專利名稱:超細(xì)聚乳酸纖維非織造布及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織材料領(lǐng)域，它涉及一種超細(xì)聚乳酸纖維非織造布及其制造方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境與發(fā)展是21世紀(jì)的主題。針對全球范圍內(nèi)的環(huán)境問題，人們迫切希望開發(fā)一種能在自然環(huán)境中分解的聚合物材料，經(jīng)過不斷的研究、開發(fā)和實用化嘗試，人們越來越關(guān)注可生物降解的聚合物材料。
傳統(tǒng)聚合物如聚丙烯的原材料都基于石油，而石油將日益枯竭而且不可再生。此外，大量消費石油也會促使地球變暖加劇。
從上述兩點考慮，源于可再生資源且可生物降解的聚合物成為人們關(guān)注的焦點。聚乳酸正是這樣一種聚合物，它以每年可再生的玉米為原料制成聚乳酸產(chǎn)品，對綜合利用資源、減少環(huán)境污染以及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
目前聚乳酸已有報道用于制造纖維及纖維制品。發(fā)明專利“聚乳酸樹脂和由其構(gòu)成的纖維制品及纖維制品的制造方法”(申請?zhí)枮?0809110.2)記載了以聚乳酸為原料的纖維制品，其長纖維無紡布制品的平均纖維細(xì)度為1～15dtex(11μm～42μm)。由于其纖維細(xì)度較粗，限制了其作為過濾材料的應(yīng)用。
另外，現(xiàn)有的超細(xì)聚丙稀纖維非織造布雖然具有較好的過濾性能，但其在自然界中不能降解，不利于環(huán)境保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種過濾性能優(yōu)良又具有生物降解性能的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布及其制造方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，其特征在于由平均纖維細(xì)度為2.7μm～9.07μm，呈單纖維隨機分布狀的超細(xì)聚乳酸纖維相互間粘合在一起而構(gòu)成，其單位面積質(zhì)量為44～123.7g/m2，厚度為0.645～1.399mm，纖網(wǎng)平均孔徑為11.3865μm～24.9693μm，縱向比強力為21.10～35N·m2/100g，橫向比強力為10.91～22.64N·m2/100g；
一種制造超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的方法，它包括切片烘燥步驟1、熔融擠出步驟2、纖維成形步驟3、纖維冷卻步驟4、成網(wǎng)加固步驟5，其特征在于所述的切片烘燥步驟1的改進(jìn)工藝條件為其除濕干燥機的溫度采用80～100℃，切片烘燥時間為6～8小時；所述的熔融擠出步驟2的改進(jìn)工藝條件為其螺桿擠壓機螺桿轉(zhuǎn)速采用30～41rpm，螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用123～153℃、193～242℃、196～276℃，其過濾器，彎頭，熔噴模頭的溫度分別采用300～320℃，200～270℃，148～230℃；所述的纖維成形步驟3的改進(jìn)工藝條件為其拉伸空氣的壓強采用0.2～0.46Mpa，分氣室溫度采用283～330℃，空氣加熱器溫度采用594～712℃；所述的纖維冷卻步驟4的改進(jìn)工藝條件為其熔噴模頭與接收滾筒間的接受距離采用8～18cm；所述的成網(wǎng)加固步驟5的改進(jìn)工藝條件為其接收滾筒的橫動速度采用35～45cm/min，往復(fù)次數(shù)采用2～10次。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是1.本發(fā)明的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，由于纖維細(xì)度明顯降低，所以比現(xiàn)有的聚乳酸纖維非織造布的過濾效率明顯提高；2.本發(fā)明的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，具有再生性和生物降解性，與現(xiàn)有的超細(xì)聚丙稀非織造布相比，有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。



圖1為本發(fā)明的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布結(jié)構(gòu)的電鏡照片圖1中，A-超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，B-超細(xì)聚乳酸纖維；圖2為本發(fā)明所采用的加工設(shè)備示意圖圖2中，1-除濕干燥機，2-上料機，3-上料料斗，4-保溫料斗，5-貯料桶，6-過濾器，7-彎頭，8-熔噴模頭，9-接收滾筒，10-分氣室，11-螺桿擠出機，12-空氣加熱器，13-減壓閥，14-空氣過濾器，15-儲氣罐，16-汽水分離器，17-空壓機。
具體實施方式
本發(fā)明通過有售的特征為直鏈狀的L-異構(gòu)體占95摩爾％以上，玻璃化溫度為58.49～60.20℃，熔融溫度為160.95～175℃的聚乳酸切片和熔噴工藝來實現(xiàn)。
如圖1所示，超細(xì)聚乳酸纖維非織造布是由聚乳酸切片經(jīng)過螺桿擠壓機熔融擠壓后從熔噴模頭噴絲孔擠出，并由熔噴模頭噴絲孔兩側(cè)高速熱空氣氣流拉伸形成平均纖維細(xì)度為2.7μm～9.07μm超細(xì)纖維，呈單纖維隨機分布狀態(tài)，然后聚集在接收滾筒上并通過超細(xì)聚乳酸纖維相互粘合在一起而構(gòu)成超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的單位面積質(zhì)量為44～123.7g/m2，厚度為0.645～1.399mm，纖網(wǎng)平均孔徑為11.3865μm～24.9693μm，縱向比強力為21.10～35N·m2/100g，橫向比強力為10.91～22.64N·m2/100g。
如圖2所示，利用制造本發(fā)明超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的加工設(shè)備所采用的制造方法包括以下步驟切片烘燥步驟1聚乳酸切片儲存在貯料桶5中，通過上料機2的抽吸作用使聚乳酸切片進(jìn)入上料料斗3，然后下落到保溫料斗4，除濕干燥機1產(chǎn)生的溫度采用80～100℃的熱空氣通入保溫料斗4對聚乳酸切片進(jìn)行烘燥，切片烘燥時間為6～8小時。聚乳酸切片用于熔噴工藝之前必須進(jìn)行烘燥，原因有三1、除去聚乳酸切片中的水分以免聚乳酸大分子的酯鍵水解造成熔融擠壓困難和成品質(zhì)量降低；2、提高切片含水的均勻性以保證纖維質(zhì)量均勻；3、提高聚乳酸結(jié)晶度及軟化點；熔融擠出步驟2干燥后的聚乳酸切片由保溫料斗4喂入螺桿擠壓機11，加熱擠壓成為熔體，螺桿擠壓機11的螺桿螺距采用3cm，螺桿長度與螺桿直徑之比采用30，螺桿轉(zhuǎn)速采用30～41rpm，螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用123～153℃，193～242℃，196～276℃，螺桿擠壓機11輸出的聚乳酸熔體經(jīng)過濾器6過濾后再經(jīng)彎頭7送入熔噴模頭8，其過濾器6，彎頭7，熔噴模頭8的溫度分別采用300～320℃，200～270℃，148～230℃；纖維成形步驟3由熔噴模頭8噴絲孔擠出的熔融狀聚乳酸細(xì)絲在兩側(cè)高速熱空氣流的拉伸作用下迅速變細(xì)伸長，形成聚乳酸超細(xì)纖維，空壓機17產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)汽水分離器16進(jìn)入儲氣罐15，再經(jīng)空氣過濾器14和減壓閥13進(jìn)入空氣加熱器12，加熱后的空氣進(jìn)入分氣室10分成兩路進(jìn)入熔噴模頭8，并從噴絲孔兩側(cè)噴出對噴絲孔擠出的熔融狀聚乳酸細(xì)絲進(jìn)行拉伸，拉伸空氣的壓強在0.2～0.46MPa間調(diào)節(jié)，分氣室10溫度在283～330℃間調(diào)節(jié)，空氣加熱器12溫度在594～712℃間調(diào)節(jié)。熔噴模頭8的寬度200mm，熔噴模頭8的噴絲孔直徑0.2mm，熔噴模頭8的噴絲孔中心距為0.9mm，熔噴模頭8噴絲孔的數(shù)量采用166個，熔噴模頭8的噴絲孔兩側(cè)的氣流夾角為60°；纖維冷卻步驟4在拉伸空氣對噴絲孔擠出的熔融狀聚乳酸細(xì)絲進(jìn)行拉伸的同時，熔噴模頭8噴絲孔出口處兩側(cè)大量的室溫空氣被吸入，與含有超細(xì)聚乳酸纖維的熱空氣流相混，使其降溫，熔融狀態(tài)的超細(xì)聚乳酸纖維因而冷卻固化，熔噴模頭8與接收滾筒9間的接受距離在8～18cm之間調(diào)節(jié)，而超細(xì)聚乳酸纖維冷卻固化，一般在離開熔噴模頭8的噴絲孔6～7mm處開始；成網(wǎng)加固步驟5接收滾筒9既有轉(zhuǎn)動又有橫動，轉(zhuǎn)動速度恒定一般為25轉(zhuǎn)/min，橫動速度在35～45cm/min間調(diào)節(jié)，往復(fù)次數(shù)在2～10次間調(diào)節(jié)。在接收距離內(nèi)，超細(xì)聚乳酸纖維水平噴向接收滾筒9，并反復(fù)堆積形成聚乳酸超細(xì)纖維的纖網(wǎng)，同時由室溫空氣和拉伸熱空氣混合氣流帶向接收滾筒9的超細(xì)聚乳酸纖維是以隨機分布狀態(tài)凝結(jié)在接收滾筒9上，仍帶有余溫，因而超細(xì)聚乳酸纖維相互間能產(chǎn)生粘合作用，使纖網(wǎng)得到加固，由此制得超細(xì)聚乳酸纖維非織造布。
以下通過具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實施例僅用于說明，并不能限制本發(fā)明的范圍。
實施例1按上述制造本發(fā)明超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的制造方法所包括的切片烘燥步驟1、熔融擠出步驟2、纖維成形步驟3、纖維冷卻步驟4、成網(wǎng)加固步驟5各加工步驟和采用如下對各加工步驟的改進(jìn)工藝條件①聚乳酸切片在采用100℃溫度下烘燥8小時，然后喂入螺桿擠壓機，螺桿轉(zhuǎn)速采用30rpm；②螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用127℃，225℃，227℃，過濾器，彎頭，熔噴模頭的溫度分別采用316℃，264℃，150℃；③拉伸空氣的壓強采用0.44Mpa，分氣室溫度采用312℃，空氣加熱器溫度采用652℃；④接收距離采用9cm，接收滾筒橫動速度40cm/min，往復(fù)次數(shù)為4；所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布性能測試結(jié)果為平均纖維細(xì)度為9.07μm，單位面積質(zhì)量為44g/m2，厚度為0.645mm，纖網(wǎng)平均孔徑為24.9693μm，縱向比強力為35N·m2/100g，橫向比強力為22.64N·m2/100g，其血液過濾效果白細(xì)胞去除率為74.0386％；實施例2按上述制造本發(fā)明超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的制造方法所包括的切片烘燥步驟1、熔融擠出步驟2、纖維成形步驟3、纖維冷卻步驟4、成網(wǎng)加固步驟5各加工步驟和采用如下對各加工步驟的改進(jìn)工藝條件①聚乳酸切片在采用100℃溫度下烘燥8小時，然后喂入螺桿擠壓機，螺桿轉(zhuǎn)速采用41rpm；②螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用146℃，241℃，268℃，過濾器，彎頭，熔噴模頭的溫度分別采用316℃，200℃，216℃；③拉伸空氣的壓強采用0.44Mpa，分氣室溫度采用317℃，空氣加熱器溫度采用701℃；④接收距離采用8.5cm，接收滾筒橫動速度41.7cm/min，往復(fù)次數(shù)為6；所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布性能測試結(jié)果為平均纖維細(xì)度為3.2μm，單位面積質(zhì)量為99.6g/m2，厚度為0.959mm，纖網(wǎng)平均孔徑為16.8558μm，縱向比強力為30.52N·m2/100g，橫向比強力為13.45N·m2/100g，其血液過濾效果白細(xì)胞去除率為87.2561％；實施例3按上述制造本發(fā)明超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的制造方法所包括的切片烘燥步驟1、熔融擠出步驟2、纖維成形步驟3、纖維冷卻步驟4、成網(wǎng)加固步驟5各加工步驟和采用如下對各加工步驟的改進(jìn)工藝條件①聚乳酸切片在采用100℃溫度下烘燥8小時，然后喂入螺桿擠壓機，螺桿轉(zhuǎn)速采用41rpm；②螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用149℃，237℃，274℃，過濾器，彎頭，熔噴模頭的溫度分別采用316℃，200℃，222℃；③拉伸空氣的壓強采用0.44Mpa，分氣室溫度采用317℃，空氣加熱器溫度采用673℃；④接收距離為11cm，接收滾筒橫動速度41.7cm/min，往復(fù)次數(shù)為8；所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布性能測試結(jié)果為平均纖維細(xì)度為2.7μm，單位面積質(zhì)量為123.7g/m2，厚度為1.399mm，纖網(wǎng)平均孔徑為11.3865μm，縱向比強力為21.10N·m2/100g，橫向比強力為10.91N·m2/100g，其血液過濾實驗結(jié)果白細(xì)胞去除率為99.9340％。
上述實施例1、實施例2、實施例3過濾性能的比較說明如下實施例1所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布所采用的聚乳酸纖維細(xì)度較粗，其構(gòu)成的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布纖網(wǎng)平均孔徑較大，因此過濾血液時白細(xì)胞去除率低；實施例2所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布所采用的聚乳酸纖維細(xì)度較小，其構(gòu)成的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布纖網(wǎng)平均孔徑也較小，其過濾血液時白細(xì)胞去除率要好于實施例1；實施例3所制得的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布所采用的聚乳酸纖維細(xì)度最小，其構(gòu)成的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布纖網(wǎng)平均孔徑也最小，因此過濾血液時其白細(xì)胞去除率較高，由此可見在制造超細(xì)聚乳酸纖維非織造布時若降低超細(xì)聚乳酸纖維的細(xì)度，則對提高超細(xì)聚乳酸纖維非織造布對血液中白細(xì)胞的過濾效果是有利的。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)聚乳酸纖維非織造布，其特征在于由平均纖維細(xì)度為2.7μm～9.07μm，呈單纖維隨機分布狀的超細(xì)聚乳酸纖維相互間粘合在一起而構(gòu)成，其單位面積質(zhì)量為44～123.7g/m2，厚度為0.645～1.399mm，纖網(wǎng)平均孔徑為11.3865μm～24.9693μm，縱向比強力為21.10～35N·m2/100g，橫向比強力為10.91～22.64N·m2/100g。
2.一種制造權(quán)利要求
1所述的超細(xì)聚乳酸纖維非織造布的方法，它包括切片烘燥步驟(1)、熔融擠出步驟(2)、纖維成形步驟(3)、纖維冷卻步驟(4)、成網(wǎng)加固步驟(5)，其特征在于所述的切片烘燥步驟(1)的改進(jìn)工藝條件為其除濕干燥機的溫度采用80～100℃，切片烘燥時間為6～8小時；所述的熔融擠出步驟(2)的改進(jìn)工藝條件為其螺桿擠壓機螺桿轉(zhuǎn)速采用30～41rpm，螺桿一區(qū)，二區(qū)，三區(qū)的溫度分別采用123～153℃，193～242℃，196～276℃，其過濾器，彎頭，熔噴模頭的溫度分別采用300～320℃，200～270℃，148～230℃；所述的纖維成形步驟(3)的改進(jìn)工藝條件為其拉伸空氣的壓強采用0.2～0.46Mpa，分氣室溫度采用283～330℃，空氣加熱器溫度采用594～712℃；所述的纖維冷卻步驟(4)的改進(jìn)工藝條件為其熔噴模頭與接收滾筒間的接受距離采用8～18cm；所述的成網(wǎng)加固步驟(5)的改進(jìn)工藝條件為其接收滾筒的橫動速度采用35～45cm/min，往復(fù)次數(shù)采用2～10次。
專利摘要
本發(fā)明屬于紡織材料領(lǐng)域，它公開的一種超細(xì)聚乳酸纖維非織造布是由平均纖維細(xì)度為2.7μm～9.07μm，呈單纖維隨機分布狀的超細(xì)聚乳酸纖維相互粘合在一起而構(gòu)成；其制造方法是通過切片烘燥、熔融擠出、纖維成形、纖維冷卻、成網(wǎng)加固各加工步驟及對各加工步驟的工藝改進(jìn)實現(xiàn)的。本發(fā)明的產(chǎn)品具有比現(xiàn)有的聚乳酸纖維非織造布過濾效率高、有利于環(huán)境保護(hù)的優(yōu)點。
文檔編號D04H3/16GKCN1304674SQ200410017776
公開日2007年3月14日 申請日期2004年4月20日
發(fā)明者靳向煜, 殷保璞, 吳海波, 柯勤飛, 俞鎮(zhèn)慌, 黃健華, 渠葉紅, 趙曉慧 申請人:東華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),