复合熔喷制备非织造材料的创新点
熔喷非织造材料具有纤维超细、比表面积大、孔径小、孔隙率高等特点,且其工艺流程短、成本低,广泛应用于医用防护材料、过滤材料、保暖材料、吸音材料和吸油材料等领域,是环境保护、医疗防护、军用保暖等产业用纺织品中不可或缺的关键材料。
然而,熔喷自身技术的特点也导致了其产品应用过程中必须解决的几个关键技术矛盾,比如熔喷工艺要求原料聚合物具有较高的熔融指数、低的分子量,而该原料聚合物在高温高速热空气牵伸、短程冷却成型工艺存在难以结晶而导致纤维及纤网力学性能差的矛盾;熔喷纤维超细、柔软与纤网抗压性、压缩回弹性不足的矛盾;超细纤维非织造材料极佳的过滤性、屏蔽性与高过滤阻力、低容尘量的矛盾等。
该项目的成功研发全面提升了国产熔喷非织造材料与产品的技术水平,大大提高了熔喷产品在过滤材料、保暖材料和吸音材料中的服役性能,是我国产业用纺织品技术领域又一新亮点。
复合熔喷制备非织造材料的创新点:
首先,项目组发明了纳米掺杂耐久驻极复合熔喷制备技术,利用纳米电气石永久驻极效应和8-乙烯基POSS笼型空间效应,结合电晕放电驻极工艺,首创发明纳米掺杂制备耐久驻极复合熔喷非织造材料及制备技术,解决了纳米粒子在超细纤维基体中均匀分散、相容和相畴尺寸控制问题,改善了熔喷非织造材料驻极效果和耐久特性,突破了熔喷非织造材料过滤效率与阻力矛盾问题,揭示了驻极材料的过滤机理。
其次,研发了短纤插层高弹耐压复合熔喷制备技术:基于PP熔喷生产装置,增设梳理开松、气流输送辅助单元,成功研制出短纤插层熔喷复合技术,利用高卷曲、中空PET短纤维的耐压和保暖特性,制备了性能优良的多维孔隙结构的亚高效过滤材料、优良的吸音和保暖材料,解决了熔喷非织造材料同时兼备低阻与高容尘和蓬松柔软与高回弹的技术难点。
再次,发明了在线喷射纤维状热熔胶的织物层间复合装置及技术:研发一套基于在线喷射纤维状热溶胶的织物层间复合装置,创新设计了针织/熔喷、静电纺/熔喷、气流成网/熔喷多种层间复合非织造材料复合技术,利用层间材料协调增效机制,弥补了单一熔喷非织造材料抗拉、耐磨等力学及过滤精度不高等不足,开发出高强耐磨复合熔喷非织造保暖材料及孔径梯度分布复合熔喷聚乳酸环保型非织造精密过滤材料。
最后,攻克了双组分熔喷纳微纤维非织材料制备技术:通过引进、消化吸收美国Norson先进双组分熔喷技术,建成国内首条双组分熔喷生产线,通过研究国产PP、PET流变性能,优化双组分熔喷工艺,首次提出快速冷却相分离与水刺冲击辅助双组分熔喷纤维开纤技术,成功制备出具有自主知识产权PP/PET双组分熔喷纳微纤维非织造材料,并利用自行设计的纳米掺杂驻极技术,开发出耐久驻极双组分复合熔喷纳微纤维非织造高效过滤材料。
在应用领域,复合熔喷非织造材料以传统熔喷技术为基础,结合纳米掺杂、纤维插层、层间复合和双组分熔喷等技术,开发了系列过滤材料、保暖材料、吸音材料,项目研究成果已实现产业化,由天津泰达洁净材料有限公司投入生产,发财制造(深圳)有限公司、上海大胜卫生用品制造有限公司、中国人民解放军总后勤部军需装备研究所等单位投入应用,产品应用范围涉及医用防护口罩、空调高效过滤材料、军用保暖材料、车用吸音棉等多个领域。
自2007年实现产业化生产以来,新增销售额2.73亿元,实现利润0.57亿元,上缴税金0.11亿元,外汇创收811万美元,产品除在国内市场销售外,还远销港澳台地区、日本、印度、美国、英国、俄罗斯等国。
项目组开发的复合型熔喷非织造布将有利于推动我国产业用纺织品朝高质量、高档次方向发展,具有较好的社会效益和经济效益。