CN102535015A - 生物活性复合无纺布及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物活性复合无纺布，包括第一纤网、第一胶原蛋白纤网，二者复合；所述第一胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。同时，本发明公开了一种生物活性复合无纺布制造方法，包括如下过程：第一胶原蛋白纤网纺丝成网：由第一胶原蛋白纺丝设备将胶原蛋白材料纺丝成第一胶原蛋白纤网；所述第一胶原蛋白纤网直接于第一纤网上纺丝成网；或于网带上成网后与第一纤网相叠加，沿网带输送；复合加固：对前述各层纤网进行复合加固。本发明的生物活性复合无纺布，以普通纤网和胶原蛋白纤网进行复合，既具备普通无纺布的功能，又因为复合有胶原蛋白纤网，使其具备了胶原蛋白纤维的生物活性，具备对人体的生物亲和性。

Description

生物活性复合无纺布及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及无纺布，特别涉及由胶原蛋白材料衍生的无纺布和复合无纺布。

【背景技术】

非织造材料属于纺织材料中的朝阳行业，在中国虽只有二十多年的发展历史，但因为无纺布生产成本低、生产速度快，逐渐取代传统纺织材料等，发展速度惊人。在无纺布技术发展的同时，除使用石油中提炼出来的高分子化合物外，已不断研发出新的原材料，包括玉米原材料、金属原材料、牛奶原材料等等，不仅生产出具有独特性能的无纺布，扩大了无纺布的应用范围，而且还可以减少对石油的需求。

胶原蛋白是一种生物性高分子物质，英文学名Collagen，在动物细胞中扮演结合组织的角色，由3条肽链拧成螺旋形的纤维状蛋白质，胶原蛋白是动物体内含量最丰富的蛋白质，占全身总蛋白质的30％以上。胶原蛋白会与血小板作用而产生凝血现象，具有凝血功能，胶原蛋白能够与伤口紧密结合，渗入新生组织当中，并作为细胞生长时之支架；胶原蛋白还具有如肌肤一般的自然触感，瞬间吸水、快速透湿，纤维保湿度400％以上，抗静电、防污染、防气球，天然原料、水容性亲环境、利于皮肤呼吸。

基于以上特性，胶原蛋白可以广泛应用于医疗救护和一次性个人护理产品，如纸尿裤、卫生巾等。但由于成本较高，目前主要应用在医疗救护方面。在纺织领域应用胶原蛋白纤维主要有三种方法，第一种是以胶原蛋白与其他物质制成溶液，涂覆在纺织品或其他材料表面，在纤维上或织物上形成一层膜。例如专利CN1291078C“卫生加工纤维制品及其制造方法”、专利CN2894708Y“一种医用生物活性敷料”。

第二种方法是利用胶原蛋白与其他高分子材料共混，得到纺丝原液，再经过湿法纺丝制造纤维，例如专利CN1243140C“一种胶原蛋白-聚丙烯腈复合纤维及其制造方法”、专利CN1181232C“胶原蛋白复合纤维及其制造方法”、专利CN101215733“胶原蛋白基PEG复合纤维及其纺制工艺”、专利CN101503834“胶原蛋白-NA-MMT复合纤维及其纺制工艺方法”。

第三种方法利用胶原蛋白与其他材料共混后，通过静电纺丝技术，得到复合纤维，如专利CN100535212C“胶原蛋白和壳聚糖复合纳米纤维静电纺丝的制备方法”、专利CN101156962“含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法”。

【发明内容】

本发明的主要目的是：提供一种生物活性复合无纺布及其制造方法。

为此，本发明提出了一种生物活性复合无纺布，包括第一纤网、第一胶原蛋白纤网，二者复合；所述第一胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

上述的生物活性复合无纺布，其中的实施方式中，还包括第二纤网，复合于所述第一胶原蛋白纤网上，所述第一胶原蛋白纤网位于所述第一纤网与第二纤网之间。

上述的生物活性复合无纺布，其中的实施方式中，还包括第二胶原蛋白纤网；所述第一纤网复合于所述第一胶原蛋白纤网与第二胶原蛋白纤网之间。

上述的生物活性复合无纺布，其中的实施方式中，还包括第二胶原蛋白纤网，复合于所述第一胶原蛋白纤网与所述第二纤网之间；或所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第一胶原蛋白纤网与所述第一纤网之间；所述第二胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

上述的生物活性复合无纺布，其中的实施方式中，还包括第二胶原蛋白纤网和第三纤网；所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第二纤网与第三纤网之间；或所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第一纤网与第三纤网之间；所述第二胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

同时，本发明提出了一种生物活性复合无纺布制造方法，包括如下过程：

第一胶原蛋白纤网纺丝成网：由第一胶原蛋白纺丝设备将胶原蛋白材料纺丝成第一胶原蛋白纤网；

所述第一胶原蛋白纤网直接于第一纤网上纺丝成网；或于网带上成网后与第一纤网相叠加，沿网带输送；

复合加固：对上述各层纤网进行复合加固。

上述的生物活性复合无纺布制造方法，其中的实施方式中，还包括第一纤网纺丝成网的过程：由第一纺丝设备在所述网带或所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第一纤网。

上述的生物活性复合无纺布制造方法，其中的实施方式中，在所述复合加固步骤之前，还包括第二纤网纺丝成网的过程：由第二纺丝设备在所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第二纤网；形成下层为第一纤网、中层为第一胶原蛋白纤网、上层为第二纤网的叠加。

上述的生物活性复合无纺布制造方法，其中的实施方式中，在所述复合加固步骤之前，还包括：

第二胶原蛋白纤网纺丝成网的过程：由第二胶原蛋白纺丝设备在所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第二胶原蛋白纤网；

第二纤网纺丝成网的过程：由第二纺丝设备在所述第二胶原蛋白纤网上纺丝成第二纤网；

形成下层为第一纤网、中层为第一胶原蛋白纤网和第二胶原蛋白纤网、上层为第二纤网的叠加。

上述的生物活性复合无纺布制造方法，其中的实施方式中，在所述复合加固步骤之前，还包括：

第二胶原蛋白纤网纺丝成网的过程：由第二胶原蛋白纺丝设备在所述第一纤网上纺丝成第二胶原蛋白纤网；

形成下层为第一胶原蛋白纤网、中层为第一纤网、上层为第二胶原蛋白纤网的叠加。

本发明的生物活性复合无纺布及其制造方法，以普通纤网和胶原蛋白纤网进行复合，既具备普通无纺布的功能，又因为复合有胶原蛋白纤网，使其具备了胶原蛋白纤维的生物活性，具备对人体的生物亲和性，有如肌肤一般的自然触感，瞬间吸水、快速透湿，纤维保湿度400％以上，抗静电、防污染、防起球，原料天然、水容性亲环境、利于皮肤呼吸。可广泛应用于用于医疗、卫生领域，例如：绷带、包覆布用无纺布、手术服，妇女卫生巾和纸尿裤的背层、腰贴等。

本发明的生物活性复合无纺布制造方法，以普通纤网和胶原蛋白纤网进行在线生产和复合，效率高，易于降低成本，适于量产。

【附图说明】

图1是实施例一生物活性复合无纺布SCS经过剥层的平面图；

图2是实施例一生物活性复合无纺布SCS横截面剥示图；

图3是实施例一胶原蛋白纤维与普通纤维“架桥”结构示意图。

图4是实施例一生物活性复合无纺布SCS生产线示意图；

图5是实施例一的风刺复合设备结构框图；

图6是实施例二生物活性复合无纺布SCCS横截面剥示图；

图7是实施例二生物活性复合无纺布SCCS生产线示意图；

图8是实施例五生物活性复合无纺布CSC横截面剥示图。

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

其中涉及的一些用词的解释如下：

名词1：“架桥”结构：纤维之间是通过某种物质(本申请中指胶原蛋白纤维)连接起来的，类似于“桥”的结构；如图3所示的胶原蛋白纤维6，将第一纺粘纤维4与第二纺粘纤维5连接了在一起。

名词2：“桥联点”：“架桥”结构中的连接点，如图3中连接点7，即胶原蛋白纤维6与第一纺粘纤维4、第二纺粘纤维5的连接点，而连接点8不是“桥联点”。

名词3：生物活性复合无纺布SCS：S表示纺粘Spunbond纤维，C表示蛋白Collagen纤维；

名词4：茂金属催化剂：茂金属是过渡金属与环戊二烯相连所形成的有机金属配位化合物，茂类金属化合物催化剂简称茂金属催化剂。

名词5：纺粘纺丝设备：采用纺粘法纺丝的设备，现有纺粘无纺布生产设备中从进料至纺丝的部分，本发明部分实施例直接应用于纺丝中。

实施例一：

新鲜牛皮经过脱毛、中和、水洗后进行物理碎化，在酸性条件下用蛋白酶低温(大致温度范围是30-50℃)处理45-50小时，经离心、盐析、透析、常温下经过金属铝盐溶液处理，金属铝盐质量比浓度为10％-50％，将析出物冷冻干燥后得到胶原蛋白粉剂，冷藏备用。金属铝盐可采用氯化铝AlCl3、硫酸铝Al2(SO4)3、硝酸铝Al(NO3)3、硅酸铝Al3(SiO3)3、硫化铝Al2S3等的一种或一种以上，胶原蛋白粉剂可进一步制作成胶原蛋白切片，冷藏备用。

第一纤网MAXANT1和第二纤网MAXANT3的制造方法，分别采用纺粘法纺丝成网，流程包括：高分子原材料喂入料斗→经过定量混合喂料→螺杆挤压机熔融挤压(温度约为235℃)→熔体过滤→计量泵定量计量→熔体分配→喷丝板喷丝→纤维骤冷→纤维气流牵伸(速度约3000m/min)→纤维分丝铺网等，形成纤网MAXANT。第一纤网MAXANT1和第二纤网MAXANT3的原材料采用聚丙烯、聚酯和聚乙烯等的一种或一种以上混合；根据材料和工艺的差别，第一纤网MAXANT1和第二纤网MAXANT3的克重为8-50g/m²。

中间层的胶原蛋白纤维制造方法，采用纺粘法纺丝成网，流程包括：胶原蛋白与茂金属催化剂(质量比约为15％)喂入→低温(约100℃)螺杆挤压机熔融挤压→过滤→定量计量→分配→喷丝板喷丝→牵伸→纤维铺网，形成胶原蛋白纤网2。牵伸采用高温(约220℃)低速(1000-3000m/min)条件。根据工艺和材料等参数的不同，该胶原蛋白纤网克重为5-40g/m²。

如图4所示，第一纺丝设备9、胶原蛋白纺丝设备10和第二纺丝设备11依次并列，三者均采用纺粘纺丝设备，并共用一个网带。当第一纺粘纺丝设备9在网带上形成第一纤网MAXANT1时，通过网带的运动，到达胶原蛋白纺粘纺丝设备10处时，胶原蛋白纺粘纺丝设备10喷出的胶原蛋白纤维6在网带上的纤网MAXANT(1)上形成中间层的胶原蛋白纤网2，继续通过网带的运动，到达第二纺粘纺丝设备11处，第二纺粘纺丝设备11喷出的纤维5附着在第一纤网MAXANT1和胶原蛋白纤网2之上，形成第二纤网MAXANT3，第一纤网MAXANT1、胶原蛋白纤网2和第二纤网MAXANT3，经过风刺复合设备12，风刺复合设备12喷出65-75℃的高压微细热风流，使中间的胶原蛋白纤网2开始软化，具有粘结性，胶原蛋白纤维6与纺粘纤维形成桥联点7，从而起到固结三层纤网的作用。

请参考图1、图2所示，经过风刺复合设备12整理后，第一纤网MAXANT1、胶原蛋白纤网2和第二纤网MAXANT3复合形成生物活性复合无纺布SCS。纤网MAXANT没有轧点，与传统纺粘布比较有更优秀的柔软度；胶原蛋白纤维因为有良好的弹性，形成的复合无纺布也具有良好的弹性；又因为胶原蛋白具有螺旋状结构，具有良好的弹性、良好的柔软度，肌肤般天然的触感，而且具有良好的亲水性能；对人体亲和，具有凝血功能，加速伤口愈合。故本例的复合无纺布可广泛应用于医疗、卫生领域，作为绷带、包覆布用无纺布、手术服，妇女卫生巾、纸尿裤的背层、腰贴等位置的布料。

请参考图5所示，本例采用的无纺布风刺复合设备12包括空气压缩装置、空气加热装置、出风装置和控制装置；出风装置包括一箱体，空气压缩装置的出风口与箱体相接，箱体其中一面设为出风板，该出风板上密布有微细出风孔；控制装置与空气加热装置和空气压缩装置电连接，用于感测风温、风压，控制空气加热装置和空气压缩装置；本例中，控制装置包括MCU、温度检测模块和风压检测模块，温度检测模块和风压检测模块分别与MCU电连接；温度检测模块检测端设置于空气加热装置或出风装置内，风压检测装置检测端设置于出风装置内。工作时，空气加热装置对进入空气压缩装置的空气加热到设定温度，空气压缩装置将热空气增压、喷射入箱体内，出风板由一排排直径为0.1mm-0.5mm喷射孔喷出的连续微细热风流组成的风帘，喷射间距40孔/英寸-80孔/英寸，高达10Mpa-30Mpa的风压，以100m/s-300m/s的高速喷射处理织物。

风刺复合工艺综合了水刺、针刺和热合等无纺布生产工艺的特点，利用多股的高压热风流对由第一纤网MAXANT1、胶原蛋白纤网2和第二纤网MAXANT3构成的三层结构纤网上下双向交替或交叉喷射，产生如水刺或针刺的作用，使中层的胶原蛋白纤维分别与上下层的纺粘纤网的纤维产生位移、穿插和缠结，同时高压热风流的温度接近胶原蛋白纤维的熔点，胶原蛋白纤维软化而具备粘结性，胶原蛋白纤维与纺粘纤维在缠接处粘结起来，形成如图3所示的桥联点7，而缠结点8是二胶原蛋白纤维间的粘结点，在本实施例中不称为桥联点。

实施例二：

如图6所示，本例的胶原蛋白纤维复合无纺布SCCS，包括：第一纤网MAXANT1、第二纤网MAXANT3，以及夹设于第一纤网MAXANT1和第二纤网MAXANT3之间第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15。

胶原蛋白原料的准备：新鲜鱼皮经过脱鳞、中和、水洗后进行碎化，在酸性条件下用蛋白酶低温处理48h，经离心、盐析、透析、再经过金属铝盐溶液处理，金属铝盐溶液质量比浓度为25％，析出物冷冻干燥后成为粉剂，再制成切片，冷藏备用。

第一纤网MAXANT1和第二纤网MAXANT3的制造方法，采用纺粘法纺丝成网，流程为：高分子原材料喂入料斗→经过定量混合喂料→螺杆挤压机熔融挤压(温度为240℃)→熔体过滤→计量泵定量计量→熔体分配→喷丝板喷丝→纤维骤冷→纤维气流牵伸(速度3500m/min)→纤维分丝铺网等，形成纤网MAXANT，每层克重为30g/m²。

中间二层胶原蛋白纤网的制造方法，流程为：胶原蛋白与茂金属催化剂(质量比为20％)共混喂入→(低温85℃)螺杆挤压机熔融挤压→过滤→定量计量→分配→喷丝板喷丝→高温(175℃)低速(1000m/min)牵伸→纤维铺网，得到每层克重为15g/m²的胶原蛋白纤网。

请参考图7所示，第一纺粘纺丝设备9、第一胶原蛋白纺粘纺丝设备10、第二胶原蛋白纺粘纺丝设备13和第二纺粘纺丝设备11依次并列，三者共用一个网带。当第一纤网MAXANT1通过网带的运动，到达第一胶原蛋白纺粘纺丝设备10、第二胶原蛋白纺粘纺丝设备13处时，第一胶原蛋白纺粘纺丝设备10、第二胶原蛋白纺粘纺丝设备13喷出的纤维在网带上的第一纤网MAXANT1上形成相叠加的第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15，继续通过网带的运动，到达第二纺粘纺丝设备11处，第二纺粘纺丝设备11喷出的纤维5覆盖在第二胶原蛋白纤网15之上，形成第二纤网MAXANT3；四层纤网经过热风刺设备12喷出的高压热风流的作用，使胶原蛋白纤维与纺粘纤维形成桥联点，从而起到固结纤网的作用。

实施例三：

本例的胶原蛋白纤维复合无纺布CSC，包括：第一纤网MAXANT1、第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15；第一纤网MAXANT1复合于第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15之间。其在线的生产过程包括：第一胶原蛋白纤网2在网带上成网，通过网带输送，第一纤网MAXANT1在第一胶原蛋白纤网2上纺丝成网，通过网带输送，第二胶原蛋白纤网15在第一纤网MAXANT1纺丝成网，通过复合设备进行复合。

实施例四：

本例中，胶原蛋白纤网按照上述实施例的方法制造，而与其复合的纤网选用现成的具有一层或多层纤网的无纺布，不限于纺粘无纺布，也可以选用水刺无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、热合无纺布等，通过与胶原蛋白纺粘纺丝设备并列的进料设备，当成品无纺布通过网带输送至胶原蛋白纺粘纺丝设备处时，胶原蛋白纺粘纺丝设备喷出的胶原蛋白纤维在成品无纺布上形成胶原蛋白纤网。

实施例五：

请结合图8所示，本例的胶原蛋白纤维复合无纺布，构成CSC结构，包括：第一纤网MAXANT1、第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15；第一纤网MAXANT1复合于第一胶原蛋白纤网2和第二胶原蛋白纤网15。本例的胶原蛋白纤维复合无纺布，其在线生产流程包括：由第一胶原蛋白纺丝设备在网带上纺丝成第一胶原蛋白纤网2，第一胶原蛋白纤网2在网带上输送，由第一纤网纺丝设备在第一胶原蛋白纤网2表面上纺丝成第一纤网MAXANT1，叠加在网带上的双层纤网继续输送，由第二胶原蛋白纺丝设备在双层纤网上纺丝成第二胶原蛋白纤网2，最后经过复合得到CSC结构的胶原蛋白纤维复合无纺布。本例的胶原蛋白纤维复合无纺布，以第一纤网为基材，两面复合胶原蛋白纤网，在应用于医疗、卫生领域时，由胶原蛋白纤网与人体直接接触，对人体更为亲和。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。胶原蛋白切片的原材料选取、制造方法等可以采用现有技术；与本发明中的胶原蛋白纤网复合的其他纤网，如实施例中的第一纤网和第二纤网等，也可以不限于纺粘纤网，同理可以复合出多种纤网、多种复合结构任意组合的生物活性复合无纺布；胶原蛋白纤网与其他纤网的固结，也不限于本发明中的热风刺工艺，可以采用现有的其他工艺，如热轧。

Claims (10)

1.一种生物活性复合无纺布，其特征是：包括第一纤网、第一胶原蛋白纤网，二者复合；所述第一胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

2.如权利要求1所述的生物活性复合无纺布，其特征是：还包括第二纤网，复合于所述第一胶原蛋白纤网上，所述第一胶原蛋白纤网位于所述第一纤网与第二纤网之间。

3.如权利要求1所述的生物活性复合无纺布，其特征是：还包括第二胶原蛋白纤网；所述第一纤网复合于所述第一胶原蛋白纤网与第二胶原蛋白纤网之间。

4.如权利要求2所述的生物活性复合无纺布，其特征是：还包括第二胶原蛋白纤网，复合于所述第一胶原蛋白纤网与所述第二纤网之间；或所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第一胶原蛋白纤网与所述第一纤网之间；所述第二胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

5.如权利要求2所述的生物活性复合无纺布，其特征是：还包括第二胶原蛋白纤网和第三纤网；所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第二纤网与第三纤网之间；或所述第二胶原蛋白纤网复合于所述第一纤网与第三纤网之间；所述第二胶原蛋白纤网由胶原蛋白材料纺丝成网制得。

6.生物活性复合无纺布制造方法，包括如下过程：

第一胶原蛋白纤网纺丝成网：由第一胶原蛋白纺丝设备将胶原蛋白材料纺丝成第一胶原蛋白纤网；

所述第一胶原蛋白纤网直接于第一纤网上纺丝成网；或于网带上成网后与第一纤网相叠加，沿网带输送；

复合加固：对上述各层纤网进行复合加固。

7.如权利要求6所述的生物活性复合无纺布制造方法，其特征是：还包括第一纤网纺丝成网的过程：由第一纺丝设备在所述网带或在所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第一纤网。

8.如权利要求7所述的生物活性复合无纺布制造方法，其特征是：在所述复合加固步骤之前，还包括第二纤网纺丝成网的过程：由第二纺丝设备在所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第二纤网；形成下层为第一纤网、中层为第一胶原蛋白纤网、上层为第二纤网的叠加。

9.如权利要求7所述的生物活性复合无纺布制造方法，其特征是，在所述复合加固步骤之前，还包括：

第二胶原蛋白纤网纺丝成网的过程：由第二胶原蛋白纺丝设备在所述第一胶原蛋白纤网上纺丝成第二胶原蛋白纤网；

第二纤网纺丝成网的过程：由第二纺丝设备在所述第二胶原蛋白纤网上纺丝成第二纤网；

形成下层为第一纤网、中层为第一胶原蛋白纤网和第二胶原蛋白纤网、上层为第二纤网的叠加。

10.如权利要求7所述的生物活性复合无纺布制造方法，其特征是，在所述复合加固步骤之前，还包括：

第二胶原蛋白纤网纺丝成网的过程：由第二胶原蛋白纺丝设备在所述第一纤网上纺丝成第二胶原蛋白纤网；

形成下层为第一胶原蛋白纤网、中层为第一纤网、上层为第二胶原蛋白纤网的叠加。

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