本发明涉及一种聚丙烯基长丝弹性超柔非织造材料及其生产方法。
背景技术：
聚丙烯基长丝非织造材料作为一种以聚丙烯聚合物为主要原料，熔体纺粘成网方法为加工手段的长丝纤维材料，具有较好的柔软性、透气性和较好的强度，在医疗卫生、过滤与分离等领域有广泛的应用。其中，聚丙烯基纺粘非织造材料在伤口敷料、纸尿裤和卫生巾等医疗卫生用品领域的应用随着中国的人口增加和便捷性消费意识的提升，有巨大的增大。但是伴随着其产量的急剧增大，就是人们对柔软性和弹性等要求的提高；如何提高聚丙烯基纺粘非织造材料的柔性和弹性成为了研究的关键。
现有技术中，弹性非织造布的生产方式主要有两大类。(1)使用弹性体的聚合物纤维制成弹性非织造布，(2)将非织造布与弹性膜、弹性网或者弹性纤维复合在一起，从而获得具有一定弹性的非织造布。而弹性体纤维的非织造材料成本相对较高，同时其结构稳定性不足；而采用与弹性膜、弹性网或者弹性纤维复合的方式往往使用大量的乳胶，环保性不足。同时，还有不少研究尝试利用热和外力的方式对现有的热塑性非织造材料进行牵伸以赋予一定的横向弹性。
如：发明专利200480035914.6提出一种通过在一定的温度、应变速率和牵伸倍率下对聚丙烯非织造材料进行后整理牵伸以赋予一定的横向伸长回复性的方法。但是对非织造材料的柔性和蓬松性并没有阐述。因此如何实现聚丙烯基纺粘非织造材料的弹性化，并兼顾一定的柔软度和蓬松性的稳定生产，满足人们对于医疗卫生领域非织造材料的要求是行业内的共性问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构稳定、使用安全的聚丙烯基长丝弹性超柔非织造材料的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种聚丙烯基长丝弹性超柔非织造材料的生产方法，包括下列步骤：
(1)热塑性共聚物的弹性、超柔共混改性；将40～80wt％聚丙烯与0.01～2wt％芥酸酰胺和5～15wt％聚乙二醇通过螺杆造粒机进行熔体共混改性制备成聚合物颗粒物，此后将聚合物颗粒物与18～40wt％聚烯烃弹性共聚物和8～12wt％超高分子量聚乙烯的切片进行共混；
(2)聚丙烯基长丝网的纺粘成型；
(3)聚丙烯基长丝网热轧预固网；
(4)预湿；
(5)一级热牵伸；
(6)热轧二次定型；
(7)二级热牵伸；
(6)冷却；
(7)成卷。
作为一种优选的方案，所述螺杆造粒机包括5个加热区，其中第一区温度为160～190℃，第二区温度为180～210℃，第三区温度为200～230℃，第四区温度为230～250℃，第五区温度为240～260℃。
作为一种优选的方案，聚丙烯基长丝网的纺粘成型时，纺粘的冷切采用双侧通入冷切气流，冷切气流温度为2～15℃，湿度为85～95％，冷切风速为1.2～2.5m/s；聚丙烯基长丝网的纺粘成型时，纺粘的牵伸采用宽狭缝式气流牵伸，牵伸速度为300～500m/min；纺粘制备的聚丙烯基长丝纤维直径为3.1～6.2D；纺粘制备的聚丙烯基纺粘长丝网的面密度为9～100g/m2；
作为一种优选的方案，聚丙烯基长丝网热轧预固网及热轧二次定型时，利用一对花辊和光辊对聚丙烯基长丝网进行热轧预加固，其中花辊的花型面积大小为2.5～10％，花纹间的横向间距为2～6mm、纵向间距2.5～5.8mm，花型是一字型、或十字形、或长圆形、或方型、或长方型、或椭圆型；花辊和光辊的温度为140～165℃，两辊线压力为90～130N/m；
作为一种优选的方案，预湿时施加的水的重量为聚丙烯基长丝网重量的比80～350％，施加方法为雾化喷洒方式；
作为一种优选的方案，一级热牵伸时，预热轧固结的聚丙烯基长丝网在90～150℃的空气氛围内纵向伸长130％～155％，牵伸速率800～10000％/min，一级牵伸长度为4～9m；
作为一种优选的方案，二级热牵伸时，预热轧固结的聚丙烯基长丝网在90～150℃的热空气中纵向牵伸90％～110％，牵伸速率800～10000％/min。
作为一种优选的方案，冷却时采用温度为18-25℃的冷却水辊进行冷却。
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构稳定、使用安全的聚丙烯基长丝弹性超柔非织造材料。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种聚丙烯基长丝弹性超柔非织造材料，由上述任何一项所述方法制成。
本发明的有益效果是：本发明将芥酸酰胺与聚乙二醇等小分子物质与聚烯烃弹性共聚物和聚丙烯共聚物进行共混改性，含有小分子物质的聚合物纤维在一点温度和拉力作用下小分子物质将会迁移到纤维表面，从而赋予非织造材料受到热和物理机械牵伸作用下的柔性，同时为了保证聚合物长丝可以承受高倍率的牵伸，本发明利用高分子量聚乙烯和聚烯烃弹性共聚物进行增韧改性。
由于先进行预固网的轧制，然后进行两道热牵伸，而且在两道热牵伸间进行热轧二次定型，使得轧制出的成品结构稳定，而且利用热和压力在聚丙烯基纺粘长丝网上面形成连接长丝纤维的轧点，其中轧点处纤维在热和压力的作用下形成膜状物，而轧点与轧点之间的纤维仍然保持单根纤维状态；此后纤维在热和牵伸力的作用下伸长较大，而轧点的膜状物变形较小，因此轧点与轧点之间原本处于伸直状态的纤维则由于伸长而相对处于蓬松状态。
本发明所制备的产品弹性、柔性、蓬松性都较为优异，而且不含对人体有不良影响的物质，使用安全；本发明的所制备的产品的最终面密度为16～150g/m2，纵向拉伸强力26～160N/5cm，纵向延伸率130～180％，横向拉伸强力21～110N/5cm，横向延伸率161.56～230％，空气透气性536～430cfm，柔软度2.6～3.2g(Handle-o-meter法)，厚度0.23～2.1mm，纤维直径1.9～2.5D；可以很好用于医疗卫生领域。
本发明所提供的制备聚丙烯基长丝网弹性的方法是利用热牵伸的方式来实现，因此弹性的原料使用的少，成本低；
考虑到聚乙二醇、聚丙烯与芥酸酰胺的熔化温度的差异，本发明选用的螺杆挤出机为5个加热区，以提高其共混的均质性。
为了确保通过后续的工艺能够保证材料的弹性和柔性。本发明的纺粘冷切采用双侧冷切气流，其目的是为了确保高温聚合物熔体的快速冷切，以保证后续能够承受高倍的牵伸。同时，冷切气流湿度为85～95％，在保证聚合物熔体快速的冷却的同时，也为了消除静电。
纺粘牵伸采用宽狭缝式气流牵伸，也是为了后续的高倍牵伸做的工艺的优选。
为了保证聚丙烯基纺粘长丝网一定的蓬松性，本发明采用的技术方案为首先利用花辊和光辊的组合对采用纺粘法制备的聚丙烯基纺粘长丝网进行热轧的预固结，此后对长丝网进行热牵伸而赋予蓬松。
基于对聚丙烯基长丝纤维的熔化温度在160～170℃之间，而在90℃以上聚乙二醇和聚乙烯会软化的认识，预固结的聚丙烯基长丝网送入到90～150℃的空气氛围内进行牵伸，空气氛围的温度通过烘箱进行控制，并通过控制烘箱两端的张力辊的转速来控制牵伸速率和伸长比例。
同时，为了保证聚丙烯基长丝网在牵伸的过程中能保证长丝的伸长而不断裂，聚丙烯基长丝网在一级牵伸之前进行预湿。
采用本发明所述的制备方法制得聚丙烯基长丝网，或包含上述本发明的非织造复合材料叠层体可以广泛用于用作口罩、伤口护理用绷带、手术服、手术帽、一次性内裤、衬布和纸尿裤、卫生巾等吸收性卫生制品。
附图说明
图1是本发明的本发明方法的设备流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1所示，首先将0.01～2wt％的芥酸酰胺、5～15wt％的聚乙二醇和40～80wt％的聚丙烯通过螺杆造粒机进行熔体共混改性制备成聚合物颗粒物，此后将聚合物颗粒物与的聚烯烃弹性共聚物和超高分子量聚乙烯的切片进行共混；优选的螺杆造粒机为5个加热区，长径比为30，其中第一区温度为160～190℃，第二区温度为180～210℃，第三区温度为200～230℃，第四区温度为230～250℃，第五区温度为240～260℃。
此后聚合物熔体送入到纺粘成型系统形成聚丙烯基长丝网1，此后预固网、预湿、一级热牵伸、热轧二次定型、二级热牵伸和冷却，其中纺粘成型系统主要包括螺杆挤出机7、熔体过滤器8、计量泵9、纺丝组件10、两层冷却11、牵伸系统12和成网帘13等组成；优选的冷切气流温度为2～15℃，湿度为85～95％，冷切风速为1.2～2.5m/s。优选的宽狭缝式气流牵伸，牵伸速度为300～500m/min。
基于纺粘成型的聚丙烯基长丝网1从成网帘13输送到由花辊2-1和光棍2-2组成的热轧系统进行预固网，优选的花辊的特征为花型面积大小为2.5～10％，花纹间的横向间距为2～6mm纵向间距2.5～5.8mm，花型可以是一字型、十字形、长圆形、方型、长方型、和椭圆型其中一种；花辊和光辊的温度140～165℃，两辊线压力为90～130N/m；
此后聚丙烯基长丝网1进行预湿，优选的预湿系统为水雾喷洒系统，优选的施加的水的重量为聚丙烯基长丝网重量的比80～350％；
聚丙烯基长丝网1经S型缠绕的张力辊3-1后送入到烘箱4-1内，此后再进入S型缠绕的张力辊3-2，烘箱4-1内的温度设置为90～150℃，同时通过张力辊3-2和张力辊3-1的速度差来控制聚丙烯基长丝网的牵伸，优选的张力辊3-2速度是张力辊3-1速度的1.3～1.55倍。
此后聚丙烯基长丝网再经过花辊2-3和光棍2-4组成的热轧系统进行二次定型，优选的花辊2-3和光棍2-4的速度为张力辊3-2速度的0.8～1倍；优选的花辊的特征为花型面积大小为2.5～10％，花纹间的横向间距为2～6mm纵向间距2.5～5.8mm，花型可以是一字型、十字形、长圆形、方型、长方型、和椭圆型其中一种；花辊和光辊的温度140～165℃，两辊线压力为90～130N/m；
聚丙烯基长丝网经S型缠绕的张力辊3-3后送入到烘箱4-4内，此后经过冷却辊5后进入S型缠绕的张力辊3-4，烘箱4-2内的温度设置为90～150℃，冷却辊的温度为18～25摄氏度，冷却棍的冷却方式为冷却水循环；同时通过张力辊3-4和张力辊3-3的速度差来控制聚丙烯基长丝网的牵伸，优选的张力辊3-4速度是张力辊3-3速度的1.3～1.55倍。
最后对聚丙烯基长丝网进行卷绕。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。