CN101381929A - 高强度易降解麻纤维无纺布及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非织造材料及其加工方法，尤其涉及一种高强度易降解麻纤维无纺布及其生产方法。本发明主要是针对普通无纺布强度和耐久性较差，化学纤维无纺布不易降解等缺点，发明一种强度高、耐久性好、易降解的麻纤维无纺布。本发明主要技术方案：高强度易降解麻纤维无纺布，其组分以重量百分比计包括：麻纤维50％～70％，ES纤维30％～50％，该麻纤维非织造材料的加工方法包括脱胶、开松、成网、纤网加固和烘燥工艺。

Description

高强度易降解麻纤维无纺布及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种非织造材料及其加工方法，尤其涉及一种高强度易降解麻纤维无纺布及其生产方法。

背景技术

目前使用的非织造布购物袋大多是用丙纶、涤纶等化学纤维制成的纺粘非织造布，这种非织造布用作购物袋有以下缺点和不足：1)丙纶、涤纶等化学纤维及纺粘非织造布的生产过程对环境有一定的污染；2)随着石油价格不断上涨，丙纶、涤纶等化学纤维生产成本不断增加，势必增加消费者的负担或降低生产商的利润；3)丙纶、涤纶等化学纤维非织造布的降解比较困难，丢弃后也会对环境造成污染。

我国是世界上麻类资源最为丰富的国家之一，麻纤维是一年或多年生草本双子叶植物的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维的总称。麻类作物主要有亚麻、苎麻、黄麻、洋麻等。麻类植物易种植，不需化肥，收获期短，产量高，而且是天然完全可降解材料，尤其是在石油资源日益短缺、木材资源日益受到保护的21世纪，麻纤维、麻纺织品被认为是最具发展潜质的功能性纺织产品和“绿色”产品。

亚麻纤维细度约为12～17μm，单根长度为17～25mm。亚麻犹如我国的丝绸，是高贵纺织品的代表。亚麻长期用于传统的各类夏季纺织品中，其产品已具有亚麻纱、漂白布、混纺交织布、染色和印花布、色织提花布、针织布、装饰布和产品用布等13大系列600多个品种。

苎麻纤维的细度约为30～40μm，单根纤维长度为20～250mm。苎麻是我国特有的麻类资源，被称为“中国草”、“纤维之王”。苎麻纺织品如不作特殊处理略有刺痒感，但它的吸湿散热、防腐抑菌等优点突出，国际上纺织业发达的国家一般都将其作为高档时装面料。目前在服装鞋帽、家用装饰、医用包装等领域也有应用。

黄麻植物及其纤维——黄麻(Jute)又名络麻、绿麻，属椴树科(Tiliaceae)黄麻属(Corchorus)一年生草本韧皮纤维作物，黄麻的可降解性使其在产业用领域中大有作为。黄麻纤维和洋麻纤维的习性及生长十分相近，且纤维都较粗，黄麻纤维细度为15～18μm，单根纤维长度为1.5～5mm，洋麻纤维细度为18～27μm，单纤维长度为2～6mm。全世界黄麻纤维的产量占麻纤维总产量的60～70％。黄麻纤维较粗硬，具有耐磨、断裂强度高和良好的热绝缘性，主要用于织麻袋及簇绒地毯底布及包装材料等。

我国麻资源丰富，麻纤维成本低，每吨麻的价格在8000元左右，制成非织造布的加工费约为4000元/吨，总成本约1.2万元/吨，另外纺织上的麻纤维下脚料也可用来做非织造布；而每吨PP短纤的价格约为1.2万元，每吨涤纶短纤的价格约为1.7万元。显然，质优价廉的麻纤维非织造布将是做购物袋的首选。

黄麻热熔无纺布是在纤网中加入纤维状或粉状热熔粘合加固材料，纤网再经过加热熔融冷却加固成布。

如中国专利号为200410064790.6的黄麻的脱胶工艺，它包括以下步骤：(1)原麻拆包分把；(2)复合酶处理，向处理容器中投入由果胶酶与漆酶按比例配制成的且投量为原麻重量的1％～2％的复合酶与15倍于原麻重量的水所混合成的复合酶水溶液，调节PH5-5.5，升温至55℃-60℃，投入原麻处理25分钟～50分钟，再次调节PH7.5-8，升温至60℃-70℃，继续处理25分钟～50分钟，取出后时效堆置，最后对原麻热水清洗；(3)还原漂白，向容器中投入原麻重量的1％～2％的还原漂白剂与15倍于原麻重量的水，升温至85℃～90℃，持续时间为50分钟～70分钟，再加入原麻重量的1％～2％的脱色剂，并持续保温30分钟～70分钟，取出原麻；(4)将取出后的原麻送至敲麻，然后依序经清洗、上油、脱水、烘干，得到去色除杂后的黄麻纤维。

黄麻无纺布的优点：1)可降解，2)环保性，3)通气性，4)过滤性，5)保温性，6)吸水性，7)防水性，8)伸缩性，9)不蓬乱，10)手感好、柔软，11)轻盈，12)有弹性、可复原，13)没有布料的方向性，14)与纺织布相比生产性高生产速度快，15)价格低、可大量生产等等。

黄麻无纺布的缺点：1)与纺织布相比强度和耐久性较差2)不能象其他布料一样清洗3)纤维按一定方向排列、所以容易从直角方向裂开等等。因此最近生产方法的改善主要放在防止分裂的改良上。

发明内容

本发明主要是针对普通无纺布强度和耐久性较差，化学纤维无纺布不易降解等缺点，发明一种强度高、耐久性好、易降解的麻纤维无纺布。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：

高强度易降解麻纤维无纺布，其组分以重量百分比计包括：麻纤维50％～70％，ES纤维30％～50％。ES纤维主要由PP、PE复合纤维组成，PP、PE所占比例为各为0～100％均可。

上述高强度易降解麻纤维无纺布，作为优选，其组分以重量百分比计包括：麻纤维60％，ES纤维40％。

上述高强度易降解麻纤维无纺布，作为优选，所述的麻纤维为苎麻、亚麻、罗布麻、黄麻、洋麻纤维中的一种或若干种。

上述高强度易降解麻纤维无纺布采用的麻纤维平均长度为1.5～100mm，平均细度为12～40μm。

上述高强度易降解麻纤维无纺布厚度为1～5mm，面密度为30～200g/m²。

上述高强度易降解麻纤维无纺布为一种麻纤维非织造材料，该麻纤维非织造材料的加工方法包括脱胶、开松、成网、纤网加固和烘燥工艺，所选用的纤维以苎麻、亚麻、罗布麻、黄麻、洋麻纤维中的一种或若干种或其纺织下脚料为主体，纤维平均长度为1.5～100mm，平均细度为12～40μm；以ES纤维、棉纤维、粘胶纤维为配料，其中配料纤维所占比例为0～99％。

首先进行麻纤维脱胶工艺：向容器中投入果胶酶和/或漆酶和水，调pH5～5.5，升温至55～60℃，投入麻纤维处理25～50分钟，再调pH7.5～8，升温至60～70℃，处理25～50分钟，取出堆置，并用60℃热水清洗；向有原麻的容器中投入YDDM—B型氧助剂和水，升温至85～90℃，持续50～70分钟，加入脱色剂，保温30～70分钟，取出原麻；将原麻敲麻后经大池流水清洗；脱水到含水量35％～45％干；烘干至含水量4％～6％，得到去色除杂后的麻纤维。将处理好的纤维梳理，交叉铺成网状。

然后进行纤网加固工艺，所述纤网加固工艺包括机械加固、热粘合加固和化学粘合加固中的一种或两种，其中机械加固可具体分为水刺加固和针刺加固，热粘合可具体分为热轧粘合、热熔粘合、超声波粘合，化学粘合加固可具体分为浸渍、喷洒、泡沫、印花。制造出的麻纤维非织造材料厚度为1～5mm，面密度为30～200g/m²。

以下对几种加固方式进行说明。选用苎麻、亚麻、罗布麻、黄麻、洋麻纤维中的一种或若干种及其纺织下脚料为主原料，将麻纤维用梳棉机开松至40％以上成单丝状，然后按照重量百分比麻纤维50％～70％，ES纤维30％～50％的原料用梳棉机再次开松至70％以上成单丝状。在所述原料和各工序中，下列工艺及其参数具有重要意义：所选纤维的平均长度设计为1.5～100mm，平均细度为12～40μm。所述的热熔粘合纤维熔点为：PP为165～176℃，PE为125～135℃。机械加固可具体分为水刺加固和针刺加固，所述针刺工艺频率为1000～3000刺/min，水刺工艺的压力为50～250bar。热粘合加固为，通过升温熔化ES纤维本身，使麻纤维粘合，热粘合温度为130～160℃。烘燥工艺为，最后用圆筒烘干机烘干至含水量5％。本发明所述麻纤维非织造材料的厚度和面密度设计主要取决于实际需要，所给出的范围并不是严格限定。

上述方法中，作为优选，所述的针刺工艺设计为：先低频预刺加固纤网1次，预刺针刺频率为1000～1200刺/min，然后高频主刺加固纤网1～6次，主刺针刺频率为1500～3000刺/min。所述水刺工艺设计为：先低压预刺加固纤网1次，预刺水压为10～30bar，然后高压水刺加固纤网1～6次，高压水刺压力为50～250bar。采用多道针刺或水刺工艺可以提高非织造材料的强度，但过多的针刺或水刺容易损伤纤维，从而降低材料的强度。本发明所述的成网，可以采用多种成网方式，如梳理平行铺网、梳理交叉铺网、气流成网等。本发明非织造布制造方法其余的开松、烘燥等工艺为现有技术。本发明麻纤维非织造材料使用的设备也为现有技术。

综上所述，本发明和现有技术相比具有如下优点：

1.为了更好地环保，基本代替了塑料袋的用途，而且易降解。

2.采用黄麻天然植物纤维为原料，突破了传统的纺织原理，采用机械加固、热粘合加固和化学粘合加固工艺，具有流程短、成本低、可完全生物降解，对环境无污染等特点。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：

实施例1：

以40％亚麻纤维和60％ES纤维为原料，制造工艺包括开松、梳理平行铺网、针刺和热熔粘合工艺；脱胶工艺：向容器中投入复合酶和水，调至pH5，升温至55℃，投入麻纤维处理30分钟，再调pH7.5，升温至65℃，处理30分钟，取出堆置，并用60℃热水清洗；向有原麻的容器中投入氧助剂和水，升温至85℃，持续60分钟，加入脱色剂，保温40分钟，取出原麻；将原麻敲麻后经大池流水清洗；脱水到含水量40％干；烘干至含水量5％，得到去色除杂后的麻纤维；将麻纤维用梳棉机开松至40％以上成单丝状，然后按照重量百分比40％亚麻纤维和60％ES纤维的原料用梳棉机再次开松至70％以上成单丝状；将处理好的纤维梳理，交叉铺成网状；所用亚麻纤维平均长度为22mm，平均细度为14.6μm；针刺工艺为预刺加固纤网1次，频率为1000刺/min，然后高频主针刺加固纤维网4次，主针刺频率为1500刺/min；最后热熔粘合纤网，粘合温度为150℃；最后用圆筒烘干机烘干至含水量5％。制造出的亚麻非织造材料厚度为1.483mm，材料面密度为70g/m²。

对比实施例1：

对实施例1所得非织造材料进行拉升实验，纵向拉伸强力为110.7N，横向拉伸强力为60.9N。实验方法参照标准IS09073-3：1989；实验仪器为：YG(B)026D-250型电子织物强力仪；拉伸试样规格为300mm X50mm，夹持距离为200mm，强力仪的夹头上升速度为100mm/min。

实施例2：

以100％苎麻纤维为原料，制造工艺包括开松、梳理交叉铺网、牵伸、针刺和水刺工艺；所用苎麻纤维平均长度为56mm，平均细度为33μm；针刺工艺为预刺加固纤网1次，频率为1000刺/min，然后高频主针刺加固纤维网4次，主针刺频率为1800刺/min；水刺工艺为预刺加固纤网1次，压力为18bar，主水刺加固2次，水刺压力分别为100bar和110bar。

其余与实施例1相同。

对比实施例2：

实施例2制造出的苎麻非织造材料厚度为1.954mm，材料面密度为100g/m²。

对实施例2所得非织造材料进行拉升实验，纵向拉伸强力为110.7N，横向拉伸强力为60.9N。实验方法同对比实施例1。

实施例3：

以60％黄麻纤维和40％ES纤维为原料，制造工艺包括开松、气流成网、热轧粘合工艺；所用黄麻纤维平均长度为4.7mm，平均细度为16.5μm；所用ES纤维的细度为2D，长度为3mm，所用热轧粘合工艺，粘合温度为140℃。其余与实施例1相同。

对比实施例3：

实施例3制造出的黄麻非织造材料厚度为1.452mm，材料面密度为65g/m²。

对实施例3所得非织造材料进行拉升实验，纵向拉伸强力为90.7N，横向拉伸强力为92.3N。实验方法同对比实施例1。

实施例4：

以55％洋麻纤维和35％ES纤维为原料，制造工艺包括开松、气流成网、化学浸渍粘合工艺；所用洋麻纤维平均长度为5mm，平均细度为23.6μm；所用棉纤维的细度为2.22dtex，长度为20mm，所用化学浸渍粘合工艺，粘合剂为小麦淀粉，浓度为10wt％。其余与实施例1相同。

对比实施例4：

实施例4制造出的黄麻非织造材料厚度为1.697mm，材料面密度为88.2g/m²。

对实施例4所得非织造材料进行拉升实验，纵向拉伸强力为217.7N，横向拉伸强力为113.5N。实验方法同对比实施例1。

实施例5：

以苎麻和亚麻下脚料为原料，制造工艺包括开松、梳理交叉铺网、牵伸、水刺、烘燥、印花；所用苎麻纤维平均长度为56mm，平均细度为18.6μm；所用亚麻纤维平均长度为20mm，平均细度为15.3μm；所用水刺工艺为预刺加固纤网1次，压力为25bar，主水刺加固5次，水刺压力分别为80bar、90bar、100bar、110bar和70bar，；烘燥温度为150℃；所用印花工艺为现有印花工艺。其余与实施例1相同。

对比实施例5：

实施例5制造出的非织造材料厚度为2.132mm，材料面密度为150g/m²。

对实施例5所得非织造材料进行拉升实验，纵向拉伸强力为284.6N，横向拉伸强力为265.4N。实验方法同对比实施例1。

实施例6：

以50％黄麻纤维和50％ES纤维为原料，制造工艺包括开松、梳理平行铺网、针刺和热熔粘合工艺；脱胶工艺：向容器中投入复合酶和水，调pH5.5，升温至60℃，投入麻纤维处理50分钟，再调pH8，升温至70℃，处理50分钟，取出堆置，并用65℃热水清洗；向有原麻的容器中投入氧助剂和水，升温至90℃，持续70分钟，加入脱色剂，保温70分钟，取出原麻；将原麻敲麻后经大池流水清洗；脱水到含水量45％干；烘干至含水量6％，得到去色除杂后的麻纤维；将麻纤维用梳棉机开松至40％以上成单丝状，然后按照重量百分比50％黄麻纤维和50％ES纤维的原料用梳棉机再次开松至60％以上成单丝状；将处理好的纤维梳理，交叉铺成网状；所用亚麻纤维平均长度为50mm，平均细度为30μm；针刺工艺为预刺加固纤网1次，频率为1200刺/min，然后高频主针刺加固纤维网6次，主针刺频率为3000刺/min；最后热熔粘合纤网，粘合温度为170℃；最后用圆筒烘干机烘干至含水量6％。制造出的亚麻非织造材料厚度为3mm，材料面密度为63g/m²。

实施例7：

以70％罗布麻纤维和30％ES纤维为原料，制造工艺包括开松、梳理平行铺网、针刺和热熔粘合工艺；脱胶工艺：向容器中投入复合酶和水，调pH5，升温至55℃，投入麻纤维处理25分钟，再调pH7.5，升温至60℃，处理25分钟，取出堆置，并用55℃热水清洗；向有原麻的容器中投入氧助剂和水，升温至85℃，持续50分钟，加入脱色剂，保温30分钟，取出原麻；将原麻敲麻后经大池流水清洗；脱水到含水量35％干；烘干至含水量4％，得到去色除杂后的麻纤维；将麻纤维用梳棉机开松至40％以上成单丝状，然后按照重量百分比70％罗布麻纤维和30％ES纤维的原料用梳棉机再次开松至80％以上成单丝状；将处理好的纤维梳理，交叉铺成网状；所用亚麻纤维平均长度为15mm，平均细度为12.1μm；针刺工艺为预刺加固纤网1次，频率为1100刺/min，然后高频主针刺加固纤维网5次，主针刺频率为2000刺/min；最后热熔粘合纤网，粘合温度为150℃；最后用圆筒烘干机烘干至含水量4％。制造出的亚麻非织造材料厚度为1.439mm，材料面密度为82g/m2。

试验1：

将上述实施例制得的无纺布埋藏在20～25℃的红壤、黄嚷、潮土、滨海盐土中3个月，测试其降解率，见表1。

表1 各实施例3个月的降解率比较表(单位：wt％)

试验2：

将上述实施例制得的无纺布埋藏在20～25℃的红壤、黄嚷、潮土、滨海盐土中12个月，测试其降解率，见表2。

表2 各实施例12个月的降解率比较表(单位：wt％)

在本文所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神和部分实验作举例说明。本发明所属领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高强度易降解麻纤维无纺布，其组分以重量百分比计包括：麻纤维50％～70％，ES纤维30％～50％。

2.根据权利要求1所述的高强度易降解麻纤维无纺布，其特征在于，其组分以重量百分比计包括：麻纤维60％，ES纤维40％。

3.根据权利要求1或2所述的高强度易降解麻纤维无纺布，其特征在于，所述的麻纤维为苎麻、亚麻、罗布麻、黄麻、洋麻纤维中的一种或若干种。

4.根据权利要求1或2所述的高强度易降解麻纤维无纺布，其特征在于，所述的麻纤维平均长度为1.5～100mm，平均细度为12～40μm。

5.根据权利要求1或2所述的高强度易降解麻纤维无纺布，其特征在于，无纺布厚度为1～5mm，面密度为30～200g/m²。

6.一种高强度易降解麻纤维无纺布的生产方法，其包括以下步骤：

A、麻纤维脱胶工艺：向容器中投入复合酶和水，调pH5～5.5，升温至55～60℃，投入麻纤维处理25～50分钟，再调pH7.5～8，升温至60～70℃，处理25～50分钟，取出堆置，并用55～65℃热水清洗；向有原麻的容器中投入氧助剂和水，升温至85～90℃，持续50～70分钟，加入脱色剂，保温30～70分钟，取出原麻；将原麻敲麻后经大池流水清洗；脱水到含水量35％～45％干；烘干至含水量4％～6％，得到去色除杂后的麻纤维；

B、开松：将麻纤维用梳棉机开松至40％以上成单丝状，然后按照重量百分比麻纤维50％～70％，ES纤维30％～50％的原料用梳棉机再次开松至70％以上成单丝状；

C、成网：将处理好的纤维梳理，交叉铺成网状；

D、加固：纤网加固工艺包括机械加固、热粘合加固和化学粘合加固中的一种或两种；

E、烘干：最后用圆筒烘干机烘干至含水量4～6％。

7.根据权利要求6所述的高强度易降解麻纤维无纺布的生产方法，其特征在于，所述机械加固包括针刺工艺或水刺工艺，针刺工艺频率为1000～3000刺/min，水刺工艺的压力为50～250bar。

8.根据权利要求6所述的高强度易降解麻纤维无纺布的生产方法，其特征在于，所述热粘合加固为通过升温熔化ES纤维本身，使麻纤维粘合，热粘合温度为130～160℃。

9.根据权利要求7所述的高强度易降解麻纤维无纺布的生产方法，其特征在于，所述针刺工艺设计为：先低频预刺加固纤网1次，预刺针刺频率为1000～1200刺/min；然后高频主刺加固纤网1～6次，主刺针刺频率为1500～3000刺/min。

10.根据权利要求7所述的高强度易降解麻纤维无纺布的生产方法，其特征在于，所述水刺工艺设计为：先低压预刺加固纤网1次，预刺水压为10～30bar；然后高压水刺加固纤网1～6次，高压水刺压力为50～250bar。