CN105926158A - 擦拭纤维材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种擦拭纤维材料及其制备方法，所述擦拭纤维材料按重量分数主要由如下原料制备得到：竹炭纤维10‑60份，聚乳酸纤维20‑50份，海藻酸纤维5‑40份，聚乙烯醇纤维2‑10份。所述擦拭材料能体现聚乳酸纤维的诸如理想的机械物理性能、极致的悬垂性、优异的滑爽性、天然抑菌和良好的强度，又能弥补聚乳酸纤维吸水性欠缺的弊端并且在废弃后可作堆肥处理而对环境无损；既体现了成本低、强度高、吸水性能好、手感柔软和不起毛掉屑等长处，又体现了经济的廉价效果。

Description

擦拭纤维材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物纤维擦拭材料技术领域，具体涉及一种擦拭纤维材料，并且还涉及其制备方法。
背景技术
采用传统的造纸工艺生产的纸品类擦拭材料虽然具有绿色环保并且价格低廉的长处，但是强度低(特别是耐湿强度极为脆弱)、抗撕裂效果差、不耐磨和易掉屑等等系其不足，因而在很大程度上限制了这种擦拭材料如擦拭纸的应用领域。
为了满足特殊领域对擦拭材料的应用要求，无纺织擦拭材料应运而生。近二十多年来，无纺织擦拭材料凭借其良好的均匀性和机械物理性能以及手感柔软并且价格低廉的优势而在擦拭材料中占据了十分重要的位置，已成为工业生产和人们日常生活中必不可少的清洁材料而广泛应用于对电子产品的擦拭、汽车及其零部件的擦拭和湿巾等。
已有技术中的前述无纺织擦拭材料主要以涤纶、粘胶等纤维为原料经无纺织产品生产工艺的梳理成网和水刺(即水力缠结)加工而成。由于此类材料不仅需要消耗大量的石油基纤维或者粘胶，而且在制备此类材料的过程中存在高污染和高能耗的弊端(例如粘胶生产过程中会产生大量的二硫化碳、硫化氢及废水废渣等，属国家限制发展的产业)，因此，有悖于目前倡导的循环经济、节能以及环保精神。
近年来，随着全球范围对无纺织擦拭材料的消耗量越来越大，伴随而至的以下两个方面的问题也日益突出；一是造成不可再生的石油资源日趋匮乏；二是因难以降解而在废弃后对生态环境造成影响。
在已公开的中国专利文献中，可见诸有利于降解的生物纤维擦拭材料，例如CN201553877U推荐有“具有木浆纤维层的复合水刺布”，其是由木浆纤维层与纺织纤维层构成，而纺织纤维层的材料为化学纤维和/或天然纤维，专利例举了木浆纤维与涤纶纤维、大豆蛋白纤维与涤纤维、竹纤维与牛奶纤维、粘胶纤维与棉纤维的四种组合，在该专利例举的四种组合中，唯竹纤维与牛奶纤维的组合具有良好的环保性。但是，由于牛奶纤维为动物蛋白纤维并且需经过脱水、脱油、脱脂分离、提纯、与聚丙烯腈共混、交联、接枝而获得纺丝原液，因此，成本较高。
又如公开号CN101352942A提供有“完全生物降解医疗/工业用无纺布及其生产工艺”，其是由木浆纤维层水刺无纺布基布层构成，而水刺无纺布基布层的材料为聚乙烯醇(PVA)。由于聚乙烯醇纤维经甲醛处理而得到，并且聚乙烯醇本身为有机化合物，因此不仅制纤过程复杂，而且成本较高。
再如公开号CN101220534A介绍有“一种全生物降解无纺布材料”，该专利是以二氧化碳-环氧乙烷共聚物或二氧化碳-环氧丙烷共聚物为基础原料，添加可生物降解的材料如聚乳酸或聚羟基丁酸酯，该专利方案对于生物纤维擦拭材料及其制备不具有可借鉴的技术意义，具体可参见该专利的说明书第5页第10行至第6页。
在上述专利文献中，仅由CN101220534A提及有聚乳酸，聚乳酸是一种生物降解材料，由可再生的植物如玉米提炼出的淀粉原料制成，进而由聚乳酸制成的聚乳酸纤维在制成制品后不会因废弃而造成对土壤和水系产生影响，因为经微生物作用可将其分解为二氧化碳和水，即使在焚烧时不会散发有毒有害气体，不会造成污染，因此聚乳酸纤维是一种可持续发展的生态纤维。此外，聚乳酸纤维具有良好的机械物理性能、极致的悬垂性、优异的滑爽性、天然抑菌性和理想的强力。但是由于聚乳酸本身不吸水，因此由纯聚乳酸纤维制成的擦拭材料的吸水性能极差，而吸水性能的优异与否恰恰是考量擦拭材料重要指标。或许由于聚乳酸吸水性差的欠缺，从而在一定程度上限制了其在生产擦拭产品中的应用。因此，如何将由聚乳酸获得的聚乳酸纤维以合理的规格(例如长度)、配比和纤度等与其生物纤维相结合，以便使其欠缺的吸水性能有效弥补而藉以拓展到擦拭材料领域的问题长期以来困扰于业界，并且期望有所突破，但是，在迄今为止已公开的专利和非专利文献中均未见诸有相应的技术启示。此外，将聚乳酸纤维与其它生物纤维相混合并利用造纸与无纺织技术相济的工艺制备擦拭材料也是业界密切关注的，但是，至今同样未见有相关报道。
CN 103088553A公开了一种擦拭纤维材料及其制备方法，擦拭纤维材料的组成按质量百分数为：粕板状的纤维素浆粕纤维5-95份，聚乳酸纤维95-5份，纤维素浆粕纤维的长度为1-12㎜，细度大于800目，聚乳酸纤维的长度为15-60㎜，纤度为0.7-4dtex，卷曲度为5-25个/英寸，上油率为0.05-0.5份。但是，所述擦拭纤维材料的吸水性和机械性能还有待进一步提高。
鉴于上述已有技术，本申请人作了长期而有益的探索与尝试，终于形成了下面将要介绍的技术方案，并且经本申请人在采取了严格的保密措施下的实验表明是切实可行的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种擦拭纤维材料及其制备方法，所述可降解生物擦拭材料不仅具有优异的机械物理性能而且吸水性优异，能够用作清洁用擦拭产品并且在废弃后可完全降解以体现经济廉价和绿色环保效果。
为达此目的，本发明提供的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种擦拭纤维材料，所述擦拭纤维材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
竹炭纤维10-60份，如12份、15份、20份、25份、30份、40份、50份或45份等；
聚乳酸纤维20-50份，如22份、25份、30份、32份、35份、40份、42份或45份等；
海藻酸纤维5-40份，如6份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份或38份等；
聚乙烯醇纤维2-10份，如3份、5份、6份、7份、8份或9份等。
作为优选的技术方案，所述擦拭纤维材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
竹炭纤维的长度为15-30mm，如16mm、18mm、20mm、22mm、25mm或28mm等，细度大于1000目，如1050目、1100目、1150目或1200目等。
优选地，所述聚乳酸纤维的长度为65-100mm，如68mm、70mm、72mm、75mm、78mm、80mm、82mm、85mm、90mm、95mm或98mm等，纤度为0.7-4dtex，如1dtex、1.5dtex、2dtex、2.5dtex、3dtex或3.5dtex等，卷曲度为10-15个/英寸，如12个/英寸、13个/英寸或14个/英寸等，上油率为0.15-0.3份，如0.18份、0.2份、0.25份或0.28份等。
优选地，所述海藻酸纤维的纤度为1.15-2.07cN/dtex，如1.2cN/dtex、1.3cN/dtex、1.5cN/dtex、1.8cN/dtex或2.0cN/dtex等。
另一方面，本发明提供了如上所述的擦拭纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为30-40g/m2，如32g/m2、33g/m2、34g/m2、35g/m2或38g/m2等，含水率为25-35份，如26份、27份、28份、30份、32份或34份等。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为8-11道，如9道或10道等；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为3-5MPa，如3.2MPa、3.5MPa、3.8MPa、4.0MPa、4.2MPa或4.5MPa等。
步骤(3)中所述烘干的温度为100-120℃，如102℃、105℃、110℃、112℃、115℃或118℃等，湿态的水刺布的行进速度为40-50m/min，如42m/min、45m/min或48m/min等。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
本发明提供的擦拭纤维材料既能体现聚乳酸纤维的诸如理想的机械物理性能、极致的悬垂性、优异的滑爽性、天然抑菌和良好的强度，又能弥补聚乳酸纤维吸水性欠缺的弊端并且在废弃后可作堆肥处理而对环境无损；由于可由聚乳酸纤维弥补具有优异吸水效果的竹炭纤维的柔软度差、强度低和易掉屑的缺点，从而既体现了成本低、强度高、吸水性能好(吸水率可达1125％)、手感柔软和不起毛掉屑等长处，又体现了经济的廉价效果。另外，海藻酸纤维及聚乙烯醇纤维纤维的加入使得所述可降解生物纤维的可生物降解性及机械性能显著提高(耐磨性均为优)，且具有良好的抑菌性(金黄色葡萄球杆菌的抑菌率为90％以上)。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种擦拭纤维材料，按重量份由如下原料制备得到：
所述竹炭纤维的长度为15㎜，细度大于1000目；所述聚乳酸纤维的长度为100㎜，纤度为0.7dtex，卷曲度为15个/英寸，上油率为0.15份；所述海藻酸纤维的纤度为2.07cN/dtex。
所述擦拭纤维材料的制备方法包括如下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为30g/m2，含水率为35份。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为8道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为5MPa。
步骤(3)中所述烘干的温度为100℃，湿态的水刺布的行进速度为50m/min。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
实施例2：
一种擦拭纤维材料，按重量份由如下原料制备得到：
所述竹炭纤维的长度为30㎜，细度大于1000目；所述聚乳酸纤维的长度为65㎜，纤度为4dtex，卷曲度为10个/英寸，上油率为0.3份；所述海藻酸纤维的纤度为1.15cN/dtex。
所述擦拭纤维材料的制备方法包括如下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为40g/m2，含水率为25份。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为11道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为3MPa。
步骤(3)中所述烘干的温度为120℃，湿态的水刺布的行进速度为40m/min。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
实施例3：
一种擦拭纤维材料，按重量份由如下原料制备得到：
所述竹炭纤维的长度为20㎜，细度大于1000目；所述聚乳酸纤维的长度为85㎜，纤度为2.5dtex，卷曲度为12个/英寸，上油率为0.2份；所述海藻酸纤维的纤度为1.5cN/dtex。
所述擦拭纤维材料的制备方法包括如下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为35g/m2，含水率为30份。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为9道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为4MPa。
步骤(3)中所述烘干的温度为105℃，湿态的水刺布的行进速度为45m/min。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
实施例4
一种擦拭纤维材料，按重量份由如下原料制备得到：
所述竹炭纤维的长度为20㎜，细度大于1000目；所述聚乳酸纤维的长度为85㎜，纤度为2.5dtex，卷曲度为12个/英寸，上油率为0.2份；所述海藻酸纤维的纤度为1.5cN/dtex。
所述擦拭纤维材料的制备方法包括如下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为35g/m2，含水率为30份。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为9道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为4MPa。
步骤(3)中所述烘干的温度为105℃，湿态的水刺布的行进速度为45m/min。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
实施例5
一种擦拭纤维材料，按重量份由如下原料制备得到：
所述竹炭纤维的长度为20㎜，细度大于1000目；所述聚乳酸纤维的长度为85㎜，纤度为2.5dtex，卷曲度为12个/英寸，上油率为0.2份；所述海藻酸纤维的纤度为1.5cN/dtex。
所述擦拭纤维材料的制备方法包括如下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为35g/m2，含水率为30份。
步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为9道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为4MPa。
步骤(3)中所述烘干的温度为105℃，湿态的水刺布的行进速度为45m/min。
步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
对比例1
所述对比例1为CN 103088553A中的实施例1。
对比例2
除不含有海藻酸纤维外，其余与实施例3相同。
对比例3
除不含有聚乙烯醇纤维外，其余与实施例3相同。
由上述实施例1至5及对比例1-3得到的擦拭纤维材料与公知无纺织布擦拭材料经对比测试具有如下所示的技术效果。
表1
表2
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种擦拭纤维材料，其特征在于，所述擦拭纤维材料按重量分数主要由如下原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的擦拭纤维材料，其特征在于，所述擦拭纤维材料按重量份数主要由如下原料制备得到：
3.根据权利要求1或2所述的擦拭纤维材料，其特征在于，竹炭纤维的长度为15-30㎜，细度大于1000目；
优选地，所述聚乳酸纤维的长度为65-100㎜，纤度为0.7-4dtex，卷曲度为10-15个/英寸，上油率为0.15-0.3份。
优选地，所述海藻酸纤维的纤度为1.15-2.07cN/dtex。
4.一种如权利要求1-3之一所述的擦拭纤维材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)选取配方量的竹炭纤维、聚乳酸纤维、海藻酸纤维和聚乙烯醇纤维，并分别制成竹炭纤维网、聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网；
(2)叠网并水刺，将步骤(1)得到的聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网在行进状态下依次叠加于竹炭纤维网上，并且以相同的行进速度朝着水刺机行进，由水刺机进行水刺而使竹炭纤维植于聚乳酸纤维网、海藻酸纤维网和聚乙烯醇纤维网中并与之发生勾嵌和缠结，并且控制水刺机水刺的水刺道数和水刺针的压力，得到湿态的水刺布；
(3)烘干，将由步骤D)得到的湿态的水刺布引入轧液机轧液，出轧液机引入烘箱进行烘干，出烘箱并收卷，得到擦拭纤维材料。
5.根据权利要求4所述的擦拭纤维材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的聚乳酸纤维网的克重为30-40g/m2，含水率为25-35份。
6.根据权利要求4或5所述的擦拭纤维材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的控制水刺机水刺的水刺道数是将水刺道数控制为8-11道；所述的控制水刺针的压力是将压力控制为3-5MPa。
7.根据权利要求4-6之一所述的擦拭纤维材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述烘干的温度为100-120℃，湿态的水刺布的行进速度为40-50m/min。
8.根据权利要求4-7之一所述的擦拭纤维材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述烘干为热风穿透烘干和/或滚筒干燥烘干。
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