背景技术
现有家用纺织品如床单、被罩、枕套、台布和窗帘等均由机织物(梭织物)制成,由于经过纺纱、织造成布和后续整理加工等较长的工艺流程,因而机织物比较牢固耐用,不容易破损,使用寿命一般在3~7年,但家纺产品特别是床上用品,在使用后,只是经过普通洗衣机洗涤处理,没有经过高温蒸煮消毒,特别是经长久使用后会容易滋生细菌和螨虫,给人类健康带来极大隐患,因而半耐久性家纺产品的概念应运而生,这类半耐久性家纺产品使用寿命在3个月到半年之间,可进行洗涤,在螨虫和细菌可能产生之前就达到了寿命终点,破损丢弃后可完全生物降解,由于采用无纺布生产方法生产这类半耐久性家纺产品,不需要经过纺纱、织造成布和后续整理加工等大部分工序,工艺流程短,生产成本要低于机织布家纺产品,完全能够被广大消费者接受。
中国专利CN200810132502.4公开了一种麻纤维无纺布的制造方法,其先开松混合、成网、针刺成型,然后再热轧成型,该方法简单,在使用麻纤维的同时还采用其他纤维,由于采用的麻纤维为黄麻纤维,纤维短、粗长,因此该方法限制了麻纤维的开松次数,避免由于开松次数多而导致麻纤维断裂,进而保证了纤维的长度,便于无纺布的制造,在加固时选用针刺加固方法,做厚型产品,用于汽车内装饰材料。
中国专利CN200810132503.9公开了一种麻无纺布,由于选用黄麻纤维,难以用普通的纺织设备加工,如果含量大还很难发生缠结,因此所用麻纤维含量小于50wt%的,采用了含量为20~40wt%的粘结纤维以及含量为30~70wt%的除麻纤维和粘结纤维外的其他纤维组成,从而制得具有适宜的纵横向强力麻无纺布。
中国专利CN200410054382.2公开了一种麻纤维无纺布,其由50-80%的麻纤维和50-20%的低熔点纤维做成,或者由50-70%的麻纤维和50-30%的其它纤维做成,或者由100%的麻纤维或者100%的阻燃麻纤维做成,将上述配比的纤维经过开花蓬松、梳棉成网、针刺成型、轧光定型而成。虽然工艺方法简单,避免了化学浸胶只是产生纤网表面粘结,保证纤网内外整体缠绕,提高了牢度。但所指麻涵盖范围广泛,像苎麻、亚麻用传统纺织设备即可以进行加工,不必进行预开花处理,这样会对麻纤维损伤大,发生断裂,此外采用的轧光定型工艺也比较复杂,导致生产成本上升。
综观现有文献资料,所述的麻无纺布材料偏向于厚重型,使用的麻纤维以黄麻为主,由于黄麻以束纤维状态存在,且纤维长度不均匀而难以用现有纺织设备进行纺纱和织布,在进行无纺材料加工时,也难以采用制作精细、手感柔软的水刺无纺布的生产方法,而是采用针刺加工方法为主,针刺无纺布具有厚重和硬挺的特点,其应用领域主要在汽车用材料方面,在家纺领域的应用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可完全降解型半耐久性家纺用苎麻无纺材料,由生物质材料苎麻精梳落麻纤维和聚乳酸双组分纤维组成,以使其具有轻薄、可洗涤、抗菌、防螨虫、抗静电、防紫外光、手感柔软且丢弃后可完全降解的特点,从而适合应用在家纺领域。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种半耐久性家纺用苎麻无纺材料,包括基体材料和在整理液中对基体材料浸轧形成的表面改性层,其特征在于所述基体材料的各组成及其质量百分比为:苎麻精梳落麻纤维80-90%、聚乳酸双组分纤维10-20%;所述整理液中的各组分以质量百分比计为:聚丙烯酸酯粘合剂97.5-99.4%、亲水型有机硅柔软剂0.2-1.5%、渗透剂0.1-0.5%;所述家纺用苎麻无纺材料的厚度为0.5-1.5mm,重量为60-120克/平米。
苎麻俗称“中国草”,我国的产量占全球苎麻产量的90%以上,苎麻含有麻甾醇、丁宁、嘧啶、嘌呤等抗菌抑菌物质,赋予苎麻制成品较好的吸湿透气、抗菌抑臭,防紫外线、抗静电和舒适滑爽等特性,苎麻纤维是一种非常好的纺织用纤维,可以生产高档的纺织制品,但在苎麻纺织品加工时,在精梳过程中约产生30%~50%的精梳落麻,这些落麻多用与其他纤维混纺,生产中低档的纺织品,因而采用苎麻纤维精梳落麻制作半耐久性家纺用无纺材料,不但原料成本低,且由于没有对纤维进行任何改性处理,通过选择相应的加工方法和工艺,使制成品在具有上述苎麻纤维特性的同时,具有半耐久和机可洗的特性,且丢弃后可完全降解,成为农作物的肥料,有利于人类健康和环境保护。
所述的苎麻精梳落麻纤维长度为30~40mm,细度为3.0~4.5dtex;聚乳酸双组分纤维长度38-51mm,细度为2.2~4.4dtex。聚乳酸双组分纤维的熔点范围很宽(120-170℃),具有很好的热粘结性能,本发明的聚乳酸双组分纤维采用皮芯型结构。
所述的聚丙烯酸酯粘合剂由丙烯酸2-乙基乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸中的两种或两种以上混合共聚而成,共聚所用的交联剂选用环氧丙烯酸酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。亲水型有机硅柔软剂选用浙江嘉民塑胶有限公司生产以端含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚、端氨基聚醚为主要成分的柔软剂,也可以选用其他生产厂家生产的柔软剂。
上述半耐久性家纺用苎麻无纺材料的生产方法,其步骤如下:首先对苎麻精梳落麻纤维进行预处理,接着将预处理好的落麻纤维和聚乳酸双组分纤维进行柔和的开松、混合、梳理和高压水刺的加固,然后在整理液中浸轧、烘干后得基布,最后对基布进行超声波压花。
上述的苎麻精梳落麻纤维预处理过程为:采用旧梳棉机(落麻长短不一,整齐度差,易损坏设备,用旧设备梳理度小,更容易成网),将落麻直接从机后喂棉箱处人工喂入,机前把落麻卷装成麻卷,以进一步除去杂质和棉结,接着采用太古油水溶液喷洒麻卷,太古油与水的混合比例为1:5-6,太古油用量为麻卷重量的5-10%,然后蒙上塑料布闷麻20-28小时进行柔软处理,使麻卷回潮率达到15-20%。
采用水刺方法加工苎麻落麻和聚乳酸双组分纤维时,采用大隔距、低速开松和梳理、中低水压和中温烘干的工艺,具体为控制锡林速度为700-820米/分,工作辊速度为40-50米/分,剥取辊速度为130-145米/分,杂乱辊速度为880-980米/分,道夫速度为15-20米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为1-5bar,第二道至第六道主水刺压力分别为15-35bar、50-60bar、70-80bar、80-95bar、60-70bar,生产线速度为25-40米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,轧液率控制在70-100%,之后的烘干温度控制在120-140℃之间。压花处理采用的压花频率为20-50KHZ,速度10-15米/分。
本发明中半耐久性家纺用苎麻无纺材料有别于机织布(梭织布)和普通的无纺布材料,传统的机织布由于经过纺纱、织造以及后续的整理,工艺流程长,制成品牢固耐用,不易破损,因而属于耐久性产品。普通的无纺布材料由于不像传统纺织品要经过多道加工工序,具有加工流程短,生产速度快的优势,因而通常被用作一次性产品使用,如湿巾和擦布,但随着人们环保意识的提高,有限的垃圾填埋场难以承受越来越多的固体废弃物,再加上全球资源有限,因而一次性产品不再是无纺布的代名词,除了医疗方面必须使用的一次性用品外,无纺布材料正向着耐久性用品领域发展,但由于受加工方法的限制,目前的无纺布还难以做到类似机织布的牢固程度,所以半耐久性产品成为无纺布材料的一个理想发展方向,其使用寿命介于机织布和以往普通无纺布之间,可应用于一些特定的、容易滋生细菌、不需要超长使用寿命的场合,如擦布、床上用品、窗帘等,因此本发明即针对于半耐久性家纺用品领域。
本发明的优点在于:
1、首次提出半耐久性无纺布的概念,并将其应用于家纺领域,有利于人类健康和环境保护。
2、选用苎麻精梳落麻纤维作为材料的主体,由于落麻纤维长度差异大,纤维较粗,粗细不匀,纤维强力有差异,有部分尘杂,而水刺无纺布的生产方法属于一种高速、各部件隔距配置较小的精细加工方法,苎麻精梳落麻纤维难以在现有水刺生产线上加工,或者即使采用水刺方法加工,苎麻纤维的用量也难以超过50%,因而麻纤维无纺布通常采用针刺的加工方法,制成厚度和克重比较大的产品,因此本发明对苎麻落麻进行轻柔的预处理(即用旧梳棉机稍微开松一下,后成卷),同时在对落麻损伤不大的前提下,对纤维进行柔软处理,使水刺无纺布中苎麻精梳落麻纤维用量达到至少为80%。
3、采用10~20%PLA双组分纤维作为粘合介质,由于苎麻精梳落麻纤维粗硬,长度整齐度差,纤维之间缠结性能较差,参用部分PLA双组分纤维,一方面增加与落麻纤维之间的缠结,另一方面在烘干过程中,PLA双组分纤维的皮层产生熔化,进而将落麻纤维粘合在一起增加强力;此外,在后续超声波压花时,由于PLA纤维的熔融,更能够增加花纹的立体感。
4、所选用苎麻精梳落麻纤维和PLA双组分纤维作为基体材料,二者属于可完全降解的材料,由于苎麻纤维比例在80%左右,赋予基体材料抗菌、防螨虫、抗静电和防紫外光功能。
5、由于在水刺加工中各种纤维的缠结、PLA双组分纤维的粘结作用、无甲醛型聚丙烯酸酯粘合剂作用以及高频超声波的压花作用,赋予苎麻落麻无纺材料以机可洗性,从而达到半耐久性的目的。此外,亲水性有机硅的使用,赋予苎麻落麻无纺材料吸湿、手感柔软滑爽的特性,使用起来更加舒适柔和。
总之,本发明的半耐久性家纺用苎麻无纺材料,由于占有至少80~90%苎麻精梳落麻纤维和10~20%PLA双组分纤维的选用,因而具有抗菌、防螨虫、抗静电和防紫外光功能,且丢弃后可完全降解;由于水刺加固、PLA双组分纤维的粘结、无甲醛型聚丙烯酸酯粘合剂粘合以及高频超声波的压花作用,赋予材料以轻薄、可洗涤、手感柔软的特性,是一种具有新概念的半耐久性家纺用苎麻无纺材料,具有非常好的市场应用前景。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
下面实施例采用的工艺流程为:苎麻精梳落麻纤维预处理→苎麻精梳落麻纤维与PLA双组分纤维混合→开清梳理成网→水刺加固→浸渍整理液→烘干→收卷→放卷→高频超声波压花→收卷→成品。
实施例1
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为35mm,细度为3.5dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为2.2dtex,二者混合比例为85:15。首先对苎麻落麻进行预处理,将落麻从旧梳理机后棉箱处直接人工喂入,机前把落麻打成麻卷,进一步采用太古油喷洒麻卷,太古油用量为麻卷重量的5%,然后蒙上塑料布闷麻24小时进行柔软处理,使麻卷回潮率达到15%。将处理好的麻卷与PLA双组分纤维经机台人工喂入喂棉箱,经过柔和的开松、混合、梳理和水刺加固,主要工艺参数为:锡林速度为710米/分,工作辊速度为41.6米/分,剥取辊速度为135.3米/分,杂乱辊速度为880米/分,道夫速度为15.5米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为1bar,第二道至第六道主水刺压力分别为23bar、52bar、70bar、82bar、60bar,生产线速度为25.6米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,形成表面改性层,轧液率控制在80%,浸轧后的烘干温度控制在120℃。整理液中的各组分为:聚丙烯酸酯粘合剂99.3%、亲水型有机硅柔软剂0.5%、渗透剂JFC0.2%。聚丙烯酸酯粘合剂为丙烯酸2-乙基乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸组成的共聚乳液,共聚所用交联剂选用环氧丙烯酸酯。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率20KHZ,速度15米/分。最终制成重量100克/平米,厚度为1.068mm。
抗菌性测试采用美国AATCC100—1996标准,抑菌率计算按照下述公式:
抑菌率=(空白对照样活菌数-苎麻无纺布活菌数)/空白对照样活菌数,其中空白对照样选用纯棉布。经计算得到本发明的家纺用苎麻无纺材料对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
透气性测试采用YG461E型织物透气性试验仪,按照标准GB/T5453-1997测试。调整测试压差为60Pa,选用喷嘴直径5mm,测得透气率为633.77(mm/s)。
透湿性测试采用Lck—131透湿量测定仪,按照标准GB/T 12704.2-2009测试。测试布样直径为70mm,测得家纺用苎麻无纺材料透湿量为4206.7(g/( m2·d))。
强力测试采用YG(B)026H型电子织物强力机,按照标准GB/T 3923.1-1997进行测试,测试布样规格为50mm*350mm,测得家纺用苎麻无纺材料经向断裂强力为185.6(N/5cm),纬向断裂强力为211.8(N/5cm)。
毛细效应采用YG871毛细效应测定仪,按照标准ZB W 04019-1990测试。测试布样规格25mm*300mm,测定60s吸水高度为89mm。
家纺用苎麻无纺材料耐洗性参照GB 8629-2001标准,测试布样规格20cm*20cm,浴比1:30,加入浓度为0.1%的奥妙洗衣粉,水温30℃,在家用洗衣机中柔和洗涤3min,脱水30S;再漂洗2遍,每遍2min,每遍漂洗后脱水30S,如此洗涤循环后计算为洗涤一次。
耐磨性测试参照GB/T 13775-1992耐磨试验标准,选用马丁代尔耐磨仪,测试布样规格为直径38mm圆形布样,测试出现破洞后实验停止。经测试,未洗涤前耐磨次数为11000次,洗涤10次后,耐磨次数达到8800次。
实施例2
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为40mm,细度为4.0dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为4.4dtex,二者混合比例为80:20。按照实施例1的方法对苎麻落麻进行预处理,使麻卷回潮率达到18%。水刺加工主要工艺参数为:锡林速度为680米/分,工作辊速度为38.6米/分,剥取辊速度为126.5米/分,杂乱辊速度为823米/分,道夫速度为14.9米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为2bar,第二道至第六道主水刺压力分别为:25bar、55bar、75bar、88bar、66bar,生产线速度为24.3米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,形成表面改性层,轧液率控制在75%,浸轧后的烘干温度控制在130℃。整理液中的各组分为:聚丙烯酸酯粘合剂99.5%、亲水型有机硅柔软剂0.4%、渗透剂JFC0.1%。聚丙烯酸酯粘合剂为丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸组成的共聚乳液,交联剂选用环氧丙烯酸酯。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率20KHZ,速度18米/分。最终制成重量120克/平米,厚度为1.169 mm。
对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
测定透气率为598.96(mm/s)。
测定透湿性为3988.9(g/( m2·d))。
测得经向断裂强力为215.7(N/5cm),纬向断裂强力为241.2(N/5cm)。
测定毛细效应吸水高度为81mm。
测定未洗涤前耐磨次数为10000次,洗涤10次后,耐磨次数达到8500次。
实施例3
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为35mm,细度为3.5dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为4.4dtex,二者混合比例为85:15。按照实施例1的方法对苎麻落麻进行预处理,使麻卷回潮率达到15%。水刺加工主要工艺参数为:锡林速度为790米/分,工作辊速度为50.1米/分,剥取辊速度为141.9米/分,杂乱辊速度为910米/分,道夫速度为18.9米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为1bar,第二道至第六道主水刺压力分别为:20bar、50bar、68bar、76bar、56bar,生产线速度为31.8米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,形成表面改性层,轧液率控制在86%,浸轧后的烘干温度控制在120℃。整理液中的各组分为:聚丙烯酸酯粘合剂99.5%、亲水型有机硅柔软剂0.3%、渗透剂JFC0.2%。聚丙烯酸酯粘合剂为丙烯酸2-乙基乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和α-甲基丙烯酸组成的共聚乳液,交联剂选用甲基丙烯酸缩水甘油酯。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率30KHZ,速度20米/分。最终制成重量80克/平米,厚度为0.8604mm。
对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
透气性测试是透气率为865.63(mm/s)。
透湿性测试是透湿量为5586.23(g/( m2·d))。
测得经向断裂强力为170.32(N/5cm),纬向断裂强力为198.03(N/5cm)。
毛细效应测得吸水高度为96mm。
经测试,未洗涤前耐磨次数为11900次,洗涤10次后,耐磨次数达到9100次。
实施例4
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为35mm,细度为3.5dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为2.2dtex,二者混合比例为90:10。按照实施例1的方法对苎麻落麻进行预处理,使麻卷回潮率达到15%。水刺加工主要工艺参数为:锡林速度为810米/分,工作辊速度为55.3米/分,剥取辊速度为151.6米/分,杂乱辊速度为986米/分,道夫速度为20.1米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为1bar,第二道至第六道主水刺压力分别为:18bar、50bar、65bar、75bar、56bar,生产线速度为38.9米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,形成表面改性层,轧液率控制在90%,浸轧后的烘干温度控制在120℃。整理液中的各组分为:聚丙烯酸酯粘合剂99.6%、亲水型有机硅柔软剂0.2%、渗透剂JFC0.2%。聚丙烯酸酯粘合剂为丙烯酸2-乙基乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和α-甲基丙烯酸组成的共聚乳液,交联剂选用环氧丙烯酸酯。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率20KHZ,速度20米/分。最终制成重量70克/平米,厚度为0.785 mm。
对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
透气性测试是透气率为910.3(mm/s)。
透湿性测试是透湿量为5963.12(g/( m2·d))。
测得经向断裂强力为159.56(N/5cm),纬向断裂强力为180.23(N/5cm)。
毛细效应测得吸水高度为99mm。
经测试,未洗涤前耐磨次数为12500次,洗涤10次后,耐磨次数达到9900次。
实施例5
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为40mm,细度为4.0dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为4.4dte,二者混合比例为85:15。按照实施例1的方法对苎麻落麻进行预处理,使麻卷回潮率达到18%。水刺加工主要工艺参数为:锡林速度为760米/分,工作辊速度为48.6米/分,剥取辊速度为136.9米/分,杂乱辊速度为890米/分,道夫速度为16.9米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为2bar,第二道至第六道主水刺压力分别为:25bar、55bar、75bar、80bar、62bar,生产线速度为28.6米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,形成表面改性层,轧液率控制在85%,浸轧后的烘干温度控制在130℃。整理液中的各组分为:聚丙烯酸酯粘合剂99.3%、亲水型有机硅柔软剂0.4%、渗透剂JFC0.3%。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率40KHZ,速度18米/分。最终制成重量90克/平米,厚度为0.898 mm。
对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
透气性测试是透气率为813.56(mm/s)。
透湿性测试是透湿量为5423.78(g/( m2·d))。
测得经向断裂强力为185.63(N/5cm),纬向断裂强力为201.21(N/5cm)。
毛细效应测得吸水高度为90mm。
经测试,未洗涤前耐磨次数为10900次,洗涤10次后,耐磨次数达到8900次。
实施例6
选用苎麻精梳落麻纤维主体长度为40 mm,细度为4.0dtex,聚乳酸双组分纤维长度51mm,细度为4.4dtex,二者混合比例为80:20。按照实施例1对苎麻落麻进行预处理,使麻卷回潮率达到18%。水刺加工主要工艺参数为:锡林速度为700米/分,工作辊速度为41.3米/分,剥取辊速度为139.6米/分,杂乱辊速度为85.6米/分,道夫速度为16.9米/分,采用6道水刺加工,预湿水压为3bar,第二道至第六道主水刺压力分别为:30bar、56bar、70bar、90bar、60bar,生产线速度为28.6米/分。采用一浸一轧浸渍整理液,轧液率控制在85%,浸轧后的烘干温度控制在130℃。整理液的配比为聚丙烯酸酯粘合剂溶液用量99.1%,有机硅柔软剂用量在0.5%,渗透剂JFC用量0.4%。苎麻落麻无纺布材料进行高频超声波压花,压花频率40KHZ,速度18米/分。最终制成重量110克/平米,厚度为1.055 mm。
对金黄色葡萄球菌(AATCC6538)抑菌率大于78.8%,大肠杆菌(8099)抑菌率大于65.9%,白色念珠菌(AATCC10231)抑菌率大于58.6%。
测定透气率为612.35(mm/s)。
测定透湿性为4256.78(g/( m2·d))。
测得经向断裂强力为201.36(N/5cm),纬向断裂强力为212.56(N/5cm)。
测定毛细效应吸水高度为92mm。
测定未洗涤前耐磨次数为10085次,洗涤10次后,耐磨次数达到9400次。