CN103526454B - 一种工业防护非织造材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种工业防护非织造材料及其制备方法。该工业防护非织造材料包括PP纺粘非织造布层、ES参杂非织造布层和夹设于两层之间的PP熔喷非织造布层；其中，PP纺粘非织造布层中添加有第一组分的阻燃剂混合物；PP熔喷非织造布层中添加有不同类型阻燃剂的第二组分的阻燃剂；ES参杂非织造布层由ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维的混合纤维经梳理成网制成。本申请的工业防护材料具有与人体相近的含湿率﹑良好的透气性及柔软蓬松的手感，穿着舒适且各向具有较高的抗张力和形态稳定性，保护了熔喷非织造层的结构，同时具有较好的阻燃特性和环保效果，为工业防护材料的防护性能提供了保障。

Description

一种工业防护非织造材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及非织造材料领域，特别是涉及一种工业防护非织造材料及其制备方法。

背景技术

随着化学工业的发展，越来越多的有毒化学品相继出现，该类化学品在生产、储存、搬运和使用过程中，可能会出现泄漏或意外事故，危及人的健康甚至生命，这就要求工业防护服用面料必须具备很好的液体和固体阻隔性。而由传统纺织品制成的防护材料阻尘、耐酸碱性差，无法很好的阻隔化学、物理、生物类的有害物质。近几年推出的覆膜非织造材料虽然克服了以上两大难题，但该种材料不透气，柔软程度差，含湿率低，穿着舒适感差，吸湿吸油性差，不耐洗，穿着时噪音大，静电大，也间接影响穿着者的健康。

世界各国每年都有成千上万的人员因衣着不当而受到烧伤，同时发现往往最严重的烧伤源于衣服的燃烧而非火焰本身，燃烧服装下皮肤的烧伤程度往往比直接暴露的皮肤更加严重。早期使用的阻燃防护服是在纤维中加入化学阻燃添加剂或对织物进行阻燃处理，阻燃性是暂时的，会因洗涤而降低，而且耐磨性、防静电性、防化学试剂性都较差，热防护性能也较差，而且在高温情况下会产生高温气体、烟雾、煤焦油等增加对人体的灼伤程度。

因此为保证穿着者的舒适性和安全性要提供一种吸湿性强,耐酸碱能力好、阻燃性好的复合工业防护材料。

聚丙烯（PP）非织造布采用熔喷工艺加工而成，熔喷非织造布因为其生产工艺的特点，具有超细纤维结构，纤维直径细，比表面积大，孔隙率小、过滤阻力小，屏蔽性好等特性，能够满足工业防护服阻尘、阻液要求。但因为其结构蓬松、纤维较短，抗拉伸强力较小，其纤网结构容易在加工或者后续的使用过程中被破坏，从而影响其防护效果。而纺粘非织造布最大的特点是纤维为连续长丝，强力高，可弥补熔喷层的不足。

同时，聚丙烯（PP）氧指数低、易燃烧，且燃烧发热量大，产生大量熔滴，极易传播火焰，阻燃整理比较困难。目前PP的阻燃方法主要是添加阻燃剂法，其常用的阻燃剂为卤素阻燃剂特别是溴系阻燃剂，燃烧时容易放出有毒有害气体，容易对环境和人体造成伤害。

为解决卤素阻燃剂环保问题，环保型阻燃剂应运而生。新型复合阻燃剂APP/Mg(OH)₂/Al(OH)₃/硼酸锌(XZnO.YB₂O₃.ZH₂O)应用于聚丙烯材料的制备上，所制的复合材料具有较好的阻燃性能和环保效果。但是，对于抗拉伸强力本身就较小的聚丙烯非织造布来说，加入过多阻燃剂无疑会进一步降低其拉伸强度，从而影响其防护效果。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的工业防护非织造材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种工业防护非织造材料，包括PP纺粘非织造布层、PP熔喷非织造布层和ES参杂非织造布层；PP熔喷非织造布层夹设于PP纺粘非织造布层和ES参杂非织造布层之间，具体的，PP纺粘非织造布层先与PP熔喷非织造布层热轧加固形成SM非织造布层，SM非织造布层再和ES参杂非织造布层交叉铺网，最后热风粘合固结，制成所述工业防护非织造材料；其中，PP纺粘非织造布层中添加有第一组分的阻燃剂混合物；PP熔喷非织造布层中添加有第二组分的阻燃剂，第一组分的阻燃剂混合物和第二组分的阻燃剂为不同类型的阻燃剂；ES参杂非织造布层由ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维的混合纤维经梳理成网制成。需要说明的是，本申请的工业防护非织造材料至少有三层结构构成，阻燃剂分别置于PP纺粘非织造布层和PP熔喷非织造布层，即能有效的起到阻燃作用，又能减小阻燃剂对PP纤维特性的影响，而ES参杂非织造布层则具有良好的吸湿、透气功效；本申请特殊结构的工业防护非织造材料各层相互配合，不仅具有良好的固液阻隔性、阻燃性，还具有良好的透气性。另外，梳理成网的ES参杂非织造布层，其纤维表面具有空穴结构，即梳理成网非织造布的纤维为具有空穴结构的多孔纤维。

优选的，第一组分的阻燃剂混合物包括氢氧化镁、氢氧化铝和聚磷酸铵中的至少一种；第二组分的阻燃剂为硼酸锌。需要说明的是，本申请的一个重要特征在于，将阻燃剂分别加到两层不同纺织方法制备的PP无纺布中，使其具备不同的特性，从而达到相互配合的作用。

本申请的实施方式中，PP熔喷非织造布层的纤维细度为3～5μm。

进一步的，PP熔喷非织造布层的克重为10～15g/m²；PP纺粘非织造布层的克重为20～25g/m²。

本申请的实施方式中，梳理成网的ES参杂非织造布层由ES纤维、涤纶纤维、粘胶纤维三种纤维混合组成。

进一步的，梳理成网的ES参杂非织造布层的克重为15～20g/m²。

进一步的，本申请的工业防护非织造材料的一个表面为PP纺粘非织造布层，另一面为ES参杂非织造布层；其中，优选的，PP纺粘非织造布层中参杂氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，使得PP纺粘非织造布层具有低烟、低毒、高效阻燃的特点；而另一面上的ES参杂非织造布层由ES纤维、涤纶纤维、粘胶纤维组成，具有吸湿、透气的功效。

本申请还公开了一种工业防护非织造材料的制备方法，该方法中，以PP为主要原料，采用纺粘法制备PP纺粘非织造布层，采用熔喷法制备PP熔喷非织造布层；同时，以ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维为主要原料梳理成网制成ES参杂非织造布层；然后，将PP纺粘非织造布层和PP熔喷非织造布层热轧加固，制成SM非织造布层；SM非织造布层和ES参杂非织造布层交叉铺网，采用热风粘合复合固结，制成工业防护非织造材料；其中，纺粘法制备PP纺粘非织造布层的PP原料中添加有第一组分的阻燃剂混合物；熔喷法制备PP熔喷非织造布层的PP原料中添加有第二组分的阻燃剂；第一组分的阻燃剂混合物和第二组分的阻燃剂为不同类型的阻燃剂。

进一步的，第一组分的阻燃剂混合物包括氢氧化镁、氢氧化铝和聚磷酸铵中的至少一种；第二组分的阻燃剂为硼酸锌。

需要说明的是，聚磷酸铵易吸潮，达不到防水效果，因此，本申请的一种实现方式中，在聚磷酸铵表面用三聚氰胺包覆，然后用交联剂将聚磷酸铵表面上包覆的三聚氰胺连接起来，提高键合，从而改善吸湿性、耐渗透性以及与PP的相容性。

进一步的，采用梳理法制备ES参杂非织造布层时，纤网中的ES纤维与涤纶纤维、粘胶纤维经开松、梳理、混棉，三种纤维充分混合在一起，再与SM非织造布层交叉铺网，经热风粘合复合加固；其中，ES纤维的芯层为PP，熔点约170℃左右，皮层为PE，熔点约130℃左右，在热风粘合复合固结时，低熔点的ES纤维皮层组织一部分熔融而起粘结作用，其余仍保留纤维状态，同时具有热收缩率小的特征，使得最终产品横纵向强力达到1:1的效果，既起到了加固三层非织造布的作用，又在非织造布纤维表面形成不规则的空穴。

优选的，ES纤维与涤纶纤维、粘胶纤维的混合比例为质量比15:55:30。

本申请的实施方式中，ES纤维的纤维细度与涤纶纤维相当或稍高于涤纶纤维。

本申请的实施方式中，为保证三层纤维层能紧密的粘合在一起，使用交叉铺网方式，在保证产品纵横向强力的同时，充分将SM非织造布层与梳理成网的ES参杂非织造布层层叠到一起，在进入热风机前，下层为纺粘非织造布层，中间为熔喷非织造布层，上层为梳理成网的ES参杂非织造布层；在热风干机中，ES纤维的皮层在纤维的交叉点上形成熔融粘合，冷却后，非交叉点的纤维保持原来的状态，使得ES参杂非织造布层表面具有蓬松、柔软、透气的空穴结构。

由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：

本申请的工业防护非织造材料分别在PP纺粘非织造布层和PP熔喷非织造布层添加阻燃剂，达到良好阻燃、防水效果。由于是分别添加在两层布上，克服了同时添加时由于多组分添加量过大造成纺丝过程中断丝、并丝及无法正常纺丝的情况；采用梳理法制备ES参杂非织造布层时，在纤网中添加ES纤维，ES纤维与涤纶纤维、粘胶纤维经开松、梳理，纤维混合在一起，与SM非织造布层经热风粘合加固后，低熔点的ES纤维的皮层组织部分熔融，既起到了加固三层非织造布的作用，又使在ES参杂非织造布层的纤维表面形成不规则的空穴，使得本申请的工业防护非织造材料具有良好的透气性，并且，在纤维表面形成的蓬松、柔软结构，大大提高了穿着舒适性。

本申请的工业防护材料具有与人体相近的含湿率﹑良好的透气性及柔软蓬松的手感，穿着舒适且各向具有较高的抗张力和形态稳定性，保护了熔喷非织造层的结构，同时具有较好的阻燃特性和环保效果，为工业防护材料的防护性能提供了保障。

本申请的工业防护非织造材料的制备方法，操作简单，在一般的仪器上都可以进行；使得制备的工业防护非织造材料同时具备了阻燃、防水、环保、舒适的效果，本申请的方法制备的工业防护非织造材料，其阻燃等级可以达到NFP92-507阻燃M1级要求，按照GB/T4745进行表面沾水性测试，其表面沾水性在2-3级之间；按照AATCC127测试其静水压，静水压在20-30cmH₂O之间，使用TSI8130测试效率，15Lpm，0.26umNacl粒子，可达到40%以上。

附图说明

图1是本申请实施例中工业防护非织造材料制备工艺流程框图；

图2是本申请实施例中工业防护非织造材料的结构示意图；

其中1为梳理成网的ES参杂非织造布层、2为PP熔喷非织造布层、3为PP纺粘非织造布层。

具体实施方式

本申请提供了一种新的工业防护非织造材料，包括在聚丙烯中添加氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵后制备的PP纺粘非织造布层，在聚丙烯中添加硼酸锌后制备的PP熔喷非织造布层，和由ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维混合经梳理成网形成的ES参杂非织造布层，PP熔喷非织造布层夹设在PP纺粘非织造布层和ES参杂非织造布层之间；具体的，PP纺粘非织造布层先与PP熔喷非织造布层热轧加固形成SM非织造布层，SM非织造布层再和ES参杂非织造布层交叉铺网，最后热风粘合固结，制成工业防护非织造材料。本申请的工业防护非织造材料，将阻燃剂的不同组分分别添加到纺粘层和熔喷层，使产品具有良好的阻燃效果；将含有ES纤维、涤纶纤维、粘胶纤维三种纤维的ES参杂非织造布层粘合于工业防护非织造材料的表面，以保证材料具有与人体相近的含湿率﹑良好的透气性及柔软蓬松的手感，穿着舒适；同时，利用PP纺粘非织造布层的高抗拉伸能力和较强的弹性，提高了本申请的工业防护非织造材料的整体抗张力能力和形态稳定性，保护了熔喷非织造层的结构，为工业防护材料的防护性能提供了保障。

需要说明的是，ES复合纤维是由聚乙烯和聚丙烯通过两个螺杆挤压机分别熔融进入复合纺丝组件而产生的皮芯型结构的纤维。该纤维的皮层为聚乙烯（PE），其熔点只有130℃，芯层为聚丙烯（PP），其熔点约170℃；皮层组织熔点低且柔软性好，芯层组织则熔点高、强度高；在非织造布加工中只要将热风温度控制在130℃左右，即可使纤维的皮层部分熔化粘结，使产品产生蓬松、柔软的结构，同时产生透气的空穴结构；这个过程中，皮层部分熔融而起粘结作用，其余部分仍保留纤维状态，同时具有热收缩率小的特征。本申请着重利用ES纤维的双组份结构及较低的熔点，选择纤维细度与涤纶纤维相当或稍高于涤纶纤维的ES纤维，制备具有空穴结构的复合工业防护非织造材料。

本申请优选的实施方式中，工业防护非织造材料为三层复合结构，在PP纺粘非织造布和梳理成网的ES参杂非织造布层之间夹设一层PP熔喷非织造布层，三层非织造布结构优选的质量比为40:20:40。

需要说明的是，本申请采用的新型复合阻燃剂APP/Mg(OH)₂/Al(OH)₃/硼酸锌(XZnO.YB₂O₃.ZH₂O)。不同分解温度的阻燃剂配合能够产生阻燃协同效应，混合阻燃剂在较宽的温度范围内不断释放水蒸气，使PP在燃烧前后都处于较低氧浓度环境中，阻燃效果优于单一阻燃剂，Al(OH)₃、Mg(OH)₂及其二者协同作用对产品的阻燃性能及力学性能都有影响，二者因协同作用抑烟效果显著。APP受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层，碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。从而具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的，硼酸锌高温下分解成B₂O₃固体形成玻璃态无机膨胀涂层，有效地阻止可燃气体与氧结合，并且能分解产生水蒸气，起到吸热和稀释氧的作用。本申请着重利用复合阻燃剂的协同作用，将复合阻燃剂的不同组分分别添加到纺粘层和熔喷层，添加量小，而且克服了同时添加时多组分添加量过大时在纺丝时形成断丝、并丝及无法正常纺丝的情况，使制备的工业防护材料具有良好的阻燃效果，阻燃等级可以达到NFP92-507阻燃M1级要求。

为了更好的提高工业防护非织造材料的透气性和蓬松的手感，本申请进一步的在工业防护非织造材料的纤维表面制造空穴结构，增加纤网中的空气含量，从而提高蓬松效果。需要说明的是，只要能够在PP纤维表面形成空穴结构，使之成为多孔纤维即可，采用何种方法并不构成本申请的限制。此外，还需要说明的是，本申请中优选的，在梳理成网非织造生产过程中，加入ES纤维，ES纤维属于低熔点纤维，在热风粘合过程中，ES纤维皮层组织熔融，将三层非织造布层粘合的同时，在非织造材料中形成空穴结构，保证了良好的控尘力；并达到所需的透气性和蓬松手感的要求。

本申请还提供了上述工业防护非织造材料的制备方法，具体的，分别以PP和ES纤维、涤纶、粘胶纤维为主要原料，采用熔喷法制备PP熔喷非织造布层，采用纺粘法制备PP纺粘非织造布层，采用梳理成网法制备含有ES纤维、涤纶纤维、粘胶纤维三种纤维的ES参杂非织造布层，然后将PP纺粘非织造布层和PP熔喷非织造布层加固制成MS非织造布层，将MS非织造布层与梳理成网的ES参杂非织造布层经交叉铺网混合，再通过热风粘合加固，即形成工业防护非织造材料。

需要说明的是，其中熔喷法、纺粘法、梳理成网法、复合固结等都是常规的技术手段，本申请的关键在于阻燃剂加入到不同的PP无纺布层，并将梳理成网非织造布与熔喷和纺粘非织造布经交叉铺网混合，再热风粘合加固形成工业防护材料。在本申请的实施方式中，熔喷非织造布与纺粘非织造布的复合固结是通过热轧工艺粘合完成的，轧机设置一定的温度，使熔喷层与纺粘层粘合，之后与梳理成网非织造布层进行交叉铺网，即将复合后的纺粘熔喷非织造布层与梳理成网后的非织造布层同时输送进交叉铺网机，经交叉铺网、热风粘合加固，达到产品横纵向强力1:1的效果。

进一步的，为了在PP非织造布纤维表面形成空穴，本申请在梳理成网非织造布层制备过程中，添加ES纤维，ES纤维在经过热风粘合后，皮层组分熔融，起到粘合的作用，其余部分保留原状态，与涤纶、粘胶纤维构成了工业防护非织造材料的表层，通过选择合适纤维细度的纤维，及合理调节热风温度，使工业防护材料的表层具有空穴结构，增加纤网中空气含量，提高工业防护材料的透气性。

本申请的工业防护非织造材料其横纵向强力比值约1:1，阻燃等级可以达到NFP92-507阻燃M1级要求，按照GB/T4745进行表面沾水性测试，其表面沾水性在2-3级之间；按照AATCC127测试其静水压，静水压在20-30cmH₂O之间，产品透气性达到220-350mm/s(参考标准ERT140.2)，使用TSI8130测试效率（15Lpm，0.26umNaCl粒子）可达到40%以上。

下面通过具体实施例并结合附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例一

本例的工艺流程，如图1所示，先制备PP纺粘非织造布，将熔融指数为38g/10min的聚丙烯、氢氧化镁、氢氧化铝、三聚氰胺包裹的聚磷酸铵按60:10:10:20的重量比例混合为原料，按照聚丙烯纺粘法工艺生产克重为20g/m²纺粘非织造布；将硼酸锌和熔融指数为1500g/10min的聚丙烯切片按照10:90的重量比例混合，生产克重为10g/m²的PP熔喷非织造布；然后按照熔喷法非织造布的工艺进行生产加工，将熔喷纤维网铺设在预先生产好的纺粘非织造布上，经轧机将两层非织造布粘合，制成SM非织造布层；粘合后的SM非织造布层与梳理成网的ES参杂非织造布层交叉铺网，交叉铺网后进入热风干燥箱，设定热风温度为110℃；热风粘合复合固结即获得本例的工业防护非织造材料。其中，梳理成网的ES参杂非织造布层采用ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维三种纤维按照重量比15:55:30混合后梳理成网制成，涤纶和ES纤维细度分别为10D和4D。

经检测，本例制备的工业防护非织造材料具有较好的抗张力能力，横纵向强力比值约为1:1，根据ERT140.2标准测试，材料的透气性可达316.54mm/s，测试静水压为25cmH₂O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性3级（GB/T4745标准测试条件），效率46%（15Lpm，0.26umNaCl粒子），根据NFP92-503条件测试，火焰燃烧时间小于5s，无熔滴滴落。

实施例二

本例的工艺流程与实施例一相同，其中，制备PP纺粘非织造布的聚丙烯的熔指为38g/10min，聚丙烯、氢氧化镁、氢氧化铝、三聚氰胺包裹的聚磷酸铵的重量比为65:10:10:15，生产克重为20g/m²的PP纺粘非织造布；PP熔喷非织造布的组分和制备方法与实施例一相同；梳理成网的ES参杂非织造布层中，涤纶纤维和ES纤维细度分别为9D和4D，三种纤维混合比例不变；交叉铺网后的热风粘合复合固结的热风干燥箱设定热风温度105℃。其余未提及部分与实施例一相同。

经检测，本例制备的工业防护服非织造材料具有较好的抗张力能力，横纵向强力比值约1:1，根据ERT140.2标准测试，材料的透气性可达343.26mm/s，测试静水压为28cmH₂O（AATCC127标准测试条件）、表面沾水性3级（GB/T4745标准测试条件），效率42%（15Lpm，0.26umNacl粒子），根据NFP92-503条件测试，阻燃性优于方案一。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种工业防护非织造材料，其特征在于：包括PP纺粘非织造布层、PP熔喷非织造布层和ES掺杂非织造布层；

所述PP熔喷非织造布层夹设于PP纺粘非织造布层和ES掺杂非织造布层之间，具体的，PP纺粘非织造布层先与PP熔喷非织造布层热轧加固形成SM非织造布层，SM非织造布层再和ES掺杂非织造布层交叉铺网，最后热风粘合固结，制成所述工业防护非织造材料；

所述PP纺粘非织造布层中添加有第一组分的阻燃剂混合物；

所述PP熔喷非织造布层中添加有第二组分的阻燃剂，第一组分的阻燃剂混合物和第二组分的阻燃剂为不同类型的阻燃剂；

所述ES掺杂非织造布层由ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维的混合纤维经梳理成网制成，其中，ES纤维与涤纶纤维、粘胶纤维的混合比例为质量比15:55:30；

所述第一组分的阻燃剂混合物为氢氧化镁、氢氧化铝和聚磷酸铵；所述第二组分的阻燃剂为硼酸锌。

2.根据权利要求1所述的工业防护非织造材料，其特征在于：所述ES掺杂非织造布层的纤维的表面具有空穴结构。

3.根据权利要求1所述的工业防护非织造材料，其特征在于：所述PP熔喷非织造布层的纤维细度为3～5μm。

4.根据权利要求1所述的工业防护非织造材料，其特征在于：所述PP熔喷非织造布层的克重为10～15g/m²；所述PP纺粘非织造布层的克重为20～25g/m²；所述ES掺杂非织造布层的克重为15～20g/m²。

5.根据权利要求1-4任一项所述的工业防护非织造材料，其特征在于：所述工业防护非织造材料的一个表面为ES掺杂非织造布层，另一个表面为PP纺粘非织造布层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的工业防护非织造材料的制备方法，其特征在于：以PP为主要原料，采用纺粘法制备PP纺粘非织造布层，采用熔喷法制备PP熔喷非织造布层；同时，以ES纤维、涤纶纤维和粘胶纤维为原料梳理成网制成ES掺杂非织造布层；

然后，将PP纺粘非织造布层和PP熔喷非织造布层热轧加固，制成SM非织造布层；SM非织造布层和ES掺杂非织造布层交叉铺网，采用热风粘合复合固结，制成工业防护非织造材料；

其中，纺粘法制备PP纺粘非织造布层的PP原料中添加有第一组分的阻燃剂混合物；熔喷法制备PP熔喷非织造布层的PP原料中添加有第二组分的阻燃剂；第一组分的阻燃剂混合物和第二组分的阻燃剂为不同类型的阻燃剂；所述第一组分的阻燃剂混合物为氢氧化镁、氢氧化铝和聚磷酸铵；所述第二组分的阻燃剂为硼酸锌。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述ES纤维的芯层为PP，皮层为PE；在热风粘合复合固结时，所述皮层部分熔融形成蓬松、柔软、透气的空穴结构。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述热风粘合复合固结的具体方法为，将交叉铺网后的纤维网输送入热风干燥箱，ES纤维的皮层在纤维的交叉点上形成熔融粘合，冷却后，非交叉点的纤维保持原来的状态，使得ES掺杂非织造布层表面具有蓬松、柔软、透气的空穴结构。