CN103031667B - 一种可完全降解无纺材料及其在成人失禁护理垫中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可完全降解无纺材料及其应用。目前的聚乳酸纤维卫生材料采用长丝型纺粘无纺布或短纤水刺法无纺布制成，导致面对的消费群体和最终应用领域也不相同。本发明可完全降解无纺材料的组成及质量百分比为：聚乳酸双组分纤维50-60%、聚乳酸纤维40-50%，二种纤维总和为100%；对上述纤维通过混合、开松和梳理等工序后，再通过无纺布热风穿透和热轧加固的方法制成可完全降解无纺材料。本发明材料具有强力好、不易掉纤维、渗透导湿快，液体能快速沿材料纵向分布，从而减少积聚和渗漏，防止回渗产生的特点，且丢弃后可完全降解，是制作成人失禁护理垫的理想材料。

Description

一种可完全降解无纺材料及其在成人失禁护理垫中的应用

技术领域

本发明涉及成人失禁护理垫用表层材料及其应用，特别涉及一种强力好、不易掉纤维、渗透导湿快、具有良好纵向导流性且可完全降解的无纺材料及其在成人失禁护理垫中的应用。

背景技术

随全球工业化进程的加快，排放垃圾日益增多，已经严重影响了人类赖以生存的环境，其中“白色”垃圾以量大、占填埋场地多、难降解而成为最大污染源之一，这当中白色卫生材料如护理垫、纸尿裤等成为新型的、最大的白色污染源之一。据统计，英国每年丢弃的护理垫和纸尿裤多达50亿个，90%的产品用后都进入了垃圾填埋场，美国平均每分钟有超过2亿个用过的护理垫被丢弃，每年废弃护理垫、纸尿裤等垃圾物就多达300万吨。与此同时，可供选择的垃圾填埋场越来越少，处理成本越来越大。在我国，有调查统计数字表明，中国65岁及以上人口为1.19亿，占全国总人口的8.87%，居全球之首，按照每人每天使用2片护理垫计算，年均消耗2.38亿片，无疑老龄化人口的不断增加是推动失禁用品大量消耗的最直接原因。因此改变现有卫生材料的材质，使之在丢弃掩埋后，经过一定时间全部或部分产生降解，从而减少其对垃圾填埋场占有的体积，降低对环境的污染具有非常重要的意义。

现有护理垫结构主要由三层组成，由顶层到底层的顺序排列是：表层、中间吸收芯层和背层。表层所用材料通常是双组分合成纤维热风无纺布、聚丙烯热轧布或纺粘无纺布；中间吸收芯层由绒毛浆加超吸收树脂组成；背层主要是PP透气薄膜。由此可见，表层和背层材料均为以石油为原料的材料，埋在地下100年也不会发生降解。

根据现有的文献，用聚乳酸纤维制作的可降解卫生材料主要有：

专利CN201010163359.2公开一种全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布，由三层无纺布通过自粘合或热轧复合而成，中间层为聚乳酸熔喷无纺布，上层和下层均为聚乳酸纺粘无纺布。可用于卫生材料和包装材料领域及工业过滤领域。

专利CN200910035089.4公开一种全降解聚乳酸纤维水刺布，采用细度为0.6dtex～1.2dtex、长度为25mm～72mm的聚乳酸纤维通过交叉成网、水刺缠结及烘干而成，其厚度为0.2mm～1.2mm，可用于制作婴儿护理用品与女性护理用品的表层材料。

专利CN200810004422.0公开了一种玉米聚乳酸纤维卫生巾，用聚乳酸纤维制品与水刺非织造布，适用于女性。

综观现有文献资料情况，所研制的聚乳酸纤维卫生材料采用长丝型纺粘无纺布或短纤水刺法无纺布制成，由于所用原料和生产方法的不同，导致面对的消费群体和最终应用领域也不相同。

发明内容

本发明的目的是提供一种强力好、不易掉纤维、渗透导湿快、具有良好纵向导流性且可完全降解的无纺材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可完全降解无纺材料，其组成及质量百分比为：聚乳酸双组分纤维50-60%，聚乳酸纤维40-50%，上述二种纤维的质量百分比总和为100%；上述纤维通过混合、开松、喂棉、梳理和直接成网工序后，再通过无纺布热风穿透和热轧加固的方法制成可完全降解无纺材料。

本发明使用的聚乳酸双组分纤维属于皮芯型结构，皮芯层组成成分均为PLA，其中皮层在整根纤维中所占有比例为30%，芯层在整根纤维中所占有比例为70%，皮层中PLA组分的熔点为90℃，芯层中PLA组分的熔点为140℃。在生产过程中，通过合理温度的控制，使皮层中PLA组分产生软化和熔融，进而与周围的PLA纤维产生粘结，而此时的温度并未达到芯层PLA组分的熔点，因此芯层PLA没有发生任何变化，起到了骨架和支撑作用，赋予聚乳酸纤维网以很好的强力。

聚乳酸纤维是一种新型的生态环保型纤维，它以玉米淀粉为原料，经过发酵、缩合、聚合等一系列反应制成，废弃后的聚乳酸制品在土壤或海水中经微生物作用可降解为二氧化碳和水，随后在植物光合作用下，它们又会成为淀粉的起始原料，是一种很好的可完全生物降解的纤维。聚乳酸纤维透湿性、水扩散性优异，由于含有乳酸而表面呈弱酸性，有较好的抑菌性和消除异味功能，是制作卫生用品的理想材料，但聚乳酸纤维的吸湿性较差，仅为0.4-0.6%之间，同时聚乳酸纤维的耐热性较差，制备100%聚乳酸热轧或热风粘合无纺布很难成形，会出现布面发脆、强力低下的问题，因而如果采用100%聚乳酸纤维制作表层而对无纺布结构以及生产工艺不加以调整，以制成的无纺布做卫生材料表层时，会出现强力不高现象，由于纤维粘合牢度不够，导致老人在使用时表层无纺布中的纤维容易脱落；此外，当液体流量大时易出现液体不能快速被吸收，在表层产生堆积，易出现侧漏的危险，所以必须对采用100%聚乳酸纤维无纺布的结构及其制作工艺作改进。

作为本发明的进一步技术方案，所述热风穿透和热轧加固方法的具体过程如下：首先，纤网经过烘箱进行第一道热风加固，温度控制为100-120℃之间；然后，经过带有轧点的热轧辊进行第二道热轧加固，轧辊温度控制在120-150℃之间，加工线速度为75-85米/分。

作为本发明的进一步技术方案，所述的热轧辊表面轧点为沿机器方向排列的长方形小块，通过控制轧点的大小和数量，使轧点形成的粘合面积长：宽=2:1，纤网中无轧点面积：有轧点面积=10:1。

作为本发明的进一步技术方案，通过合理调整梳理工序得到纵横向强力比为9-11:1的无纺材料，其中控制锡林速度为880-1050米/分，工作辊速度为55-75米/分，剥取辊速度为180-210米/分，上凝聚辊速度850-950米/分，下凝聚辊速度870-990米/分，上道夫速度为58-73米/分，下道夫速度为60-75米/分，生产线速度为75-85米/分。

作为本发明的进一步技术方案，所述聚乳酸双组分纤维的长度为38mm，细度为1.5-2.2dtex；聚乳酸纤维长度为51-65mm，细度为3.3-7.7dtex。

作为本发明的进一步技术方案，制成品可完全降解无纺材料的重量为10-25克/平米，厚度为0.05-0.2mm之间。

本发明的另一目的是将上述可完全降解无纺材料应用在成人失禁护理垫中，其特征在于，将可完全降解无纺材料切成宽度为60厘米的布卷，作为表层，与作为中间层的木绒浆芯层和作为底层的聚乳酸透气薄膜进行三层复合，制成成人失禁护理垫。

本发明的优点在于：

1、采用两道热熔加固，第一道首先经过烘箱进行热风加固，温度控制为100-120℃之间，由于温度较低，并没有破坏聚乳酸纤维的柔软性，此时，纤网中大部分聚乳酸双组分纤维的皮层产生熔融，进而将四周的纤维粘合在一起，第一道加固赋予纤网蓬松的结构和一定的可使用强力。然后经过带有轧点的热轧辊进行第二道热轧加固，轧辊温度控制在120-140℃之间，此时，纤网中的部分聚乳酸纤维和在第一道加固中未产生完全熔融的聚乳酸双组分纤维的皮层，在轧点处产生熔融而紧密接合在一起，赋予纤网牢固的可使用强力，由于仅在局部区域产生较强的粘合，其他部分纤网仍然保持蓬松特性，避免了聚乳酸纤维在高温作用下产生脆断的可能性，另一方面，也可以进行高速生产，从而使薄型100%聚乳酸纤维热轧/热风无纺布的快速工业化生产成为可能。通过控制轧点的大小和数量，使轧点形成的粘合面积长：宽=2:1，纤网中无轧点面积：有轧点面积=10:1，这样纤网中有超过90%的面积由聚乳酸双组分纤维连接，呈厚实蓬松态，可容纳更多的体液，同时依靠聚乳酸纤维自身良好的导湿性，将液体快速导入下层吸收层（即护理垫的中间层），另一方面，蓬松的结构也不易使液体产生回渗，而剩下的10%面积由轧点连接，通过轧点的熔接进一步固定聚乳酸纤维，使其不易脱落，提供了更好的强力。

2、轧辊轧点形状为长方形小块，沿机器方向排列，由此在布面上产生沿纵向排列的轧点，有助于液体快速的沿卫生材料的纵向分散和导流。

3、在加工过程中，通过合理调整梳理工艺得到纵横向强力比为9-11:1的无纺布材料，即纤网中大部分纤维趋向于沿纵向排列，与纵轴之间的夹角小于45°，由于卫生巾、尿不湿和护垫类的卫生材料基本上是长度大于宽度，通常液体聚集于小部分区域而难于向长度方向，导致长度方向的大部分区域浪费掉，且聚集于小部分区域的液体容易产生侧漏，通过工艺的合理设计，使大部分纤维沿纵向排列，有助于帮助液体沿纵向扩散和导流，同时借助于纵向排列的轧点更便于液体向纵向扩散。

利用可完全降解无纺材料为表层制成成人失禁护理垫时，通过沿纵向排列的纤维和纵向轧点，使液体落到表层上后，液体快速沿纵向分散、贮存和导流，并借助于自身良好的导湿性快速渗透到中间层中。

4、采用聚乳酸双组分纤维和聚乳酸纤维长度为主体材料，利用细度较小的聚乳酸双组分纤维的低熔点皮层作为粘合介质，赋予纤网蓬松、厚实的结构和细腻手感，为人体提供足够的舒适感，防止侧漏和回渗；同时由于纤网纵横向强力比为9-11:1的特殊结构设计，利用粗而长的聚乳酸纤维提供牢固的可加工和使用的强力，以免过低的横向强力产生不良影响。

总之，本发明的可完全降解无纺材料，由于独特热熔复合加固方式的选用、特殊的长方形轧点形状、较大的纵横向强力比值以及主体聚乳酸双组分纤维和聚乳酸纤维的选用，赋予无纺材料以快速渗透、导湿和导流、纤维不易脱落、防止侧漏并不会产生回渗，且丢弃后可完全降解，用其制备的降解型成人失禁护理垫，将具有非常好的推广和使用前景。

具体实施方式

本发明可完全降解无纺材料的工艺流程为：聚乳酸双组分纤维和聚乳酸纤维混合→开松→喂棉→梳理→直接成网→第一道热风加固→第二道热轧加固→冷却→收卷→切成宽度60厘米布卷→成品。

成人失禁护理垫的工艺流程为：底层卫生纸→木浆+SAP→上层卫生纸→聚乳酸透气膜→降解无纺布→复合→切割→护理垫成品。

实施例1

选用聚乳酸双组分纤维长度为38mm，细度为1.5dtex，聚乳酸纤维长度51mm，细度为3.3dtex，二者混合比例为60:40。将两种纤维经过混合开松、喂棉、梳理、直接成网、第一道热风加固、第二道热轧加固、冷却、收卷和切边后而制成，主要工艺参数为：锡林速度为1045米/分，工作辊速度为74.5米/分，剥取辊速度为209.5米/分，上凝聚辊速度945米/分，下凝聚辊速度987米/分，上道夫速度为22.9米/分，下道夫速度为24.5米/分，第一道热风加固烘箱温度为105℃，第二道热轧轧辊温度为140℃，生产速度为39米/分。最终制成重量12克/平米，厚度为0.1340mm。将制成的无纺材料切成宽度为60厘米的布卷，与中间的木绒浆芯层和底层含聚乳酸透气膜三层复合，制成降解型成人失禁护理垫。

实施例2

选用聚乳酸双组分纤维长度为38mm，细度为2.2dtex，聚乳酸纤维长度51mm，细度为3.3dtex，二者混合比例为55:45。将两种纤维经过混合开松、喂棉、梳理、直接成网、第一道热风加固、第二道热轧加固、冷却、收卷和切边后而制成，主要工艺参数为：锡林速度为910米/分，工作辊速度为59.3米/分，剥取辊速度为185.9米/分，上凝聚辊速度877米/分，下凝聚辊速度885米/分，上道夫速度为19.1米/分，下道夫速度为20.8米/分，第一道热风加固烘箱温度为120℃，第二道热轧轧辊温度为135℃，生产速度为30米/分。最终制成重量15克/平米，厚度为0.1705 mm。将制成的无纺材料切成宽度为60厘米的布卷，与中间的木绒浆芯层和底层含聚乳酸透气膜三层复合，制成降解型成人失禁护理垫。

实施例3

选用聚乳酸双组分纤维长度为38mm，细度为2.2dtex，聚乳酸纤维长度55mm，细度为4.4dtex，二者混合比例为60:40。将两种纤维经过混合开松、喂棉、梳理、直接成网、第一道热风加固、第二道热轧加固、冷却、收卷和切边后而制成，主要工艺参数为：锡林速度为995米/分，工作辊速度为71.9米/分，剥取辊速度为195.8米/分，上凝聚辊速度927米/分，下凝聚辊速度958米/分，上道夫速度为21.2米/分，下道夫速度为22.9米/分，第一道热风加固烘箱温度为110℃，第二道热轧轧辊温度为140℃，生产速度为35米/分。最终制成重量20克/平米，厚度为0.1980 mm。将制成的无纺材料切成宽度为60厘米的布卷，与中间的木绒浆芯层和底层含聚乳酸透气膜三层复合，制成降解型成人失禁护理垫。

1、对可完全降解无纺材料和制备的护理垫性能进行测试：

无纺材料检测项目：降解性、强力、透湿性、透气性。

护理垫检测项目：吸液率、持液率和返渗量。

具体测试方法如下：

降解性：根据标准ISO14855:1999的方法和条件进行测试。

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。

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。

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。

吸液率、持液率和返渗量测试试样尺寸：100cm×100cm，以累计试样重量不小于1g为一个试样，称重精确至0.01g为原始质量。将试样浸渍在9%的生理盐水中，60s后取出试样，垂直悬挂，滴水120s后称重，作为吸水后的试样质量，其中：

吸液率（%）=（试样吸水后质量-原始质量）/原始质量*100，作5次取平均值，结果保留一位小数；

将上述滴水后的试样放在滤纸上，用重锤加压60s，后称其重量为m，最终持液率和返渗量的计算方法为：

持液率（%）=（m-原始质量）/原始质量*100

返渗量（%）=吸液率-持液率

2、检测结果：见表1

                                                

综上所述，本发明的可完全降解无纺材料，以及由其制作的失禁护理垫的性能要好于现有市场上的普通护理垫产品。本发明的全降解无纺材料具有纤维不易脱落、渗透导湿快，使液体能快速沿材料纵向分布，从而减少积聚和渗漏，防止回渗现象产生，同时丢弃后可完全降解，是制备降解型成人失禁护理垫的理想材料。

Claims (5)

1.一种可完全降解无纺材料，其组成及质量百分比为：聚乳酸双组分纤维50-60%，聚乳酸纤维40-50%，上述二种纤维的质量百分比总和为100%，所述的聚乳酸双组分纤维属于皮芯型结构，皮芯层组成成分均为PLA；上述纤维通过混合、开松、喂棉、梳理和直接成网工序后，再通过无纺布热风穿透和热轧加固的方法制成可完全降解无纺材料；

所述热风穿透和热轧加固方法的具体过程如下：首先，纤网经过烘箱进行第一道热风加固，温度控制为100-120℃之间；然后，经过带有轧点的热轧辊进行第二道热轧加固，轧辊温度控制在120-150℃之间，加工线速度为75-85米/分；

所述的热轧辊表面轧点为沿机器方向排列的长方形小块，通过控制轧点的大小和数量，使轧点形成的粘合面积长：宽=2:1，纤网中无轧点面积：有轧点面积=10:1。

2.如权利要求1所述的可完全降解无纺材料，其特征在于，通过合理调整梳理工序得到纵横向强力比为9-11:1的无纺材料，其中控制锡林速度为880-1050米/分，工作辊速度为55-75米/分，剥取辊速度为180-210米/分，上凝聚辊速度850-950米/分，下凝聚辊速度870-990米/分，上道夫速度为58-73米/分，下道夫速度为60-75米/分，生产线速度为75-85米/分。

3.如权利要求1所述的可完全降解无纺材料，其特征在于，所述聚乳酸双组分纤维的长度为38mm，细度为1.5-2.2dtex；聚乳酸纤维长度为51-65mm，细度为3.3-7.7dtex。

4.如权利要求3所述的可完全降解无纺材料，其特征在于，制成品可完全降解无纺材料的重量为10-25克/平米，厚度为0.05-0.2mm之间。

5.权利要求1-4任一项所述可完全降解无纺材料在成人失禁护理垫中的应用，其特征在于，将可完全降解无纺材料切成宽度为60厘米的布卷，作为表层，与作为中间层的木绒浆芯层和作为底层的聚乳酸透气薄膜进行三层复合，制成成人失禁护理垫。