CN105015140A - 一种可降解无纺布浸胶复合制备工艺及其材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解PVA无纺布制备得到复合材料的生产工艺，该生产工艺是以PVA无纺布和PVA胶状溶液为原料，将PVA无纺布的至少一面浸入在PVA胶状溶液中，并且通过控制胶状溶液中PVA的质量分数为10％-30％；当PVA无纺布以一定的速度进入并通过金属盘盒时，PVA无纺布的一侧或两侧可浸有金属盘盒中的溶胶，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，PVA无纺布浸渍面与PVA无纺布通过碾压、烘干、冷却的操作进行复合等步骤。本发明制备得到的复合材料对液体和固体有很好的阻隔性，对于气体有较高的透过性，耐磨抗撕裂，可作为一次性医疗卫生防护用品的原材料。

Description

一种可降解无纺布浸胶复合制备工艺及其材料
技术领域
本发明涉及复合材料的制备技术领域，具体涉及一种可降解无纺布浸胶复合工艺以及该制备工艺获得的材料。
背景技术
随着人们环保意识的增强，国际上针对生态环境恶化、危害人类健康这一问题，提出了包括对白色污染的处理在内的消除污染、减少有害产物的建议。欧、美、日等发达国家都前后立法或禁用“短期使用”的非降解塑料，并加大了降解塑料研究方面的投入，促进了可降解塑料的使用和推广。水溶性塑料包装薄膜作为一种新颖的绿色包装材料，在欧美、日本等国家被广泛用于各种产品的包装。例如农药、化肥、颜料、清洁剂、水处理剂、混凝土添加剂、洗涤剂、摄影用化学试剂及园艺护理的化学试剂等。水溶性包装薄膜能够彻底降解、使用安全方便，具有良好环保性能，适应了消除白色污染，保护生态环境的时代趋势。
聚乙烯醇可以吸收大量的水分，使其分子膨胀分裂，从而分解成CO2和H2O，所分解的CO2蒸发到空气中，H2O溶于土壤或杂物中，达到降解的目的。聚乙烯醇树脂经溶解、溶液纺丝、高倍拉伸、干燥定型后生产出的短纤维制成的无纺布，不仅具有较高的拉伸强度、良好的透气性，而且轻薄柔软。其中，以聚乙烯醇短纤维生产的水刺无纺布更具有柔软舒适的特性，可制成多种一次性防护服、工作服、鞋套、帽子等，但是这种无纺布，由于纤维间存在较大的间隙，在使用上受到很大的局限，无法实现阻隔液体和固体尘埃的作用。为了解决该问题，人们已经有多大量的研究，采取各种措施试图解决无纺布没有阻隔性的问题。如：杜邦公司推出的采用超细纤维以特殊工艺制成超细孔隙的杜邦特强医卫材料、采用熔喷聚丙烯材料制备复合无纺布、采用PU涂层等等。
发明内容
本发明目的在于提供一种可降解无纺布浸胶复合制备工艺，其是通过浸胶的方式对聚乙烯醇无纺布进行改进，使其具备生产所需的性能。本发明的技术特点与超声波复合工艺和热轧工艺多分复合工艺相比，工艺简单便于操作，且能够解决超声波复合工艺中存在漏点的问题，本发明所述工艺制备的复合材料外表美观、柔软舒适，对液体和固体有很好的阻隔性，对于气体有较高的透过性，透湿性好。
其技术解决方案包括：
一种可降解无纺布浸胶复合工艺，所述工艺包括以下步骤：
选取PVA无纺布作为原料，将其依次经过主辊、压辊和导辊并浸入PVA胶状液体中，通过带支架压辊控制PVA无纺布在溶液中的浸湿面的数量，当无纺布从溶液中输出后，通过刮刀，将多余的溶液刮掉，根据需要选择四种路线生产得到两层、三层无纺布复合材料或是单层无纺布；
所述的四种路线分别为：①单面浸胶，不附无纺布可以制备出两层材料，为一面PVA隔膜一面无纺布的两层材料；②单面浸胶，在浸胶面附着一层无纺布，生产三层材料即材料外侧两层均为无纺布，中间层为防水隔膜；③双面浸胶，一面碾压无纺布，即生产材料为四层材料，，顺序为：防水隔膜、无纺布、防水隔膜、无纺布；④双面浸胶，双面碾压附着无纺布，即生产五层材料，顺序为：无纺布、防水隔膜、无纺布、防水隔膜、无纺布。
作为本发明的一个优选方案，所述的PVA无纺布置于布卷收放架上，通过压辊、主辊和导辊的作用进入溶胶中，溶胶温度由金属盘盒下方温控装置进行调节，浸有溶胶的PVA无纺布离开金属盘盒前，通过刮刀刮除无纺布上多余胶液，刮除胶液回落金属盘盒中可以再次使用。
作为本发明的另一个优选方案，通过所述温度控制装置控制PVA胶状液体的温度为50-80℃。
优选的，所述PVA胶状液体可用可降解的胶体代替，比如淀粉胶黏剂。
优选的，所述PVA胶状溶液中分别加入一定量的助剂，所述助剂包括润湿剂、塑化剂和阻燃剂。
优选的，所述润湿剂为改性聚醚有机硅、硬脂酸或烷基苯磺酸钠，所述塑化剂为丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三乙醇胺、丁二醇或其复合物，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝或硅系。
优选的，所述无纺布可以为常规PP、PET、PVA或是其中两种或多种的复合材料。
本发明所带来的有益技术效果是：
PVA胶状溶液中PVA的质量分数为10％-30％时，溶液的流动性、附着性和透过性具有良好的使用效果。单面浸胶时可以压附一层PVA无纺布也可以不压。如果不附着其他无纺布，可视为在该PVA材料上附一层防水隔膜，即成为无纺布+防水隔膜两层复合材料，该复合材料以无纺布做内侧，防水隔膜作为外侧，内侧贴进皮肤组织具有吸汗透湿性能，外侧防水隔膜可以阻隔水分透过复合材料，保证皮肤组织不会沾染外界水分。若附着一层无纺布材料即形成无纺布+隔膜+无纺布三层式复合材料，三层式复合材料更为结实耐用，且该复合材料外侧为无纺布，对其表面层做拒水或阻燃等功能处理，可以增加材料对水分的阻隔作用，保证材料在突发火灾风险中起到阻止、延缓或终止火焰传播的作用。
双面浸渍后，复合材料阻隔性能、耐磨性能、抗撕裂性能更加优秀，不仅适用于穿着更适用于围挡、踩踏等多种环境。最外层无纺布表面可以做拒水、阻燃及防滑等多种功能处理，能够增加材料对水分的阻隔作用，保证材料在突发火灾风险中起到阻止、延缓或终止火焰传播的作用，并在踩踏过程中有效地防止人员滑到。
表面活性剂可以增加PVA溶胶与无纺布的亲密度，使溶胶形成的防水隔膜与无纺布贴合更加紧密；塑化剂可以增加溶胶所形成的隔膜的塑性，是复合材料的柔软度更为优良，阻燃剂的加入能够起到阻止、延缓或终止火焰传播的作用，使产品的使用更加安全。不同添加剂的使用增加了产品材料的特殊性能，可以有针对性满足人们不同的需要。
本发明制备工艺生产的复合材料主要采用水溶性PVA溶胶和PVA无纺布为原料，首先，复合材料具有PVA无纺布吸水透湿的特性；其次，浸渍PVA溶胶所形成的的薄膜使得复合材料又具有隔水的性能，且由于薄膜是通过无纺布浸渍形成，能够完整的贴合于无纺布表面，隔水性能十分优秀；再次，在浸渍面复合一层无纺布，通过对复合无纺布的拒水、阻燃等处理可以使复合材料具有拒水、阻燃等特性；最后，全面浸渍的方法使复合材料中每层材料之间的贴合面积最大化，增加了材料的耐磨抗撕裂性能。本发明采用的方法能够及时回收利用无纺布浸渍过程中多余的PVA溶胶，节省原材料的使用。由于原料主要采用水溶性PVA溶胶和PVA无纺布，产品在使用后可以溶解于水中进行后期处理以减少固体废物的产生。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：
图1为本发明复合材料的制备装置图；
图中，1、20、21、22、23均为PVA布卷收放架，2、8、10、11、12、14均为压辊，3、9、15均为主辊，4、导辊，5、带支架压辊，6、盛有PVA溶胶的金属盘盒；7、刮刀，13、电加热辊，16、17、18、19均为冷却辊。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明所用原料，PVA无纺布即聚乙烯醇无纺布，其吸水性大，可溶解于水。
本发明所用的PVA胶状溶液也可用于其性质相似的其它溶液来代替，如(淀粉胶黏剂)。
本发明可降解无纺布浸胶复合材料及其制备工艺，结合图1所示，其包括PVA布卷收放架1、20、21、22和23，其中，1、20和23上用于缠绕一定尺寸的PVA无纺布原料，21和22上用于卷绕成品复合材料，动力牵引装置包括压辊2、8、10、11、12和14，主辊3、9和15，导辊4和带支架压辊5，以及电加热辊13和冷却辊16、17、18、19其与现有技术结构及工作方式相同，此处不做详细说明。
下述对本发明的创新之处做详细说明。
在PVA布卷收放架1上的PVA无纺布经动力牵引装置中的压辊2、主辊3、导辊4和支架压辊5的作用下，进入盛有PVA溶胶的金属盘盒6中，如图1所示，在背对金属盘盒的PVA无纺布一侧安装有刮刀7，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，刮除掉的PVA胶状溶液落入金属盘盒中继续使用，刮除PVA胶状溶液的PVA无纺布与第一PVA无纺布(PVA布卷收放架20或23运作)或第一PVA无纺布和第二PVA无纺布(PVA布卷收放架20和23同时运作)进行复合。图1中实线代表单面复合工艺路线，实线+虚线代表双面复合工艺路线，点划线代表加热烘干时可选工艺路线。
下面结合具体实施例做进一步说明。
实施例1：
本发明制备复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、首先准备一定尺寸的PVA无纺布，其尺寸可根据与其配合的装置来改变，然后配制PVA质量分数为10％的PVA胶状溶液，将胶状溶液放置在金属盘盒中；
步骤2、将选定好尺寸的PVA无纺布置于放卷架上，通过张力控制装置和纠偏装置后进入盛放有PVA胶状溶液的金属盘盒中，通过金属盘盒下方的温度控制装置，控制金属盘盒内的温度为60℃，背对金属盘盒的PVA无纺布一侧安装有刮刀；
步骤3、PVA无纺布以10m/min的速度通过并浸入金属盘盒中，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，刮除掉的PVA胶状溶液落入金属盘盒中继续使用；
步骤4、刮除PVA胶状溶液的PVA无纺布与第一PVA无纺布进行复合，然后导入电加热辊进行干燥、碾压，冷却后收卷，即得复合材料，该复合材料有两层，上层为第一PVA无纺布，下层为PVA无纺布。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该检测方法遵循的标准为：透湿性GB/T12704.2-2009；剥离强度GB8808-1988；撕破强力GB/T3917.2-2009；拒水性GB/T4745-1997。
检测结果：该两层复合材料的透湿性可达3379g m-2/24hr；平均撕破强力为14.24N；剥离强度为7.17N/15mm；拒水性为4级；水溶效率为100％。
实施例2：
本发明制备复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、首先准备一定尺寸的PVA无纺布，其尺寸可根据与其配合的装置来改变，然后配制PVA质量分数为12％的PVA胶状溶液，将胶状溶液放置在金属盘盒中；
步骤2、将选定好尺寸的PVA无纺布置于放卷架上，通过张力控制装置和纠偏装置后进入盛放有PVA胶状溶液的金属盘盒中，通过金属盘盒下方的温度控制装置，控制金属盘盒内的温度为80℃，背对金属盘盒的PVA无纺布一侧安装有刮刀；
步骤3、PVA无纺布以10m/min的速度通过并浸入金属盘盒中，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，刮除掉的PVA胶状溶液落入金属盘盒中继续使用；
步骤4、刮除PVA胶状溶液的PVA无纺布与第一PVA无纺布和第二PVA无纺布进行复合，然后导入电加热辊进行干燥、碾压，冷却后收卷，即得复合材料，该复合材料有三层，上层为第一PVA无纺布，中间层为PVA无纺布，下层为第二PVA无纺布。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该三层复合材料的透湿性可达2625gm-2/24hr；平均撕破强力为18.04N；剥离强度为8.19N/15mm；拒水性为5级；水溶效率为100％。
实施例3：
本发明制备复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、首先准备一定尺寸的PVA无纺布，其尺寸可根据与其配合的装置来改变，然后配制PVA质量分数为15％、塑化剂丙三醇质量分数为3.5％、硬脂酸质量分数为0.8％的PVA胶状溶液，将胶状溶液放置在金属盘盒中；
步骤2、将选定好尺寸的PVA无纺布置于放卷架上，通过张力控制装置和纠偏装置后进入盛放有PVA胶状溶液的金属盘盒中，通过金属盘盒下方的温度控制装置，控制金属盘盒内的温度为70℃，背对金属盘盒的PVA无纺布一侧安装有刮刀；
步骤3、PVA无纺布以10m/min的速度通过并浸入金属盘盒中，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，刮除掉的PVA胶状溶液落入金属盘盒中继续使用；
步骤4、刮除PVA胶状溶液的PVA无纺布与第一PVA无纺布、第二PVA无纺布进行复合，然后导入电加热辊进行干燥、碾压，冷却后收卷，即得复合材料，该复合材料有两层，上层为第一PVA无纺布，中间层为PVA无纺布，下层为第二PVA无纺布。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该三层复合材料的透湿性可达3490gm-2/24hr；平均撕破强力为18.04N；剥离强度为7.18N/15mm；；拒水性为4级；水溶效率为100％。
实施例4：
与实施例3不同之处在于：步骤1中，配制PVA质量分数为15％、塑化剂三乙醇胺质量分数为3.5％、烷基苯磺酸钠质量分数为0.8％的PVA胶状溶液。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该三层复合材料的透湿性可达3490gm-2/24hr；平均撕破强力为13.87N；剥离强度为10.25N/15mm；拒水性为5级；水溶效率为100％。
实施例5：
与实施例3不同之处在于：步骤1中，配制PVA质量分数为15％、塑化剂为乙二醇和三乙醇胺按照体积比1:1复合得到的，塑化剂的总质量分数为3.5％、烷基苯磺酸钠质量分数为0.8％的PVA胶状溶液。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该三层复合材料的透湿性可达3490gm-2/24hr；平均撕破强力为16.30N；剥离强度为9.66N/15mm；拒水性为5级；水溶效率为100％。
实施例6：
本发明制备复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、首先准备一定尺寸的PVA无纺布，其尺寸可根据与其配合的装置来改变，然后配制PVA质量分数为12％、塑化剂三乙醇胺质量分数为3.5％、烷基苯磺酸钠质量分数为0.8％、阻燃剂氢氧化镁质量分数为(1％-10％)的PVA胶状溶液，将胶状溶液放置在金属盘盒中；
步骤2、将选定好尺寸的PVA无纺布置于放卷架上，通过张力控制装置和纠偏装置后进入盛放有PVA胶状溶液的金属盘盒中，通过金属盘盒下方的温度控制装置，控制金属盘盒内的温度为80℃，背对金属盘盒的PVA无纺布一侧安装有刮刀；
步骤3、PVA无纺布以10m/min的速度通过并浸入金属盘盒中，当其运动至刮刀处时，通过刮刀刮除多余的PVA胶状溶液，刮除掉的PVA胶状溶液落入金属盘盒中继续使用；
步骤4、刮除PVA胶状溶液的PVA无纺布与第一PVA无纺布和第二PVA无纺布进行复合，然后导入电加热辊进行干燥、碾压，冷却后收卷，即得复合材料，该复合材料有三层，上层为第一PVA无纺布，中间层为PVA无纺布，下层为第二PVA无纺布。
对本实施例制备得到的复合材料进行性能检测，该三层复合材料的透湿性可达3602gm-2/24hr；平均撕破强力为14.02N；剥离强度为8.57N/15mm；拒水性为5级；水溶效率为99.9％。
需要说明的是，上述实施例例举的无纺布的制备工艺并不是对本发明的限定，本领域技术人员在本发明的启示下，对该工艺所做的简单替换，也应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
选取PVA无纺布作为原料，将其依次经过主辊、压辊和导辊并浸入PVA胶状液体中，通过带支架压辊控制PVA无纺布在溶液中的浸湿面的数量，当无纺布从溶液中输出后，通过刮刀，将多余的溶液刮掉，根据需要选择四种路线生产得到两层、三层无纺布复合材料或是单层无纺布；
所述的四种路线分别为：①单面浸胶，不附无纺布可以制备出两层材料，为一面PVA隔膜一面无纺布的两层材料；②单面浸胶，在浸胶面附着一层无纺布，生产三层材料即材料外侧两层均为无纺布，中间层为防水隔膜；③双面浸胶，一面碾压无纺布，即生产材料为四层材料，顺序为：防水隔膜、无纺布、防水隔膜、无纺布；④双面浸胶，双面碾压附着无纺布，即生产五层材料，顺序为：无纺布、防水隔膜、无纺布、防水隔膜、无纺布。
2.根据权利要求1所述的可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：所述的PVA无纺布置于布卷收放架上，通过压辊、主辊和导辊的作用进入溶胶中，溶胶温度由金属盘盒下方温控装置进行调节，浸有溶胶的PVA无纺布离开金属盘盒前，通过刮刀刮除无纺布上多余胶液，刮除胶液回落金属盘盒中可以再次使用。
3.根据权利要求2所述的可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：通过所述温度控制装置控制PVA胶状液体的温度为50-80℃。
4.根据权利要求3所述的可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：所述PVA胶状液体可用可降解的胶体代替，比如淀粉胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：所述PVA胶状溶液中分别加入一定量的助剂，所述助剂包括润湿剂、塑化剂和阻燃剂。
6.根据权利要求5所述的可降解无纺布浸胶复合工艺，其特征在于：所述润湿剂为改性聚醚有机硅、硬脂酸或烷基苯磺酸钠，所述塑化剂为丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三乙醇胺、丁二醇或其复合物，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝或硅系。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合工艺制备得到的无纺布，其特征在于：所述无纺布为常规PP、PET、PVA或是其中两种或多种的复合材料。
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