CN101230519B - 含线状弹性体的水刺复合非织造材料、其制备方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含线状弹性体的水刺复合非织造材料、其制备方法及设备，该材料是由两层或多层纤维网与至少一层基本相互平行的线状弹性体材料构成；其设备包括至少两路开松梳理系统，即至少两套开松、混合、梳理设备，在前面一台梳理机的输出端与后面一台梳理机喂入端之间的线状弹性材料退绕装置，以及水刺设备、烘干装置、卷绕设备；方法：将线状弹性材料退绕，并与梳理机梳出的纤维网层叠，然后通过水刺加固方式将处于伸长状态的线状弹性材料与纤维缠结加固，烘干、卷绕，最终形成卷装的线状弹性体水刺复合材料。该材料适用于医疗用的弹性绷带等领域，且制造工艺简单，不使用粘结剂，节约原料，减少能耗，具有很好的接触舒适性和服用安全性。
Description
技术领域
本发明属非织造材料领域，尤其是涉及一种包含弹性线状体的水刺复合非织造材料。
背景技术
目前，已有许多种方法将纤维、机织物、针织物、非织造布、纸张，以及多种材料的组合体与纤维网复合，经过水刺加固形成多层复合非织造材料，以提高材料的性能，有时可以赋予材料各种功能，来满足生产生活的需求。例如通过气流成网方式将木浆粕与两层纤维网水刺复合，加工成的浆粕水刺复合非织造布具有很好的吸收性能，同时大大降低了生产成本。
专利CN1470698中涉及了一种四层结构复合无纺布及其生产方法，它是采用水刺方法使表面木浆层或单层无纺布、纤维网层、增强材料层、纤维网层等四层结构复合在一起。具体工艺方法是采用两台单道夫梳理机或一台双道夫剥棉梳理机，将锡林输出的纤网分成两层，在两层纤网的输出端中间加装精制的增强材料退绕装置。上下两层纤网与退绕下的增强材料叠合后进入滚筒式结构的水刺区，经1-2个水喷头水刺后，在上滚筒下侧与同步退卷下的木浆纸或单层无纺布复合，再进行水刺复合。然后将经过水刺固结的非织造布送入烘干机烘干，输出后卷绕成卷。它所涉及的四层结构复合非织造布中机织物、针织物或高分子加强网等增强型材料以及表面木浆层均为片状材料，没有实现将线状体材料尤其是线状弹性体材料与纤维网的复合。
专利CN1452672A中涉及了一种包含稳定化的长丝组合体的非织造织物结构体，许多基本平行的连续长丝例如纤维素乙酸酯或人造丝，通过例如施加溶剂和压力、水刺、压花、或卷曲和拉伸被固定或部分稳定化。这样制成的长丝组合体或亚组合体通过合股、集束、加捻或捻合来进一步稳定化，形成例如编织物，然后例如通过水刺、熔喷、纺粘等粘合到载体层上，或夹在外层之间。稳定化的长丝组合体主要提供纵向间隔的三维立体的较厚的区域和转化成制品例如女性吸收卫生用品或医用药签等。该专利中所涉及的非织造物结构体确实包含连续长丝，但是并未涉及线状弹性体，并且它不是将连续长丝直接复合到各层纤维网之间，而是通过多道中间处理方式将其固定形成三维结构体，再水刺复合加固，制造工艺复杂。但主要目的是制备高吸收材料，所形成的材料并不能满足弹性要求。
发明内容
本发明的目的是提供含线状弹性体的水刺复合非织造材料、其制备方法及设备。该材料可应用于卫生防护、婴儿护理、成人失禁护理领域的弹性材料，也可以在医学领域中用作弹性绷带，以及手术衣、防护服等的束口、束腰材料，还可以用于包装材料以及其他工业领域。
本发明的含线状弹性体的水刺复合非织造材料，是两层或多层纤维网1与至少一层基本相互平行的线状弹性体材料2构成。
所述纤维网的单位面积重量为11-56g/m2，它是由天然纤维(如棉、麻)、人造纤维(如粘胶纤维)、合成纤维(如聚酯、聚酰胺、聚丙烯纤维等的)，或海岛型、桔瓣形的超细纤维等功能性纤维组成，其中纤维长度为18.0-100.0mm，单纤维的拉伸强力1.0-8.0cN/dtex，拉伸断裂伸长率5.6％-65％；
所述的线状弹性体材料为氨纶长丝、氨纶长丝包芯纱或橡皮筋等材料，其拉伸弹性大于200％，拉伸强度大于0.5cN/dtex，在定伸长100％时，弹性回复率98～100％，在定伸长300％时，弹性回复率95～100％。
所述的线状弹性体数量根据材料性能要求可以进行调节，其主要取决于退绕辊上线状弹性体分布的密度，密度越大，加入材料中的根数越多。
本发明的制备含线状弹性体的水刺复合非织造材料的设备，包括两路开松梳理系统，即包括两套开松、混合、梳理设备，在第一台梳理机4的输出端与第二台梳理机7喂入端之间的线状弹性材料退绕装置5，以及水刺设备8、烘干装置、卷绕设备等。
所述的退绕装置包括导丝钩、导丝板6等部件将线状体均匀分布，分布密度由导丝板上的导丝孔12或导丝钩13的密度大小决定，其中线状弹性体材料卷装的卷芯由硬质材料制成，如塑料、硬纸卷等，线状弹性体材料卷装宽度与梳理机幅宽保持一致或略小于梳理机幅宽；
所述的导丝钩、导丝板中导丝孔或导丝钩间隔保持在0.1-5cm；
所述的线状弹性体材料退绕装置也可以由在两台梳理机之间的弹性体形成设备代替。
本发明的含线状弹性体的水刺复合非织造材料的制备方法，包括步骤：
(a)在开松、混合设备上将成包纤维加工成为蓬松、混合均匀的纤维或纤维集合体；
(b)将开松混合过的纤维通过两路输送系统分别输送到两台梳理机4和7中，使纤维单纤化，从而形成具有一定面密度、分布均匀的纤维网1；
(c)线状弹性体2通过高精度的退绕装置5，沿纤网1输出方向基本平行的铺放在第一台梳理机4制备的纤网1上；
(d)纤网1和线状弹性体2的复合体与第二台梳理机7输出的纤网通过底帘10叠合，形成两层纤维网将含有一定张力的线状弹性体夹在中间形成的三明治结构；
(e)三层复合体送入水刺设备8加固后，烘干、卷绕，最终形成卷装的线状弹性体水刺复合材料。
所述卷装的线状弹性体线速度要低于水刺设备的线速度，速度差为1-35m/min，并且要保持此速度差恒定。
所述步骤(e)中的卷绕设备的线速度要低于或等于烘干设备的线速度，烘干设备线速度要低于或等于水刺设备的运行速度，从而使卷装的复合材料处于褶皱的收缩状态。
所述方法也可以通过增加纤网层数和退绕弹性体的次数来制备多层复合材料，如包含两层、三层纤维网和线状弹性体材料的弹性水刺复合非织造材料。
本发明中退绕装置的线速度要低于水刺设备的线速度，速度差为1-35m/min，并且要保持此速度差恒定，从而使线状弹性体在一定的张力作用下具备一定伸长率，并相互保持基本平行的状态，稳定地与纤维网复合。此速度配比很重要，要根据氨纶长丝或橡皮筋等的弹性性能，以及复合材料所需要的拉伸性能等选择适当范围，比如不能严重破坏线状弹性体的弹性回复能力，不能过度拉伸使形成复合材料的变形达到不适用的程度。所形成的复合非织造材料弹性大小主要取决于退绕装置和水刺设备的线速度差，速度差越大，形成的材料可伸长性越大。两层纤维网没有弹性，当其与伸长状态的弹性材料复合到一起之后，由于弹性体自身的回复能力，在后道工序中被松弛，就能带动与之相互缠结的纤维网一起收缩。其中后道卷绕设备的线速度要低于或等于烘干设备的线速度，而烘干设备线速度要低于或等于水刺设备的运行速度，这主要取决于线状弹性体的弹性回复能力，要尽量使卷绕成形后的复合弹性材料处于松弛状态。因此，卷装的复合材料处于褶皱的收缩状态。
本发明中可以优先采用已加工好的卷装线状弹性体材料，通过退绕装置将其放置到纤维网上。但是不排除在两台梳理机之间安装弹性体的形成设备，将形成的线状弹性体直接铺放到纤网上。
所述的线状弹性体卷装作用在于将线状材料有序的排列，以利于其顺利退绕，并通过固定后保持一定状态，如基本相互平行状态，落在第一层纤维网上。其中卷芯由硬质材料制成，如塑料、硬纸卷等，宽度与梳理机幅宽保持一致或略小于梳理机幅宽。线状体退绕后，要求有固定装置将基本平行、排列成面的线状材料握持，确保其不发生相互缠绕和纠结。
本发明的有益效果：
本发明采用的线状弹性体成为此新型复合材料中弹性的根本来源。本发明涉及的是一种两层纤维网与一层基本相互平行的线状弹性体复合而成的三层水刺非织造材料，类似的，也可以通过增加纤网层数和退绕弹性体的次数来制备多层复合材料，即多层纤网和弹性体相间的复合材料，以满足更高的性能要求。
由本发明的原理得到的包含线状弹性体的水刺复合非织造材料自由状态下呈褶皱状态，由于水刺后手感柔软，用于手术衣、防护服等的束口材料时，皮肤接触舒适性好。加工过程中工艺步骤简单，不使用粘结剂，不仅能节约原料减少能耗，还使其具有更好的接触舒适性和服用安全性。
由本发明原理得到的包含线状弹性体的水刺复合材料适用范围广泛，可应用于医疗卫生材料、包装材料等，比如用于手术服的袖口，婴儿尿片的束腿和束腰，医疗用的弹性绷带，服装等蓬松物的包装材料等。
附图说明
图1是本发明的三层结构示意图；
图2是本发明的三层结构中，尚未进行水刺加固时的横向剖面示意图；
图3是图2所示非织造材料水刺加固后的横向剖面图；
图4是含线状弹性体的水刺复合非织造材料在下机后，由于弹力引起收缩的自然状态示意图；
图5是制备本发明过程中所涉及的一种设备示意图；
图6是本发明制备的包括三层纤维网和两层线状弹性体材料示意图；
图7是本发明中涉及的用于固定退绕线状弹性体的导丝板装置，由导丝孔组成；
图8是本发明中涉及的用于固定退绕线状弹性体的导丝板装置，由导丝钩组成；
图9是本发明实施例3的设备示意图。
附图中，1-纤维网，2-线状弹性体材料，3-纤维，4-梳理机1，5-卷装的线状弹性体材料，6-导丝板，7-梳理机2，8-水刺设备，9-复合非织造材料，10-底帘，11-抽吸装置，12-导丝孔，13-导丝钩。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
线状弹性体材料2选用氨纶长丝，其拉伸断裂强度为1.5cN/dtex，拉伸断裂伸长率为500％。在定伸长100％时，弹性回复率等于100％；在定伸长300％时，弹性回复率等于96％。两层纤网所用纤维3为100％PET纤维，纤维长度为38.0mm，单纤维的拉伸强力4.5cN/dtex，拉伸断裂伸长率18.5％。如图4所示的设备，梳理机1、梳理机2、水刺设备均为2.5m幅宽。PET纤维经两路开松、混合，分别输入梳理机1和梳理机2，经梳理后形成两层单纤化、厚度均匀的纤维网1，每层纤网的单位面积重量为25g/m2。其中梳理机1输出的纤维网1形成后放置在底帘10上。氨纶长丝卷5放置在支架上，卷装长度为2.3m，卷芯材料为硬纸卷。氨纶长丝2通过导丝板6导出，导丝板6中相邻的两个导丝孔12间隔为0.4cm。在相关装置握持下保持相互平行的排列状态，沿底帘10的运行方向放在纤维网1上。同时，梳理机2输出的纤维网1单位面积重量为25g/m2，覆盖在底帘10输送的氨纶长丝2和一层纤网复合体上，进入水刺设备8，水刺过后的水被抽吸装置11抽走净化，并循环使用。这样即得到包含氨纶长丝的水刺复合非织造弹性材料9。其中，水刺设备8运行速度为80m/min，即氨纶长丝2在被拉伸12.5％的状态下与两层纤维网复合并水刺加固，所得的复合弹性体材料单位面积重量约为58g/m2，最大伸长率约为12.5％。
实施例2
线状弹性体材料2选用橡皮筋，其拉伸断裂强度为3.0cN/dtex，拉伸断裂伸长率为700％。在定伸长100％时，弹性回复率等于99％；在定伸长300％时，弹性回复率等于97％。两层纤网所用纤维3均为50％锦纶+50％粘胶纤维，纤维平均长度为38.0mm。锦纶单纤维的拉伸强力为4.0cN/dtex，拉伸断裂伸长率为15％；粘胶为拉伸强力为2.8cN/dtex，拉伸断裂伸长率为20％。如图4所示的设备，梳理机1、梳理机2、水刺设备均为1.8m幅宽。纤维3经两路开松、混合，分别输入梳理机1和梳理机2，经梳理后形成两层单纤化、面密度均匀的纤维网1，每层纤网的单位面积重量为28g/m2。其中梳理机1输出的纤维网1形成后放置在底帘10上。橡皮筋卷装5放置在支架上，卷装长度为1.6m，卷芯材料为硬质塑料。橡皮筋2通过导丝板6导出，导丝板6中相邻的两个导丝钩13间隔为1.0cm，沿底帘10的运行方向放在纤维网1上。同时，梳理机2输出的纤维网1单位面积重量为28g/m2，覆盖在底帘10输送的橡皮筋2和一层纤网复合体上，进入水刺设备8，水刺过后的水被抽吸装置11抽走净化，并循环使用。这样即得到包含橡皮筋的水刺复合非织造弹性材料9。其中，水刺设备8运行速度为90m/min，水刺设备8的线速度比橡皮筋卷5的退绕线速度高20m/min，即橡皮筋2在被拉伸22.2％的状态下与两层纤维网复合并水刺加固，所得的复合弹性体材料单位面积重量约为70g/m2，最大伸长率约为22.2％。
实施例3
两卷线状弹性体材料氨纶包芯纱2均选用，其拉伸断裂强度为4.5cN/dtex，拉伸断裂伸长率为450％。在定伸长100％时，弹性回复率等于99.5％；在定伸长300％时，弹性回复率等于98％。三层纤网所用纤维3均为50％PET+50％粘胶纤维，纤维平均长度为38.0mm。PET单纤维的拉伸强力3.5cN/dtex，拉伸断裂伸长率20.5％；粘胶单纤维的拉伸强力3.0cN/dtex，拉伸断裂伸长率23％。如图4所示的设备，梳理机1、梳理机2、梳理机3、水刺设备幅宽均为2.5m。纤维3经三路开松、混合，分别输入梳理机1、梳理机2和梳理机3，经梳理后形成两层单纤化、面密度均匀的纤维网1，每层纤网的单位面积重量为20g/m2。其中梳理机1输出的纤维网1形成后放置在底帘10上。氨纶包芯纱卷5放置在支架上，卷装长度为2.3m，卷芯材料为硬质纸卷。氨纶包芯纱2通过导丝板6导出，导丝板6中相邻的两个导丝孔12间隔为0.7cm，沿底帘10的运行方向放在纤维网1上。同时，梳理机2输出的纤维网1单位面积重量为20g/m2，覆盖在底帘10输送的氨纶包芯纱2和第一层纤网复合体上，沿底帘10继续向前输送。同前，第二个氨纶包芯纱卷5规格与第一个相同，放置在两层纤维网与一层氨纶包芯纱的复合体上。同时，梳理机3输出的纤维网1单位面积重量为20g/m2，覆盖在底帘10输送的两层氨纶包芯纱2和两层纤网的复合体上，进入水刺设备8，水刺过后的水被抽吸装置11抽走净化，并循环使用。这样即得到包含氨纶包芯纱的五层水刺复合非织造弹性材料9。其中，两个氨纶包芯纱卷运行同步，水刺设备8的线速度比氨纶包芯纱卷5的退绕线速度高9m/min，即氨纶包芯纱2在被拉伸10.6％的状态下与两层纤维网复合并水刺加固，所得的复合弹性体材料单位面积重量约为76g/m2，最大伸长率约为10.6％。
Claims (12)
1.一种含线状弹性体的水刺复合非织造材料，其特征在于：该材料是由两层或多层纤维网(1)与至少一层基本相互平行的线状弹性体(2)构成，所述的纤维网是由天然纤维、人造纤维、合成纤维或功能性纤维组成；所述的线状弹性体为氨纶长丝、氨纶长丝包芯纱或橡皮筋。
2.根据权利要求1所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料，其特征在于：所述纤维网的单位面积重量为11-56g/m2，其中纤维长度为18.0-100.0mm，单纤维的拉伸强力1.0-8.0cN/dtex，拉伸断裂伸长率5.6％-65％。
3.根据权利要求1所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料，其特征在于：所述的天然纤维是棉或麻纤维；人造纤维是粘胶纤维，合成纤维是聚酯、聚酰胺或聚丙烯纤维；功能性纤维是海岛型、桔瓣形的超细纤维。
4.根据权利要求1所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料，其特征在于：所述的线状弹性体为氨纶长丝、氨纶长丝包芯纱或橡皮筋，其拉伸弹性大于200％，拉伸强度大于0.5cN/dtex，在定伸长100％时，弹性回复率98～100％，在定伸长300％时，弹性回复率95～100％。
5.根据权利要求1所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料，其特征在于：所述的线状弹性体数量根据材料性能要求进行调节，主要取决于退绕辊上线状弹性体分布的密度，密度越大，加入材料中的根数越多。
6.一种制备含线状弹性体的水刺复合非织造材料的设备，其特征在于：该设备包括两路开松梳理系统，即包括两套开松、混合、梳理设备，在第一台梳理机(4)的输出端与第二台梳理机(7)喂入端之间的线状弹性体退绕装置(5)，以及水刺设备(8)、烘干设备、卷绕设备。
7.根据权利要求6所述制备含线状弹性体的水刺复合非织造材料的设备，其特征在于：所述的退绕装置包括导丝钩(13)和导丝板(6)部件将线状弹性体均匀分布，分布密度由导丝板上的导丝孔(12)或导丝钩(13)的密度大小决定，其中线状弹性体卷装的卷芯由塑料或硬纸卷制成，线状弹性体卷装宽度与梳理机幅宽保持一致或略小于梳理机幅宽。
8.根据权利要求7所述制备含线状弹性体的水刺复合非织造材料的设备，其特征在于：所述的导丝板中相邻的导丝孔或导丝钩间隔保持在0.1-5cm。
9.根据权利要求6所述制备含线状弹性体的水刺复合非织造材料的设备，其特征在于：所述的线状弹性体退绕装置由在两台梳理机之间的弹性体形成设备代替。
10.含线状弹性体的水刺复合非织造材料的制备方法，包括步骤：
(a)在开松、混合设备上将成包纤维加工成为蓬松、混合均匀的纤维或纤维集合体；
(b)将开松混合过的纤维通过两路输送系统分别输送到两台梳理机中：即第一台梳理机(4)和第二台梳理机(7)，使纤维单纤化，从而形成具有一定面密度、分布均匀的纤维网(1)；
(c)线状弹性体(2)通过高精度的退绕装置(5)，沿纤维网输出方向基本平行的铺放在第一台梳理机(4)制备的纤网上；
(d)纤维网(1)和线状弹性体(2)的复合体与第二台梳理机(7)输出的纤网通过底帘(10)叠合，形成两层纤维网将含有一定张力的线状弹性体夹在中间形成的三明治结构；
(e)三层复合体送入水刺设备(8)加固后，烘干、卷绕，最终形成卷装的线状弹性体水刺复合材料。
11.根据权利要求10所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料的制备方法，其特征在于：卷装的所述线状弹性体退绕线速度低于水刺设备的线速度，速度差为1-35m/min，并且要保持此速度差恒定。
12.根据权利要求10所述的含线状弹性体的水刺复合非织造材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(e)中的卷绕设备的线速度低于或等于烘干设备的线速度，烘干设备线速度低于或等于水刺设备的运行速度。
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