多功能复合双组分纤维纺粘非织造布的生产方法 【技术领域】
本发明涉及复合长纤维非织造布的制造方法，同时还涉及机械和热固方法。
背景技术
长丝非织造布的用途越来越广，最早使用的是单组公的产品，但是这种单组分纤维的非织造布不能满足一些方面使用的要求，如某些床上用品、卫生用品、高档人造革底布等方面军。为此，双组分复合纤维非织造布和研究与开发多了起来。如由(美)金伯利一克拉克环球有限公司在中国申请的公开号为CN1177934A(申请号961923792)的专利，是一种可横向拉伸的非织造层合物，层合物的两面都是可卷曲纺粘聚合物纤网，中间层是弹性体聚合物，可卷曲纺粘层是用双组分纤维聚丙烯(芯)和聚乙烯(壳)一构成。这种层合物具有很好的横向拉伸生和恢复性，适合在医疗防护服、手术罩衣、妇女卫生用品、尿布等方面作为外用布料。最早研究开发双组分纤维之一的(日)智索公司的CN1178267A(ZL 9＞121375.5)专利是一种蓬松高强度复合长纤维非织造布，是用熔点相差15摄氏度以上的两种树脂纺成复合长纤维制成，并用热轧辊压接，产品的蓬松，且多孔性，通气性和液体渗透性优良、强度好，适于卫生材料等应用。另外(日)三井化学申请的CN1246164A(申请号988022214)地专利是一种柔性非织造布层压制品，层压制品用纺粘型非织造成布与熔喷型非织造布构成，而纺粘型非织造布由丙烯。乙烯无规共聚物与乙烯系聚合物构成的复合纤维制成。该材料适用于卫生材料、包装和衣服外罩等。上述的厚层产品适用于软垫类、仪器包装类。
现有生产中，复合纤维织造布是一种产品用一条生产线，没有通用生产线，包括从干燥起到固结工序。另外，固结工序中成网机对应固结方式固定的，不可兼用。特别是至今没有单组分纤维和双组分纤维、不同的双组分纤维成网而得非织造布。
【发明内容】
针对上述现有技术存在的不足，为满足更为广泛的需要，本发明旨在提供一种投资省、成本低、多品种多功能复合纤维纺粘非织造布的生产方法
为达到上述目的，本发明首先提供一套生产线。生产线也是由单元设备组成的，可以满足多种树脂不同原料、不同产品的要求。生产线如附图所示。根据纺粘非织造布生产工艺要求，三组由干燥装置1a、1b、1c，螺杆挤压机2a、2b、2c，过滤器3a、3b、3c，组成的设备可供2-3种原料(a原料用a组，b、c原料用b、c组，b、c可以相同，亦可不同)干燥、挤压和过滤。a组的过滤器后并联接两台主纺丝箱(亦称纺丝机)4a1、4a2，其中每台纺丝箱均为单排丝，16-44个位，喷丝板可根据工艺条件需要更换，孔数有36f×37、72f×37，36f×12、72f×16、36f×16、72-144f等，孔类型：可以满足生产如皮芯型、偏皮芯型、桔瓣型、并列型、海岛型等双组分纤维的要求。而b、c两组的过滤器后各接一台副纺丝箱4b1，4b2。副纺丝箱不装喷丝板，出口分别用管道连接至主纺丝箱。在由副纺丝箱熔体管道进入主纺丝箱的熔体管道外有隔热套管。由副纺丝箱送到主纺丝箱中的熔体，在专用纺丝组件喷丝板的微孔中进行复合后，从喷丝板的底平面喷出的熔体细流经侧吹风装置5a、5b，管道气流牵伸装置6a、6b，摆丝装置7a、7b，两台摆装置摆的丝都均匀地铺在一台成网机8的网帘(带孔的聚酯网帘)上成网。成网机的网帘可以双向传动可调，既可以向一边走布，也可以向相反的另一边走布。成网机的一边接针刺固结的设备，按序为预针刺机器9、主针刺机10、张力调节机11、切边成卷机12；成网机的另一边接热轧固结的设备，按序为热轧机13、张力调节机14、成卷机15和分切机16。成网机的网帘可以直接将纤网传送到两种固结设备入口外。以上工艺流程的各个单元设备均可以满足工艺要求，其功能都是可以调控的。如：
干燥设备：工作温度：室温-180℃，干燥能力100-500kg/h；
螺杆挤压机：工作温度100-320±1℃(即可以控制在任一种树脂工作温度，温控精度为±1℃，以下同)螺杆挤压机(2a)为100-350kg/h，另两台为挤出量：30-100kg/h，工作压力是在使用过程中逐渐变化的，但控制在过滤器后压力是较恒定的，为7-9±0.15MPa；
纺丝箱：工作温度：主纺丝箱100-320±1℃，副纺丝箱100-310±1℃，工作压力15-25MPa；
侧吹风装置：工艺送风，风温13.0-25.0±0.5℃，风湿7±3％，风道静压500-600Pa；环境送风，风温18-24℃，风湿70-90％；
管道气流牵伸装置，牵伸丝束工艺速度为3000-5500m/min
成网机：网帘传送(走布)速度2-100m/min走布速度与产品种类、单位面积重量有关，越重走布速度越慢。如针刺产品：80-500g/m2时走布速度相应为7-2.5m/min；热轧产品20-230g/n2，速度为60-8m/min。
针刺机：植针密度4000-5000针/m，针刺频率100-1500次/min，针刺机动程为30-40mm，预针刺机40mm，主针刺机30mm，针刺深度6-12mm，输出辊速度3.0-8.5m/min；
热轧机：轧辊温度100-300℃，横向线压力4-12PMa，输出辊速度8-60m/min。
所述多种树脂为PET(对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(对苯二甲酸1.4-丁二醇酯)PA6(尼龙-6)、COPET(可熔性PET)，PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)、EPC(乙丙共聚)等，而且每种树脂也有多个品种牌号(聚合度、分子量、结晶度、有规与无规等不同)。
由此可看出，本发明的这套设备可适于多种原料树脂。如干燥系统，PET、PBT、PA6、COPET切片需要加热干燥，则可开动加热系统予以干燥；PP、PE不需干燥，则不必加热。本发明较为突出的是安排了三组干燥、挤压、过滤装置，而又在其后面接两台主纺丝箱，两台副纺丝箱，若使用的是两种树脂(b、c原料相同，即b＝c)，则两主纺丝喷出的双组分丝是一样的；若使用的三种树脂，则两主纺丝箱喷出来的双组分丝是不同的，可以制得含不同两种双组分纤维的非织造布，另外a组干燥塔出口有支管与b、c组的螺杆挤压机进口相连，可以改b或c而进a料，由于单元设备的各工艺条件是可调节的(包括温度、压力、喷丝孔数与孔型等)，可以适用多种树脂料纺丝的要求，这样这套生产线能够制得多种多样的双组分丝的非织造布。另一点突出的是由于成网机是可调双向走布，配以针刺和热轧固结工艺，根据需要可以生产针刺和热轧两种类非织造布。因此，本发明的这套生产线的功能是相当多的。
经过大量的实践，本发明更加倾向于如下品种的生产：PET/COPET纺粘针刺、纺粘热轧非织造布，其中尤以海岛型双组分丝为好；PET/PA6纺粘针刺、纺粘热轧非织造布，其中尤以桔瓣型双组分丝为好；PET/COPET和PET/PA6两种双组分复合纺粘针刺、纺粘热轧非造布；PET/PBT纺粘热轧非织造布；PET/COPET和PET/PBT两组分复合纺粘针刺、纺粘热轧非织造布；PP/PE纺粘热轧非织造布，尤以皮芯型双组分丝等。因为这类产品性能比较好，档次高应用面广。
上述这些产品的生产工艺流程基本上是相同的(仅仅最后纤网固结工艺不同)，只是工艺条件的控制不同，区别主要集中在树脂干燥温度，螺杆挤压的温度，纺丝主、副纺丝箱的工作温度、喷丝板孔数及其孔型等。如PET、COPET、PA6、PBT制成的双组分纤维。
树脂干燥温度：总体为120-180℃，具体PET为170-180℃，COPET为120-150℃，PA6、PBT为140-160℃；PP与PE勿需干燥。
螺杆挤压：工作温度：总体为255-305±1℃，具体为PET为275-305±1℃，COPET为255-280±1℃，PA6为260-286±1℃，PBT为270-286±1℃，而PP/PE型产品：PP为180-260±1℃，PE为160-235±1℃；挤出量：PET为105-320kg/h·台(相对主纺丝机)，COPET、PA6、PBT、PE均为45-90kg/h·台(相对副纺丝机)。
纺丝：纺丝箱温度：主纺丝箱。对于PET/COPET、PET/PA6、PET/PBT双组分纺丝均为288-295±1℃；对PP/PE双组分纺丝为220-250±1℃；副纺丝箱，对于PET/COPET、PET/PA6、PET/PBT双组分纺丝为270-285℃，参PP/PE双组分纺丝为200-230℃。
纺丝板孔数：PET/COPET为36f×37、72f×37；PET/PA6为36f×12、36f×16、72f×16；PET、PBT为96-120f；PP/PE可以用PET/PA6的复合组件或喷丝板孔数为96-120f的单组件。
成网：成网机的走布方向与速度是由欲生产纺粘非织造布品种所决定的，如要生产针刺产品则走布方向直接给针刺工序输送纤网；生产热轧产品则走布方向直接给热轧工序输纤网。且走布速度与固结相配合，产品厚重走布速度慢；反之产品轻薄则走布速度快。本发明工艺喷出的4种双组分丝，可以产生6种纤网：4种由两组(由纺丝、侧吹风、牵伸组成的)相同的丝束PET/COPET、PET/PA6、PET/PBT、PP/PE；2种不相同的丝束纤网：PET/COPET与PET/PA6、PET/COPET与PET/PBT的复合纤网，每种纤网都可制成针刺或热轧非织造布，这些纤网可以制成10种类型非织造布。另外为了满足各种用途的需要，生产上还有一些可以改变的因素，如纤维的双组配比，纤维粗细，非织造布的轻、重、薄、厚等，在本发明所提供的这套生产线上可以生产数拾种不同规格的纺粘产品。不仅如此，产品的质量好，档次高，热轧的PET/COPET经过开纤后的纤度更细，成为超细纤维，用其制作的各种织物的手感柔软、韧性、光泽柔和性能等是其他织物不具备的；另外作为人造麂皮、人造革的基布，其结构类似真皮底层的网状结构，而有良好的透气性。用这种纤维制成人造皮革产品外观酷似真皮，纤维的细度是目产前人造革纤维的1/200-1/250，透气性是人造革的400倍，耐折性是人造革的2.8倍。这些都彻底改变了传统人造革的纸感、硬板、不透气的弊端，与天然皮革相比具有质轻、易缝和着色牢度高等特点。这类产品的用途正逐渐开发出来。
与现有技术相比，本发明突出的特点是：在一套生产线上，对设备的工艺条件作有限的调控，可以用多种原料树脂实施多种双组分复合纤维纺粘针刺和纺粘热轧非织造布的生产，而且还可以开发除上述产品以外的品种，这是现有技术无法达到的。由此，可以节省如基建、设备、土地占有及人员费用等多项投资，产品成本的低廉，以及产品品种多适应市场需求的能力的增强，也是现有技术无法相比的。
【附图说明】
附图为双组分复合纤维生产流程示意图，其中1a，1b，1c为干燥装置，2a，2b，2c为螺杆挤压机，3a，3b，3c为过滤器，4a1，4a2，为主纺丝箱，4b1，4b2为副纺丝箱，5a，5b为侧吹风装置，6a，6b为管道气流牵伸装置，7a，7b为摆丝机，8为成网机，9为予针刺机，10为主针刺机，11、14为张力调节机，12、15为切边成卷机，13为热轧机，16为分切机。
【具体实施方式】
实例1
PET/COPET双组分纤维纺粘织造布的生产。工艺流程如附图所示。
(1)双组分纺粘针刺非织造布的生产。工艺流程中成网机走布方向是向针刺机输送纤网。PET在1a干燥，经2a挤压、3a过滤后分开并进入两台主纺丝机4a1，4a2中；COPET分别在1b和1c干燥，分别经2b，2c挤压、3b，3c过滤后进入各自副纺丝箱4b1、4b2，继而分别进入两主纺丝箱进行双组分复合喷丝。从两主纺丝箱喷出的相同丝束经5a、5b的侧吹风冷却，6a、6b牵伸，7a、7b摆丝后在成网机电的网帘上均匀铺成纤网，并向针刺机输送，经予针刺机9和主针刺机10的针刺，11张力调节，12的切边成卷即得针刺产品。其工艺条件和一些设备配置如下：
树脂干燥：PET：175±1℃，5h，能力240kg/h；COPET：135±1℃，4.5h，能力120kg/h；螺杆挤压：PET 285±1℃，挤出量320kg/h，COPET：270±1℃，两台各为90kg/h的挤出量；滤后压力控制在8±0.15MPa；纺丝箱工作温度：主纺丝箱为291±1℃，副纺丝箱为276±1℃；主纺丝箱每台均为一排丝40个位，其喷丝板孔数36f×37、48f×37、72f×37，为海岛型。副纺丝箱熔融料进入主纺丝箱至复合纺丝组件间有隔热管。
从主纺丝箱的纺丝组件出的丝束先经侧吹风，其工艺品条件为：1台纺丝箱配2套吹风窗，2台4套吹风窗，单面操作，工艺送风量35000m3/h，风温22±0.5℃，风湿7±3％，风道静压500-600Pa，环境送风25000m3/h，风温18-24℃，风湿70-90％。
丝束经冷却固化后进入管道气流牵伸装置进行牵伸，气流牵伸工艺速度5000-5500m/min，压缩空气进入牵伸管压力0.55MPa，每管供气量0.60m3/min，供气温度20 40℃。
经牵伸的丝束由两台摆丝装置将丝束均匀地摆在一台成网机的网帘上，网帘输送帘走布方向是向针刺机输送纤网，走布速度6.8m/min。
针刺机的予、主针刺方向相反；植针密度4000-5000针/m，针刺频率1000-1200次/min，针刺动程：预针刺机40mm，主针刺机30mm，针刺深度：予针刺机器9mm，主针刺机场6mm。针刺后经张力调节，切边成卷得到PET/COPET双组分纤维纺粘针刺非织造布。其规格为：幅宽5.3m，克重120g/m2，单丝纤度，2.5dtex。
(2)双组分纺粘热轧非织造布生产。其工艺与上述针刺工艺相同，其不同之外在于成网机走布方向为向热轧机输送纤网，走布速度为5.2m/min；热轧时轧辊温度250±1℃，横向线压力9.5MPa。热轧后经张力调节、成卷而得双组分纺粘热轧非织造成布，其规格为：幅宽5.2m，克重100g/m2，单丝纤度1.6dtex。
实例2
PET/PA6双组分纤维非织造布的生产。
(1)双组分纤维纺粘针刺非织造成布的生产。工艺品流程如实例1之(1)，只是原料之1的COPET被PA6取代，生产过程与工艺条件控制有如下不同：
PA6分别在1b、1c中干燥，温度为150±1℃，螺杆挤压机工作温度278±1℃；PA6进入副纺丝箱其工作温度275±1℃；主纺丝箱喷丝板孔数为36f×12、36f×16、72f×16，为桔瓣型；成网机在向针刺机输送纤网时走布速度为4.6m/min。其余工艺条件控制与 实例1之(1)同。产品PET/PA6纺粘针刺非织造布幅宽5.3m，其克重为280g/m2，单丝纤度4.0dtex。
(2)双组分纤维纺粘热轧非织造布的生产。工艺流程如实例1之(2)，原料之1的PA6取代COPET，工艺条件的控制除以下不同外其他皆与上述之(1)相同。1、成网机向热轧机输送纤网，2、走布速度为3.0m/min，3、热轧机轧辊温度为250±1℃，横向线压力9.5MPa。产品PET/PA6纺粘热轧非织造布幅宽5.2m，克重为200g/m2，单丝纤度1.8dtex。
实例3
PET/PBT双组分纤维纺粘热轧非织造布生产。
工艺流程如实例1，成网机给热轧机输送纤网。原料之一的COPET被PBT取代。工艺条件的控制除以下几处改变外均与实例1相同：
PBT分别在1b、1c中干燥，温度150±1℃，干燥时间5h，所有干燥树脂含水量≤30ppm。干燥好的PBT，分别经过螺杆挤压，过滤后，先进入副纺丝机后进入主纺丝机与PET复合喷丝。PBT在螺杆挤压机内其工作温度278±1℃，进入副纺丝机其工件温度为279±1℃。两主纺丝箱的喷板的孔数为96-120f，为桔瓣型。喷丝经侧吹风、管道气流牵伸后经摆丝机摆丝在成网机的网帘上成网，成网机向热轧机输送纤网，其走布速度31m/min；热轧机轧辊温度260-270℃，横向线压力8-10MPa。
PET/PBT双组分纺粘热轧非织造布的规格：重量：40g/m2，单丝纤度1.11dtex，幅宽5.2m。
实例4
PP/PE双组分纤维纺粘热轧非织造布生产。
工艺流程如附图所示，PP、PE粒不用干燥直接进入螺杆挤压机。PP物料经挤压，过滤入两主纺丝箱，螺杆挤压机工作温度246±1℃，主纺丝机工作温度236±1℃；PE料分两路经挤压、过滤入两副纺丝箱，螺杆挤压机式作温度220±1℃，副纺丝箱工作温度210±1℃。螺杆挤压机挤出量PP 280kg/h(一台)，PE：180(两台，每台90)kg/h。主纺丝箱喷丝板孔数为120f的单组件为皮芯型。喷丝经侧吹风，管道气流牵伸。摆丝在成网机的网帘上，将纤网直接送至热轧机，走布速度12m/min，轧辊温度135-145℃，横向线压力6MPa。
PP/PE双组分纺粘热轧非织造布规格为：幅宽5.2m，克重150g/m2，单丝纤度1.8dtex。
实例5
PET/COPET和PET/PA6两种双组分复合纺粘针刺、纺粘热轧非织造布的生产。
工艺流程如附图所示：PET切片经1a干燥、2a挤出、3a过滤后分入主纺丝箱4a1、4a2；COPET和PA6分别在1b、1c干燥，再分别经2b、2c挤出，3b、3c过滤后分别入副纺丝箱4b1、4b2，再分别到主纺丝箱，进行PET/COPET和PET/PA6双组分喷丝。两种复合不同的双组分喷丝均经5a、5b侧吹风，6a、6b管道气流牵伸，7a、7b摆丝在成网机8上成网，如实例1、2所述成网机双向输送可生产不同双组分复合针刺或热轧非织造布。其各步骤的工艺条件是：PET与COPET的干燥、挤压、过滤、分入主和副纺丝箱及复合喷丝、侧吹风、牵伸、摆丝的工艺条件与实例1同；而PET与PA6的同样步骤的工艺条件与实例2同。针刺产品需在成网机向针刺机输送纤网，其走布速度4.6m/min，经予、主针刺，张力调节，切边成卷而成PET/COPET和PET/PA6复合纺粘针刺非织造布，其克重为280g/m2，单丝纤度4.0dtex.
热轧产品需要成网机向热轧机输送纤网，其走布速度4m/min，经热轧机热轧，轧辊温度255-260℃，横向线压6-7MPa。.再经张力调节切边成卷而成PET/COPET和PET/PA6复合纺粘热轧非织造成布。其克重130g/m2，单丝纤度1.5dtex。
实例6
PET/COPET和PET/PBT双组分复合纺粘针刺、纺粘热轧非织造布的生产。
工艺流程同实例5以PBT代替PA6；工艺条件与例1、例3同，成网及针刺、热轧与例5相同。产品规格：
克重200g/m2，单丝纤度3.5dtex；喷丝板孔数：36f×37成网机走布速度：5.6m/min。
其纺粘热轧产品的克重150g/m2，喷丝板孔数：36f×12单纤度1.5dtex，成网机的走布速度：3.3m/min。