CN102704326A - 一种海藻酸系无纺布的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海藻酸系无纺布的制备方法，属于海藻酸系无纺布生产技术改进的技术领域，包括如下步骤：以含可溶性海藻酸盐的水溶液为纺丝原液，由喷丝板在凝固浴中喷丝，再经牵伸处理后，直接切断成超短纤维，并分散在水中，抄造成网面后，利用可溶性海藻酸盐的粘合能力进行粘合，干燥后得到最终产品。本发明提供的海藻酸系无纺布的制备方法，具备工序少、无有机溶剂使用，且可以大大降低生产成本等优点。

Description

一种海藻酸系无纺布的制备方法

技术领域

本发明提供一种海藻酸系无纺布的制备方法，属于海藻酸系无纺布生产技术改进的技术领域。

背景技术

海藻酸系纤维是以天然褐藻提取物为原料，通常，采用海藻酸盐水溶液在含有钙离子的凝固浴挤出进行纺丝，得到海藻酸钙纤维（英国专利1394741）。

据已有的研究资料表明，纯海藻酸系纤维具有优异高吸收水性、易去除性、成胶阻塞性、生物相容性以及可降解吸收等性能，特别适合用于医用纱布、敷料等医疗卫生用途，是一种有发展前景的新型产业用纺织材料。

一般来说，海藻酸系纤维作为原料加工成无纺布的方法有针刺法和水刺法，见（日本专利特开平2-26559、特开平5-209318号）。采用针刺法，将海藻酸系纤维在梳理机进行机械梳理后，用针上下来回钩刺，使得纤维加固而成为针刺无纺布，而水刺法则在梳理机梳理完毕后采用高压水对纤维喷射从而加固成水刺无纺布。

不过，这两种方法均需要干燥后无粘连的纤维，而海藻酸系纤维必须经过溶剂处理才能满足要求。另外，由于受到针刺或水刺等强力作用下，海藻酸系纤维容易损伤，并导致无纺布的成品率低下。

由于传统工艺是由海藻酸系纤维经过有机溶剂脱水，再干燥去除溶剂，切断为短纤维后，再进行机械梳理后，通过针刺或水刺进行加固。工艺路线复杂，且涉及到有机溶剂的大量使用，导致海藻酸系无纺布的成本非常高，也导致了海藻酸系纤维的推广和应用非常困难。

发明内容

    为解决上述问题，本发明的目的是提供一种工序少、避免了有机溶剂的使用，且可以大大降低生产成本的海藻酸系无纺布的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种海藻酸系无纺布的制备方法，包括如下步骤：以含可溶性海藻酸盐的水溶液为纺丝原液，通过计量泵控制流量，由喷丝板在凝固浴中喷丝，再经牵伸处理后，直接切断成超短纤维，并分散在水中，抄造成网面后，利用可溶性海藻酸盐的粘合能力进行粘合，干燥后得到最终产品。

为了保证良好的可纺性，在进入计量泵之前的纺丝原液须进行过滤、真空脱泡等处理。

本发明得到的海藻酸系纤维，其组成为海藻酸、水不溶性的海藻酸盐以及海藻酸衍生物的一种及以上为主体。

作为上述方案的进一步设置，所述纺丝原液中，可溶性海藻酸盐的浓度为1~8%，进一步优选的浓度为3~6%。

所述可溶性海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵中的任意一种或多种，并以水为溶剂形成纺丝原液。在此需要说明的是，纺丝原液的配制可以为将可溶性海藻酸盐固体粉粒溶解在水中，也可以为海藻经过处理消化并过滤后得到的溶液直接作为纺丝原液。

其中，所述纺丝原液在进入喷丝板前（即纺丝时）的旋转粘度值为500~80000mPa·s。

所述喷丝板，其喷丝帽上的喷丝孔孔径在0.05~0.12mm，纺丝时单个喷丝帽的纺丝原液吐出量在200~2000g/min。单个喷丝帽上的孔数在数千至数万左右。

所述牵伸处理时的牵伸速度为10~50m/min，且经牵伸处理后的纤维线密度为6.0dtex以下。

所述切断后的超短纤维长度为10mm以下。

所述凝固浴为无机强酸或一些可反应形成不溶性海藻酸盐的可溶性金属盐类的一种及以上为主体溶解在水中。

其中，所述无机强酸包括盐酸、硫酸、磷酸中的任意一种或多种，金属盐类包括氯化钙、氯化铜、氯化锌、硫酸铜、硝酸银中的任意一种或多种。

所述利用可溶性海藻酸盐的粘合能力进行粘合的方法有两种，其一在无纺布网面喷淋水溶性海藻酸盐稀溶液，再喷淋与凝固浴所使用成分相同的溶液；其二是将无纺布网面的不溶性海藻酸盐部分转化成水溶性海藻酸盐，包括喷淋含钠离子或钾离子的盐或碱的稀溶液，再喷淋与凝固浴所使用成分相同的溶液。

    所述干燥温度控制在90℃以下。

利用制备的海藻酸系纤维，进一步制造成性能较好的湿式无纺布，以下三点为必要条件。

第1是为了保证纤维在水中的分散性。海藻酸系纤维在水中会有所溶胀，并且比较柔软。但是如果纤维的粗细和长度不合适，纤维就不能在水中得到充分分散而形成并丝。如果纤维过粗或过长，即使降低纤维在水中的分散浓度，纤维容易粘连，抄造后容易形成块状物，而不难形成均匀的无纺布网面。我们认为，纤维的线密度必须在10dtex以下，纤维的长度必须在10mm以内。为了提高分散性，还可以加入造纸行业通常使用的分散剂，如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、以及其他植物粘液等。

第2是关于提高纤维之间的粘合力。本发明利用可溶性海藻酸盐的粘合能力，可采用两种方法，一是在无纺布网面喷淋可溶性海藻酸盐稀溶液，二是将无纺布网面上的不溶性海藻酸盐部分转化为可溶性海藻酸盐，如喷淋含钠或钾离子的盐或碱的稀溶液。通过挤压的方法，可使可溶性海藻酸盐渗入无纺布网面内部。之后，再喷淋与凝固液相同成分的溶液，可使得这种粘合不被水破坏。

    第3干燥温度不易过高。本发明使用的海藻酸系短纤维在湿润状态下呈现出凝胶状，水分含量较高，如果干燥温度过高，收缩会比较显著，容易形成褶皱。还有，当温度超过100℃时，纤维也容易变黄发脆。所以干燥温度以低于90℃为宜。另外，干燥时在网面两端同时施加一定张力，也有助于改善网面的平整性。

本发明得到的海藻酸系纤维或无纺布还可以经过离子交换或支化交联反应等处理成其它类别的海藻酸系纤维或无纺布。离子交换反应如前所述的凝固浴成分，支化交联反应可采用氧化烯烃类、异氰酸酯类、二醛类等化合物形成水不溶性的海藻酸系衍生物。

本发明得到的海藻酸无纺布，具有理想的强度，具有非常广的应用。利用海藻酸纤维形成亲水性凝胶以及所具有的生物相容性，可以制备成医用敷料或化妆面膜等；在纺丝过程将药剂包裹在海藻酸纤维中，可以制备药物敷贴以及医用试纸等；利用海藻酸盐具有的螯合重金属能力，可以进行重金属过滤用纸等。

本发明从海藻酸系纤维的纺丝过程后，直接利用纤维抄造后，成为湿法无纺布。

本发明可以大大缩短海藻酸系无纺布的制造流程，完全避免了有机溶剂的使用，得到的无纺布可以应用在医用卫生等行业。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明。下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1

取8kg海藻酸钠原料（规格:200mPa·s，含水率14.9%）溶解于140L纯水（25℃电导率为5.0μS/cm²）在40℃保温下搅拌2h ，配制成4.6wt%的海藻酸钠溶液，然后经过滤，真空脱泡8小时（真空度为-0.8MPa）后，40℃保温放置一天，原液粘度为21000mPa·s，通过孔径0.08mm，孔数为15000孔的喷丝帽，原液吐出量约为800g/min，凝固浴浓度为40g/L的氯化钙水溶液，牵伸速度为30m/min，得到线密度为2.2dtex（风干后测定值）的海藻酸钙纤维。将纤维切断成3mm长度，分散在水中，采用金属网抄造成无纺布网面，用压辊挤压出部分水分后，含水量为纤维自重的145%，向表面喷淋0.1%的海藻酸钠水溶液，并进行反复挤压，再喷淋40g/L的氯化钙水溶液，用水清洗后，置于烘箱内60℃干燥。

实施例2

实施例1湿法纺丝得到海藻酸钙纤维切断成3mm长度，分散在水中，采用金属网抄造成无纺布网面，用压辊挤压出部分水分后，含水量为纤维自重的145%，向表面喷淋0.1%的碳酸钠水溶液，并进行反复挤压，再喷淋40g/L的氯化钙水溶液，用水清洗后，置于烘箱内60℃干燥。

实施例3

实施例1湿法纺丝得到海藻酸钙纤维切断成3mm长度，分散在水中，采用金属网抄造成无纺布网面，用压辊挤压出部分水分后，含水量为纤维自重的145%，向表面喷淋0.2%的氯化钠水溶液，并进行反复挤压，再喷淋40g/L的氯化钙水溶液，用水清洗后，置于烘箱内60℃干燥。

实施例4

取8kg海藻酸钠原料（规格:200mPa·s，含水率14.4%）溶解于140L纯水（25℃电导率为7.3μS/cm2）在40℃保温下搅拌4h ，配制成4.6wt%的海藻酸钠溶液，然后经过滤，并真空脱泡16小时（真空度为-0.8MPa）后， 40℃保温放置两天，原液粘度为5000mPa·s，通过孔径0.08mm，孔数为15000孔的喷丝帽，原液吐出量约为800g/min，凝固浴浓度为40g/L的氯化钙水溶液，牵伸速度为30m/min，得到线密度为2.3dtex（风干后测定值）的海藻酸钙纤维。

将纤维切断成3mm长度，分散在水中，采用金属网抄造成无纺布网面，用压辊挤压出部分水分后，含水量为纤维自重的150%，向表面喷淋0.1%的碳酸钠水溶液，同时进行反复挤压，再喷淋40g/L的氯化钙水溶液，置于烘箱内60℃干燥。

实施例5

同实施例1的湿法纺丝得到的海藻酸钙纤维，将纤维在10%盐酸溶液浸泡10分钟，水洗后重新再浸泡一次，得到海藻酸纤维，切断成3mm长度，分散在水溶液中，抄造后，用压辊压出水分后，在无纺布表面涂1%的碳酸钠水溶液，同时进行反复滚压，再喷淋10%的盐酸，置于烘箱内60℃干燥。

将实施例1~5所得的无纺布以及其组成纤维进行物理机械性能测试，所得结果见下表：

。

从实施例1~3的结果来看，采用海藻酸钠、碳酸钠、氯化钠，均能使海藻酸钙纤维进行粘合，形成的无纺布强度为实施例1>实施例2>实施例3。实施例2与实施例4为不同粘度下纺丝得到的纤维，纤维强度尽管有差异，但制成的无纺布强度差别不大。实施例5为实施例1的纤维经处理而成海藻酸纤维，其无纺布强度略比实施例2大。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于包括如下步骤：以含可溶性海藻酸盐的水溶液为纺丝原液，由喷丝板在凝固浴中喷丝，再经牵伸处理后，直接切断成超短纤维，并分散在水中，抄造成网面后，利用可溶性海藻酸盐的粘合能力进行粘合，干燥后得到最终产品。

2.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述纺丝原液中，可溶性海藻酸盐的浓度为1~8%。

3.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述可溶性海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵中的任意一种或多种。

4.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述纺丝原液在进入喷丝板前的旋转粘度值为500~80000mPa·s。

5.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述喷丝板，其喷丝帽上的喷丝孔孔径在0.05~0.12mm，纺丝时单个喷丝帽的纺丝原液吐出量在200~2000g/min。

6.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述牵伸处理时的牵伸速度为10~50m/min，且经牵伸处理后的纤维线密度为6.0dtex以下，切断后的超短纤维长度为10mm以下。

7.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述凝固浴为无机强酸或一些可反应形成不溶性海藻酸盐的可溶性金属盐类的一种及以上为主体溶解在水中。

8.如权利要求7所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述无机强酸包括盐酸、硫酸、磷酸中的任意一种或多种，金属盐类包括氯化钙、氯化铜、氯化锌、硫酸铜、硝酸银中的任意一种或多种。

9.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述利用可溶性海藻酸盐的粘合能力进行粘合的方法有两种，其一在无纺布网面喷淋水溶性海藻酸盐稀溶液，再喷淋与凝固浴所使用成分相同的溶液；其二是将无纺布网面的不溶性海藻酸盐部分转化成水溶性海藻酸盐，包括喷淋含钠离子或钾离子的盐或碱的稀溶液，再喷淋与凝固浴所使用成分相同的溶液。

10.如权利要求1所述的海藻酸系无纺布的制备方法，其特征在于：所述干燥温度控制在90℃以下。