一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法
阅读说明：本技术 一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法 (A kind of preparation method of high-strength high-modulus polyethylene non-woven fabrics ) 是由 秦法伟 于 2018-05-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法,包括如下步骤：(1)、备料；(2)、铺叠；(3)、一次高压水刺加固；(4)、拉伸；(5)、二次高压水刺加固；(6)、拉伸；(7)、三次高压水刺加固；(8)、烘干；(9)、收卷。本发明一种高强高模聚乙烯无纺布的制备工艺,在层层铺叠的超高分子量聚乙烯薄膜上,经一次水刺,二次水刺加固、拉伸、三次水刺后,形成水刺无纺布,为一次成型制造,使水刺无纺布的整体力学性能增强,不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度,而且具有质地好、良好的透水、透气性能,应用领域广泛。(The present invention relates to a kind of preparation methods of high-strength high-modulus polyethylene non-woven fabrics, include the following steps: (1), stock；(2), laying；(3), a high-pressure water-jet is reinforced；(4), it stretches；(5), secondary high-pressure spun lacing is reinforced；(6), it stretches；(7), high-pressure water-jet is reinforced three times；(8), it dries；(9), it winds.A kind of preparation process of high-strength high-modulus polyethylene non-woven fabrics of the present invention, on the ultra-high molecular weight polyethylene film of laying layer by layer, through a spun lacing, secondary spun lacing reinforces, stretches, three times after spun lacing, forms spunlace non-woven cloth, manufactures for one-pass molding, making the overall mechanical properties of spunlace non-woven cloth enhances, not only there is higher tearing strength, tensile break strength, bursting strength, but also there is of good quality, good permeable, permeability, application field is extensive.)
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，尤其涉及一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法。
背景技术
高强高模聚乙烯纤维，又称超高分子量聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维。超高分子量聚乙烯纤维断裂伸长低，断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性，同时，具有抗紫外线辐射，耐化学腐蚀，耐磨性等优点。
无纺布又定义为非织造布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。自1942年最早开始在美国实现产业化生产后，由于其具有较传统织造布生产工艺简单、产量大、成本低、产品应用广泛等特点，如今，已成为纺织工业中发展最为迅速的新兴领域。无纺布按加工方法不同可分为：纺粘无纺布、水刺无纺布、热合无纺布、湿法无纺布、针刺无纺布等。无纺布具有许多功能上的优异性能，用途极其广泛，根据其用途可以分为：服装用无纺布、家具装饰/家居无纺布、医疗卫生用无纺布、过滤材料用无纺布等。
随着国家经济的日益腾飞，国家对基础设施的施工质量要求越来越严格，为提高国家基础设施的质量，如农业、工业、医疗卫生、土木工程、高速铁路、高速公路、跨河大桥等，国家大力发展土工材料科技，努力提高土工材料的强度和质量。其中无纺布材料是主要的研究对象，国内很多专利提出了不同的增强无纺布的方法，但都较为繁琐且存在一定弊端，如晋江市港益纤维制品有限公司于2012年6月1日申请的中国专利《一种复合针刺无纺布》，专利号为201220256454.1，将经编布铺设在两层无纺纤维网之间，然后用针刺的方式制成复合无纺布，这种方式是采用有机织或针织物与无纺纤维网复合的方式来提高无纺布的整体力学性能，这样一方面提高了制造成本，另一方面机织物或针织物的加入严重影响了无纺布本身透水透气的优良特性，而且纤维的强度利用率较低。王常义于2008年10月30日申请的中国专利《一种非织造网格增强复合无纺布制造方法》，专利号为200810154952.3，采用了一种非织造网格的方式来增强无纺布，有效的解决了这一问题，充分利用了增强纤维的强度，效率较高，但该方法只能对经纬两个方向进行加强，对于具有其他方向上强度要求的无纺布还不适用，而且层间采用粘结的方式成型，整体稳定性较差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明创新性地提出了一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，一次成型制造，使水刺无纺布的整体力学性能增强，不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度，而且具有良好的透水、透气性能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、备料：准备超高分子量聚乙烯膜；
(2)、铺叠：将超高分子量聚乙烯膜按要求堆叠；
(3)、一次高压水刺加固：将高压微细水流喷射到堆叠的超高分子量聚乙烯膜层上，使超高分子量聚乙烯膜层开纤，高压微细水流喷射使纤维丝相互缠结，并使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(5)、二次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层得到加固；
(6)、拉伸：将加固后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(7)、三次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至初次压缩、加固的纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层再次得到压缩、加固，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，形成超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布；
(8)、烘干：将步骤(7)中三次水刺加固后的水刺无纺布进行烘干处理；
(9)、收卷：将步骤(8)烘干后的超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布收卷打包。
优选的，步骤（3）中，一次高压水刺加固的水刺采用6-8个水刺头，压力为10-70Mpa，水刺50-60分钟。
优选的，步骤（5）中，二次高压水刺加固的水刺采用3-4个水刺头，压力为5-40Mpa，水刺30-40分钟。
优选的，步骤（4）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
优选的，所述步骤(4)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为5-50％，拉伸速率为50-5000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
优选的，步骤（6）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为10-60％，拉伸速率为500-6000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
优选的，所述步骤(6)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为10-60％，拉伸速率为500-6000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
优选的，步骤（7）中，三次高压水刺加固的水刺采用2-3个水刺头，压力为2-20Mpa，水刺30-40分钟。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：
本发明一种高强高模聚乙烯无纺布的制备工艺，在层层铺叠的超高分子量聚乙烯薄膜上，经一次水刺，二次水刺加固、拉伸、三次水刺后，形成水刺无纺布，为一次成型制造，使水刺无纺布的整体力学性能增强，不仅具有更高的撕裂强度、拉伸断裂强度、顶破强度，而且具有质地好、良好的透水、透气性能，应用领域广泛。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1：
一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、备料：准备超高分子量聚乙烯膜；
(2)、铺叠：将超高分子量聚乙烯膜按要求堆叠；
(3)、一次高压水刺加固：将高压微细水流喷射到堆叠的超高分子量聚乙烯膜层上，使超高分子量聚乙烯膜层开纤，高压微细水流喷射使纤维丝相互缠结，并使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(5)、二次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层得到加固；
(6)、拉伸：将加固后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(7)、三次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至初次压缩、加固的纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层再次得到压缩、加固，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，形成超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布；
(8)、烘干：将步骤(7)中三次水刺加固后的水刺无纺布进行烘干处理；
(9)、收卷：将步骤(8)烘干后的超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布收卷打包。
步骤（3）中，一次高压水刺加固的水刺采用6个水刺头，压力为10Mpa，水刺50分钟。
步骤（5）中，二次高压水刺加固的水刺采用3个水刺头，压力为5Mpa，水刺30分钟。
步骤（4）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为5％，拉伸速率为50毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
步骤（6）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为10％，拉伸速率为500毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
步骤（7）中，三次高压水刺加固的水刺采用2个水刺头，压力为2Mpa，水刺30分钟。
实施例2：
一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、备料：准备超高分子量聚乙烯膜；
(2)、铺叠：将超高分子量聚乙烯膜按要求堆叠；
(3)、一次高压水刺加固：将高压微细水流喷射到堆叠的超高分子量聚乙烯膜层上，使超高分子量聚乙烯膜层开纤，高压微细水流喷射使纤维丝相互缠结，并使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(5)、二次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层得到加固；
(6)、拉伸：将加固后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(7)、三次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至初次压缩、加固的纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层再次得到压缩、加固，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，形成超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布；
(8)、烘干：将步骤(7)中三次水刺加固后的水刺无纺布进行烘干处理；
(9)、收卷：将步骤(8)烘干后的超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布收卷打包。
步骤（3）中，一次高压水刺加固的水刺采用8个水刺头，压力为70Mpa，水刺50-60分钟。
步骤（5）中，二次高压水刺加固的水刺采用4个水刺头，压力为40Mpa，水刺40分钟。
所述步骤(4)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为50％，拉伸速率为5000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
步骤（6）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为60％，拉伸速率为6000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
步骤（7）中，三次高压水刺加固的水刺采用3个水刺头，压力为20Mpa，水刺40分钟。
实施例3：
一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、备料：准备超高分子量聚乙烯膜；
(2)、铺叠：将超高分子量聚乙烯膜按要求堆叠；
(3)、一次高压水刺加固：将高压微细水流喷射到堆叠的超高分子量聚乙烯膜层上，使超高分子量聚乙烯膜层开纤，高压微细水流喷射使纤维丝相互缠结，并使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(5)、二次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层得到加固；
(6)、拉伸：将加固后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(7)、三次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至初次压缩、加固的纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层再次得到压缩、加固，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，形成超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布；
(8)、烘干：将步骤(7)中三次水刺加固后的水刺无纺布进行烘干处理；
(9)、收卷：将步骤(8)烘干后的超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布收卷打包。
步骤（3）中，一次高压水刺加固的水刺采用7个水刺头，压力为40Mpa，水刺55分钟。
步骤（5）中，二次高压水刺加固的水刺采用4个水刺头，压力为20Mpa，水刺35分钟。
所述步骤(4)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为30％，拉伸速率为2000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
所述步骤(6)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为50％，拉伸速率为4000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
步骤（7）中，三次高压水刺加固的水刺采用3个水刺头，压力为10Mpa，水刺35分钟。
实施例4：
一种高强高模聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、备料：准备超高分子量聚乙烯膜；
(2)、铺叠：将超高分子量聚乙烯膜按要求堆叠；
(3)、一次高压水刺加固：将高压微细水流喷射到堆叠的超高分子量聚乙烯膜层上，使超高分子量聚乙烯膜层开纤，高压微细水流喷射使纤维丝相互缠结，并使纤维丝受到压缩，形成纤维丝网层；
(4)、拉伸：将压缩后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(5)、二次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层得到加固；
(6)、拉伸：将加固后的纤维丝网层进行拉伸处理；
(7)、三次高压水刺加固：将高压微细水流喷射至初次压缩、加固的纤维丝网层后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤维丝网层，纤维丝网层中的纤维丝在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤维丝网层再次得到压缩、加固，使得已经压缩的纤维丝网层不再恢复原状，形成超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布；
(8)、烘干：将步骤(7)中三次水刺加固后的水刺无纺布进行烘干处理；
(9)、收卷：将步骤(8)烘干后的超高分子量聚乙烯膜的水刺无纺布收卷打包。
步骤（3）中，一次高压水刺加固的水刺采用7个水刺头，压力为40Mpa，水刺55分钟。
步骤（5）中，二次高压水刺加固的水刺采用4个水刺头，压力为20Mpa，水刺35分钟。
所述步骤(4)中的拉伸方式为双向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为30％，拉伸速率为2000毫米/分钟的条件下，先沿着一个方向拉伸，然后再沿着另一个方向拉伸。
步骤（6）中的拉伸方式为单向拉伸，将纤维丝网层在拉伸应变为50％，拉伸速率为4000毫米/分钟的条件下，沿着一个方向拉伸。
步骤（7）中，三次高压水刺加固的水刺采用2-3个水刺头，压力为2-20Mpa，水刺30-40分钟。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。