CN108442033A - 功能性非织造布及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能性非织造布，包括由若干非织造布纤维组成的非织造布本体、以及固定连接于所述非织造布纤维的功能性颗粒；所述功能性颗粒具有相对的固定端与自由端，所述功能性颗粒的固定端位于所述非织造布纤维的表层内，所述功能性颗粒的自由端位于所述非织造布纤维的表层外。本发明中的由于功能性颗粒极小部分结构位于非织造布纤维的表层内，而功能性颗粒大部分结构位于非织造布纤维的表层外，因此功能性颗粒的作用能最大限度的发挥。相较于传统的由胶粘剂将功能性颗粒与非织造布纤维包裹在一起，以及将功能性颗粒与聚合物混炼后经熔体拉丝而成的功能性非织造布，能更好的发挥功能性颗粒的作用。

Description

功能性非织造布及其制作方法

技术领域

本发明涉及织物功能性处理领域，尤其涉及功能性非织造布及其制作方法。

背景技术

非织造布是纺织工业中最年轻，而且有发展前途的新兴领域。由于其工艺流程短，产量高，成本低，品种变化快。原材料广泛而应用于各行各业中。随着需求的动力强劲，特别是高端市场的需求。其技术创新的方向在功能化上：阻燃、耐高温、抗菌、耐磨、导电等。例如，在非织造布过滤领域“粗放过滤”已不能满足现实与市场需求。如雾霾天气便催生了“精细过滤”的发展。其精细过滤的核心，就是让非织造布赋予多功能化。

目前，这些功能性非织造布，都是将功能性颗粒材料附载到其非织造布纤维上而实现的。目前，这些功能性颗粒材料附载方式为二大类：其一：粉体与胶粘剂混合后，再对非织造布进行浸渍涂覆，喷洒涂覆，泡沫涂覆等方式整理。由胶粘剂将粉体与非织造布非织造布纤维包裹在一起，并成膜固定。其二：粉体与聚合物混炼拉丝法是将粉体与聚合物混炼后，经熔体拉丝而成，使粉体包裹在聚合物中而固定。虽然，这两大类功能性颗粒的附载方法，对功能性非织造布有所贡献。但随着市场的高端化和精细化的需求，也呈现出了如下弊端：一、以“比表面积”产生功能的粉体，因胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维的聚合物或者涂覆于非织造布纤维上的胶粘剂)的包覆而功能大降。以活性炭吸附剂为例说明：活性类80-90％以上由碳元素组成，成为了吸附剂的主因。但所有的吸附过程都发生在碳粒孔隙和表面进行的。经高温及活化剂制取的活性炭，具有了物理吸附和化学吸附两大功能。能有效在除去色度、臭味，有机和无机污染物，能除去某些有害重金属等。在化学工程中，活性炭可作为催化剂和催化剂载体。活性炭这些功能的出现和吸附效率，都跟孔隙结构和巨大比表面积相关。但是，活性炭粉体经胶粘剂涂覆，或者与聚合物混炼拉丝后，其颗粒表面全部被胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维的聚合物或者涂覆于非织造布纤维上的胶粘剂)包裹住了。使其产生主要作用的孔隙堵塞、封闭。其结果是被吸附物不能进入其孔隙，使其巨大的比表面积发挥不了吸附作用。直接导致粉本的吸附功能大降或者消失。因此上述功能性非织造布由于功能性颗粒包覆于胶粘剂膜内或者聚合物体内，产生了对粉体的功能性限制，减低甚至屏蔽作用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供功能性非织造布，旨在解决现有技术中，功能性非织造布的功能性较差的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

功能性非织造布，包括由若干非织造布纤维组成的非织造布本体、以及固定连接于所述非织造布纤维的功能性颗粒；所述功能性颗粒具有相对的固定端与自由端，所述功能性颗粒的固定端位于所述非织造布纤维的表层内，所述功能性颗粒的自由端位于所述非织造布纤维的表层外。

进一步地，所述功能性颗粒为活性炭颗粒。

进一步地，所述功能性颗粒为过滤材料颗粒。

进一步地，所述功能性颗粒为光催化剂颗粒。

进一步地，所述功能性颗粒为热电性颗粒。

进一步地，所述功能性颗粒为压电式颗粒。

本发明的另一个目的在于提供一种功能性非织造布的制作方法，包括如下步骤：

S1、将组成非织造布本体的非织造布纤维加热至临近粘流态；

S3、将所述功能性颗粒加热至粘流态；

S5、将处于粘流态的所述功能性颗粒冲击至处于临近粘流态的所述非织造布纤维，使所述功能性颗粒的固定端位于所述非织造布的表层内，所述功能性颗粒的自由端位于所述非织造布纤维的表层外；

S6、冷却。

进一步地，在所述步骤S5之前还包括如下步骤：

S4、将所述非织造布本体置于倾斜设置的凹凸反射板。

进一步地，在所述步骤S3之前还包括如下步骤：

S2、利用流化床将所述功能性颗粒加工至流化态分布。

进一步地，所述步骤S3具体为：

利用螺旋加热器将所述功能性颗粒加热至粘流态；

和或，所述步骤S5具体为：

利用恒温恒压喷嘴将处于粘流态的所述功能性颗粒冲击至处于临近粘流态的所述非织造布纤维。

本发明的有益效果：由于功能性颗粒极小部分结构位于非织造布纤维的表层内，而功能性颗粒大部分结构位于非织造布纤维的表层外，因此功能性颗粒的作用能最大限度的发挥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中功能性颗粒设于非织造布纤维时的结构示意图；

图2为本发明的实施例中功能性非织造布的制作方法的流程框图；

图3为本发明的实施例中向非织造布本体上的非织造布纤维冲击功能性颗粒的加工示意图；

图中：

1、非织造布纤维；2、功能性颗粒；3、非织造布本体；4、凹凸反射板；5、恒温恒压喷嘴。

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，以下结合附图及实施例，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提出了一种功能性非织造布，包括由若干非织造布纤维1组成的非织造布本体3、以及固定连接于非织造布纤维1的功能性颗粒2；功能性颗粒2具有相对的固定端与自由端，功能性颗粒2的固定端位于非织造布纤维1的表层内，功能性颗粒2的自由端位于非织造布纤维1的表层外。

在本发明的实施例中，由于功能性颗粒2极小部分结构位于非织造布纤维1的表层内，而功能性颗粒2大部分结构位于非织造布纤维1的表层外，因此功能性颗粒2的作用能最大限度的发挥。相对于传统的：粉体与胶粘剂混合后，再对非织造布进行浸渍涂覆，喷洒涂覆，泡沫涂覆等方式整理。由胶粘剂将粉体与非织造布纤维1包裹在一起，并成膜固定；粉体与聚合物混炼拉丝法，是将粉体与聚合物混炼后，经熔体拉丝而成，使粉体包裹在聚合物中而固定；能有效发挥功能性颗粒2的作用。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布的一种具体实施方式，功能性颗粒2为活性炭颗粒。具体地，以“比表面积”为功能的功能性颗粒2，以活性炭吸附剂为例说明：活性类80-90％以上由碳元素组成，成为了吸附剂的主因。但所有的吸附过程都发生在碳粒孔隙和表面进行的。经高温及活化剂制取的活性炭，具有了物理吸附和化学吸附两大功能。能有效在除去色度、臭味，有机和无机污染物，能除去某些有害重金属等。在化学工程中，活性炭可作为催化剂和催化剂载体。活性炭这些功能的出现和吸附效率，都跟孔隙结构和巨大比表面积相关。因为功能性颗粒2只有小部分镶嵌进非织造布纤维1内，而大部分体积仍保留在非织造布纤维1之外。即功能性颗粒2的大部分表面积未被封闭。又因为孔隙结构的内部是丰富的微孔经，而且这些微孔径内部是相连相通的。不影响其吸附通路，即对吸附功能几乎没有任何影响。另一方面，比表面积颗粒镶嵌进非织造布纤维1的表面积只占小部分。而一般活性炭的比表面积约为600㎡/g—1600㎡/g，所以相比值几乎为零。根本不影响活性炭孔隙内的吸附物的流通，以及各种吸附效应的发生。所以不影响其吸附功能。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布的一种具体实施方式，功能性颗粒2为光催化剂颗粒。具体地，以“光催化剂”产生功能的功能性颗粒2，其功能产生的原理，是因为功能性颗粒2表面在紫外光及可见光的照射下，激发功能性颗粒2表面电子跃迁而产生的。让功能性颗粒2的小部份熔融镶嵌进入非织造布纤维1表面层内；颗粒的大部分仍暴露于非织造布纤维1之外。让光线全部、直接照射到功能性颗粒2表面上，使其表面的电子跃迁近到最大值。能让“光催化剂”产生最大催化功效。使功能性颗粒2的功能达到最大值。以锐钛型二氧化钛催化剂为例：二氧化钛可在紫外光的照射下，激发超氧自由基，可攻击甲醛、甲苯、二甲苯、氨等有害气体，有机污染物、细菌病毒等。不仅有消毒、灭菌的作用，而是将细胞遗体及体内的残余毒素全部分解为无害的二氧化碳和水。而自身不分解、不溶出，是环保型光催化剂。但是，当二氧化钛功能性颗粒2让胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)包覆后，都会产生如下弊端：1、因为胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)透光率不同。对紫外光和可见光都有不同程度的阻挡和过滤波长的作用，必然会大大降低二氧化钛的光催化作用。2、胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)包覆二氧化钛粉体后，由于成膜后的表面都很光滑，对光的反射量较大，则进入其薄膜内的光子会大大减少，也降低了二氧化钛光催化作用。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布的一种具体实施方式，功能性颗粒2为过滤材料颗粒。具体地，当过滤材料的表面有足够的粗糙度时，在其表面就会形成空气核，空气核内的低压能吸引小颗粒、微粒。拦截吸附其上，提高了过滤效率。功能性颗粒2的小部分熔融镶嵌进入非织造布纤维1表层内，功能性颗粒2的大部分仍暴露在非织造布纤维1之外，则非织造布纤维1由光滑表面生成“葡萄”状表面和熔滴。能让非织造布纤维1的表面粗糙度足够大，所以极大地提高了过滤效率并使容尘量增大。

在过滤材料上直接载入功能性颗粒2，滤材的表面能会增大。灰尘就容易吸附于功能性颗粒2表面，从而降低了功能性颗粒2的表面能。因为物体能量都有自动趋向降低，保持稳定的特点。所以，表面能大的功能性颗粒2附载入滤网中，必然会对附近的灰尘有吸附力，并兼具了容尘量。即增加了过滤效果的功能。但是当功能性颗粒2附载到过滤网上，而且功能性颗粒2以胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)包覆附载时，功能性颗粒2界面与胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)结合的两相界面上的分子或原子间，相互发生作用。改变了双方表面的自由能，双方平衡之后，功能性颗粒2功能性颗粒2只存在“剩余能”了。功能性颗粒2表面的自由能降低，即功能性颗粒2的功能大大降低了，甚至没有表面能作用了。此为传统方式的弊端。

以“表面能”产生功能的功能性颗粒2，其功能性颗粒2因为只有小部分镶嵌于非织造布纤维1表面内层，而功能性颗粒2的大部分仍露在非织造布纤维1之外。所以，功能性颗粒2镶嵌包覆部份与外露非织造布纤维1之外的部份相比的值很小。功能性颗粒2被包覆的表面与胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)相连相融，表面能的抵消，只是很小部分。即表面能只损失一小部分。即表面能的功能降低较小。把一块固体材料分解为小块，需要破坏它内部的化学键，所以需要能量。所需要的能量与小块材料的增加的能量相等，即表面能增加了，由于表面分子引力的不平衡，使表面分子比内部分子具有更多的能量，称为表面能。

因此本实施例提供的功能性非织造布相对于现有的功能性颗粒2附载于非织造布的两大类方法：胶粘剂涂覆法和聚合物混炼拉丝法；具有显著的技术效果：不需要用胶粘剂对功能性颗粒2进行全包覆；不需要用聚合物对功能性颗粒2进行全包覆；不需要胶粘剂，从根本上杜绝了“二次污染”(如口罩过滤材料，空气过滤材料)；由于没有胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)对功能性颗粒2的全包覆，所以功能性颗粒2的功能得到最大限度发挥，使功能性非织造布的功能特征达到最佳效果。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布的一种具体实施方式，功能性颗粒2为热电性颗粒。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布的一种具体实施方式，功能性颗粒2为压电式颗粒。

以“热电性和压电性”产生功能的功能性颗粒2，由于功能性颗粒2的小部分熔镶嵌进入非织造布纤维1表面层内，功能性颗粒2的大部分仍暴露于非织造布纤维1之外，所以能让“热电性和压电性”产生的条件：对流、温差、水分、压力、摩擦直接施加于功能性颗粒2表面，使功能性颗粒2的功能达到最佳值。

以电气石(Tuomalin)为例。电气石具有独特的异极对称结构，被解释为永久自发电极存在的原因。电气石自发电极效应表现为，电气石周围有静电场的存在。而且，电气石的自发电极为永久性电极，不受外界电场的影响。其电荷的来源，主要有两个方面：一是相对温度的变化率；二是压力变化产生的压力张量。温度和压力的变化引起电气石晶体之间的电势差发生变化，导致晶体总电极矩发生变化，产生的极化电荷远大于自发极化效应。电气石的这种电场效应主要表现为：电场对水的电解作用；静电场对带电离子的吸附中和作用，由此产生了诸多的功能：负离子、电解水、缩小水分子束，放射远红外线等，达到灭菌、消毒、除臭等功能。但是，现在将电气石功能性颗粒2附载到滤网上的方法是胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)包覆的方法，有如下弊端。由于电气石功效的发挥由以下条件产生：1、对流：空气、水或水气的流动；2、温度差：不只是热温，还包括冷却温差；3、水分：空气中的水汽，水分子束；4、压力：加诸重力、水压、气压等；5、摩擦：振动、流动等摩擦。以上诸条件中的任一项或者多项共同作用下，能引起强烈的电气石功能性颗粒2的功能效果。但是，当电气石功能性颗粒2包覆在胶粘剂或者聚合物(也即组成非织造布纤维1的聚合物或者涂覆于非织造布纤维1上的胶粘剂)内部，以上五个因素都不能直接施加到功能性颗粒2上，所以降低甚至屏蔽了电气石的功能。

如图1-图3所示，本发明实施例还提供了一种功能性非织造布的制作方法，包括如下步骤：

S1、将组成非织造布本体3的非织造布纤维1加热至临近粘流态；

S3、将功能性颗粒2加热至粘流态；

S5、将处于粘流态的功能性颗粒2冲击至处于临近粘流态的非织造布纤维1，使功能性颗粒2的固定端位于非织造布的表层内，功能性颗粒2的自由端位于非织造布的表层外；

S6、冷却。

非织造布纤维1具有玻璃态、高弹态及粘流态三个温度段性能。让功能性颗粒2在加热并于粘流态的状况下，靠功能性颗粒2的热能和动能冲击于临近粘流态的非织造布纤维1上，并让功能性颗粒2小部分进入非织造布纤维1表层内，功能性颗粒2大部分仍留在非织造布纤维1外面。临近粘流态的非纺织布纤维具有粘弹性能，当加热后的功能性颗粒2进入非织造布纤维1表面内层时，功能性颗粒2表面与处于聚合物状态的临近粘流态的非织造布纤维1成为粘连状态，加之随后的冷却，使得功能性颗粒2镶嵌进非织造布纤维1部分就固定至非织造布纤维1上了。进而制作出功能性颗粒2极小部分结构位于非织造布纤维1的表层内，而功能性颗粒2大部分结构位于非织造布纤维1的表层外的功能性非织造布，因此功能性颗粒2的作用能最大限度的发挥。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的功能性非织造布及其制作方法的一种具体实施方式，在步骤S5之前还包括如下步骤：

S4、将非织造布本体3置于倾斜设置的凹凸反射板4。将非织造布本体3置于倾斜设置的凹凸反射板4，因为非织造布纤维1之间的缝隙远大于功能性颗粒2。所以射击不到非织造布纤维1上的颗粒，会穿过非织造布纤维1缝隙。为了使这些没撞击到非织造布纤维1上的游离功能性颗粒2，重新有机会撞击上非织造布纤维1，设置有一定倾斜度的凹凸反射板4，将穿透过非织造布纤维1的功能性颗粒2，随机反射回去，让功能性颗粒2有再次撞击非织造布纤维1的概率大大提高了，非织造布纤维1上的着粉率显著提升。又因为凹凸反射板4有斜度，而且板面凹凸不平，所以反射回去的功能性颗粒2路径是随机漫反射状态，则功能性颗粒2在非织造布纤维1上的分布趋向于均衡状态。同时，在功能性颗粒2的反射的同时，随着功能性颗粒2运动的热气流也发生反射至非织造布纤维1上，进而实现对非织造布纤维1的加热使得非织造布纤维1持续有热量的供应，在一直保持临近粘流态的状态下还无需提供额外的热量供应。

同时，如图3所示，随着功能性颗粒2冲击至非织造布纤维1的热气流的流动方向如图中箭头所示，其能在非织造布纤维1上“行走”一段距离，不仅可以带着具有温度的功能性颗粒2继续冲击至非织造布纤维1上以提高功能性颗粒2镶嵌至非织造布纤维1上的比例，同时还能对非织造布纤维1提供热量以保持非织造布纤维1的热度，也即保证临近粘流态的状态。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的功能性非织造布及其制作方法的一种具体实施方式，在步骤S3之前还包括如下步骤：

S2、利用流化床将功能性颗粒2加工至流化态分布。由于功能性颗粒2属于纳米级范围，其表面能较大，功能性颗粒2容易聚团粘连。而造成功能性颗粒2在气流流动中容易产生节涌、沟流、聚团等不良行为。流化床技术作为一种强化气固接触手段，能将功能性颗粒2很好分散，实现功能性颗粒2平衡流化。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的功能性非织造布及其制作方法的一种具体实施方式，步骤S3具体为：

利用螺旋加热器将功能性颗粒2加热至粘流态；为了使功能性颗粒2既能保持良好的流化态分布，又能对功能性颗粒2进行预加热。利用螺旋加热器对功能性颗粒2进行加热，让功能性颗粒2在流化分散中加热更均衡。流化床将功能性颗粒2加工至流化态分布后进入螺旋加热器进行加热，在加热的同时进一步确保功能性颗粒2之间具有良好的分散效果。

步骤S5具体为：

利用恒温恒压喷嘴5将处于粘流态的功能性颗粒2冲击至处于临近粘流态的非织造布纤维1。恒温恒压喷嘴5用向非织造布纤维1提供恒定温度及压力的功能性颗粒2，也即保证功能性颗粒2具有足够的动能及稳定的温度，保证功能性颗粒2更加均匀以及精准的镶嵌于非织造布纤维1上，恒温恒压喷嘴5内具有加热装置用于对功能性颗粒2的温度进行热补偿。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。同样，在本发明实施例提供的功能性非织造布以及该功能性非织造布的制作方法还是用于其他对对功能性颗粒有需求的领域，不仅仅适用于非纺织布领域。

Claims (10)

1.功能性非织造布，其特征在于，包括由若干非织造布纤维组成的非织造布本体、以及固定连接于所述非织造布纤维的功能性颗粒；所述功能性颗粒具有相对的固定端与自由端，所述功能性颗粒的固定端位于所述非织造布纤维的表层内，所述功能性颗粒的自由端位于所述非织造布纤维的表层外。

2.根据权利要求1所述的功能性非织造布，其特征在于，所述功能性颗粒为活性炭颗粒。

3.根据权利要求1所述的功能性非织造布，其特征在于，所述功能性颗粒为过滤材料颗粒。

4.根据权利要求1所述的功能性非织造布，其特征在于，所述功能性颗粒为光催化剂颗粒。

5.根据权利要求1所述的功能性非织造布，其特征在于，所述功能性颗粒为热电性颗粒。

6.根据权利要求1所述的功能性非织造布，其特征在于，所述功能性颗粒为压电式颗粒。

7.如权利要求1-6任一项所述的功能性非织造布的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将组成非织造布本体的非织造布纤维加热至临近粘流态；

S3、将功能性颗粒加热至粘流态；

S5、将处于粘流态的所述功能性颗粒冲击至处于临近粘流态的所述非织造布纤维，使所述功能性颗粒的固定端位于所述非织造布纤维的表层内，所述功能性颗粒的自由端位于所述非织造布纤维的表层外；

S6、冷却。

8.根据权利要求7所述的功能性非织造布的制作方法，其特征在于，在所述步骤S5之前还包括如下步骤：

S4、将所述非织造布本体置于倾斜设置的凹凸反射板。

9.根据权利要求7所述的功能性非织造布的制作方法，其特征在于，在所述步骤S3之前还包括如下步骤：

S2、利用流化床将所述功能性颗粒加工至流化态分布。

10.根据权利要求8或9所述的功能性非织造布的制作方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

利用螺旋加热器将所述功能性颗粒加热至粘流态；

和/或，所述步骤S5具体为：

利用恒温恒压喷嘴将处于粘流态的所述功能性颗粒冲击至处于临近粘流态的所述非织造布纤维。