本發(fā)明涉及無紡布技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布及其制備工藝。
背景技術(shù)：
可制備單向拉伸膜的材料為超高分子量聚乙烯、PTFE、聚丙烯、PPS(聚苯硫醚)、P84(聚酰亞胺)，其中，超高分子量聚乙烯纖維，又稱高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是目前世界上比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，其分子量在100萬～500萬的聚乙烯所紡出的纖維。超高分子量聚乙烯纖維斷裂伸長低，斷裂功大，具有很強(qiáng)的吸收能量的能力，因而具有突出的抗沖擊性和抗切割性，同時，具有抗紫外線輻射，耐化學(xué)腐蝕，耐磨性等優(yōu)點(diǎn)。
無紡布又定義為非織造布，是由定向的或隨機(jī)的纖維而構(gòu)成，是新一代環(huán)保材料，具有防潮、透氣、柔韌、質(zhì)輕、不助燃、容易分解、無毒無刺激性、色彩豐富、價格低廉、可循環(huán)再用等特點(diǎn)。如多采用聚丙烯(pp材質(zhì))粒料為原料，經(jīng)高溫熔融、噴絲、鋪綱、熱壓卷取連續(xù)一步法生產(chǎn)而成。因具有布的外觀和某些性能而稱其為布。自1942年最早開始在美國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后，由于其具有較傳統(tǒng)織造布生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)量大、成本低、產(chǎn)品應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，如今，已成為紡織工業(yè)中發(fā)展最為迅速的新興領(lǐng)域。無紡布按加工方法不同可分為：紡粘無紡布、水刺無紡布、熱合無紡布、濕法無紡布、針刺無紡布等。無紡布具有許多功能上的優(yōu)異性能，用途極其廣泛，根據(jù)其用途可以分為：服裝用無紡布、家具裝飾/家居無紡布、醫(yī)療衛(wèi)生用無紡布、過濾材料用無紡布等。
隨著國家經(jīng)濟(jì)的日益騰飛，國家對基礎(chǔ)設(shè)施的施工質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，為提高國家基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、土木工程、高速鐵路、高速公路、跨河大橋等，國家大力發(fā)展土工材料科技，努力提高土工材料的強(qiáng)度和質(zhì)量。其中無紡布材料是主要的研究對象，國內(nèi)很多專利提出了不同的增強(qiáng)無紡布的方法，但都較為繁瑣且存在一定弊端，如晉江市港益纖維制品有限公司于2012年6月1日申請的中國專利《一種復(fù)合針刺無紡布》，專利號為201220256454.1，將經(jīng)編布鋪設(shè)在兩層無紡纖維網(wǎng)之間，然后用針刺的方式制成復(fù)合無紡布，這種方式是采用有機(jī)織或針織物與無紡纖維網(wǎng)復(fù)合的方式來提高無紡布的整體力學(xué)性能，這樣一方面提高了制造成本，另一方面機(jī)織物或針織物的加入嚴(yán)重影響了無紡布本身透水透氣的優(yōu)良特性，而且纖維的強(qiáng)度利用率較低。王常義于2008年10月30日申請的中國專利《一種非織造網(wǎng)格增強(qiáng)復(fù)合無紡布制造方法》，專利號為200810154952.3，采用了一種非織造網(wǎng)格的方式來增強(qiáng)無紡布，有效的解決了這一問題，充分利用了增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度，效率較高，但該方法只能對經(jīng)緯兩個方向進(jìn)行加強(qiáng)，對于具有其他方向上強(qiáng)度要求的無紡布還不適用，而且層間采用粘結(jié)的方式成型，整體穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布及其制備工藝，一次成型制造，使新型無紡布的整體力學(xué)性能增強(qiáng)，不僅具有更高的撕裂強(qiáng)度、拉伸斷裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度，而且具有良好的透水、透氣性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布，其包括超高分子量聚乙烯膜層，將所述超高分子量聚乙烯膜層進(jìn)行針刺后雙向拉伸，利用反復(fù)針刺和雙向拉伸的方式，使超高分子量聚乙烯膜層開纖，纖維絲以纏結(jié)的形式復(fù)合，受到壓縮，形成超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布。
優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯膜層的針刺密度為50-600針/平方厘米。
優(yōu)選的，所述新型無紡布中混合有金屬纖維絲或玻璃纖維絲中的一種或兩種。
優(yōu)選的，所述組成纖維絲中的超高分子量聚乙烯纖維絲所占重量百分比為10-100％，所述金屬纖維絲所占重量百分比為0-35％，所述玻璃纖維絲所占重量百分比為0-55％。
優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的直徑為0.003-0.03mm的細(xì)長纖維，所述金屬纖維絲的直徑為0.005-0.05mm的細(xì)長纖維，所述玻璃纖維絲的直徑為0.004-0.04mm的細(xì)長纖維。
優(yōu)選的，所述構(gòu)成新型無紡布中的超高分子量聚乙烯纖維絲為連續(xù)不切斷的纖維長絲，所述纖維絲長度不等，所述纖維絲的長度為10-2000mm。
本發(fā)明還公開了一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為50-600針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲后，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為100-300針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?-50％，拉伸速率為50-5000毫米/分鐘的條件下，沿著一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及拉伸：將纖維絲網(wǎng)層沿一個方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為50-350針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為0.2-2.5克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布；
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
優(yōu)選的，一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為350針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲后，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為200針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?0％，拉伸速率為3500毫米/分鐘的條件下，沿著一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及拉伸：將纖維絲網(wǎng)層沿一個方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為240針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為1.5克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布；
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
優(yōu)選的，所述步驟(4)、(5)中的拉伸方式可替換為雙向拉伸，將纖維絲網(wǎng)層在拉伸應(yīng)變?yōu)?-50％，拉伸速率為50-5000毫米/分鐘的條件下，先沿著一個方向拉伸，然后再沿著另一個方向拉伸。
優(yōu)選的，所述超高分子聚乙烯纖維絲的纖度范圍在0.5-20dtex，強(qiáng)力范圍在25-45cN/dtex。
與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的有益效果在于：
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布及其制備工藝，在層層鋪疊后的超高分子量聚乙烯膜上，經(jīng)針刺加固和拉伸后，形成新型無紡布，為一次成型制造，使新型無紡布的整體力學(xué)性能增強(qiáng)，不僅具有更高的撕裂強(qiáng)度、拉伸斷裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度，而且具有質(zhì)地好、良好的透水、透氣性能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布，包括超高分子量聚乙烯膜層，將所述超高分子量聚乙烯膜層進(jìn)行針刺后雙向拉伸，利用反復(fù)針刺和雙向拉伸的方式，使超高分子量聚乙烯膜層開纖，纖維絲以纏結(jié)的形式復(fù)合，受到壓縮，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布，其中，所述超高分子量聚乙烯纖維膜層進(jìn)行針刺后拉伸，利用反復(fù)針刺和拉伸的方式，使超高分子量聚乙烯纖維膜層開纖，其中，超高分子量聚乙烯纖維膜層的針刺密度為50-600針/平方厘米；針刺無紡布中混合有金屬纖維絲或玻璃纖維絲中的一種或兩種，組成纖維絲中的超高分子量聚乙烯纖維絲所占重量百分比為10-100％，所述金屬纖維絲所占重量百分比為0-35％，所述玻璃纖維絲所占重量百分比為0-55％，超高分子量聚乙烯纖維絲的直徑為0.003-0.03mm的細(xì)長纖維，所述金屬纖維絲的直徑為0.005-0.05mm的細(xì)長纖維，所述玻璃纖維絲的直徑為0.004-0.04mm的細(xì)長纖維；構(gòu)成新型無紡布中的超高分子量聚乙烯纖維絲為連續(xù)不切斷的纖維長絲，所述纖維絲長度不等，所述纖維絲的長度為10-2000mm。
本發(fā)明還公開了一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為50-600針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲后，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為100-300針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?-50％，拉伸速率為50-5000毫米/分鐘的條件下，沿著一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及拉伸：將纖維絲網(wǎng)層沿一個方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為50-350針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為0.2-2.5克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布；
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
優(yōu)選的，所述步驟(4)、(5)中的拉伸方式可替換為雙向拉伸，將纖維絲網(wǎng)層在拉伸應(yīng)變?yōu)?-50％，拉伸速率為50-5000毫米/分鐘的條件下，先沿著一個方向拉伸，然后再沿著另一個方向拉伸。
優(yōu)選的，所述超高分子聚乙烯纖維絲的纖度范圍在0.5-20dtex，強(qiáng)力范圍在25-45cN/dtex。
實(shí)施例1：
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為50針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲，超高分子聚乙烯纖維絲的纖度范圍在0.5dtex，強(qiáng)力范圍在25cN/dtex，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為100針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?％，拉伸速率為50毫米/分鐘的條件下，沿著一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及拉伸：將纖維絲網(wǎng)層沿一個方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為50針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為0.2克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布；
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
實(shí)施例2：
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為350針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲，超高分子聚乙烯纖維絲的纖度范圍在12dtex，強(qiáng)力范圍在35cN/dtex，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為200針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、雙向拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?0％，拉伸速率為3500毫米/分鐘的條件下，先沿著一個方向拉伸，然后再沿著另一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及雙向拉伸：將纖維絲網(wǎng)層雙向方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為240針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為1.5克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布。
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
實(shí)施例3：
一種基于超高分子量聚乙烯薄膜的新型無紡布的制備工藝，包括如下步驟：
(1)、備料：根據(jù)生產(chǎn)需求，按量準(zhǔn)備超高分子量聚乙烯膜；
(2)、鋪疊：將超高分子量聚乙烯膜按要求堆疊；
(3)、針刺：利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的刺針，將步驟(1)堆疊后的超高分子量聚乙烯膜進(jìn)行針刺，所述超高分子量聚乙烯膜的針刺密度為600針/平方厘米，形成超高分子量聚乙烯纖維絲，超高分子聚乙烯纖維絲的纖度范圍在20dtex，強(qiáng)力范圍在45cN/dtex，繼續(xù)針刺，所述超高分子量聚乙烯纖維絲的針刺密度為300針/平方厘米，當(dāng)若干個刺針刺入纖維絲時，刺針上的鉤刺會帶著若干根纖維絲表面的纖維隨刺針穿過層層纖維絲，相互糾纏，在摩擦力的作用下，使纖維絲受到壓縮，形成纖維絲網(wǎng)層；
(4)、拉伸：針刺到預(yù)定的針刺密度后，將壓縮后的纖維絲網(wǎng)層進(jìn)行拉伸處理，拉伸應(yīng)變?yōu)?0％，拉伸速率為5000毫米/分鐘的條件下，沿著一個方向拉伸；
(5)、重復(fù)針刺及拉伸：將纖維絲網(wǎng)層沿一個方向拉伸后，再進(jìn)行針刺，所述纖維絲網(wǎng)層的針刺密度為350針/平方厘米，針刺時，纖維絲脫離鉤刺以垂直的狀態(tài)停留在纖維絲網(wǎng)層內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行拉伸和針刺后，使得已經(jīng)壓縮的纖維絲網(wǎng)層不再恢復(fù)原狀，根據(jù)生產(chǎn)需求，達(dá)到預(yù)設(shè)的密度為2.5克/平方厘米，形成基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布；
(6)、收卷：將步驟(5)制得的基于超高分子量聚乙烯膜的新型無紡布收卷打包。
以上所述僅為發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。