[发明专利]液/固态添加剂在熔喷纤维特定位置的添加方法和设备

说明书

本发明公开了一种液/固态添加剂在熔喷法非织造工艺中在纤维特定位置添加方法和设备，涉及化学纤维制造领域。本发明在高聚物从熔喷喷头挤出未被或正被高速气流牵引成丝时、或经过分配板管路时，添加添加剂，使得添加剂在高聚物熔体被高速气流牵引的过程中从纤维外表迁至纤维表层或末梢、或者通过分配板进入纤维表层或末梢，形成外环状添加剂结构或者末梢添加剂结构的纤维。通过在特定区域聚集添加，降低添加剂对于纺丝成型的影响和对材料强度性能的影响，降低成本，同时显著提高添加剂带来的效果。

本申请是申请日为2020年09月01日、发明名称为“液/固态添加剂在熔喷法非织造工艺中的添加方法和设备”的中国发明专利申请第202010906288.4号的分案申请。

技术领域

本发明涉及化学纤维制造领域，具体涉及一种液/固态添加剂在熔喷纤维特定位置的添加方法和设备。

背景技术

熔喷法是将高聚物熔体通过高速高温气流喷吹，使熔体细流受到极度拉伸而形成超细纤维，然后凝聚到多孔滚筒或成网帘上形成纤网，再经自身粘合或热粘合作用得以加固而制成非织造布的一种生产技术。熔喷无纺布生产的产品，具有高过滤效率、低阻力、柔软、纤网在不加粘结剂的情况下自粘合等优点，被广泛应用在空气过滤(中效以及亚高效过滤等)、个人防护(N95或KN95级别的防尘口罩、与纺粘布复合用于隔离服或者防护服等)、液体过滤及电池隔膜、工业擦拭布、保暖材料等。

为了弥补单一聚合物性能上的不足，双组分纺丝技术或者多组分纺丝技术也被应用在熔喷非织造材料生产中，以改善材料的弹性、柔软性、结合力、强度、耐用性等。传统的双组分或者多组分的熔喷设备和工艺较为复杂，一般有两套或者多套进料系统。美国专利US005551588中描述了一种通过使用蚀刻工艺制备的较薄的金属分配板。在纺丝单元中使用专利所描述的多层金属分配板，使得各组分的聚合物能从相互独立的通道，通过对应的入口孔进入熔喷喷丝板；此专利描述的纺丝板造价相对低廉，可以进行定期报废，而不必进行定期清理。专利CN100451204C中描述了一种更具有蓬松性、柔软性、透气性和保温性的并列型双组分熔喷复合纤维制成的非织造布，聚合物A为PP(30-70％)，聚合物B为PET(70％-30％)。专利CN101591837A中描述了一种并列型双组分熔喷材料，聚合物A为电气石改性的PP(20-80％)，聚合物B为PET(80-20％)，双组分材料经高压电晕放电驻极之后，制备出双组分熔喷耐久驻极非织造材料。

在熔喷非织造材料的生产过程中，各类液固态添加剂被广泛使用。比较常见的添加剂，按功能可以分成色母颗粒以及功能性添加剂(抗菌剂、增韧剂、静电驻极添加剂、阻燃剂等)。但是大部分功能性添加剂，诸如抗菌剂、静电驻极添加剂等添加剂价格昂贵，若要实现诸如抗菌或者静电驻极的功能，在熔喷材料中添加的剂量较大，造成材料制造成本居高不下。同时，添加剂的使用对于纺丝成型有较大影响，使得纺丝过程更为复杂，且部分添加剂的使用会降低材料的机械性能，使得材料强度、抗老化性能等受到影响。更重要的是，部分添加剂，诸如抗菌剂和抗油添加剂只有在纤维表面附着，才能发挥其效果，内部添加不会改进材料的效率，反而会影响材料的机械性能、静电稳定性等其他效能；目前的纺丝工艺，添加剂倾向在纤维内部聚集。

中国专利申请201811248557.1公开了一种耐光老化聚丙烯熔喷非织造布的加工方法，其步骤为：所述聚丙烯熔喷非织造布纤维采用皮芯复合结构，其中所述芯层组分为纯聚丙烯切片，所述皮层结构在形成皮层的聚丙烯切片母粒中混入光反射剂和光吸收剂，最终制备出添加剂集中在纤维皮层中、具有皮芯结构的耐光老化聚丙烯熔喷非织造布纤维。采用的是皮芯结构的加工方法，使添加剂分布在纤维表层，降低了添加异物颗粒对纤维本体结构和性能的不利影响。同时，降低了添加剂的使用量，最大幅度地提升了添加剂在纤维表层的含量，使纤维表层的添加物对光的吸收和反射作用最大化。该结构的形成需要两套喂料系统：一套向纺丝系统提供芯结构所需的熔融态聚丙烯，一套向纺丝系统提供皮结构所需要的混有光反射剂和光吸收剂的熔融态聚丙烯。整个工艺流程繁琐，机器占地面积大，不易在现行的熔喷纺丝设备上改进，推广难度较大。且该专利的制备方法只能制成皮芯结构的纤维材料，两套喂料系统的控制不当，易造成皮芯之间存在间隙，机械强度性能损失明显。