一种防水防油、抗静电无纺布及其生产方法
【专利摘要】本发明公开一种防水防油、抗静电无纺布及其生产方法，该无纺布中含有0.28～1.35重量%的氟碳树脂、以及0.15～0.75重量%的磷酸酯类抗静电剂。本发明的防水防油、抗静电无纺布具有耐水压保持率高、环境友好型的特点，可广泛应用于医疗、卫生、过滤、工业、餐饮业等领域。
【专利说明】一种防水防油、抗静电无纺布及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防水防油、抗静电无纺布及其生产方法，该无纺布可广泛应用于 医疗、卫生、过滤、工业、餐饮业等领域。
【背景技术】
[0002] 随着无纺布的需求和产量的急剧上涨，各行业对无纺布的功能性要求也越来越 高，且随着人类对环境的要求也愈加严格，C6系的三防药剂已经越来越受关注，并在2015 年为止，将取代C8系的三防药剂的生产。因为C8系的三防药剂对环境污染较大，在生物体 的分解半衰期要达到几年左右。而C6系的三防药剂主要体现在氟碳丙烯酸合成树脂中，无 纺布中氟碳丙烯酸合成树脂含量的多少也会影响着防水防油的效果。
[0003] 如中国公开专利CN1821474A中公开了一种抗酒精、防血浆、防静电、防渗透功能 性无纺布，虽提到了防水剂、抗静电剂和渗透剂的配方，但在防水剂的配方中没有乳化剂， 防水剂中的氟碳树脂的大分子就不能以乳液的形式存在，因而氟碳树脂大分子就会很容易 形成沉淀而失去防水防油的效果。
[0004] 又如中国公开专利CN102321978A中公开了一种多功能性SMS无纺布的制作方法， 该无纺布中含有的渗透剂类型为非离子表面活性剂，这样就会导致无纺布的耐水压效果大 幅降低。
[0005] 针对市场需求及环境要求急需开发出一种综合性能较优的复合三防药剂的无纺 布，使得无纺布在不同的行业中有了更加广泛的用途。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种耐水压保持率高、环境友好型的防水防油、抗静电无 纺布。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、成本低的防水防油、抗静电无纺布的 生产方法。
[0008] 本发明的解决技术方案如下：本发明的防水防油、抗静电无纺布，包括基材层和树 脂层，该无纺布中含有〇. 28?1. 35重量％的氟碳树脂、以及0. 15?0. 75重量％的磷酸酯 类抗静电剂。若氟碳树脂的含量高于1. 35重量％，无纺布的耐水压效果虽会所有提高，但是 防油和防酒精的等级不会再增加，这样反而会增加生产成本，而且氟碳树脂的含量越高，无 纺布的抗静电效果反而会下降；若氟碳树脂的含量低于〇. 28重量％，该无纺布的防油性能 达不到7级，这样就导致无纺布的防水防油的效果不好。考虑到无纺布的防油和防酒精等 级以及生产成本，无纺布中氟碳树脂的附着量优选0. 28?1. 35重量％，烷基磷酸盐的附着 量优选0. 15?0. 75重量％。
[0009] 本发明的防水防油、抗静电无纺布，上述氟碳树脂中单体包括全氟己酸，即单体之 一的碳原子个数为6。随着含碳量的增加，大分子中的氟原子数也随着增加，防水、防油的效 果虽好，但是随着碳原子数目的增加，氟在人体中的分解半衰期增长，新陈代谢缓慢，对环 境造成污染，如C8系的三防药剂。而C6系的调聚聚合物在人体中的分解半衰期是C8系调 聚聚合物的百分之一左右，大大缩短了氟在人体中的分解半衰期，对环境污染小，且拒水、 拒油效果也优良。若采用C4系的三防药剂，由于氟碳链太短，且氟原子的个数少，因此油份 很容易润湿无纺布，防油性很难达到7级以上。
[0010] 本发明的防水防油、抗静电无纺布为熔喷无纺布、纺粘无纺布、熔喷纺粘复合无纺 布或湿法无纺布。其中湿法无纺布的防水、防油性能最弱，因为湿法无纺布经过加工后丙烯 酸树脂等的胶成分的附着使得三防药剂中的氟碳树脂中丙烯酸树脂部分与纤维的附着减 弱。而熔喷纺粘复合无纺布经过加工后，防水防油性能最好。
[0011] 根据WSP 80. 7标准，本发明的防水防油、抗静电无纺布的防油等级为7?8级。防 油等级的评价只针对质地紧密的熔喷纺粘复合无纺布，对于质地疏松或纤维间距离较大的 无纺布不适合用该种评价，此时凭感官评价。若防油等级小于7级，用于医疗领域的话，该 无纺布很难满足油类的场合，因为病菌等会随着油类渗透，造成病人感染。
[0012] 在湿度40%±3RH、温度20°C ±2的条件下，额定电压100V0LT、60秒下，本发明的 防水防油、抗静电无纺布的表面电阻值为IX 1〇~1〇欧姆以下，如果无纺布的质地疏松或 纤维间距离较大，则相应的表面电阻值变大，即抗静电能力减弱。若手术医疗用无纺布在 20°C、40%RH下的表面电阻大于1ΧΚΓ10欧姆的话，则由于静电作用使得无纺布吸附在皮 肤或别的地方造成不便，甚至可能手术室存在高氧环境而引起爆炸。
[0013] 本发明的防水防油、抗静电无纺布的耐水压保持率为90?100%。耐水压保持率主 要与抗静电剂的含量有关，抗静电剂的含量越大，耐水压保持率越高，但是反之会导致耐水 压性能降低；另外渗透剂或防油剂中的乳化剂会调节渗透剂或防油剂的稳定性，但是如果 乳化剂的量过高的话，会使得无纺布的抗静电性能降低。
[0014] 本发明的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，采用无纺布坯布进行功能性后整 理，后整理工艺为：采用浸渍法将无纺布坯布置于浸渍液中浸渍或采用喷淋法将喷淋液喷 洒到无纺布坯布表面，再经过轧辊压轧、烘箱干燥，制得成品，所述浸渍液或喷淋液是由防 油剂、抗静电剂、渗透剂及水组成，防油剂：抗静电剂：渗透剂=(7?18) g/L : (2. 5?5) g/L : (2. 5?4) g/L，将这三种药剂进行搅拌，搅拌速度为300?500转/分钟，搅拌时间为3分 钟到10分钟。
[0015] 上述防油剂由以下重量份的原料混合组成：氟碳树脂：弱阳离子型或非离子型乳 化剂：二丙二醇：水=(14?24)份：（2?5)份：（4?6)份：（70?80)份； 上述抗静电剂由以下重量份的原料混合组成：烧基磷酸酯：水=(45?55)份：（45? 55)份；上述烷基磷酸酯可以为几十万分子量的直链烷基磷酸酯或含侧链的烷基磷酸酯。
[0016] 上述渗透剂由以下重量份的原料混合组成：正癸醇：乳化剂：稳定剂：水=(45? 55)份：（0· 5 ?3)份：（0 ?3)份：（43 ?54. 5)份。
[0017] 将上述防油剂、抗静电剂、渗透剂的混合液以浸渍的方式于无纺布基材上，最终无 纺布中含有氟碳树脂、烷基磷酸酯成分。
[0018] 本发明的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，采用浸渍法时，浸渍时间为0. 5? 2s，如果浸渍时间低于0. 5秒，则药剂浸透的效果差；如果浸渍时间大于2s，无纺布上已充 分浸渍药剂，浸渍时间过长反而会影响生产效率。
[0019] 本发明的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，采用喷淋法时，所用的喷头数为 2?4个，喷淋速度为10?30m/min，喷淋方式是以无纺布幅宽方向的水平运动进行喷淋， 如果喷淋速度太快，则容易导致药液分布的不均匀；如果喷淋速度太慢，则生产效率降低。
[0020] 本发明的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，上述轧辊压力为2?4Kgf/cm2,乳 辊的转速为35?45m/min。如果轧辊压力过小，使得无纺布中残留的药剂量增多，乳液率上 升，成本升高，且干燥时时间延长，增加能耗；如果轧辊压力过大，药剂残留量减少，难以达 到想要的防水防油性能。考虑到药剂的残留量、生产成本以及无纺布的各项性能，乳辊压力 优选3?4Kgf/cm 2。经轧辊压轧之后，无纺布还需经过一定温度的烘箱或热定型机进行干 燥，干燥温度为140?150°C、干燥时间为36?45s。如果干燥时间过长，使得能耗增加，且 无纺布的强力损失增加；如果干燥时间过短，无纺布上的渗透剂成分等没有完全挥发，且氟 碳树脂与无纺布结合强力低，无纺布的防水防油性能减弱。其中干燥时间以无纺布得到充 分干燥为准，若无纺布没有得到充分干燥，则无纺布中防油剂分子没有充分成膜，导致无纺 布的防水、防油性能下降；而若干燥时间过长，则造成无纺布的强力等下降，且能耗上升。
[0021] 本发明的防水防油、抗静电无纺布具有耐水压保持率高、环境友好型的特点，可广 泛应用于医疗、卫生、过滤、工业、餐饮业等领域。该无纺布能有效阻止在手术过程中的酒 精、血液和水的渗透，防止病菌对手术人员的感染；该无纺布在过滤行业能有效阻止水汽及 油份的侵入，提高了过滤材料的过滤效率；在医疗领域该无纺布具有克重低，穿着轻便、舒 适，对皮肤没有刺激作用。而且本发明的生产方法简单、成本低。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例及比较例对本发明作进一步说明，本发明中的各项指标的测试方 法如下。
[0023] 1、防油性能评价：按照WSP 80. 7标准，将无纺布平放在试验台上，将油滴在无纺 布上，油的直径为5mm左右，在大约45°角观察30秒，若没有渗透或润湿，则换下一等级的 油。
[0024] 2、防酒精性能评价：按照WSP 80. 8 (05)标准，将最低等级（0级即100%水）的酒 精滴在平铺的无纺布表面，液滴的直径大约为5_，体积约为0. 05ml，在无纺布的至少3个 地方，如果5分钟内酒精没有穿透无纺布时则换下一等级的酒精。
[0025] 3、耐水压评价：按照WSP 80. 3 (05)标准，水压上升速度设定为600mm/min，当出 现三个水珠渗透无纺布时，水的压力为该无纺布的耐水压，多次测取平均值。
[0026] 4、抗静电性评价：将无纺布放在湿度40%±3RH、温度20°C ±2的条件下调湿至少 2小时，等温湿度稳定，将设备的测试电压设定为100V0LT、读取时间为1分钟，无纺布的层 数至少为4层，测得该无纺布表面电阻值。
[0027] 5、氟碳树脂的含量测试方法为氧瓶燃烧法。将样品包在定量滤纸内，用钼金片夹 牢，放入充满氧气的锥形烧瓶中进行燃烧，在样品燃烧过程中，待测组分从样品基体中以氧 化物形式释放出来，并被吸收在置于氧瓶中的吸收液中，去离子水作为吸收液，然后用电极 法标定其中的氟离子的含量，得到氟离子含量后可算出氟碳树脂的质量。
[0028] 6、磷酸酯类抗静电剂的含量=加工后无纺布的重量-氟碳树脂的重量。
[0029] 实施例1 取氟碳树脂15份、弱阳离子型乳化剂2份、二丙二醇4份、水79份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水55份、烷基磷酸酯45份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇45份、乳化剂0. 5份、稳定剂O份、水54. 5份搅拌混合均勻制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=7g/L :2. 5g/ L ：2. 5g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为2s，车L 辊压力为2Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水防油、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为〇. 28重量％、烷基 磷酸酯的附着量为〇. 15重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0030] 实施例2 取氟碳树脂19份、弱阳离子型乳化剂5份、二丙二醇6份、水70份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水45份、烷基磷酸酯55份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇50份、乳化剂1. 5份、稳定剂3份、水45. 5份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=18g/L :5g/L : 4g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为45m/min乳棍、浸渍时间为0. 5s， 轧辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度150°C、时间为36s下进行干燥，最后制 得本发明的防水防油、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为1. 35重量％、烷 基磷酸酯的附着量为〇. 75重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0031] 实施例3 取氟碳树脂14份、弱阳离子型乳化剂2份、二丙二醇4份、水80份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水50份、烷基磷酸酯50份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇55份、乳化剂1份、稳定剂1份、水43份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=14g/L :3. 5g/ L：3g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为40m/min乳棍、浸渍时间为Is,车L 辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水防油、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为〇. 82重量％、烷基 磷酸酯的附着量为〇. 60重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0032] 实施例4 取氟碳树脂16份、弱阳离子型乳化剂4份、二丙二醇5份、水75份搅拌混合均匀制成 防油剂剂备用； 取去离子水50份、烷基磷酸酯50份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇53份、乳化剂1份、稳定剂1份、水45份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=14g/L :3. 5g/ L：3g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为2s，车L 辊压力为3Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水防油、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为〇. 91重量％、烷基 磷酸酯的附着量为〇. 62重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0033] 实施例5 取氟碳树脂24份、弱阳离子型乳化剂2份、二丙二醇4份、水70份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水50份、烷基磷酸酯50份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇45份、乳化剂3份、稳定剂2份、水50份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=14g/L :3. 5g/ L：3g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为2s，车L 辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水防油、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为1. 20重量％、烷基 磷酸酯的附着量为〇. 68重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0034] 比较例1 取氟碳树脂10份、弱阳离子型乳化剂4份、二丙二醇6份、水80份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水55份、烷基磷酸酯45份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇45份、乳化剂5份、稳定剂0份、水50份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=5g/L :2. 5g/ L：lg/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为Is,乳 辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水、防油、防酒精、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为〇. 10重 量％、烷基磷酸酯的附着量为0. 08重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0035] 比较例2 取氟碳树脂19份、弱阳离子型乳化剂5份、二丙二醇6份、水70份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水50份、烷基磷酸酯50份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇45份、乳化剂3份、稳定剂2份、水50份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=5g/L :3. 5g/ L：3g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为2s，车L 辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度130°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水、防油、防酒精、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为〇. 13重 量％、烷基磷酸酯的附着量为0. 65重量％，该无纺布的物性参见表1。
[0036] 比较例3 取氟碳树脂14份、弱阳离子型乳化剂2份、二丙二醇4份、水80份搅拌混合均匀制成 防油剂备用； 取去离子水50份、烷基磷酸酯50份搅拌混合均匀制成抗静电剂备用； 取正癸醇55份、乳化剂1份、稳定剂1份、水43份搅拌混合均匀制成渗透剂备用； 将配制好的防油剂、抗静电剂、渗透剂以及水混合，然后以搅拌时间为4min，搅拌速度 为400转/分钟进行搅拌，其中三者对水的配比为防油剂：抗静电剂：渗透剂=25g/L :lg/L : 3g/L ； 将无纺布述布通过上述混合好的溶液中，通过转速为35m/min乳棍、浸渍时间为2s，车L 辊压力为4Kgf/cm2下进行压轧，然后经烘箱温度140°C、时间为36s下进行干燥，最后制得 本发明的防水、防油、防酒精、抗静电无纺布，测得该无纺布中氟碳树脂的附着量为1.32重 量％、烷基磷酸酯的附着量为0. 06重量％，该无纺布的物性参见表1。
【权利要求】
1. 一种防水防油、抗静电无纺布，包括基材层和树脂层，其特征在于：该无纺布中含有 0. 28?1. 35重量％的氟碳树脂、以及0. 15?0. 75重量％的磷酸酯类抗静电剂。
2. 根据权利要求1所述的防水防油、抗静电无纺布，其特征在于：所述氟碳树脂中单体 包括全氟己酸。
3. 根据权利要求1所述的防水防油、抗静电无纺布，其特征在于：该无纺布的防油等级 为7?8级。
4. 根据权利要求1所述的防水防油、抗静电无纺布，其特征在于：在湿度40%±3RH、温 度20°C ±2的条件下，额定电压100V0LT、60秒下，该无纺布的表面电阻为lX10~10Q/cm2以下。
5. 根据权利要求1所述的防水防油、抗静电无纺布，其特征在于：该无纺布的耐水压保 持率为90?100%。
6. -种权利要求1所述的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，其特征在于：将无纺 布基材进行功能性后整理，后整理工艺为：采用浸渍法将无纺布坯布置于浸渍液中浸渍，再 经过轧辊压轧、烘箱干燥，制得成品，或采用喷淋法将喷淋液喷洒到无纺布坯布表面，再经 过烘箱干燥，制得成品，所述浸渍液或喷淋液是由防油剂、抗静电剂、渗透剂及水组成，防油 齐U:抗静电剂：渗透剂=(7?18)g/L:(2. 5?5)g/L:(2. 5?4)g/L，其中： 所述防油剂由以下重量份的原料混合组成：氟碳树脂：弱阳离子型或非离子型乳化 齐[J :二丙二醇：水=(14?24)份：（2?5)份：（4?6)份：（70?80)份； 所述抗静电剂由以下重量份的原料混合组成：烧基磷酸酯：水=(45?55)份：（45? 55)份； 所述渗透剂由以下重量份的原料混合组成：正癸醇：乳化剂：稳定剂：水=(45?55) 份：（0? 5 ?3)份：（0 ?3)份：（43 ?54. 5)份。
7. 根据权利要求6所述的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，其特征在于：采用浸渍 法时，浸渍时间为0. 5s?2s。
8. 根据权利要求6所述的防水防油、抗静电无纺布的生产方法，其特征在于：所述轧辊 压力为2?4Kgf/cm2、乳棍的转速为35?45m/min ;所述干燥温度为140?150°C、干燥时 间为36?45s。
【文档编号】D06M13/292GK104342927SQ201310313426
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】朱杰, 纪舜卿, 蔡文杰 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司