阻燃棉无纺布及其制造方法.pdf

本发明公开了一种阻燃棉无纺布，包括安纺阻燃纤维和涤/涤复合热熔性短纤维，安纺阻燃纤维的重量百分比为70％～90％，其余为涤/涤复合热熔性短纤维；上述两种纤维通过热风加热相互粘连成一体复合和/或通过针刺纤维互穿，结合成为无纺布。制造方法包括混合、开松、梳理、铺网、成型加工等工序。成型加工方法有针刺法和热风法。本发明提供的阻燃棉无纺布采用安纺阻燃纤维为主的配方。解决了涤纶的易燃、熔融滴落以及粘胶纤维易燃的问题。加入涤/涤复合热熔性短纤维，可增加粘结系数，使纤维更好地均匀粘合。独创的加工工艺流程，使得阻燃棉无纺布获得较高的抗拉强度、断裂强度，而又不失弹性和一定的蓬松性。

1.  一种阻燃棉无纺布，其特征在于：包括安纺阻燃纤维和涤/涤复合热熔性短纤维，其中，安纺阻燃纤维的重量百分比为70％～90％，其余为涤/涤复合热熔性短纤维；上述两种纤维复合和/或互穿，结合成为无纺布。

2.  根据权利要求1所述的阻燃棉无纺布，其特征在于：所述安纺阻燃纤维和涤/涤复合热熔性短纤维之间通过针刺纤维互穿结构勾连成一体的结构和/或通过热风加热相互粘连成一体的结构构成所述无纺布。

3.  一种如权利要求1所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：
A.将安纺阻燃纤维和涤/涤复合热熔性短纤维两种原料按照规定的比例混合；
B.将混合后的原料通过开松机进行开松；
C.将开松后的混合物进行纤维梳理；
D.用梳理后的纤维进行铺网；
E.对铺网纤维进行成型加工，制成具有一厚度的无纺布；
F.将制成的无纺布进行切边，卷成卷成为成品。

4.  根据权利要求3所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：所述E步骤中所述的对铺网纤维进行的成型加工为针刺法。

5.  根据权利要求4所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：所述针刺法包括：首先对于铺网的纤维进行针刺，使纤维在刺针的作用下纠结在一起并形成一厚度的无纺布，然后，再通过烫辊烫压成型。

6.  根据权利要求5所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：通过底帘即输送帘将铺网的纤网不断送入针刺机中，经预针刺机与下针刺机、主针刺机进行针刺；然后经烫辊进行烫压成型。

7.  根据权利要求6所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：所述预针刺机针深深度为7~10mm，下针刺机针深深度为5~7mm，主针刺机针深深度为3~4mm；和/或，所述预刺的针频为15~25HZ，所述下刺针频为25~35HZ，所述主刺针频为30~45HZ；和/或，烫辊的温度为185℃～195℃，烫压压力为0.3MPa，烫压时间为7S～9S。

8.  根据权利要求4或5所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：在所述针刺法成型加工工序之后，还设有一热风过炉工序，即经过针刺成型后的无纺布送入热风炉中，进行干燥和热定型。

9.  根据权利要求3所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：所述E步骤中所述的对铺网纤维进行的成型加工为热风法，即：首先，将铺网的纤维送入烘箱，经过烘烤成型，然后，将成型的纤维取出烘箱，用冷水辊冷却施压，再通过冷风机吹风冷却成型。

10.  根据权利要求9所述的阻燃棉无纺布的制作方法，其特征在于：在所述热风法成型工艺中，烘烤温度为160℃～200℃；烘烤时间是8min～15min；和/或，
所述冷水辊冷却施压中，冷水辊的温度为10℃～20℃，压力为0.1MPa；和/或，
所述冷风机吹风冷却是在冷水辊冷却施压之后进行，冷风温度10℃～18℃。

阻燃棉无纺布及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃棉，尤其是一种阻燃棉无纺布。本发明还提供该阻燃棉无纺布的制造方法。
背景技术
纤维制品燃烧引起的火灾已成为现代社会重大灾害之一，对由火灾引起的死亡事故进行调查的结果表明，由室内装饰品及纺织品引起的火灾占第一位，同时研究发现，可燃性纺织品燃烧时释放的有害气体对人体的危害程度大大超过阻燃性纺织品。目前国内外相继以法律和强制性规定的形式要求采用阻燃纤维及其制品，如最近通过的《消防法》中明确要求在剧院等公共场所采用阻燃制品，交通部要求在铁路及客车上使用的装饰用纺织品强制性采用阻燃制品，国家安全生产总局及煤矿安全生产监督管理局开始强制要求井下操作人员穿着阻燃纺织品。因此，为防止火灾，生产阻燃纤维已愈来愈受到人们的重视。
现有技术中的阻燃纤维一般有几类，其中一类是天然纤维，天然纤维只能依靠后处理方法达到阻燃要求，还有一类为合成纤维，它可以通过在纺丝液中添加阻燃剂等办法制得阻燃纤维。再有一类是特殊纤维，例如碳纤维等。
现有阻燃纤维的不足之处主要是，阻燃效果不好，产品熔点低，易着火，部分有毒，且应用范围狭窄，成本高，民用军用存在很大成本开销。再有，现有阻燃纤维由于熔点不高，不宜制作服装。在特殊纤维中；玻璃纤维只能用作阻燃橡胶涂层基布，碳纤维与塔氟纶价格太高。因此，阻燃纤维的开发现状还难以达到使用要求。
就目前已实现产业化生产的阻燃聚酯纤维，其应用较广，该类阻燃织物虽然可以有效地阻止火焰的蔓延，但是，其在高温下容易发生熔融滴落的现象，熔融滴落物容易使人烫伤，甚至引燃低燃点的易燃物质，造成更大火灾，对使用人员造成潜在伤害。这些缺陷使其应用受到一定的限制，特别是在服装等方面应用不适合。因此开发新型阻燃纤维及纺织品使其既具有阻燃性能同时又防止熔融已成为一紧迫的课题。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种具有阻燃抗熔滴性能的无纺阻燃棉。
本发明的另一个目的在于提供上述无纺阻燃棉的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的阻燃棉无纺布包括安纺阻燃纤维(Anti-fcell)和涤/涤复合热熔性短纤维，其中，安纺阻燃纤维的重量百分比为70％～90％，其余为涤/涤复合热熔性短纤维；上述两种纤维复合和/或互穿，结合成为无纺布。
本发明提供的阻燃棉无纺布的制作方法是：
A.将安纺阻燃纤维(Anti-fcell)和涤/涤复合热熔性短纤维两种原料按照规定的比例混合；
B.将混合后的原料通过开松机进行开松；
C.将开松后的混合物进行纤维梳理；
D.用梳理后的纤维进行铺网；
E.对铺网纤维进行成型加工，制成具有一厚度的无纺布；
F.将制成的无纺布进行切边，卷成卷成为成品。
在E步骤中，所述成型加工的方法可以是：
a.针刺法：
通过底帘即输送帘将铺网的纤网不断送入针刺机中，对于铺网的纤维进行针刺，使纤维在刺针的作用下纠结在一起并形成一厚度的无纺布，然后，再通过烫辊烫压成型。
在针刺过程中，当纤网喂入针刺时，多枚刺针刺入纤网时，刺针上的刺钩就会带动纤网表面及次表面的纤维，由纤网的平面方向向纤网的垂直方向运动，使纤维产生上下移位，而产生上下移位的纤维对纤网就产生一定挤压，使纤网中纤维靠拢而被压缩。当刺针达到一定的深度后，刺针开始回升，由于刺钩顺向的缘故，产生移位的纤维脱离刺钩而以几乎垂直状态留在纤网中，犹如许多的纤维束“销钉”钉入了纤网，从而使纤网产生的压缩不能恢复，如果在每平方厘米的纤网上经数十或上百次的反复穿刺，就把相当数量的纤维束刺入了纤网，纤网内纤维与纤维之间的摩擦力加大，纤网强度升高，密度加大，纤网形成了具有一定强力、密度、弹性等性能的针刺无纺布。
针刺分成从纤网的上面向下入针的下针刺和从下向上入针的上针刺两种。本发明提供的针刺法对于纤网先后进行下针刺和上针刺两个针刺过程，这样，可以使得制成的无纺布强度、密度和弹性的综合性能优越。
为了使得针刺过程顺利进行，在正常针刺之前先进行一个预针刺过程，即预刺机的植针密度较小，针深较大，其主要目的是对高度蓬松且纤网间抱合力小的纤网进行针刺。
使用这种形式的针刺是因为经铺网机送入针刺机的纤网具有较高和蓬松度，只是由纤维与纤维之间的抱合力而产生一定的强力，但强力很差，需要先经预刺机进行预刺。
预针刺后，进行主针刺，主针刺可以是：先通过下针刺机对纤网进行下针刺，然后，在通过主针刺机对纤网进行上针刺。
采用这种先预，后主刺的针刺方法可以使无纺布布面更加均匀、平整，强力、密度更大，从而使阻燃无纺布获得更佳的阻燃效果。
针刺的深度不能超过铺网的纤网厚度，否则，无纺布的两表面会出现纤维绒毛，使布面不平整，甚至会出现断针的现象。针刺的深度也不能太浅，否则，刺针将不能穿透纤网层，从而导致无纺布的强力下降，甚至出现无纺布分层的现象；本发明提供的针刺方法，其预针刺的深度与纤网的铺就厚度相当，预针刺机针深(针刺深度)7～10mm，下针刺机针深(针刺深度)5～7mm，主针刺机针深(针刺深度)3～4mm。但下针刺的深度与上针刺的深度之和大于纤网的铺就厚度。这样，上下针刺的深度都小于纤网的厚度，不会出现无纺布表面出现纤维绒毛的问题，但又使得纤网不出现分层的问题，强力等性能优越。
在烫压成型过程中，烫辊的温度一般为180℃～200℃，优选185℃～195℃，最佳温度为190℃。烫压压力为0.2MPa～0.4MPa，优选0.3MPa，最佳压力为0.3MPa。烫压时间为6S～10S，优选7S～9S，最佳时间为8S。
烫辊的温度低时将起不到烫面的作用，而烫辊的温度过高，又会使无纺布中纤维的物理性能发生变化，使无纺布的变得僵硬，影响无纺布的美观效果。
烫辊的压力小时将起不到挤压的作用，而烫辊的压力过大，则使无纺布的厚度变薄，硬度增加，影响无纺布的手感。
烫压时间较短时将起不到烫面的作用，而烫压时间过长，也会使无纺布的纤维物理性能发生变化，甚至会随着烫压时间的进一步增加，无纺布的颜色还会发生变化，最终影响无纺布的阻燃效果。
在针刺法成型加工工序之后，还可以设有一热风过炉工序，热风过炉即是利用热风做为介质和载体，对无纺布进行干燥或烘烤，蒸发水分，进行热定型，从而获得干爽的产品。
本发明提供的方法中，在针刺后做成无纺针刺棉，然后再热风过炉，进行深一步加工处理。使产品既有均匀稳定的特点，又不失弹性，其断裂强度和抗拉强度均有出色表现。例如，没有经过热风过炉时，断裂强度＜10N，抗拉强度＜10N；经过热风过炉后，无纺布的断裂强度为＞50N，抗拉强度＞50N。可以说，由于在加工工艺上的改进，赋予了产品特色。
b.热风法：
首先，将铺网的纤维送入烘箱，经过烘烤成型，然后，将成型的纤维取出烘箱，用冷水辊冷却施压，再通过冷风机吹风冷却成型。
在热风法成型工艺中，烘烤温度为160℃～200℃；优选温度170℃～190℃，最佳温度为180℃，烘烤时间可以是8min～15Min，优选9min～14min，最佳时间为12min。
冷水辊冷却施压中，冷水辊的温度为10℃～20℃，优选13℃～18℃，最佳温度为18℃。最佳压力为0.1MPa。
冷风机吹风冷却是在冷水辊冷却施压之后进行，冷风温度10℃～18℃，优选12℃～16℃，最佳冷风温度为14℃。
所述的涤/涤复合热熔性短纤维为低熔点纤维。
本发明提供的阻燃棉无纺布采用安纺阻燃纤维为主的配方。安纺阻燃纤维(Anti-fcell)是具有阻燃抗熔融作用的功能纤维，这就解决了涤纶的易燃、熔融滴落以及粘胶纤维易燃的问题。在其中加入涤/涤复合热熔性短纤维，可以增加其粘结系数，使得纤维可以更好地均匀粘合在一起。再利用独创的加工工艺流程，进行复合加工，如通过针刺或热风成型方法，使得阻燃棉无纺布获得较高的抗拉强度、断裂强度，而又不失弹性和一定的蓬松性。
本发明提供的阻燃棉无纺布由于纤维及纺织品阻燃和抗熔融的效果好，大大提高化学纤维的应用性能以及安全性能，提高纤维与纺织品的附加值，可以广泛应用于民用、工业以及军事等领域(如军队训练、战斗服及消防服等)，主要特点如下：
1.该产品安全无毒，具有高阻燃性；阻燃抗熔融粘胶纤维及织物极限氧指数LOI＞30％，炭化率80％以上；织物离火自熄小于7S，延燃时间小于5S，损毁长度小于10厘米；
2.纤维中无机成分含量可高达20～40％，阻燃成分分散均匀，原液可纺性好。
3.纤维的物理机械性能与普通粘胶纤维相类似，吸湿透气好易染色，织物具有良好的手感、穿着舒适性和悬垂性。
4.纤维燃烧时，仅产生少量烟气，不熔融、不释放毒气，具有自灭效果，且碳化后能保持原有形态；
5.耐洗涤和化学处理，具有永久性的阻燃作用；
6.产品可自然生物降解，符合环保要求。
因此，本发明提供的阻燃棉无纺布可应用于以下方面：
1.服装用无纺布(如：服装、手套衬布、购物袋、服装袋等)；
2.家用装饰，家居无纺布(如：地毯及基布、贴墙材料、家具装饰、床上用品及窗帘、帷帘等)；
3.工业用无纺布(如：防护服，实验室服，飞机座位人造革衬布，汽车室内用地毯、车顶、门饰、护壁材料等)；
4.过滤材料用无纺布；
5.包装用无纺布。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明提供的阻燃棉无纺布的一种生产工艺流程图；
图2为本发明提供的阻燃棉无纺布的另一种生产工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的具体特征及技术手段，且通过具体实施方式进一步说明本发明的积极效果。
本发明提供的阻燃棉阻燃棉无纺布包括安纺阻燃纤维(Anti-fcell)和涤/涤复合热熔性短纤维，其中，安纺阻燃纤维的重量百分比为70％～90％，其余为涤/涤复合热熔性短纤维；上述两种纤维复合和/或互穿，结合成为无纺布。
具体的，可以提供安纺阻燃纤维的重量百分比为75％±5％，涤/涤复合热熔性短纤维为25％±5％的配比。
该阻燃棉无纺布的具体制作方法是：
A.将安纺阻燃纤维(Anti-fcell)和涤/涤复合热熔性短纤维两种原料按照规定的比例混合；
B.将混合后的原料通过开松机进行开松；
先进入预开松机进行开松，然后经风管送入旋风料斗，再通过旋风料斗进入主开松机进行二次开松。开松机的作用：主要是松解纤维，通过撕扯，使大块的纠结纤维送结成小块或束状，同时在松解过程中伴有混合、除杂作用。
C.将开松后的混合物进行纤维梳理；
将经过开松后的原料送入集棉箱，经喂入帘传送到梳棉机进行梳理。
D.用梳理后的纤维进行铺网；
即将梳理后的纤维送进入铺网机，铺网。
E.对铺网纤维进行成型加工，制成具有一厚度的无纺布；
F.将制成的无纺布进行切边卷成卷成为成品。
在E步骤中，所述成型加工的方法可以是针刺法，即：
对于铺网的纤维进行针刺，使纤维在刺针的作用下纠结在一起并形成一厚度的无纺布，然后，再通过烫辊烫压成型，如图l所示。
在针刺过程中，经输送帘即底帘和预针刺机与下刺机、主针刺机进行针刺，使纤维在刺针的作用下纠结在一起并形成一定厚度、做成所需一定强力和强度的无纺布，然后经烫辊进行烫压成型，最后切边成卷。
预针刺机针深(针刺深度)7～10mm，下针刺机针深(针刺深度)5～7mm，主针刺机针深(针刺深度)3～4mm。针频：预刺15～25HZ，下刺25～35HZ，主刺30～45HZ。
针频较小，无纺布的强力就会下降，针频过大，无纺布的强力会增加，但是并非针频越大越好，当针频越过给定的范围值时，由于与纤网的进给速度不匹配，就会出现针刺机断针，另外，在与进给速度匹配的情况下，如果针频过快，还会使无纺布的厚度减小，使无纺布的布面出现较明显的针孔，影响无纺布的美观，导致无纺的阻燃效果不稳定。与通常情况相比，本工艺中的针频较大。
在所述烫压成型过程中，上下两个烫辊的温度为185℃～195℃。烫压压力为0.3MPa，烫压时间为7S～9S。
在所述针刺法成型加工工序之后，还可以设有一热风过炉工序，经过针刺成型后的无纺布送入热风炉中，进行干燥和热定型。
上述安纺阻燃纤维(Anti-fcell)和涤/涤复合热熔性短纤维的比例还可以是，安纺阻燃纤维90±5％，其余为涤/涤复合热熔性短纤维。
经过针刺过程，在预针刺机针深，针刺深度为7-8mm，下针刺机针深，针刺深度5～6mm，主针刺机针深，针刺深度为3～4mm。针频：预刺20HZ，下刺30HZ，主刺38HZ。
在所述烫压成型过程中，烫辊的温度为190℃。烫压压力为0.3MPa，烫压时间为8S。
以下表中列出几种实施例中各工艺参数的匹配情况：
针刺工艺参数：见表1
表1：