本发明涉及非织造材料领域，具体而言，涉及一种熔喷多维复合非织造材料、制备方法及其应用。
背景技术：
熔喷材料(或熔喷布)以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米，这些具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，可用于空气、液体过滤材料、汽车内衬、医疗器械内衬、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料及擦拭布等领域。而现有的熔喷材料的透气性不足，蓬松度不够。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种熔喷多维复合非织造材料，以缓解现有熔喷材料的透气性不足和蓬松度不够的问题。
本发明的第二目的在于提供一种熔喷多维复合非织造材料的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，有效提高生产效率，且制备得到的熔喷多维复合非织造材料具有透气性好和蓬松度高的优点。
本发明的第三目的在于提供一种上述熔喷多维复合非织造材料的应用，将上述熔喷多维复合非织造材料应用于汽车内衬或医疗器械内衬中，能使汽车内衬或医疗器械内衬具有良好的透气性和蓬松度。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种熔喷多维复合非织造材料，包括依次设置的纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层，所述纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层通过热轧依次复合，所述纳米喷涂层由熔喷纳米短纤维制成，所述纤维底层和纤维覆盖层均由纺粘长纤维制成；
所述熔喷纳米短纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(10-15):(1-10):(5-40)。
作为进一步优选的技术方案，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(12-15):(3-9):(5-35)。
作为进一步优选的技术方案，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(12-13):(3-7):(10-25)。
作为进一步优选的技术方案，所述纺粘长纤维包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种，优选为聚丙烯。
作为进一步优选的技术方案，所述熔喷纳米短纤维的平均纤维直径在1.0μm以下；
优选地，所述纺粘长纤维的平均纤维直径在1.5μm以下。
作为进一步优选的技术方案，所述熔喷多维复合非织造材料的厚度为0.5-0.55mm；
优选地，所述纤维底层的厚度为0.28-0.32mm；
优选地，所述纳米喷涂层的厚度为0.03-0.05mm；
优选地，所述纤维覆盖层的厚度为0.17-0.2mm。
第二方面，本发明提供了一种上述熔喷多维复合非织造材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备纺粘长纤维，并使其气流牵伸成网，制成纤维底层；
(b)在纤维底层上制备熔喷纳米短纤维，并使其成网制成纳米喷涂层；
(c)在纳米喷涂层上再次制备纺粘长纤维，并使其气流牵伸成网，制得纤维覆盖层；
(d)将纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层依次热轧复合，即制得熔喷多维复合非织造材料。
作为进一步优选的技术方案，在步骤(a)中，纺粘长纤维通过长丝模头挤出成型；
优选地，在步骤(b)中，熔喷纳米短纤维通过熔喷喷射器喷淬成型。
作为进一步优选的技术方案，还包括步骤(e)功能整理，包括亲水、抗菌、蓬松、柔软或抗静电中的至少一种整理工艺。
第三方面，本发明提供了一种上述熔喷多维复合非织造材料在汽车内衬或医疗器械内衬中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的熔喷多维复合非织造材料通过纺粘长纤维制成的纤维底层、熔喷纳米短纤维制成的纳米喷涂层和纺粘长纤维制成的纤维覆盖层交错层叠设置，上述熔喷纳米短纤维包括特定质量比例的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维，经过多组分的复合同时采用熔喷工艺，使得不同角度的纤维相互支撑，提高了熔喷多维复合非织造材料的蓬松度、柔软度和透气性，同时该复合材料的机械强度更高、过滤性能更好，能够满足人们对于蓬松透气和高过滤性纺织品的要求。
本发明提供的熔喷多维复合非织造材料的制备方法，工艺简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，有效提高生产效率，且制备得到的熔喷多维复合非织造材料具有透气性好和蓬松度高的优点。
将上述熔喷多维复合非织造材料应用于汽车内衬或医疗器械内衬中，能使汽车内衬或医疗器械内衬具有良好的透气性和蓬松度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
第一方面，在一些实施例中提供了一种熔喷多维复合非织造材料，包括依次设置的纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层，所述纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层通过热轧依次复合，所述纳米喷涂层由熔喷纳米短纤维制成，所述纤维底层和纤维覆盖层均由纺粘长纤维制成；
所述熔喷纳米短纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(10-15):(1-10):(5-40)。
上述熔喷多维复合非织造材料通过纺粘长纤维制成的纤维底层、熔喷纳米短纤维制成的纳米喷涂层和纺粘长纤维制成的纤维覆盖层交错层叠设置，上述熔喷纳米短纤维包括特定质量比例的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维，经过多组分的复合同时采用熔喷工艺，使得不同角度的纤维相互支撑，提高了熔喷多维复合非织造材料的蓬松度、柔软度和透气性，同时该复合材料的机械强度更高、过滤性能更好，能够满足人们对于蓬松透气和高过滤性纺织品的要求。
纳米喷涂层由熔喷纳米短纤维制成，能够使不同角度的纤维相互支撑，使各纤维的各角度弹性相同，提高透气性和蓬松度；纤维底层和纤维覆盖层均由纺粘长纤维制成，能够使其成网更为均匀细密，以进一步提高熔喷多维复合非织造材料的机械强度。
本发明中，上述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比典型但非限制性的为10:1:5、10:2:5、10:5:20、10:8:5、10:10:5、10:2:10、10:2:20、10:2:40、10:5:20、10:8:30、10:10:40、10:1:5、12:2:5、12:5:20、12:8:5、12:10:5、15:1:5、15:2:5、15:5:20、15:8:5或15:10:5。
在一种优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(12-15):(3-9):(5-35)。
在一种优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比为(12-13):(3-7):(10-25)。
当聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比在上述优选范围内时，所得熔喷多维复合非织造材料的柔韧性更好、透气性更好、触感更佳。
在一种优选的实施方式中，所述纺粘长纤维包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种，优选为聚丙烯。
在一种优选的实施方式中，所述熔喷纳米短纤维的平均纤维直径在1.0μm以下。上述熔喷纳米短纤维的平均纤维直径典型但非限制性的为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1.0μm。
优选地，所述纺粘长纤维的平均纤维直径在1.5μm以下。上述纺粘长纤维的平均纤维直径典型但非限制性的为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm或1.5μm。
在一种优选的实施方式中，所述熔喷多维复合非织造材料的厚度为0.5-0.55mm。上述熔喷多维复合非织造材料的厚度典型但非限制性的为0.5mm、0.51mm、0.52mm、0.53mm、0.54mm或0.55mm。通过将熔喷多维复合非织造材料的厚度设定为0.5-0.55mm，以使得熔喷多维复合非织造材料既具有良好的机械强度，又具有良好的蓬松感和亲水性。当熔喷多维复合非织造材料的厚度小于0.5mm时，其强度较差，当厚度大于0.55mm时，熔喷多维复合非织造材料的蓬松感和亲水性欠佳。
优选地，所述纤维底层的厚度为0.28-0.32mm。上述纤维底层的厚度典型但非限制性的为0.28mm、0.29mm、0.3mm、0.31mm或0.32mm。
优选地，所述纳米喷涂层的厚度为0.03-0.05mm。上述纳米喷涂层的厚度典型但非限制性的为0.03mm、0.031mm、0.032mm、0.333mm、0.034mm、0.035mm、0.036mm、0.037mm、0.038mm、0.039mm、0.04mm、0.041mm、0.042mm、0.043mm、0.044mm、0.045mm、0.046mm、0.047mm、0.048mm、0.049mm或0.05mm。
优选地，所述纤维覆盖层的厚度为0.17-0.2mm。上述纤维覆盖层的厚度典型但非限制性的为0.17mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm。
通过分别将纤维底层的厚度设定为0.28-0.32mm，纳米喷涂层的厚度设置为0.03-0.05mm，纤维覆盖层的厚度设定为0.17-0.2mm，以使得熔喷多维复合非织造材料的机械强度更高，更蓬松更柔软，吸水性更好。
本发明提供的熔喷多维复合非织造材料的性能如下表所示：
作为对比，对熔喷纳米短纤维不包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维，以及聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维的质量比不在本发明提供的范围内的复合材料均进行性能测试，发现复合材料的各项性能均劣于本发明的熔喷多维复合非织造材料。
第二方面，在一些实施例中提供了一种上述熔喷多维复合非织造材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备纺粘长纤维，并使其气流牵伸成网，制成纤维底层；
(b)在纤维底层上制备熔喷纳米短纤维，并使其成网制成纳米喷涂层；
(c)在纳米喷涂层上再次制备纺粘长纤维，并使其气流牵伸成网，制得纤维覆盖层；
(d)将纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层依次热轧复合，即制得熔喷多维复合非织造材料。
上述熔喷多维复合非织造材料的制备方法，通过纺粘法制备纤维底层后，再在纤维底层上通过熔喷法喷淬纳米短纤维制成纳米喷涂层，再通过纺粘法在纳米喷涂层上制备纤维覆盖层，最后通过压辊热轧使纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层复合一次成型，不仅使得三层之间的连接紧密稳定，而且简化了工艺，节约了大量的人力和物力，有效提升了生产效率。
现以纤维底层和纤维覆盖层均为聚丙烯原料，纳米喷涂层由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和粘胶纤维为原料，对本发明提供的熔喷多维复合非织造材料的制备方法进行说明，本发明采用的加工设备为依次设置的第一长丝模头、熔喷喷射器和第二长丝模头。
本发明提供的熔喷多维复合非织造材料的制备方法按照如下步骤进行制备：
(a)将聚丙烯母粒与其它助剂母粒混合，并通过气流输送至第一螺杆挤压熔融设备进行热熔，第一螺杆挤压熔融设备与第一长丝模头相连通，当聚丙烯母粒与其它助剂母粒熔融均匀后通过第一长丝模头上的喷丝孔进行喷射纺丝并在气流牵伸下成网，制得纤维底层；
(b)将纤维底层输送至熔喷喷射器的喷头下方，将聚对苯二甲酸乙二醇酯母粒、聚丙烯母粒和粘胶纤维通过气流输送至第二螺杆挤压熔融设备进行热熔，第二螺杆挤压熔融设备与熔喷喷射器相连通，聚对苯二甲酸乙二醇酯母粒、聚丙烯母粒和粘胶纤维熔融均匀后通过熔喷喷射器喷头上的喷丝孔喷射至纤维底层上成网，制得纳米喷涂层；
(c)将层叠设置的纤维底层和纳米喷涂层输送至第二长丝模头下方，第二长丝模头与第三螺杆挤压熔融设备相连通，熔融均匀的聚丙烯和其它助剂通过第二长丝模头上的喷丝孔进行喷射纺丝并气流牵伸下在纳米喷涂层上成网，制得纤维覆盖层；
(d)通过压辊对依次层叠设置的纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层进行热轧，使三层热轧复合，即制得熔喷多维复合非织造材料。
本发明提供的熔喷多维复合非织造材料的制备方法，结合了两种不同的成网技术，生产工艺具有许多优点和灵活性，可以根据产品的性能要求，分别调整纤维底层、纳米喷涂层和纤维覆盖层的厚度比例，使得产品具有更优异的性能，满足客户需求。
在一种优选的实施方式中，在步骤(a)中，纺粘长纤维通过长丝模头挤出成型；
优选地，在步骤(b)中，熔喷纳米短纤维通过熔喷喷射器喷淬成型。
在一种优选的实施方式中，还包括步骤(e)功能整理，包括亲水、抗菌、蓬松、柔软或抗静电中的至少一种整理工艺。通过进行功能整理，能够使熔喷多维复合非织造材料的性能更佳优异，更能够满足用户的不同需求。
第三方面，在一些实施例中提供了一种上述熔喷多维复合非织造材料在汽车内衬或医疗器械内衬中的应用。将上述熔喷多维复合非织造材料应用于汽车内衬或医疗器械内衬中，能使汽车内衬或医疗器械内衬具有良好的透气性和蓬松度。
另外，需要说明的是，本发明提供的熔喷多维复合非织造材料用于制造汽车内衬或医疗器械内衬，但不限于上述领域，本领域技术人员可以根据相关领域的需求采用。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。