯纤维与60重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵阻燃剂与主要成分为苯丙乳液的粘结剂按重量比为50:50进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15m/min速度进入160°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有40重量％的聚酯纤维，60重量％的阻燃胶。该无纺布的各物性见表I。
[0032]实施例6
(1)聚酯纤维网的制备:采用40重量％的纤度为IOdtex粗纤度聚酯纤维与60重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵三聚氰胺与主要成分为丙烯酸树脂的粘结剂按重量比为50:50进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15m/min速度进入160°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有40重量％的聚酯纤维，60重量％的阻燃胶。该无纺布的各物性见表I。
[0033]比较例I
(1)聚酯纤维网的制备:采用40重量％的纤度为IOdtex粗纤度聚酯纤维与60重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用卤系阻燃剂与主要成分为丙烯酸树脂的粘结剂按重量比为50:50进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15m/min速度进入160°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布中含有40重量％的聚酯纤维，60重量％的阻燃胶。该无纺布的各物性见表I。
[0034]比较例2
(1)聚酯纤维网的制备:采用50重量％的纤度为9dtex粗纤度聚酯纤维与50重量％的纤度为1.5dtex细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网；
(2)阻燃胶的制备:采用聚磷酸铵阻燃剂与主要成分为苯丙乳液的粘结剂按重量比为75:25进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物；
(3)无纺布的制备:将上述制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15m/min速度进入160°C的烘箱进行干燥，加固成型，然后切边成卷，最后制得阻燃无纺布，制得的无纺布含有40重量％的聚酯纤维，60重量％阻燃胶。该无纺布各物性见表
【权利要求】
1.一种阻燃无纺布,其特征在于:该无纺布中含有40?60重量％的聚酯纤维、60?40重量％的阻燃剂与粘结剂的共混物，所述阻燃剂为聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂，且所述聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂占共混物的40?70重量％，所述粘结剂成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液。
2.根据权利要求1所述的阻燃无纺布，其特征在于:所述聚酯纤维是由1.5?IOdtex之间的粗纤度聚酯纤维与0.5?1.5dtex之间的细纤度聚酯纤维构成。
3.根据权利要求2所述的阻燃无纺布，其特征在于:所述粗纤度聚酯纤维占聚酯纤维的40?70重量％、所述细纤度聚酯纤维占聚酯纤维的30?60重量％。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃无纺布，其特征在于:该无纺布的回潮率低于2%。
5.根据权利要求1或2所述的阻燃无纺布，其特征在于:根据FMVSS302标准，该无纺布的燃烧速度低于102mm/min。
6.根据权利要求1或2所述的阻燃无纺布，其特征在于:该无纺布的横向硬挺度为250?460mN,纵向硬挺度为100?300mN。
7.根据权利要求1或2所述的阻燃无纺布，其特征在于:该无纺布的克重为50?80g/m2。
8.根据权利要求1或2所述的阻燃无纺布，其特征在于:该无纺布的通气度为250?500cm3/cm2/s。
9.一种权利要求1所述的阻燃无纺布的生产方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)聚酯纤维网的制备:采用40?70重量％的粗纤度聚酯纤维与30?60重量％的细纤度聚酯纤维在水中进行均匀混合，然后采用湿法形成聚酯纤维网； (2)阻燃胶的制备:将聚磷酸铵阻燃剂或聚磷酸铵三聚氰胺阻燃剂与成分为丙烯酸树脂或苯丙乳液的粘结剂按重量比为40?70:30?60进行混合，制得阻燃剂与粘结剂的共混物； (3)无纺布的制备:将制得的阻燃胶涂覆于聚酯纤维网表面，经过真空吸液装置，然后以15?30m/min速度进入110?180°C的烘箱进行干燥,加固成型,然后切边成卷,最后制得阻燃无纺布。
【文档编号】D06M101/32GK103835122SQ201210474463
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】赵庆成, 蔡文杰, 纪舜卿 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司