CN109306538A - 含竹炭和莫代尔的非织造材料及其制法、卫生材料和应用 - Google Patents

含竹炭和莫代尔的非织造材料及其制法、卫生材料和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含竹炭和莫代尔的非织造材料及其制法、卫生材料和应用。该非织造材料以竹炭莫尔代纤维为原料，经开松、多仓混合、梳理成网、水刺加固和烘干处理制得；其中，所述竹炭莫尔代纤维采用竹炭粉和莫代尔纤维纺丝液经纺丝工艺制成。竹炭莫代尔纤维的制法：将竹炭粉与莫代尔纤维纺丝原液混合，混合液在纺丝浴中生成初生丝条，将初生丝条依次经过牵伸、切断、后处理、烘干处理后得到竹炭莫代尔纤维。本发明非织造材料手感柔软舒适，且具有吸附、抗菌、释放负离子、美容养肤功能，可用于制备卫生材料，如面膜基材；能够直接将竹炭粉与莫尔代纤维纺丝液通过纺丝工艺制成竹炭莫尔代纤维，减少了原材料，简化了制备流程。

Description

含竹炭和莫代尔的非织造材料及其制法、卫生材料和应用
技术领域
本发明是关于非织造材料技术领域，特别是关于一种含竹炭和莫代尔的非织造材料及其制法、卫生材料和应用。
背景技术
竹炭是以毛竹为原料，采用800℃纯氧高温及氮气阻隔延时的煅烧工艺处理后形成。竹炭具有吸附、防菌抑菌、负离子保健、自调湿性、美容护肤等功效。采用纳米技术将从天然竹材中提取出的竹炭微粉化，添加至不同的纺丝液中，再经熔融或湿法纺丝，可制备成不同种类的竹炭复合纤维，如竹炭粘胶纤维、竹炭丙纶纤维。
莫代尔纤维是一种高湿模量再生纤维素纤维，其干强接近于涤纶，湿强要比普通粘胶提高了许多，而且光泽、柔软性、吸湿性、染色性、染色牢度均优于纯棉产品，莫代尔面料具有宜人的柔软触摸感和悬垂感。目前，莫代尔纤维大多用在内衣的生产上，与远红外、抗菌等功能纤维混纺，从而扩展产品的功能。例如，专利文献CN103526374A中提出，在丙纶纺丝过程中加入远红外陶瓷粉末，制得远红外丙纶纤维，再与莫代尔纤维混纺，织造制备远红外莫代尔纤维家纺面料。
但是，上述制备多功能莫代尔产品的方法中，需要将功能材料与其他纤维先制成功能性纤维，如远红外丙纶、吸附性竹炭纤维、抗菌汉麻纤维，然后再将该功能纤维与莫代尔进行混合或混纺，所需原料较多，工艺流程复杂，且不同纤维纺纱性能不同，增加了纺纱织造工艺的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非织造材料，其解决了现有技术制备莫代尔纤维功能扩展产品时所需原料较多、工艺流程复杂的问题，不仅具有莫代尔优良的触摸悬垂感，且具有竹炭强大的吸附、抗菌、释放负离子、美容养肤功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种非织造材料，该非织造材料以竹炭莫尔代纤维为原料，依次经开松、多仓混合、梳理成网、水刺加固和烘干处理制得；其中，所述竹炭莫尔代纤维采用竹炭粉和莫代尔纤维纺丝液经纺丝工艺制成。
在一优选的实施方式中，上述莫代尔纤维纺丝液是由莫代尔纤维经过浸渍、压榨、粉碎和溶解制得的。
在一优选的实施方式中，上述竹炭莫尔代纤维中竹炭粉的添加量为1wt％-5wt％。
在一优选的实施方式中，上述竹炭莫尔代纤维的长度为38-60mm，细度为1.00-1.67dtex，干断裂强度为3.0-4.0cN/dtex，湿断裂强度为2.0-3.0cN/dtex。
在一优选的实施方式中，上述竹炭粉的粒径为1000nm以下；优选的，所述竹炭粉的粒径为300-500nm。竹炭粉的粒径越小，分布越均匀，其在纺丝溶液里的分散性越好，在纺丝时，表现为不易堵塞纺丝板，纺成的纤维，竹炭粉与纤维的粘附力强，在后道加工时不易脱落。
在一优选的实施方式中，上述非织造材料的单位面积质量为30-100g/m2，优选为40-70g/m2。
在一优选的实施方式中，上述非织造材料的拉伸断裂强力纵向为50-110N、横向为60-120N，纵向伸长率为30％-40％、横向伸长率为35％-50％；上述非织造材料的湿态拉伸断裂强力纵向为40-70N、横向为38-70N，纵向伸长率为30％-40％、横向伸长率为35％-50％。
本发明的另一目的在于提供一种上述非织造材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述竹炭粉与莫代尔纤维纺丝原液混合，所得混合液在纺丝浴中生成初生丝条；
(2)将所得初生丝条依次经过牵伸、切断、后处理、烘干处理后得到竹炭莫代尔纤维；以及
(3)将所得竹炭莫代尔纤维依次通过开松、多仓混合、梳理成网、水刺加固和烘干处理后，得到竹炭莫代尔纤维非织造材料。
在一优选的实施方式中，步骤(3)中梳理成网时采用的主锡林速度为700-1000m/min，优选为800-900m/min。
在一优选的实施方式中，步骤(3)中所述水刺加固时每道水刺压力为50-80bar。
在一优选的实施方式中，步骤(3)中所述烘干处理时的温度为90-180℃，优选为120-160℃；所述烘干处理时的烘干时间为0.03-0.30min，优选为0.05-0.20min。
在一优选的实施方式中，上述非织造材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取竹炭莫代尔纤维喂入开松机内，进行原料开松；
(2)将步骤(1)中得到的纤维输送至棉箱；
(3)将步骤(2)棉箱中的纤维输送至梳理机，进行纤维梳理成网，得到纤维网；或将纤维梳理成网后再经过交叉铺网机，进行多层的交叉铺网；其中，梳理机主锡林速度为700-1000m/min，优选为800-900m/min；
(4)将步骤(3)所得到的纤维网引至水刺机，采用连续的多道水刺，对纤维网进行水刺加固；其中，各道水刺压力设置为50-80bar；
(5)将步骤(4)得到的水刺材料通过烘干机，得到烘干产品；其中，烘干温度为90-180℃、烘干时间0.03-0.30min，优选的烘干温度为120-160℃、烘干时间0.05-0.20min；以及
(6)将烘干后的产品卷绕包装。
本发明的另一目的在于提供一种上述非织造材料或上述制备方法制得的非织造材料在卫生材料的应用。
本发明的另一目的在于提供一种卫生材料，包括：上述非织造材料或上述制备方法制得的非织造材料。
在一优选的实施方式中，上述卫生材料可选自面膜基材、湿巾、卸妆棉、卫生巾、失禁垫中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明直接将竹炭粉与莫尔代纤维纺丝液通过纺丝工艺制成竹炭莫尔代纤维，而不需要将竹炭粉先与其他纤维制成功能性纤维后再与莫代尔纤维纺丝液混合，减少了非织造材料所需的原材料，从而进一步能够简化该非织造材料的制备流程。
(2)本发明的非织造材料不仅具有莫代尔优良的触摸悬垂感，手感柔软舒适，且具有竹炭强大的吸附、抗菌、释放负离子、美容养肤等功能，强度高于一般再生纤维素非织造材料，可用于制备卫生材料，如面膜基材、湿巾、卸妆棉、卫生巾、失禁垫。
(3)本发明的制备方法操作简单，工艺环保清洁，易于工业化生产，其采用梳理机可使最终输出的纤维网由多层单网叠合而成，实现纤维的充分混合，稳定产品性能，再经过交叉铺网机进行多层的交叉铺网，能够实现使得产品性能更加稳定；选择梳理机主锡林速度为700-1000m/min，优选为800-900m/min，能够防止竹炭莫代尔复合纤维损伤；各道水刺压力设置为50-80bar，能够减少水刺过程中纤维表面莫代尔及竹炭粉流失；选择的烘干温度为90-180℃、烘干时间0.03-0.30min，优选的烘干温度为120-160℃、烘干时间为0.05-0.20min，能够保证竹炭莫代尔复合纤维的吸附性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1一种非织造材料的制备方法
具体步骤包括：
(1)将竹炭粉碎至粒径1μm以下，并向步骤(1)所得莫代尔纤维纺丝液中添加4wt％的竹炭粉，制备成纺丝原液供纺；纺丝原液在纺丝浴中生成初生丝条，初生丝条经过牵伸、切断、后处理、烘干工艺得到成品竹炭莫代尔纤维；
(2)将上述竹炭莫代尔纤维喂入开松机内，进行原料开松；然后将得到的纤维输送至多仓棉箱，将纤维进行多仓混合；将棉箱中的纤维输送至并行的2台梳理机，进行纤维梳理成网，得到由多层单网叠合而成的纤维网，其中，主锡林速度设置为850m/min；不经交叉铺网机，直接进入水刺机，采用连续的五道水刺对纤维网进行水刺加固，得到水刺材料，其中，第一道预湿的水刺压力为5bar、第二道水刺压力为50bar、第三道水刺压力为50bar、第四道水刺压力为55bar、第五道水刺压力为55bar；将水刺材料通过烘干机，得到烘干产品，最后将烘干产品进行卷绕包装，得到最终竹炭莫代尔非织造材料，其中，烘干机的烘干温度为130℃，烘干时间为0.15min。
所得竹炭莫代尔非织造材料产品：单位面积质量为45g/m2；拉伸断裂强力为纵向66N、横向79N；湿态断裂强力为纵向43N、横向42N。
氨吸附率测试：取10g上述竹炭莫代尔非织造材料样品，在105℃的烘箱中烘干2h；再置于20℃，65％标准大气条件下调湿2h以上；在2.5L密闭容器中放入1g脱脂棉，在脱脂棉上加入1ml浓度为25％-28％的氨水溶液；吊挂样品，平衡2h以上；用气相色谱仪检测容器中氨气的浓度(氨气峰面积S1)，同样条件下做空白实验(氨气峰面积S0)，测定氨气的浓度；其中，样品的氨吸附率Q＝100×(S0-S1)/S0。测得上述竹炭莫代尔非织造材料样品的氨吸附率为45％。
氨吸附率对比试验：原料取10g不含竹炭粉的莫代尔非织造材料，采用上述相同的试验设备和试验条件，测得该莫代尔非织造材料的氨吸附率为41％。
由上述氨吸附率对比试验可知，实施例1所得竹炭莫代尔非织造材料具有很好的吸附性能。
实施例2一种非织造材料的制备方法
具体步骤包括：
(1)将竹炭粉碎至粒径1μm以下，并向实施例1制得的莫代尔纤维纺丝液中添加5wt％的竹炭粉，制备成纺丝原液供纺；纺丝原液在纺丝浴中生成初生丝条，初生丝条经过牵伸、切断、后处理、烘干工艺得到成品竹炭莫代尔纤维；
(2)将上述竹炭莫代尔纤维喂入开松机内，进行原料开松；然后将得到的纤维输送至多仓棉箱，将纤维进行多仓混合；将棉箱中的纤维输送至并行的2台梳理机，进行纤维梳理成网，得到由多层单网叠合而成的纤维网，其中，主锡林速度设置为850m/min；不经交叉铺网机，直接进入水刺机，采用连续的五道水刺对纤维网进行水刺加固，得到水刺材料，其中，第一道预湿的水刺压力为5bar、第二道水刺压力为50bar、第三道水刺压力为55bar、第四道水刺压力为55bar、第五道水刺压力为55bar；将水刺材料通过烘干机，得到烘干产品，最后将烘干产品进行卷绕包装，得到最终竹炭莫代尔非织造材料，其中，烘干机的烘干温度为140℃，烘干时间为0.12min。
所得竹炭莫代尔非织造材料产品：单位面积质量为50g/m2；拉伸断裂强力为纵向63N、横向78N；湿态断裂强力为纵向48N、横向47N。
氨吸附率测试：采用实施例1相同的试验方法、试验条件对10g上述竹炭莫代尔非织造材料样品和10g不含竹炭粉的莫代尔非织造材料样品进行氨吸附率测试；测得实施例2所得竹炭莫代尔非织造材料样品的氨吸附率为48％，不含竹炭粉的莫代尔非织造材料的氨吸附率为43％。
由上述氨吸附率对比试验可知，实施例2所得竹炭莫代尔非织造材料具有很好的吸附性能。
实施例3一种非织造材料的制备方法
具体步骤包括：
(1)将竹炭粉碎至粒径1μm以下，并向实施例1制得的莫代尔纤维纺丝液中添加5wt％的竹炭粉，制备成纺丝原液供纺；纺丝原液在纺丝浴中生成初生丝条，初生丝条经过牵伸、切断、后处理、烘干工艺得到成品竹炭莫代尔纤维；
(2)将上述竹炭莫代尔纤维喂入开松机内，进行原料开松；然后将得到的纤维输送至多仓棉箱，将纤维进行多仓混合；将棉箱中的纤维输送至并行的2台梳理机，进行纤维梳理成网，得到由多层单网叠合而成的纤维网，其中，主锡林速度设置为850m/min；不经交叉铺网机，直接进入水刺机，采用连续的五道水刺对纤维网进行水刺加固，得到水刺材料，其中，第一道预湿的水刺压力为5bar、第二道水刺压力为50bar、第三道水刺压力为50bar、第四道水刺压力为55bar、第五道水刺压力为55bar；将水刺材料通过烘干机，得到烘干产品，最后将烘干产品进行卷绕包装，得到最终竹炭莫代尔非织造材料，其中，烘干机的烘干温度为150℃，烘干时间为0.15min。
所得竹炭莫代尔非织造材料产品：单位面积质量为45g/m2；拉伸断裂强力为纵向60N、横向75N；湿态断裂强力为纵向41N、横向40N。
氨吸附率测试：采用实施例1相同的试验方法、试验条件对10g上述竹炭莫代尔非织造材料样品和10g不含竹炭粉的莫代尔非织造材料样品进行氨吸附率测试；测得实施例2所得竹炭莫代尔非织造材料样品的氨吸附率为50％，不含竹炭粉的莫代尔非织造材料的氨吸附率为45％。
由上述氨吸附率对比试验可知，实施例3所得竹炭莫代尔非织造材料具有很好的吸附性能。
实验例1微生物检测
以实施例2所得非织造材料为实验对象，准确称取10g样品，剪碎后加入到200mL灭菌生理盐水中，充分混匀，得到生理盐水样液。
1.细菌菌落数检测
将上述生理盐水样液自然沉降后取上清液做菌落计数。共接种5个平皿，每个平皿中加入1mL样液，然后将营养琼脂培养基20mL倒入每个平皿混合，待琼脂凝固后翻转平皿，置35℃培养48h后计算平板上的菌落数。
2.大肠菌群检测
取样液5mL接种50mL乳糖胆盐发酵管，置35℃培养24h；观察到：未产酸也不产气。
3.致病性化脓菌绿脓杆菌检测
取5mL接种50mL的SCDLP液体培养基(Soya Casein Digest LecithinPolysorbate Broth)中混合，置35℃培养24h；观察到：培养液表面未见薄菌膜，未见绿脓杆菌生长。
4.真菌菌落总数检测
将上述生理盐水样液自然沉降后取上清液，共接种5个平皿，每个平皿加入1mL样液，然后将沙氏琼脂培养基20mL倒入每个平皿混合，琼脂凝固后翻转平皿，置于25℃培养7天，然后计算平板上的菌落数。
5.实验结果
表1实施例2非织造材料的微生物测试结果
由表1可知，实施例2所得竹炭莫代尔非织造材料的微生物指标检测结果符合《一次性使用卫生用品卫生标准》-GB15979-2002中微生物指标的标准。
实验例2抗菌性能测试
1.实验步骤：
(1)以实施例2为被试样片，选择0.75g的被试样片(10cm×15cm)放入250mL的三角烧瓶中，分别加入70mL的PBS(磷酸盐缓冲液)和5mL大肠杆菌的菌悬液，使PBS中菌悬液的浓度为5×104cfu/mL；
(2)将三角烧瓶固定与振荡摇床上，振摇1h；
(3)取0.5mL振摇的样液，以琼脂倾注法接种平皿，进行菌落计数，并按如下公式计算被试样片的杀菌率；
(4)同时对照样片与被试样片大小相同，但是不含有竹炭，其他操作步骤均与被试样片相同，并按如下公式计算对照样片的杀菌率；
式中：X3是杀菌率％；A是振荡前平均菌落数；B是振荡后平均菌落数。
2.实验结果
按上述步骤进行操作，被试样片组与对照样片组的杀菌率的差值达到32％，符合《一次性使用卫生用品卫生标准》-GB 15979-2002中杀菌率的评价标准：被试样片组抑菌率与对照样片组抑菌率的差值＞26％(非溶出性)。因此，实施例2所得产品具有较好的杀菌和抑菌作用。
实验例3吸收性的测试
以实施例2所得非织造材料为测试对象
1.液体吸收量的测试
(1)试样的制备：剪取5个尺寸为10cm×20cm的试样。
(2)调湿：将试样放在标准大气环境下，使空气能畅通流过试样，进行调湿；当试样的重量递变量不超过0.25％，则认为达到平衡状态，调湿完成。
(3)试验步骤：将调湿后的试样放入称量瓶中，盖上瓶塞，用天平称量；然后将试样固定金属网上，将带有试样的金属网放在盛有清水的容器的液面以下约20mm处，此时用秒表计时；60s后，垂直悬挂试样，用120s的时间滴过量清水；最后将试样从金属网取下，放入称量瓶，盖上瓶塞称量。
(4)其他4个试样重复上述步骤。
(5)实验结果：根据如下公式，计算液体吸收量(LAC)达到890％，符合FZ/T64012-2013《卫生用水刺法非织造布》的规定(≥700％)：
式中：mn是吸液后试样的质量(g)；mk是调湿后试样的质量(g)。
2.液体吸收时间的测试
(1)试样的制备：横向剪取5个条形试样，试样尺寸是10cm×100cm，质量为5g。
(2)试样的调湿：按上述同样步骤进行调湿。
(3)实验步骤：将试样短边卷起，放入金属筐中；在距离盛有清水的容器液面2.5cm处，将金属筐落于清水中，此刻用秒表可使计时，记录金属筐完全沉于清水面以下所需的时间。
(4)按上述实验步骤对其他4个试样进行试验。
(5)试验结果：根据上述步骤，得到样品液体吸收时间的平均值为3s，符合FZ/T64051-2014《美妆用非织造布》的规定(≤5s)。
实验例4释放负离子功能测试
采用负离子检测仪检测实施例1和实施例2所制得的非织造材料，检测结果见表2。因此，实施例1和实施例2所得非织造材料具有较好的释放负离子功能。
表2实施例1和实施例2所得非织造材料的负离子发生量实测值
项目 实施例1(45g/m<sup>2</sup>) 实施例2(50g/m<sup>2</sup>)
负离子发生量(个/cm<sup>3</sup>) 612 625
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种非织造材料，其特征在于，所述非织造材料以竹炭莫尔代纤维为原料，依次经开松、多仓混合、梳理成网、水刺加固和烘干处理制得；其中，所述竹炭莫尔代纤维采用竹炭粉和莫代尔纤维纺丝液经纺丝工艺制成。
2.根据权利要求1所述的非织造材料，其特征在于，所述莫代尔纤维纺丝液是由莫代尔纤维经过浸渍、压榨、粉碎和溶解制得的。
3.根据权利要求1所述的非织造材料，其特征在于，所述竹炭莫尔代纤维中竹炭粉的添加量为1wt％-5wt％；
和/或，所述竹炭莫尔代纤维的长度为38-60mm，细度为1.00-1.67dtex，干断裂强度为3.0-4.0cN/dtex，湿断裂强度为2.0-3.0cN/dtex。
4.根据权利要求1所述的非织造材料，其特征在于，所述竹炭粉的粒径为1000nm以下；优选的，所述竹炭粉的粒径为300-500nm。
5.根据权利要求1所述的非织造材料，其特征在于，所述非织造材料的单位面积质量为30-100g/m2，优选为40-70g/m2；
和/或，所述非织造材料的拉伸断裂强力纵向为50-110N、横向为60-120N，纵向伸长率为30％-40％、横向伸长率为35％-50％；所述非织造材料的湿态拉伸断裂强力纵向为40-70N、横向为38-70N，纵向伸长率为30％-40％、横向伸长率为35％-50％。
6.一种权利要求1-5任一项所述非织造材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述竹炭粉与莫代尔纤维纺丝原液混合，所得混合液在纺丝浴中生成初生丝条；
(2)将所得初生丝条依次经过牵伸、切断、后处理、烘干处理后得到竹炭莫代尔纤维；以及
(3)将所得竹炭莫代尔纤维依次通过开松、多仓混合、梳理成网、水刺加固和烘干处理后，得到竹炭莫代尔纤维非织造材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述梳理成网时采用的主锡林速度为700-1000m/min，优选为800-900m/min；
和/或，步骤(3)中所述水刺加固时每道水刺压力为50-80bar；
和/或，步骤(3)中所述烘干处理时的温度为90-180℃，优选为120-160℃；所述烘干处理时的烘干时间为0.03-0.30min，优选为0.05-0.20min。
8.权利要求1-5任一项所述的非织造材料或权利要求6-7任一项所述的制备方法制得的非织造材料在卫生材料的应用。
9.一种卫生材料，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的非织造材料或权利要求6-7任一项所述的制备方法制得的非织造材料。
10.根据权利要求8所述的应用或权利要求9所述的卫生材料，其特征在于，所述卫生材料可选自面膜基材、湿巾、卸妆棉、卫生巾、失禁垫中的一种或多种。
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