一种高密度、低阻力的熔喷布的制备方法及其成品与流程

本发明涉及熔喷布的制备领域，尤其涉及一种高密度、低阻力的熔喷布的制备方法及其成品。

背景技术：

1、熔喷布是通过将聚合物高温熔融后利用热空气的气流牵引作用而拉伸为纤维丝沉积于接收器后收卷得到。熔喷布手感蓬松透软，同时还具有良好的毛细结构、抗皱能力强，而其优异的过滤性、屏蔽性、保温绝热性有利于其在多领域中被广泛应用。熔喷布主要通过熔融纺丝的制备工艺得到，具体为将熔融态聚合物原料通过喷丝头喷出，并在高速热空气气流作用下拉伸，于收集器收集、成卷得到。但是通过常规熔融纺丝设备得到的熔喷布多数具有二维结构，其力学性能较差，且通过简单调控纤维直径无法更好地兼顾过滤效率和阻力。

2、中国专利申请cn112941723a公开了一种驻极处理的改性聚丙烯熔喷布的制备方法，将聚丙烯与纳米二氧化硅sio2混合后作为聚丙烯母粒通过熔融纺丝得到熔喷布，随后进行驻极处理，改善熔喷布的过滤性能、透气性能，且能够维持低阻力，同时驻极体形成的磁场还具有一定的抑菌杀菌作用，主要是通过利用驻极材料的特性达到高过滤性和低阻力的特性。中国专利申请cn112080858b公开了一种熔喷布的生产方法、及接收辊筒，该熔喷布由三种聚合物纤维流在同一成网布上着落处重叠或者不重叠形成，具有三层熔喷层，限定三种聚合物的纤维流中两两夹角均为锐角，层与层之间相互独立、层之间结合界面有少量交织，增加了熔喷布的厚度，同时提高了过滤效率，还可以保证熔喷布的阻力较低，但是该熔喷布需要多种聚合物共同作用才可以形成层状结构，制备原料较多、操作复杂，并不适用于单组分组成的熔喷布的制备，更重要的是这些熔喷布的制备方法中所得熔喷布均为二维结构，未能根本上解决高过滤性与低阻力的兼顾。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种高密度、低阻力的熔喷布的制备方法，其包括如下步骤：

2、（1）固定熔喷模头与接收网帘的角度；

3、（2）固定熔喷模头与接收网帘的垂直接收距离；

4、（3）在单螺杆挤出机中加入热塑性聚合物后搅拌加热升温，然后通过计量泵将其传送到熔喷模头中；

5、（4）在高速热气流的牵伸作用下通过喷丝孔熔融挤出形成纤维丝，向下垂直喷射于接收网帘表面，在网底吸风装置的作用下粘合形成纤维网，即得。

6、在一些优选的实施方式中，所述步骤（1）中熔喷模头与接收网帘的夹角在方向层面不做具体限定，可以为x轴方向也可以为y轴方向的调整。

7、优选地，所述步骤（1）中熔喷模头与接收网帘的夹角为0~90°；进一步优选地，所述步骤（1）中熔喷模头与接收网帘的夹角为30~50°。

8、现在技术中，熔喷布主要是通过调节纤维的纤度来实现其低阻力的特性。低阻力要求纤维的纤度较大，但存在比表面积较小、吸附性能差的问题，导致熔喷材料的过滤性能降低。将其结合驻极处理技术提高过滤性能，则会增加成本，且致密的孔隙结构均为平面结构，在垂直喷射过程中纤维均在纵向沉积，导致横纵向厚度不均匀，力学强度相差大。本技术人发现通过调整熔喷模头与接收网帘的角度，可以改变所得熔喷纤维的微观结构，当调整夹角均处于0~90°的范围内时，特别是当熔喷模头与接收网帘的夹角为30~50°，有助于使熔喷的纤维材料具有三维立体结构。推测可能的原因是，熔喷模头与接收网帘的水平方向和垂直方向存在一定的角度，会改变喷射出的纤维在接收网帘表面的堆积方式，使最初垂直方向喷出的纤维丝会根据具体的夹角的调整而发生一定程度的重合，从而具有一定的立体感、层次感，最终使熔喷材料由二维结构转变为三维结构，同时在体系中的熔喷模头的孔径为0.35mm、长径比为13、喷射温度为230℃等参数的协同配合下，所得熔喷布的纤维孔隙均匀分布且密度高，赋予其优异的过滤性能。

9、此外，本技术中，通过调节熔喷模头与接收网帘的夹角的变化，可以根据实际需求对熔喷布的堆积密度进行更大范围调整，避免了熔喷模头的孔径、孔数等加工条件对熔喷材料性能的限定，实现了熔喷布的高过滤性能和低阻力的兼顾，降低了传统技术中针对熔喷布的高过滤性能和低阻力的调控难度和成本。

10、另一方面，通过传动接收器对熔喷丝的接收角度的调节可以增加喷丝过程中在接收网帘的横向方向铺展的纤维数量，使纤维丝在横向、纵向均有不同程度的分散，在具有一定的厚度的基础下，弥补了现有熔喷布的横纵向方面厚度不均匀的问题，增加了其在横向方向的断裂强度，缩小了横纵向力学性能差异性，改善了熔喷材料的综合性能，使其在工业、民用、医用领域均有更广泛的应用前景。

11、在一些优选的实施方式中，所述步骤（1）中熔喷模头的温度为240~300℃；优选地，所述步骤（1）中熔喷模头的温度为265℃。

12、在一些优选的实施方式中，所述步骤（1）中熔喷模头中微孔的孔径为0.3-0.5mm，长径比为11-15；优选地，所述步骤（1）中熔喷模头中微孔的孔径为0.35mm，长径比为13。

13、在一些优选的实施方式中，所述步骤（2）中固定熔喷模头与接收网帘的垂直接收距离为10~15cm；优选地，所述步骤（2）中固定熔喷模头与接收网帘的垂直接收距离为12cm。

14、在一些优选的实施方式中，所述制备原料的熔融指数不做限定。优选地，所述步骤（3）中热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或多种；进一步优选地，所述制备原料在230℃/2.16kg的熔融指数为800~2100g/10min。

15、在一些优选的实施方式中，所述步骤（3）中加热升温的温度为180~280℃；优选地，所述步骤（3）中加热升温的温度为260℃。

16、在一些优选的实施方式中，所述步骤（3）中计量泵的进样量为50~60kg/h，温度为230~310℃；优选地，步骤（3）中计量泵的进样量为55kg/h，温度为270℃。

17、在一些优选的实施方式中，所述步骤（4）中高速热气流的温度为220~300℃，压力为0.7~1.2bar；优选地，所述步骤（4）中高速热气流的温度为240~290℃，压力为0.8~1.1bar；进一步优选地，所述步骤（4）中高速热气流的温度为255℃，压力为0.9bar。

18、本技术人发现当调节高速热气流的温度及压力参数可以改善熔喷纤维的纤维纤度和熔喷布的密度。当温度为220~300℃，压力为0.7~1.2bar，所得纤维的纤度较细，熔喷布的密度较高，特别是当温度为255℃，压力为0.9bar，所得熔喷布的过滤性好的同时还具有较低的空气阻力。推测可能的原因是，高熔融指数的聚丙烯熔体具有一定的粘性，从喷丝孔挤出时会发生体积胀大，导致纤维的纤度变粗，在到接收网帘的过程中，熔融状态的纤维会到外界空气的影响，温度逐渐降低，而高速热气流会使喷出的粗纤维受到一定的牵伸作用，且高速热气流的温度越高，压力越大，单位时间热空气流量增大，则可以延长聚丙烯熔体的熔融状态时间，使更多的纤维被充分拉伸，降低纤维纤度，且热粘效果增加，增加熔喷布的密度和过滤效果。更重要的是，在熔喷模头与接收网帘成一定角度等纺丝参数的配合作用下，所得材料的三维结构具有更好的过滤性能和密度，其孔隙结构也降低了空气阻力，使过滤性能与低阻力可以同时实现，同时纤维缠结增多，改善了熔喷布的蓬松度，使其蓬松柔软，布面表面依然密实、光滑。

19、在一些优选的实施方式中，所述步骤（4）中高速热气流的速度为100~230m/s；优选地，所述步骤（4）中高速热气流的速度为165m/s。

20、在一些优选的实施方式中，所述步骤（4）中网底吸风装置的频率为30~45hz；优选地，所述步骤（4）中网底吸风装置的频率为40hz。

21、熔喷布是利用聚合物纤维的余热自粘合而形成的纤维网。本发明人发现，在本体系中，选用频率为30~45hz的网底吸风装置有助于熔喷纤维顺利下垂到接收网帘表面。推测可能原因是，一定熔融指数的聚丙烯纤维在挤出成丝的过程中，频率为30~45hz的网底吸风装置能够协同高速热气流的牵伸作用，增加对其提的牵引力，使其顺利吸附接收网帘表面，避免了“飞花”、纤维无法沉积、纤维分布不均匀等问题，使所得熔喷纤维网的蓬松度降低，孔隙率变小，过滤效率变大，过滤阻力变小。意外地，本技术人发现当网底吸风装置的频率为40hz时，在熔喷模头与接收网帘的夹角、计量泵的进样量、高速热气流的温度及压力等不同特定参数的协同作用下，该装置提供的风力适宜，进一步加速了熔喷纤维网的冷却定型速度，提升了熔喷布的密度，有效提高了纤维的拉伸强力、断裂伸长强力及断裂伸长率，进而提升了所得熔喷布的力学性能，扩展其应用范围。

22、本发明第二方面提供了一种由上述方法制备所得到的高密度、低阻力的熔喷布。

23、有益效果：

24、（1）本发明中通过固定熔喷模头与接收网帘的夹角可以改变熔喷材料在熔喷过程中的堆积方式和堆积密度，进而改变了所得熔喷材料的纹路，实现了具有三维立体结构的熔喷布的制备，打破了现阶段熔融纺丝垂直喷射只能得到平面结构熔喷布的局限。

25、（2）熔喷布的三维结构在同等过滤效果的情况下，具有立体层次感，可以进一步降低熔喷材料的固有阻力，改善了现有技术中粗纤维熔喷布的阻力低、高过滤性无法兼顾的技术难点。通过熔融纺丝参数的调整而得到不同性能的熔喷材料，进而满足更多用途的熔喷布的需求。

26、（3）本技术中通过对熔喷模头与接收网帘的角度的调整，合理避免了熔喷模头的孔径尺寸大小和长径比对纤维纤度的局限性，能够制备得到更大纤度范围的熔喷材料，而且也避免了喷丝过程中超细纤维的堵孔、粘连等问题，更好地改善熔喷材料的结构和性能。

27、（4）本发明中通过对熔喷模头与接收网帘的角度的调整可以改善纤维在熔喷布中横纵不同方向的分布情况，进而缩小熔喷布横、纵向拉伸强度的差异，使熔喷布的拉伸强度、力学性能综合得到提升。

28、（5）该制备方法简单可行，对熔喷设备的要求及技术要求低，且所得熔喷布的孔隙结构均匀，手感柔软、蓬松度适宜，过滤效果更高，具有较低阻力，且其拉伸强力、断裂伸长强力、弯曲刚度高，在多种领域具有广泛的应用前景。