CN103006391B - 一种复合无尘纸及其生产工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合无尘纸及其生产工艺和应用，该复合无尘纸的结构为：第一层是底衬层，为非织造材料，第二层包括纤维素纤维，粘接材料及高分子吸水材料，第三层包括高分子吸水材料，纤维素纤维和可选择性加入双组分复合纤维，第四层能包括纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料，并可选择地在底衬层和/或第四层表面喷涂乳液。该复合无尘纸是采用气流成网制造工艺在成形过程中连续生产完成的；该复合无尘纸应用于一次性卫生用品中包括妇女卫生用品、成人失禁用品和纸尿裤、食品垫、宠物垫等。本发明的复合无尘纸减少了一次性卫生用品生产中其它材料的应用种类，减化了供应链及生产工艺，并提高了效率。

Description

一种复合无尘纸及其生产工艺和应用

技术领域

本发明涉及一种结构新颖，同时具有快速液体导流、吸收及保持性能和防返渗性能的复合无尘纸，包括该复合无尘纸的结构、生产工艺和应用。

背景技术

无尘纸（亦称为膨化芯材）是以几毫米长的木浆纤维为主要原料，通过气流成网及不同固结方法生产出来的。这种技术可生产出各种不同厚度、不同柔软度、不同吸湿性的材料，其产品主要用于纸尿裤、妇女卫生用品、成人失禁用品等一次性用即弃卫生用品。

卫生巾的结构大致可概括为四层：面层，吸收层，底层，外包装。目前无尘纸主要应用于吸收层，吸收层的上下层由其它材料或辅料构成面层、导流层、速渗层、底层、外包装等。一般的卫生巾生产中将起到这些不同作用的主要材料及辅料通过复杂的工艺过程结合在一起，生产出安全卫生，高效吸收液体，且干爽舒适的卫生巾产品，其中导流，快速吸收，大量吸收及防返渗是卫生巾的关键要求。

以上工艺过程较复杂，生产成本高，需要开发一种经济性强，且不降低卫生巾产品性能的新技术。

发明内容

为了进一步优化创新现有技术，本发明通过气流成网工艺一次性完成复合无尘纸的生产，同时使得卫生巾产品具有快速液体导流，快速吸收，大量吸收及防返渗的性能，并且减少了卫生巾生产中其它材料的应用种类，减化供应链及生产工艺，提高了生产效率。

本发明的无尘纸具有新颖的结构，由具有快速导流作用的底衬，和起到大量吸收作用的纤维素纤维、高分子吸水树脂及其它起到粘结作用的材料通过一定的特殊结构设计在气流成网工艺中完成的。为达到很好的液体导流效果同时达到具有适当层间结合强度的要求，各层的结构、材料选择及工艺控制是非常关键的。

本发明的复合无尘纸，具体结构如下：

该无尘纸产品由依次排列并且层压在一起的若干层构成，各层起到不同的主要功能。其中该一次性成型的复合无尘纸产品各层都有不同的结构特征，其中第一层是底衬层，为非织造材料，第二层能与第一层液体连通，并且包括纤维素纤维，粘接材料及高分子吸水材料，第三层能与第二层液体连通，并且包括高分子吸水材料，纤维素纤维和可选择性加入双组分复合纤维，第四层能与第三层液体连通，并且包括纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料。

其中，第一层占该复合无尘纸总定量的8-18%，第二层的定量约占该复合无尘纸总定量的20-32%，第三层的定量占该复合无尘纸总定量的35-45%，第四层的定量占该复合无尘纸总定量的25%-37%；复合无尘纸总定量为第一层至第四层的总质量和。

第一层底衬层的非织造材料，选择具有速渗或导流功能的无纺布，可以选自纺粘无纺布，熔喷无纺布，热轧无纺布，热风无纺布，打孔无纺布，水刺无纺布，卫生纸等。

第二层中，纤维素纤维含量约为40-70质量%，粘接材料（如聚乙烯粉和双组分复合纤维等）含量约为15-40质量%，高分子吸水材料的含量约为15-30质量%；

第三层中，纤维素纤维的含量约为30-50质量%，高分子吸水材料含量约为30-50质量%，双组分复合纤维的含量约为0-20质量%；

第四层中，纤维素纤维的含量约为60-80质量%，高分子吸水材料含量约为10-30质量%，双组分复合纤维的含量约为0-20质量%；

进一步，在该复合无尘纸的两面喷涂一定温度和一定量的的水，不仅在生产中起到除尘，更有助于材料很好的复合，并起到产品的表面整饰作用。上述所喷涂的水，可以用乳液替代，如更推荐仅替代第四层的表面上喷涂的水，这样会更经济。喷涂的水的质量范围为总定量的0-6质量%，喷涂乳液的质量范围为总定量的0-6质量%。

所述的纤维素纤维可以选自经过处理或未经过处理的绒毛浆、针叶木浆、阔叶木浆、草浆、化学浆、化学机械浆、热机浆的纤维及其混合物,其长度大约为2-5mm,并且具有多种形态。

所述的双组分复合纤维可以选自聚丙烯一聚乙烯共聚物、聚对苯二甲酸二乙醋一聚乙烯共聚物和聚对苯二甲酸二乙醋一聚丙烯共聚物及其混合物。双组分复合纤维的长度大约为3-6mm，纤度约为1.5-17分特，具有多种截面结构。

所述的粘接材料可以选自低密度聚乙烯颗粒或纤维（乙纶），聚乙烯醇，双组分复合纤维等。

所述的高分子吸水材料，可以是高分子吸水颗料或纤维，可以选自聚丙烯酸醋、淀粉接枝共聚物、交联的发甲基纤维素衍生物、皂化了的丙烯酸醋一乙烯系共聚物、改性的交联聚乙烯醇、中和了的交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐、水解了的淀粉一丙烯睛接枝共聚物及其混合物等。

所述的乳液可以选自醋酸乙烯醋一乙烯型乳液、丙烯酸醋类乳液、苯乙烯一丁二烯类乳液、苯乙烯丁二烯一丙烯酸类乳液或聚乙烯醇及其混合物。

该复合无尘纸的定量为80－400g/m²，厚度为0.8-4mm，抗张强度不小于15N/inch，液体渗透速度小于3.5秒，液体保持能力大于45g/g蒸馏水。

本发明还涉及复合无尘纸的生产工艺，该复合无尘纸是采用气流成网制造工艺在成形过程中连续生产完成的，具体包括以下步骤：

1）将底衬层材料输送到成型区，将粘接材料，纤维素纤维和高分子吸水材料送入到第一成型头中均匀混合，通过气流成型及真空抽吸作用，使该混合物经过第一成型头而均匀地铺落在底衬材料上，形成第一层和第二层；

2）任选的，为取得较好的层间结合效果，在第一成型头和第二成型头间设计了预压辊对第一层底衬材料和第二层材料进行一定的预压；

3）接着将上述第一层和第二层组成的复合层传递到第二成型区，将高分子吸水材料和纤维素纤维在第二成型头中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层和第二层上，形成具有三层的复合材料；

4）接着进入第三成型区，纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料由第三在成型头中均匀混合并通过气流成型及真空抽吸作用铺落在前三层复合材料上，形成四层复合材料；

5）任选的，为获得更好的稳定结构，将形成的四层复合材料通过热压辊以进一步稳定结构；

6）接着将上述形成的四层复合材料被输送到第一喷胶器，对其上面喷涂一定温度的水或乳液，继续将此复合材料送往第一干燥箱中进行加热、烘干固化；

7）复合无尘纸由第一干燥箱进入热压辊进行厚度调整后，被连续送去第二喷胶器对其另一面进行喷涂一定量的水或乳液，然后送往第二干燥箱及任选的第三干燥箱中再次进行烘干固化而形成复合无尘纸产品；

8）任选的将复合无尘纸产品冷却后进行卷绕成卷；

9）任选的将成卷的复合无尘纸产品切成所要求的不同宽度的产品。

本发明还涉及复合无尘纸在一次性卫生用品中的用途，包括妇女卫生用品、成人失禁用品和纸尿裤、食品垫（如鱼垫、肉垫等）、宠物垫等。

本发明的复合无尘纸具有如下特点和优点:

（1）产品选用导流性好的无纺布或其它材料，采用一定的结构及工艺设计将无纺布很好地与无尘纸一次性复合在一起，不易分层以满足后续加工的要求。

（2）第二层结构中选用纤维素纤维，粘接材料和高分子吸水材料，通过预压辊的作用和合理控制，使复合层保持低密度，疏松结构，继续加强导流，快速吸收并渗透液体的作用。

（3）第三层结构中设计有大量的吸水材料并添加高分子吸水剂，帮助大量吸收并保持液体，和上层的结构一起阻止液体回渗到表层。

（4）第四层的结构是对第三层进一步的加强作用，增加吸收量及保持效果。

（5）本复合无尘纸的两面在进入烘箱前喷洒一定量的水，水分进入复合层后在后续的干燥过程中有助于增加了该层复合体的微孔结构，加强了导流及吸收功能，并有助于增加层间结合力。

（6）采用本发明涉及的生产工艺,由于各组分分布均匀，层间接合完整，将卫生巾结构中不同材料所起到的导流，吸收和防返渗一次性完成。

（7）将原来卫生巾结构中需要两种或两种以上的材料实现的功能由此一种材料得以实现，可以简化卫生巾的生产工艺，提高效率。

本发明的复合无尘纸的测试方法如下：

1.厚度(EDANA30.5-99)

厚度:在两个测量板间,在一定压力（0.5kPa）下测出的距离,单位为mm。

测试仪器:数显式厚度测试仪。

按照不同产品的要求进行取样、切样,测试的试样尺寸的边缘与仪器上盘边缘不小于5mm；要求在恒温恒湿(23士2℃;相对湿度50%士5%)的条件下,平衡试样至少4小时以上。如果为在线实时检测可以不做平衡,但在进行测量的同时应记录下当时的温度与湿度,以供参考比较。

2.定量(EDANA40.3-90)

定量:单位面积的质量即为试样的定量(克重),单位为g/m2。

测定仪器:电子天平(精确到0.001克),天平外设有屏风防止气流和其他干扰因素对天平的影响。

试样要求在恒温恒湿(23士2℃;相对湿度50%士5%)的条件下,平衡试样至少4小时以上。如果为在线实时检测,可以不做平衡,但在进行测量的同时应记录下当时的温度与湿度,以供参考比较。

将测定试样放在天平上,当天平的读数稳定后,记录重量,以克表示。

定量(GSM)==A/B

其中:GSM一试样的定量(克重);

A一试样的重量;

B一试样的面积。

3.抗张强度(EDANA20.2-89)

抗张强度:规定尺寸的试样受到恒速拉伸至断裂时所需的张力。

测定仪器:Zwick2.5强力测试仪

将试样切成200mm x25.4mm的大小,要求在恒温恒湿(23士2℃;相对湿度50士5%)的条件下,平衡试样至少4小时以上,如果为在线实时检测,可以不做平衡,但在进行测量的同时应记下当时的温度与湿度,以供参考比较。

按照如下测试参数设定测试程序:

最大测量限度:100N

测试速度:254mm/min

夹距:51mm

夹压:5bar

4.液体渗透速度(EDANA150.5-02)

液体渗透速度:当5m1的0.9%氯化钠溶液渗透试样时,通过电路导电性记录液体的通过时间,单位为秒。

测定仪器:Lister液体渗透仪

5.液体吸收和保持能力(EDANA10.4-02)

液体吸收能力:将试样在液体中浸泡10分钟一定时间后,总重量增加的百分比即为试样的吸收能力。

液体保持水能力:将试样在液体中浸泡10分钟后,再在容器中放置2分钟,然后将重量为1976g的珐码小心地放置在试样之上，重量增加的百分比即为试样的保水能力。

6.抗返渗性能(参考标准：EDANA150.5-02，ERT154.0-02)

取一定尺寸样品，用测试漏斗加入5ml盐水，同时计时，5min后，再加入5ml盐水，从最初计时算起，10min后，迅速将已知质量的滤纸若干层（以最上层滤纸无吸液为止）放到试样表面，同时将1.2kg标准压块压在滤纸上，重新开始计时，加压1min时将标准压块移去，用天平称量试样表面滤纸的质量，其增加的重量即为返渗值。该值越小，表示抗返渗性能越好。

附图说明

图1是本发明的复合无尘纸的结构示意图。

图2是本发明的复合无尘纸的生产工艺示意图。

其中：a1为第一层，a2为第二层，a3为第三层，a4为第四层

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1

无尘纸的总定量约为175g/m2，厚度约为1.45mm，其具体原料及结构如下：纤维素纤维采用的是Weyerhauser NB416，纤维长约2-5mm。双组分复合纤维由芯层和皮层组成，芯层为聚丙烯（PP），皮层为聚乙烯（PE），纤维长度大约为3-6mm，纤度约为1.7-3.0分特。无纺布采用22gsm聚丙烯纺粘无纺布，高分子吸水树脂来自于Sandia-930,或来自Stockhausen，Sumitomo，Shokubai等厂家，本实施例中在第四层上喷涂乳液，来自Wacker公司的Vinnapas192产品。

该复合无尘纸结构包括四层，第一层的定量约占产品总定量的12.6%，第二层的定量约占产品总定量的27.4%，第三层的定量约占产品总定量的30%,第四层定量约占产品总定量的28%，并在第四表面喷涂约总量2%的乳液。各组分在各层中的分布如下列表1中所示。

表1各组分在各层中的分布

该无尘纸采用M&J公司的水平筛网式成型技术设备上实现的。

先将无纺布等底衬卷材用退卷机1输送到成型区等后续工序过程，成型区由一无端的网带连续输送底衬材料，待运行稳定后，将粘接材料，纤维素纤维和高分子吸水材料送入到第一个水平筛网式型头2中均匀混合，通过气流成型及真空抽吸作用，使该混合物经过第一成型头而均匀地铺落在底衬材料上，为取得较好的层间结合效果，在第一成型头和第二成型头间设计了预压辊3对初期复合材料进行一定的预压；

接着将该复合层传递到第二个成型区，将高分子吸水材料和纤维素纤维由第二个水平筛网式成型头4中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层和第二层上；

接着进入第三成型区，纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料由第三个水平筛网式成型头5中均匀混合并通过气流成型及真空抽吸作用铺落在前几层上；

接着将上述形成的复合材料通过热压辊6以进一步稳定结构，被输送到第一喷胶器7，对其上面喷涂约为总量的2%的乳液，继续将此复合材料送往第一个干燥箱8中进行加热、烘干固化；

复合无尘纸由第一干燥箱进入另一组热压辊9进行厚度调整后，被连续送去第二喷胶器10对其另一面进行喷涂约为总量1%的水，然后送往第二个干燥箱11及任选的第三个干燥箱12中再次进行烘干固化而形成复合无尘纸产品；

复合无尘纸产品冷却后由卷纸机13进行卷绕成卷；

按需求，用分切机分切成所要求的不同宽度的产品。

将本实施例的无尘纸产品进行各种性能的检测，其结果如表2中所示

表2

用本发明中的一次性成型的复合无尘纸与在卫生巾由各村料合在一起起到同样作用的部分进行对比测试，如表3中所示，可以看出该一次性复合成型无尘纸有较好的液体渗透速度（1.9秒小于2.1秒）及抗返渗性能（1.7g小于2.3g），达到或略优于在卫生巾中由多种材料叠加在一起才能达到的水平。

表3

以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种复合无尘纸，其特征在于：所述复合无尘纸的结构为：第一层是底衬层，为非织造材料，第二层能与第一层液体连通，并且包括纤维素纤维，粘接材料及高分子吸水材料，第三层能与第二层液体连通，并且包括高分子吸水材料，纤维素纤维和双组分复合纤维，第四层能与第三层液体连通，并且包括纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料；所述第一层占该复合无尘纸总定量的8-18%，第二层的定量占该复合无尘纸总定量的20-32%，第三层的定量占该复合无尘纸总定量的35-45%，第四层的定量占该复合无尘纸总定量的25%-37%；复合无尘纸总定量为第一层至第四层的总质量和；

所述第一层底衬层的非织造材料为具有速渗或导流功能无纺布,

所述第一层底衬层的非织造材料为纺粘无纺布，熔喷无纺布，热轧无纺布，热风无纺布，打孔无纺布，水刺无纺布中的一种；

第二层中，纤维素纤维含量为40-70质量%，粘接材料含量为15-40质量%，高分子吸水材料的含量为15-30质量%；

第三层中，纤维素纤维的含量为30-50质量%，高分子吸水材料含量为30-50质量%，双组分复合纤维的含量为0-20质量%；

第四层中，纤维素纤维的含量为60-80质量%，高分子吸水材料含量为10-30质量%，双组分复合纤维的含量为0-20质量%;

所述复合无尘纸在第一层喷涂水，第四层喷涂乳液；喷涂的水的质量范围为总定量的0-6质量%，喷涂乳液的质量范围为总定量的0-6质量%。

2.根据权利要求1所述的一种复合无尘纸，其特征在于：所述纤维素纤维选自经过处理或未经过处理的绒毛浆、针叶木浆、阔叶木浆、草浆、化学浆、化学机械浆、热机浆的纤维及其混合物，其长度为2-5mm,并且具有多种形态。

3.根据权利要求1所述的一种复合无尘纸，其特征在于：所述的双组分复合纤维选自聚丙烯一聚乙烯共聚物、聚对苯二甲酸二乙醋一聚乙烯共聚物和聚对苯二甲酸二乙醋一聚丙烯共聚物及其混合物；双组分复合纤维的长度为3-6mm，纤度为1.5-17分特，具有多种截面结构。

4.根据权利要求1所述的一种复合无尘纸，其特征在于：所述的粘接材料选自低密度聚乙烯颗粒或纤维，聚乙烯醇，双组分复合纤维。

5.根据权利要求1所述的一种复合无尘纸，其特征在于：所述的高分子吸水材料，是高分子吸水颗料或纤维，选自聚丙烯酸醋、淀粉接枝共聚物、交联的发甲基纤维素衍生物、皂化了的丙烯酸醋一乙烯系共聚物、改性的交联聚乙烯醇、中和了的交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐、水解了的淀粉一丙烯睛接枝共聚物及其混合物。

6.根据权利要求1所述的一种复合无尘纸，其特征在于：所述的乳液选自醋酸乙烯醋一乙烯型乳液、丙烯酸醋类乳液、苯乙烯一丁二烯类乳液、苯乙烯丁二烯一丙烯酸类乳液或聚乙烯醇及其混合物。

7.权利要求1-6任一项所述的复合无尘纸的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1）将底衬层材料输送到成型区，将粘接材料，纤维素纤维和高分子吸水材料送入到第一成型头中均匀混合，通过气流成型及真空抽吸作用，使该混合物经过第一成型头而均匀地铺落在底衬材料上，形成第一层和第二层；

2）为取得较好的层间结合效果，在第一成型头和第二成型头间设计了预压辊对第一层底衬材料和第二层材料进行一定的预压；

3）接着将上述第一层和第二层组成的复合层传递到第二成型区，将高分子吸水材料和纤维素纤维在第二成型头中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层和第二层上，形成具有三层的复合材料；

4）接着进入第三成型区，纤维素纤维、双组分复合纤维和高分子吸水材料由第三在成型头中均匀混合并通过气流成型及真空抽吸作用铺落在前三层复合材料上，形成四层复合材料；

5）为获得更好的稳定结构，将形成的四层复合材料通过热压辊以进一步稳定结构；

6）接着将上述形成的四层复合材料被输送到第一喷胶器，对其上面喷涂乳液，继续将此复合材料送往第一干燥箱中进行加热、烘干固化；

7）复合无尘纸由第一干燥箱进入热压辊进行厚度调整后，被连续送去第二喷胶器对其另一面进行喷涂水，然后送往第二干燥箱及任选的第三干燥箱中再次进行烘干固化而形成复合无尘纸产品；

8将复合无尘纸产品冷却后进行卷绕成卷；

9）将成卷的复合无尘纸产品切成所要求的不同宽度的产品。

8.权利要求1-6任一项所述的复合无尘纸的用途，其特征在于：复合无尘纸在一次性卫生用品中的用途，所述一次性卫生用品包括妇女卫生用品、成人失禁用品和纸尿裤、食品垫、宠物垫。

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