一種防海水侵蝕非織造布的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防海水侵蝕非織造布的制備方法，屬于功能非織造材料【技術領域】。所述的防海水侵蝕非織造布使用聚甲醛（P0M)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、機械鋪網(wǎng)、針刺加固、熱軋?zhí)幚矶频谩Ｆ湟幻鏋楣鉂嵜妫ㄖ旅軐樱?，另一面為粗糙?附著層），并且致密層的厚度為整個非織造保護層厚度的5%?25%;其中光潔面（致密層）與海水直接接觸，主要作用是防海水滲入，粗糙面（附著層）與受保護處直接接觸，并與受保護處緊密帖附。防海水侵蝕非織造布耐海水腐蝕性能強，具有優(yōu)良的拒水性能和柔韌性，能夠滿足實際應用。
【專利說明】一種防海水侵蝕非織造布的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防海水侵蝕非織造布的制備方法，屬于功能非織造材料技術領 域。

【背景技術】
[0002] 海洋可為人類提供生存與發(fā)展的物質(zhì)資源、空間資源和能源。我國是海洋大國， 擁有18000多公里的海岸線，沿海島嶼有6500多個，管轄海域超過300多萬平方公里。我 國擁有豐富的海洋資源和蓬勃發(fā)展的海洋產(chǎn)業(yè)，但是海洋環(huán)境非常嚴酷且海水具有強腐蝕 性，且富含各種微生物，因此，海洋腐蝕與防護是我國經(jīng)濟發(fā)展中亟待解決的問題。
[0003] 聚甲醛（Ρ0Μ)是一種線型高聚物，密度為1. 43g/cm3,熔點在153?170°C之間，結 晶度一般在70%以上；聚甲醛（Ρ0Μ)纖維耐磨性能極為突出、吸水性小、尺寸穩(wěn)定性好；耐 絕大多數(shù)有機溶劑、耐堿而且對低濃度酸的抵抗性很好；耐海水性也是它的一大亮點，聚甲 醛（Ρ0Μ)纖維在海水中長時間浸泡之后，其斷裂強度仍能維持在原有水平，說明其具有良 好的耐海水性；聚甲醛（Ρ0Μ)纖維使用溫度范圍較廣，可在-40?KKTC長期使用；聚甲醛 高聚物由聚甲醛單體制得，使得其自身就具有一定的抗菌能力，海水中復雜的微生物也不 會對它產(chǎn)生影響；由于聚甲醛原料廉價易得，所以今后聚甲醛纖維不管是在性能上還是在 價格上都有很強的競爭潛力。
[0004] 在目前已經(jīng)公開的耐海水腐蝕的材料相關文獻技術中，中國專利CN102650018A、 CN101041883A、CN101880835A 和 CN101265555B，日本專利 JP56009356、JP07316722、 JP11001745和JP08073986,以及美國專利US4255186提到了在耐海水腐蝕的鋼種含有一些 稀有合金元素如：Ni、Cr、Mo以及上述元素的合金體系等來實現(xiàn)耐海水腐蝕保護的作用。然 而，Cr、Mo對耐海水腐蝕鋼性能的影響復雜多變，導致耐海水腐蝕鋼性能不穩(wěn)定，而含Ni耐 蝕鋼又極大提高了生產(chǎn)成本，因此都阻礙了產(chǎn)品的推廣與應用。
[0005] 目前也有一些不使用耐海水腐蝕鋼而采用其它保護層的專利技術。中國專利 CN102408800A提供了一種重防腐金屬漆，具有良好的金屬防腐蝕作用，但尚未用于防海水 腐蝕領域，因此還需要進一步驗證其對海水的防腐保護作用。美國專利US4863794使用了 玻璃纖維增強的氟碳高聚物防腐蝕涂層，然而生產(chǎn)成本高，而且玻璃纖維柔韌性較差，也限 制了產(chǎn)品的推廣和使用。
[0006] 也有一些專利技術使用了紡織材料，如中國專利CN202440458U提到了一種帶銹 防銹涂料層中含有無紡布層，然而這層無紡布位于中間層，僅僅作為支撐材料而不具有防 腐作用。只有最外層（第五層）具有一定的防腐作用，這種外層防腐層容易受到外部環(huán)境 的影響，如浪擊、碰撞等外力作用能夠破壞防腐層從而使產(chǎn)品達不到防腐蝕作用。還有中國 專利CN102850028A、CN1858360A、美國專利US3719049提到的防腐蝕材料中采用了碳纖維 或者紡織品，而碳纖維或者紡織品在整個產(chǎn)品中僅作為增強材料，并不具備防腐功能。
[0007] -些公開的專利技術中也不乏使用耐海水腐蝕的高聚物樹脂材料。中國專利 CN102604191A采用了一種防腐蝕的PE料，具有良好的耐腐蝕性和絕緣性，然而聚乙烯樹脂 對于環(huán)境應力（化學與機械作用）很敏感，耐熱老化性差，因此在產(chǎn)品使用壽命上受到一定 限制。中國專利CN102876192A在防腐層中加入了氯丁橡膠、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯，力口 入的高聚物材料雖然提高了產(chǎn)品的防腐性能，但產(chǎn)品抗?jié)B性較差。
[0008] 也有一些其它專利技術或文獻中提到使用了聚甲醛（Ρ0Μ)材料，但都不是應用在 防腐蝕保護層中。如美國專利US5695638提到了由于Ρ0Μ具有耐礦物油的特性而將其用 于液體過濾中，如礦物油的過濾；US7695794B2提到將熱塑性的Ρ0Μ作為雙組份長絲纖維的 芯層，這種雙組份長絲纖維可用于生產(chǎn)簇絨非織造布；CN102603232A介紹了將聚甲醛纖維 用作混凝土的聚合物添加劑；US2003/0032360A1介紹了用Ρ0Μ纖維制得的非織造布可用作 喊性電解質(zhì)電池的隔膜；Guijt C Μ 等（Guijt C M，Meindersma G W，Reith T，et al.Air gap membrane distillation ：2. Model validation and hollow fibre module performance analysis [J]. Separation and purification technology, 2005,43 (3) :245-255.)提至lj在 薄膜蒸餾組件中用POM樹脂用作冷熱水流的隔熱層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術的不足及材料的應用不全，本發(fā)明提供了一種成本相對較低、生產(chǎn) 簡便、使用期限長的防海水侵蝕非織造布，可以應用在港口建筑物（包括防波堤、碼頭、修 船/造船水工建筑物和港區(qū)護岸等）、跨海大橋（包括橋墩、承臺和護岸）、島礁建筑物以及 海上燈塔上，而且具有良好的柔韌性、機械性能，可以保證港口、跨海大橋、島礁建筑物以及 海上燈塔在受到海水侵蝕時有良好的抵抗力，以此來延長使用壽命。
[0010] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案具體步驟如下： (1) 纖維原料的選擇：選用聚甲醛（Ρ0Μ)纖維來制備非織造布基布，纖維長度為30? 65mm，纖維細度為1. 0?4. Odtex，纖維斷裂強度為6. 8cN/dtex，纖維斷裂伸長率為10. 6%， 所述纖維顯示出小于約20°的水接觸角； (2) 梳理成網(wǎng)：將（1)中所述的纖維原料經(jīng)過開松，梳理機機械梳理成單網(wǎng)； (3) 鋪網(wǎng)：將（2)所述的單網(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機鋪網(wǎng)制成所要求的幅寬和厚度的多層纖維 網(wǎng)； (4) 針刺加固：將（3)中所述的多層纖維網(wǎng)送入針刺機，經(jīng)過預刺和正反面多道主刺， 制成具有一定強力的非織造材料； (5) 熱軋成布：將（4)中所述的非織造材料經(jīng)過熱軋機熱軋成布，具體熱軋工藝如下： 1) 對⑷中所述的非織造材料進行預熱軋，熱軋溫度70°C?100°C，熱軋壓強為 5MPa ?lOMPa，輸出速度為 2. 5m/min ?5. 0m/min ; 2) 對預熱軋后的非織造材料再進行成型熱軋，即上下輥筒設定不同溫度進行加熱，與 非織造材料其中一面接觸的輥筒加熱溫度為150°C?170°C，而與另一面接觸的輥筒為常 溫，熱軋壓強為l〇MPa?30MPa，輸出速度為1. 0m/min?2. 5m/min。
[0011] 本發(fā)明利用聚甲醛（Ρ0Μ)纖維本身的耐海水腐蝕性，通過機械梳理成網(wǎng)、機械鋪 網(wǎng)使纖維網(wǎng)各向均勻排布，并經(jīng)過針刺加固，保證纖維網(wǎng)具有一定的強力，再將所制備的非 織造材料經(jīng)過熱軋?zhí)幚?，便得到的一面為光潔面（致密層）、一面為粗糙面（附著層）的?海水侵蝕非織造布。并且，致密層的厚度占保護層總厚度的5%?25%。防海水侵蝕非織 造布光潔面（致密層）與海水直接接觸，主要作用是防海水滲入；粗糙面（附著層）與受保 護處直接接觸，并與受保護處緊密帖附。
[0012] 本發(fā)明采用聚甲醛（Ρ0Μ)纖維，這種纖維耐海水腐蝕性極佳，在海水中長時間浸 泡，其斷裂強度仍能維持在原有水平；聚甲醛（Ρ0Μ)纖維使用溫度范圍較廣，可在-40? KKTC長期使用；耐疲勞強度高，耐磨性好，吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好；并且可耐烴類、醇類、 醛類、醚類、汽油、潤滑油及弱堿等，不易被海水中復雜的無機物及微生物腐蝕。所使用的纖 維經(jīng)非織造技術加工制得非織造材料，具有成本相對較低、生產(chǎn)簡便、使用期限長的優(yōu)點， 可以應用在港口建筑物（包括防波堤、碼頭、修船/造船水工建筑物和港區(qū)護岸等）、跨海大 橋（包括橋墩、承臺和護岸）、島礁建筑物以及海上燈塔等，而且具有良好的柔韌性、機械性 能，可以保證港口水工建筑物、跨海大橋、島礁建筑物以及海上燈塔在受到海水侵蝕時有良 好的抵抗力，以此來延長使用壽命。

【具體實施方式】
[0013] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明提供的防海水侵蝕非織造布作進一步地說明： 本發(fā)明涉及一種防海水侵蝕非織造布，可按下述流程進行制備：聚甲醛（Ρ0Μ)纖維一 開松一梳理成網(wǎng)一機械鋪網(wǎng)一針刺加固一熱軋?zhí)幚?；具體是：采用聚甲醛（Ρ0Μ)纖維作為 原料，經(jīng)過常規(guī)的開松、機械梳理、機械鋪網(wǎng)得到聚甲醛（Ρ0Μ)纖維網(wǎng)，然后將纖維網(wǎng)針刺 加固并通過熱軋機熱軋?zhí)幚砑粗频梅篮Ｋ治g的非織造布。
[0014] 本發(fā)明涉及的防海水侵蝕非織造布的原料僅為單一的聚甲醛（Ρ0Μ)纖維，設計纖 維長度為30?65mm，纖維細度為1. 0?4. Odtex，纖維斷裂強度為6. 8cN/dtex，纖維斷裂伸 長率為10. 6%，所述纖維顯示出小于約20°的水接觸角。
[0015] 本發(fā)明制備方法中所述的開松、梳理成網(wǎng)工藝本身系現(xiàn)有技術，常規(guī)企業(yè)所具有 的開松、梳理成網(wǎng)設備均可實現(xiàn)該工藝。本發(fā)明制備方法中，纖維原料僅為聚甲醛（Ρ0Μ)纖 維，原料單一，因此只需要使用開松機進行開松即可，減少了常規(guī)非織造布制備方法中的混 合工序，工藝流程短，降低能耗，節(jié)約成本。
[0016] 本發(fā)明制備方法中，由于開松、梳理出的纖維網(wǎng)很薄且各向強力不均勻，不利于產(chǎn) 品的實際應用。因此，在開松、梳理出纖維網(wǎng)后，需進一步機械鋪網(wǎng)，可以使纖維在纖維網(wǎng)各 個方向分布更均勻，降低了各向強力比，保證產(chǎn)品強力均衡。
[0017] 本發(fā)明所述制備方法中，經(jīng)過開松、梳理成網(wǎng)、機械鋪網(wǎng)得到的纖維網(wǎng)強力較低， 因此需要經(jīng)過針刺加固工藝，可以使得纖維網(wǎng)內(nèi)纖維進一步纏結，提高強力；并且，鋪網(wǎng)形 成的各層纖維網(wǎng)間存在分層，在經(jīng)過針刺加固后能夠?qū)⒏鲗永w維網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，這樣 便提高了纖維網(wǎng)整體的力學性能。
[0018] 本發(fā)明所述制備方法中，制得的非織造材料存在一定的透濕性、且耐水壓性能差， 因此需要進行熱軋?zhí)幚頊p小其透濕性、增大耐水壓性能。對非織造材料進行預熱軋，目的在 于去除非織造材料上的孔洞，使非織造材料初步致密化：再經(jīng)過成型熱軋?zhí)幚?，非織造材?一面纖維熔融固結在一起，形成致密的光潔面（致密層），而另一面仍為粗糙面（附著層）。
[0019] 本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術。
[0020] 下面給出本發(fā)明的具體實施例。這些實施例僅用于進一步敘述本發(fā)明，并不限制 本發(fā)明申請的權利要求保護范圍。
[0021] 實施例1 將長度為30mm、纖維細度為1. 3dtex的聚甲醛（POM)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、交叉鋪網(wǎng) 形成多層纖維網(wǎng)后，送入針刺機進行針刺加固。將加固后的非織造材料經(jīng)熱軋機熱軋?zhí)幚恚?預熱軋溫度70°C，熱軋壓強為5MPa，輸出速度為2. 5m/min ;成型熱軋，即上下輥筒設定不同 溫度進行加熱，與非織造材料其中一面接觸的輥筒加熱溫度為155°C，而與另一面接觸的輥 筒為常溫，熱軋壓強為15MPa，輸出速度為1.4m/min，即制得防海水侵蝕非織造布。
[0022] 經(jīng)檢測，本發(fā)明所述的防海水侵蝕非織造布中致密層厚度占總厚度的7%，拉伸斷 裂強度為45. 4MPa，拉伸斷裂伸長率為65. 3 %，耐靜水壓為4 X 104Pa，接觸海水24個月后拉 伸斷裂強度損失率為〇. 160%。
[0023] 實施例2 將長度為38mm、纖維細度為2. ldtex的聚甲醛（Ρ0Μ)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、交叉鋪網(wǎng) 形成多層纖維網(wǎng)后，送入針刺機進行針刺加固。將加固后的非織造材料經(jīng)熱軋機熱軋?zhí)幚恚?預熱軋溫度70°C，熱軋壓強為6. 5MPa，輸出速度為3. Om/min ;成型熱軋中，與非織造材料其 中一面接觸的棍筒加熱溫度為150°C,而與另一面接觸的棍筒為常溫，熱乳壓強為lOMPa, 輸出速度為1. 〇m/min，即制得防海水侵蝕非織造布。
[0024] 經(jīng)檢測，本發(fā)明所述的防海水侵蝕非織造布中致密層厚度占總厚度的10%，拉伸 斷裂強度為50. 2MPa，拉伸斷裂伸長率為61. 1 %，耐水壓為6 X 104Pa，接觸海水24個月后拉 伸斷裂強度損失率為〇. 146%。
[0025] 實施例3 將長度為43mm、纖維細度為2. 9dtex的聚甲醛（Ρ0Μ)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、交叉鋪網(wǎng) 形成多層纖維網(wǎng)后，送入針刺機進行針刺加固。將加固后的非織造材料經(jīng)熱軋機熱軋?zhí)幚恚?預熱軋溫度90°C，熱軋壓強為7. 5MPa，輸出速度為4. Om/min ;成型熱軋中，與非織造材料其 中一面接觸的輥筒加熱溫度為160°C，而與另一面接觸的輥筒為常溫，即制得防海水侵蝕非 織造布。
[0026] 經(jīng)檢測，本發(fā)明所述的防海水侵蝕非織造布中致密層厚度占總厚度的15%，拉伸 斷裂強度為58. 7MPa，拉伸斷裂伸長率為56. 7 %，耐水壓為7. 5 X 104Pa，接觸海水24個月后 拉伸斷裂強度損失率為0. 138%。
[0027] 實施例4 將長度為53mm、纖維細度為3. 5dtex的聚甲醛（P0M)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、交叉鋪網(wǎng) 形成多層纖維網(wǎng)后，送入針刺機進行針刺加固。將加固后的非織造材料經(jīng)熱軋機熱軋?zhí)幚恚?預熱軋溫度l〇〇°C，熱軋壓強為8. 5MPa，輸出速度為4. 5m/min ;成型熱軋中，與非織造材料 其中一面接觸的輥筒加熱溫度為165°C，而與另一面接觸的輥筒為常溫，即制得防海水侵蝕 非織造布。
[0028] 經(jīng)檢測，本發(fā)明所述的防海水侵蝕非織造布中致密層厚度占總厚度的20%，拉伸 斷裂強度為64. 6MPa，拉伸斷裂伸長率為53. 7 %，耐水壓為1 X 105Pa，接觸海水24個月后拉 伸斷裂強度損失率為〇. 124%。
[0029] 實施例5 將長度為65mm、纖維細度為3. 9dtex的聚甲醛（P0M)纖維經(jīng)開松、梳理成網(wǎng)、交叉鋪網(wǎng) 形成多層纖維網(wǎng)后，送入針刺機進行針刺加固。將加固后的非織造材料經(jīng)熱軋機熱軋?zhí)幚恚?預熱軋溫度85°C，熱軋壓強為lOMPa，輸出速度為5. Om/min ;成型熱軋中，與非織造材料其 中一面接觸的輥筒加熱溫度為170°C，而與另一面接觸的輥筒為常溫，即制得防海水侵蝕非 織造布。
[0030] 經(jīng)檢測，本發(fā)明所述的防海水侵蝕非織造布中致密層厚度占總厚度的25%，拉伸 斷裂強度為72. 3MPa，拉伸斷裂伸長率為54. 2 %，耐水壓為2 X 105Pa，接觸海水24個月后拉 伸斷裂強度損失率為〇. 110%。
【權利要求】
1. 一種防海水侵蝕非織造布，其特征在于：所述的防海水侵蝕非織造布為針刺法非織 造材料，其一面為光潔面（致密層），另一面為粗糙面（附著層），并且致密層的厚度為整個 非織造保護層厚度的5%?25%;其中光潔面（致密層）與海水直接接觸，主要作用是防海 水滲入，粗糙面（附著層）與受保護處直接接觸，并與受保護處緊密帖附。
2. 防海水侵蝕非織造布的制備方法，其特征在于：具體制備流程為： (1) 纖維原料的選擇：選用聚甲醛（POM)纖維來制備非織造布基布； (2) 梳理成網(wǎng)：纖維原料經(jīng)過開松，梳理機機械梳理成單網(wǎng)； (3) 鋪網(wǎng)：梳理后的單網(wǎng)經(jīng)過鋪網(wǎng)機鋪網(wǎng)制成所要求的幅寬和厚度的多層纖維網(wǎng)； (4) 針刺加固：將鋪好的多層纖維網(wǎng)送入針刺機，經(jīng)過預刺機預刺和主刺機正反面多 道主刺，制成具有一定強力的非織造材料； (5) 熱軋成布：將加固的非織造材料經(jīng)過熱軋機熱軋成布，即制得防海水侵蝕非織造 布。
3. 根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述（1)中的纖維為聚甲醛（POM)纖 維，纖維長度為30?65mm，纖維細度為1. 0?4. Odtex，纖維斷裂強度為6. 8cN/dtex，纖維 斷裂伸長率為10. 6%，并顯不出小于約20的水接觸角。
4. 根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述（5)中的熱軋成布具體熱軋工 藝為：對非織造材料進行預熱軋熱軋溫度70°C?100°C，熱軋壓強為5MPa?lOMPa，輸出速 度為2. 5m/min?5. Om/min ;再經(jīng)過成型熱軋，即上下輥筒設定不同溫度進行熱軋，與非織 造材料其中一面接觸的輥筒加熱溫度為150°C?170°C，而與另一面接觸的輥筒為常溫，熱 軋壓強為lOMPa?30MPa，輸出速度為1. Om/min?2. 5m/min。
【文檔編號】D04H1/48GK104213330SQ201410483635
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權日:2014年9月19日
【發(fā)明者】焦曉寧, 柯鵬, 嚴姣, 程博聞, 王樺 申請人:天津工業(yè)大學