一種多層複合玄武巖非織造材料及製備方法

2023-04-30 00:34:26

專利名稱：一種多層複合玄武巖非織造材料及製備方法
技術領域：
本發明涉及複合非織造材料領域，特別是涉及一種玄武巖複合非織造材料及其製備方法。
背景技術：
火山巖是火山爆發後形成的多孔形石材，非常珍貴。玄武巖作為一種火成巖，是從熔融形態下演化而成，含豐富的鈉、鎂、鋁、矽、鈣、錳、鐵、磷、鎳、鈷等礦物質。因其表面均勻布滿氣孔，古色古香，且具有導電係數小、無放射性、永不褪色等特性；以及抗風化、耐高溫、 吸聲降噪、吸水防滑阻熱、調節空氣溼度、改善生態環境等功能。法國的Paul Dhe是第一個想利用玄武巖擠出玄武巖纖維的人。目前玄武巖纖維是延續相似於玻纖拉絲的辦法製造而成。首先，需求將開採出的玄武巖停止破裂摧毀處置和洗濯；然後裝入與投料機相連的料倉內，由投料機將原料投入到用天然氣加熱的窯爐的熔化部，例如專利ZL97199852. 3、ZL200410101966. 0，都是利用這種方法紡絲。但這些都是利用機械拉伸製造纖維，再利用傳統紡織方法進行織造；生產速度慢，成本高，生產難度也比較大。

發明內容
本發明的目的是提供一種新的玄武巖複合非織造材料及其製備方法。為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案本申請公開了一種玄武巖複合非織造材料，包括至少一層玄武巖纖網層和至少兩層纖網層，玄武巖纖網層夾設於兩層纖網層之間。需要指出的是，玄武巖纖網層夾設於兩層纖網層之間，並不是本申請中玄武巖複合非織造材料層數的限定，只是一種結構；也就是說，本申請中的玄武巖複合非織造材料可以具有多層玄武巖纖網層，並且各層玄武巖纖網層分別夾設於纖網層之間，形成夾心結構。進一步的，玄武巖纖網層採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸直接成網。需要指出的是，本發明中，玄武巖纖網層直接採用熔融鋪網成形，而不是傳統的先製備玄武巖纖維，再通過玄武巖纖維紡織成網；因此，大大的提高了生產效率，也降低了生產成本。更進一步的，高壓氣流與纖維的角度是水平向下5° -85°之間。本申請中，玄武巖纖網層與纖網層採用針刺、水刺、超聲波、熱軋粘合中的其中一種進行複合固結。進一步的，普通纖網層採用纖維梳理成網或紡絲成網。本申請中，優選的普通纖網層的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺中的至少一種。優選的，玄武巖熔融紡絲纖維的細度為l-5d。本申請還公開了一種玄武巖複合非織造材料的製備方法，包括如下步驟，A.第一纖網層成網採用梳理成網或紡絲成網；
B.玄武巖纖網層成網第一纖網層上進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層上的玄武巖纖網層；C.第二纖網層成網在玄武巖纖網層上進行梳理成網或紡絲成網，形成鋪設於玄武巖纖網層上的第二纖網層；D複合固結將第一纖維層、玄武巖纖網層和第二纖網層複合固結。本申請的製備方法中，複合固結為針刺、水刺、超聲波、熱軋粘合固結中的其中一種。進一步的，第一纖網層和第二纖網層的材料分別包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺中的至少一種。本申請的實施方式中，玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網具體過程包括玄武巖熔融、螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網。由於採用以上技術方案，本發明的有益效果在於本申請的玄武巖複合非織造材料與傳統的玄武巖纖維複合材料相比，生產效率高，成本低，且綜合特性強，如過濾性、耐高溫性、吸聲降噪性、吸水防滑阻熱性、調節空氣溼度能力特性等。本申請的玄武巖複合非織造材料製備方法中，不需要對玄武巖進行機械牽伸形成玄武巖纖維後進行紡織，而是直接採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸成網，生產工藝簡單，大大的降低了生產難度，提高了生產效率。


圖1是本發明實施例中製備的玄武巖複合非織造材料的結構示意圖；圖2是本發明實施例中製備玄武巖複合非織造材料的生產設備的結構示意圖；圖3是本發明另一實施例中製備玄武巖複合非織造材料的生產設備的結構示意圖。
具體實施例方式傳統的玄武巖纖維複合材料中，玄武巖纖網層是由玄武巖纖維紡織成網的，即先機械牽伸形成玄武巖纖維，然後利用玄武巖纖維進行紡織。本申請的玄武巖複合非織造材料中，玄武巖纖網層夾設於兩層普通(指非玄武巖纖網層)纖網層之間，並且，玄武巖纖網層採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸直接成網，高壓氣流與纖維的角度是水平向下 5° -85°之間。其中普通纖網層的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺中的至少一種。在本申請的玄武巖複合非織造材料的製備方法包括A.第一纖網層成網採用梳理成網或紡絲成網；B.玄武巖纖網層成網第一纖網層上進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層上的玄武巖纖網層；C.第二纖網層成網在玄武巖纖網層上進行梳理成網或紡絲成網，形成鋪設於玄武巖纖網層上的第二纖網層；D複合固結將第一纖維層、玄武巖纖網層和第二纖網層複合固結。本申請中，複合固結選自但不僅限於針刺、水刺、超聲波、熱軋粘合固結中的一種。其中，針刺固結是通過針刺設備帶有刺鉤的刺針上下運動，刺溝帶動部分纖維上下穿插，互相糾纏抱結，形成固結；水刺固結是通過高壓微細水流帶動纖維上下運動，糾纏抱合固結； 超聲波固結是利用超聲波將部分高聚物纖維熔融粘合固結；熱軋粘合固結是通過熱軋輥上下擠壓，使部分高聚物纖維熔融粘結固結。本申請提供了一種玄武巖複合非織造材料的生產線，包括設置於網帶上方的至少兩臺高聚物鋪網設備、至少一臺玄武巖紡絲成網設備和複合固結設備；其中玄武巖紡絲成網設備間隔式的依次安裝於高聚物鋪網設備之間；複合固結設備安裝於網帶傳送方向的末端。即網帶依次經過高聚物鋪網設備、玄武巖紡絲成網設備、高聚物鋪網設備、玄武巖紡絲成網設備、高聚物鋪網設備、玄武巖紡絲成網設備......高聚物鋪網設備、複合固結設備。本申請的生產線中，玄武巖紡絲成網設備包括玄武巖石破碎裝置和熔融紡絲裝置，玄武巖石破碎裝置的出口與熔融紡絲裝置的入口連通，破碎後的玄武巖石進入熔融紡絲裝置，熔融後通過螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網，噴絲板噴絲孔直徑為6-100 μ m,噴絲孔密度為500-7000個/m。玄武巖石破碎裝置的出口設有過濾網，濾網的孔徑小於或等於2cm。本申請的生產線中，高聚物鋪網設備選自纖維梳理設備和紡絲成網設備中的一種或兩種。優選的紡絲產物設備為熔融紡絲裝置。本申請的生產線中，複合固結設備選自但不僅限於針刺設備、水刺設備、超聲波設備、熱軋粘合固結設備中的一種。進一步的，複合固結後，本申請的生產線中，採用卷繞輥對玄武巖複合非織造材料進行卷繞。本申請的一個實施例中，玄武巖複合非織造材料的生產線包括，兩臺高聚物鋪網設備、一臺玄武巖紡絲成網設備和複合固結設備。並且，兩臺高聚物鋪網設備均為纖維梳理設備。工藝流程包括，高聚物短纖經第一臺纖維梳理設備梳理成網，形成第一纖網層；然後， 第一纖網層經網帶傳送到玄武巖紡絲成網設備下方，玄武巖經熔融紡絲和高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層上的玄武巖纖網層；然後，兩層重疊鋪設的纖網層(第一纖網層和玄武巖纖網層)再經網帶傳送到第二臺纖維梳理設備下方，在玄武巖纖網層上鋪設第二纖網層，形成玄武巖纖網層夾於第一纖網層和第二纖網層中間的夾心結構。最後，網帶將該夾心結構的三層纖網傳送到複合固結設備處，將其複合固結，形成本申請所述的玄武巖複合非織造材料。本申請的另一個實施例中，玄武巖複合非織造材料的生產線包括，兩臺高聚物鋪網設備、一臺玄武巖紡絲成網設備和複合固結設備。並且，兩臺高聚物鋪網設備均為熔融紡絲成網設備。生產工藝中，第一纖網層和第二纖網層均採用熔融紡絲成網，其餘部分與上述工藝流程相同。本申請的玄武巖複合非織造材料與傳統的玄武巖纖維複合材料相比，生產效率高，成本低，且綜合特性強，如過濾性、耐高溫性、吸聲降噪性、吸水防滑阻熱性、調節空氣溼度能力特性等。本申請的玄武巖複合非織造材料製備方法中，不需要對玄武巖進行機械牽伸形成玄武巖纖維後進行紡織，而是直接採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸成網，生產工藝簡單，大大的降低了生產難度，提高了生產效率。
下面通過具體實施例並結合附圖對本發明作進一步詳細說明。以下實施例僅僅對本發明進行進一步的說明，不應理解為對本發明的限制。實施例一本例中，玄武巖複合非織造材料由三層纖網組成，如圖1所示，分別為第一纖網層 2和第二纖網層4、以及夾於第一纖網層2和第二纖網層4之間的玄武巖纖網層3。其中第一纖網層2和第二纖網層4均為聚酯纖網層。本例中，玄武巖複合非織造材料的生產線包括，如圖2所示，依次設置於網帶11上方的第一短纖梳理設備12、玄武巖紡絲成網設備13、第二短纖梳理設備14和針刺固結設備 15，以及設置於針刺固結設備15輸出端的卷繞輥16。其中，玄武巖紡絲成網設備13包括玄武巖石破碎裝置和熔融紡絲裝置(未畫)，玄武巖石破碎裝置的出口與熔融紡絲裝置的入口連通，破碎後的玄武巖石進入熔融紡絲裝置，噴絲板噴絲孔直徑為15-25 μ m,玄武巖石破碎裝置的出口設有過濾網，濾網的孔徑小於或等於2cm，噴絲板幅寬約7. 3m，略寬於產品幅寬，產品幅寬約7m，噴絲板噴絲孔3000個/m。玄武巖熔融紡絲工藝包括，玄武巖熔融後通過螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網；其中，熔融時間10秒，熔融溫度1450°C，高壓氣流的氣壓lOOOOpa，氣流溫度在10°C _15°C之間，獲得的玄武巖纖網層中平均纖維細度2丹尼爾Cd)。本例中，玄武巖複合非織造材料的製備方法，在本例上述生產線上進行，具體包括A.第一纖網層成網聚酯短纖原料採用第一短纖梳理機設備12梳理成網形成第一纖網層2 ；B.玄武巖纖網層成網第一纖網層2經網帶11傳送到玄武巖紡絲成網設備13下方，玄武巖紡絲成網設備13在第一纖網層2上直接進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層2上的玄武巖纖網層3 ；C.第二纖網層成網第二短纖梳理機設備14以聚酯短纖為原料在玄武巖纖網層3 上進行纖維梳理成網，形成鋪設於玄武巖纖網層3上的第二纖網層4 ；D複合固結將依次疊加的第一纖維層2、玄武巖纖網層3和第二纖網層4針刺固結。其中，聚酯短纖的纖維細度為0. 5-3. 5d。經過上述三個步驟即獲得本例所述的玄武巖複合非織造材料，最後，採用卷繞輥16卷繞收集。實施例二本例中，玄武巖複合非織造材料由三層纖網組成，如圖1所示，分別為第一纖網層 2和第二纖網層4、以及夾於第一纖網層2和第二纖網4之間的玄武巖纖網層3。其中第一纖網層2和第二纖網4均為聚丙烯纖網層。本例中，玄武巖複合非織造材料的生產線包括，如圖3所示，依次設置於網帶21上方的第一紡粘紡絲鋪網設備22、玄武巖紡絲成網設備23、第二紡粘紡絲鋪網設備M和針刺固結設備25，以及設置於針刺固結設備25輸出端的卷繞輥26。其中，玄武巖紡絲成網設備 23包括玄武巖石破碎裝置和熔融紡絲裝置(未畫)，玄武巖石破碎裝置的出口與熔融紡絲裝置的入口連通，破碎後的玄武巖石進入熔融紡絲裝置，噴絲板噴絲孔直徑為5-15 μ m，玄武巖石破碎裝置的出口設有過濾網，濾網的孔徑小於或等於2cm，噴絲板幅寬約3. 2m，略寬於產品幅寬，產品幅寬約3m，噴絲板噴絲孔5000個/m。玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網工藝包括，玄武巖熔融後通過螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網；其中，熔融時間8秒，熔融溫度1650°C，高壓氣流的氣壓約20000pa，氣流溫度在10°C _15°C之間，獲得的玄武巖纖網層中平均纖維細度1. 5丹尼爾(1. 5d)。本例中，玄武巖複合非織造材料的製備方法，在本例上述生產線上進行，具體包括A.第一纖網層成網聚丙烯原料採用第一紡粘紡絲鋪網設備22熔融紡絲成網形成第一纖網層2;B.玄武巖纖網層成網第一纖網層2經網帶21傳送到玄武巖紡絲成網設備23下方，玄武巖紡絲成網設備23在第一纖網層2上直接進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層2上的玄武巖纖網層3 ；C.第二纖網層成網第二紡粘紡絲鋪網設備M以聚丙烯為原料在玄武巖纖網層3 上進行熔融紡絲成網，形成鋪設於玄武巖纖網層3上的第二纖網層4 ；D複合固結將依次疊加的第一纖維層2、玄武巖纖網層3和第二纖網層4針刺固結。其中，熔融紡絲形成的聚丙烯纖網層中纖維細度為0. 5-3. 5d。經過上述三個步驟即獲得本例所述的玄武巖複合非織造材料，最後，採用卷繞輥26卷繞收集。實施例三本例中，玄武巖複合非織造材料由三層纖網組成，如圖1所示，分別為第一纖網層 2和第二纖網層4、以及夾於第一纖網層2和第二纖網層4之間的玄武巖纖網層3。其中第一纖網層2為聚乙烯纖網層，第二纖網層4為聚醯胺纖網層。本例中，玄武巖複合非織造材料的生產線包括，依次設置於網帶上方的短纖梳理機設備、玄武巖紡絲成網設備、紡粘紡絲鋪網設備和熱軋粘合固結設備，以及設置於熱軋粘合固結設備輸出端的卷繞輥。其中，玄武巖紡絲成網設備包括玄武巖石破碎裝置和熔融紡絲裝置，玄武巖石破碎裝置的出口與熔融紡絲裝置的入口連通，破碎後的玄武巖石進入熔融紡絲裝置，噴絲板噴絲孔直徑為5-15 μ m，玄武巖石破碎裝置的出口設有過濾網，濾網的孔徑小於或等於2cm，噴絲板幅寬約3. 2m,略寬於產品幅寬，產品幅寬約3m，噴絲板噴絲孔 1000個/m。玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網工藝包括，玄武巖熔融後通過螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網；其中，熔融時間8秒，熔融溫度1650°C，高壓氣流的氣壓約20000pa，氣流溫度在10°C _15°C之間，獲得的玄武巖纖網層中平均纖維細度4. 5丹尼爾(4. 5d)。本例中，玄武巖複合非織造材料的製備方法，在本例上述生產線上進行，具體包括A.第一纖網層成網聚乙烯短纖原料採用短纖梳理機設備梳理成網形成第一纖網層2;B.玄武巖纖網層成網第一纖網層2經網帶傳送到玄武巖熔融紡絲成網設備下方，玄武巖熔融紡絲成網設備在第一纖網層2上直接進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層2上的玄武巖纖網層3 ；C.第二纖網層成網紡粘紡絲鋪網設備以聚醯胺為原料在玄武巖纖網層3上進行熔融紡絲成網，形成鋪設於玄武巖纖網層3上的第二纖網層4 ；D複合固結將依次疊加的第一纖維層2、玄武巖纖網層3和第二纖網層4針刺固結。其中，聚乙烯短纖的纖維細度為0. 5-3. 5d ；熔融紡絲形成的聚醯胺的纖維細度為 0. 5-3. 5d。經過上述三個步驟即獲得本例所述的玄武巖複合非織造材料，最後，採用卷繞輥卷繞收集。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。比如，第一纖網層和第二纖網層可以用梳理成網工藝，也可以用紡絲成網，紡絲成網中可以採用溶液紡、熔融紡等現有設備和工藝。
權利要求
1.一種玄武巖複合非織造材料，其特徵在於包括至少一層玄武巖纖網層和至少兩層普通纖網層，所述玄武巖纖網層夾設於兩層普通纖網層之間。
2.根據權利要求1所述的玄武巖複合非織造材料，其特徵在於所述玄武巖纖網層採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸直接成網，所述高壓氣流與玄武巖熔融紡絲纖維的角度是水平向下5° -85°之間。
3.根據權利要求2所述的玄武巖複合非織造材料，其特徵在於所述玄武巖熔融紡絲纖維的細度為l-5d。
4.根據權利要求1-3任一項所述的玄武巖複合非織造材料，其特徵在於所述玄武巖纖網層與普通纖網層採用針刺、水刺、超聲波、熱軋粘合中的其中一種進行複合固結。
5.根據權利要求1-3任一項所述的玄武巖複合非織造材料，其特徵在於所述普通纖網層採用纖維梳理成網或紡絲成網。
6.根據權利要求1-3任一項所述的玄武巖複合非織造材料，其特徵在於所述普通纖網層的材料包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺中的至少一種。
7.—種玄武巖複合非織造材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟，A.第一纖網層成網採用梳理成網或紡絲成網；B.玄武巖纖網層成網第一纖網層上進行玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網，形成鋪設於第一纖網層上的玄武巖纖網層；C.第二纖網層成網在玄武巖纖網層上進行梳理成網或紡絲成網，形成鋪設於玄武巖纖網層上的第二纖網層；D複合固結將第一纖維層、玄武巖纖網層和第二纖網層複合固結。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述複合固結為針刺、水刺、超聲波、 熱軋粘合固結中的其中一種。
9.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述第一纖網層和第二纖網層的材料分別包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺中的至少一種。
10.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述玄武巖熔融紡絲高壓氣流牽伸成網具體過程包括玄武巖熔融、螺杆擠壓、計量泵計量、熔體分配、噴絲板噴絲、冷空氣高壓氣流牽伸鋪網。
全文摘要
本發明公開了一種玄武巖複合非織造材料，包括至少一層玄武巖纖網層和至少兩層普通纖網層，玄武巖纖網層夾設於兩層普通纖網層之間。本發明還公開了一種上述玄武巖複合非織造材料的製備方法。本申請的玄武巖複合非織造材料與傳統的玄武巖纖維複合材料相比，生產效率高，成本低，過濾性、耐高溫性、吸聲降噪性、吸水防滑阻熱性、調節空氣溼度能力等綜合特性強。本申請的玄武巖複合非織造材料製備方法中，不需要對玄武巖進行機械牽伸形成玄武巖纖維後進行紡織，而是直接採用玄武巖熔融紡絲經高壓氣流牽伸成網，生產工藝簡單，大大的降低了生產難度，提高了生產效率。
文檔編號D04H3/02GK102560903SQ201110456059
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者陳光林 申請人:山東俊富非織造材料有限公司