CN110029448A - 一种聚乳酸絮棉生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸絮棉生产工艺，包括如下步骤：原料选择、开松梳理、铺网、牵伸、烫光定型、抗菌及烘燥。选择Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维为原料。并使用天然抗菌剂进行抗菌处理。所生产的聚乳酸絮棉具有如下优点：不致敏，适用于瘙痒过敏性人群。保暖性好，回弹性好，蓬松度高。环保性，完全可降解，生产能耗小。Y型微纤维结构，透气干爽，导湿不闷。细菌真菌的抑菌率达98%，对螨虫也有抑制作用。具有良好的吸水性和快干效应。该聚乳酸絮棉是一款绿色环保型的新产品，其众多的优越性能以及生态环境发展的趋势，广泛运用到服装，包装，农业汽车，电子，生物医药等众多领域，应用前景广阔，市场容量巨大。

Description

一种聚乳酸絮棉生产工艺
技术领域
本发明涉及无纺布生产技术领域，尤其是一种聚乳酸絮棉生产工艺。
背景技术
传统絮棉产品具有蓬松度高，弹性好，手感柔软，保暖性强，透气透水性好等特点，被广泛应用于防寒服，被褥，婴儿睡袋，床垫，沙发垫等。但市场现有的絮棉一般都使用普通短纤维制成。随着生活水平的不断提高，人们对产品中有害物质及环保因素越来越注重，特别是婴幼儿使用的产品，对此我们探寻新型的绿色环保材料，进行生产工艺及技术的改进，生产制造出了一款聚乳酸的絮棉产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚乳酸絮棉生产工艺，使得所生产的聚乳酸絮棉具有较高的蓬松度高、回弹性好、不致敏、完全可降解，具有良好的吸水性和快干效应。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种聚乳酸絮棉生产工艺，包括如下步骤：
步骤S1、原料选择：选择Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维；
步骤S2、开松梳理：Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维按照比例喂入、开松、梳理成网；
步骤S3、铺网：采用铺网机将梳理成网的聚乳酸纤维网进行铺网，铺网的层数为10层；
步骤S4、牵伸：采用牵伸机将铺网后的聚乳酸纤维网进行牵伸；
步骤S5、烫光定型：将牵伸后的聚乳酸纤维在60-70℃条件下进行烫光定型；
步骤S6、抗菌及烘燥：在烘箱内进行喷洒天然抗菌剂及烘燥，所述的烘箱内包括上帘、中帘和底帘，以及用于喷洒天然抗菌剂溶液喷头；所述的喷头包括为分别为聚乳酸絮棉两面进行喷洒天然抗菌剂溶液的前喷头和后喷头；底帘的烘干温度不低于低熔点聚乳酸纤维的熔点。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S3中，铺网中的输入速度为30±1m/min，输出速度为1.63m/min。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S4中，牵伸倍数为1.5-1.6。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S1中，所述的Y形截面聚乳酸纤维有细度为1.3D，长度为38mm；所述的中空聚乳酸纤维的细度为6D，长度为51mm；所述的低熔点聚乳酸纤维的细度为2D，长度为38mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S2中，Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维的比例50：30：20。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S6中，上帘的速度为3.49±1m/min，中帘的速度为3.35±1m/min，底帘的速度为2.86±1m/min。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S6中，所述的天然抗菌剂溶液中溶质的百分比含量为1.6％；每平方米聚乳酸絮面上具有3克的天然抗菌剂。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S6中，上帘前部温度为120±5℃，上帘后部温度为120±5℃，底帘前部温度为155±5℃，底帘后部温度为155±5℃。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S6中，所使用的天然抗菌剂为壳聚糖类、香芹酚、百里香酚、肉桂醛和柠檬醛中的一种或一种以上的混合物。
本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种聚乳酸絮棉生产工，所生产的聚乳酸絮棉具有如下优点：(1)不致敏，适用于瘙痒过敏性人群。(2)特有3d结构，保暖系数为优于棉芯，回弹性好，蓬松度高。(4)近乎完美的环保性，植物来源，不增加二氧化碳等温室气体排放，完全可降解，生产能耗小。(5)独特的Y型微纤维结构，透气干爽，导湿不闷。(6)细菌真菌的抑菌率达98％，对螨虫也有抑制作用。(7)具有良好的吸水性和快干效应。该聚乳酸絮棉是一款绿色环保型的新产品，其众多的优越性能以及生态环境发展的趋势，广泛运用到服装，包装，农业汽车，电子，生物医药等众多领域，应用前景广阔，市场容量巨大。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一
本实施例所涉及的一种聚乳酸絮棉生产工艺，包括如下步骤：步骤S1原料选择、步骤S2开松梳理、步骤S3铺网、步骤S4牵伸、步骤S5烫光定型、步骤S6抗菌及烘燥。
在步骤S1原料选择中，选择Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维为原料。聚乳酸纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成.聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植，废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维。它在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。本发明所选择的常规熔点的聚乳酸的性能如下：
项目 指标
比重/(g·cm-3) 1.27
折射率,％ 1.40
熔点/T 175
玻璃化温度/T 57
标准回潮率,％ 0.5～0.6
结晶度,％ >70
沸水收缩率,％ 8～15
染色 分散性染料
将乳酸纤维与其他纤维进行比较，具体见下表
项目 PLA纤维 涤纶 锦纶
比重 1.27 1.38 1.14
熔点/T 175 260 215
断裂强力/(cM·dtex<sup>-1</sup>) 3.97～4.85 3.97～4.85 3.97～5.29
断裂伸长,％ 25～35 25～35 35～45
杨氏模量/(kg·mm<sup>-2</sup>) 400～600 1200 300
标准回潮％ 0.5 0.4 4.5
极限氧系数％ 26 20-22 20-22
燃烧热kJ/g 18.84 23.03 30.89
可生物降解是聚乳酸纤维的突出特点，其降解产物为乳酸,乳酸是人体内存在的天然有机化合物,安全性能好。在正常条件下,聚乳酸纤维及其产品相当稳定，当处于如高温(>60T)、高湿(>80％)、碱性(pH>8)等条件下就会发生完全降解。
聚乳酸纤维的回潮率比较低，其吸湿性能较差，与聚酯纤维相当，但其导温性能优于聚酯纤维。聚乳酸纤维具有良好的抗紫外功能，还具有一定的抑菌性能和抗污性能，具有良好的化学惰性，对于许多溶剂、干洗剂等稳定，耐酸性好。
在本实施列中，所选择的Y形截面聚乳酸纤维有细度为1.3D，长度为38mm；中空聚乳酸纤维的细度为6D，长度为51mm；低熔点聚乳酸纤维的细度为2D，长度为38mm。聚乳酸纤维的Y型截面结构，具有良好的导湿性能，使得所制备的无纺布透气干爽，导湿不闷。中空的聚乳酸纤维具有良好的保暖性，使得含有中空纤维的无纺布具有良好的保温性能，保暖系数为优于棉芯。低熔点聚乳酸纤维较常规的聚乳酸纤维具有低的熔点，在聚乳酸无纺布中加入低熔点聚乳酸纤维，经过烘干使得低熔点聚乳酸熔融将与之相接触的聚乳酸纤维粘接起来，形成聚乳酸无纺布，不需要另外添加其他的粘合剂，使得聚乳酸无纺布为100％聚乳酸，不含有其他的纤维或粘接剂。Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维为具有常规熔点的聚乳酸纤维。
在步骤S2开松梳理中，Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维按照比例喂入、开松、梳理成网。在本实施例中，Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维的比例50：30：20。按照上述的重量比例进行经过抓棉机、混棉箱进行混合开松，并喂入梳理机中进行梳理成网。
步骤S3、铺网：采用铺网机将梳理成网的聚乳酸纤维网进行铺网，铺网的层数为10层。铺网中的输入速度为30±1m/min，输出速度为1.63m/min。铺网层数越多，纤维网的均匀性越好。为了平衡铺网层数和生产效率，经过实验选择铺网层数为10层，可以在保证纤维网均匀性满足要求的前提下，尽可能的提高生产效率。
在步骤S4牵伸中，采用牵伸机将铺网后的聚乳酸纤维网进行牵伸。牵伸倍数为1.5-1.6。
在步骤S5烫光定型中，将牵伸后的聚乳酸纤维在60-70℃条件下进行烫光定型。由于聚乳酸絮棉的生产工艺中由于聚乳酸纤维吸湿后易产生粘连，故在生产过程中，烘燥之前需要保证聚乳酸纤维不会粘水。
在步骤S6抗菌及烘燥中，在烘箱内进行喷洒天然抗菌剂及烘燥。烘箱内包括上帘、中帘和底帘，以及用于喷洒天然抗菌剂溶液喷头。喷头包括分别为聚乳酸絮棉两面进行喷洒天然抗菌剂溶液的前喷头和后喷头；底帘的烘干温度不低于低熔点聚乳酸纤维的熔点。烘燥的作用一是将低熔点聚乳酸纤维熔融，将与之相接触的其他聚乳酸纤维相粘接，使得纤维网得到加固。
在此步骤中，上帘的速度为3.49±1m/min，中帘的速度为3.35±1m/min，底帘的速度为2.86±1m/min。上帘前部温度为120±5℃，上帘后部温度为120±5℃，底帘前部温度为155±5℃，底帘后部温度为155±5℃。低熔点聚乳酸纤维的熔点一般在120-155℃，常规熔点聚乳酸纤维的熔点一般在155-170℃。故在烘箱内的上帘和底帘的温度在120-155℃。最终所生产的聚乳酸絮棉的面密度为100-110克每平方米。厚度根据实际需求进行调整为1-2cm。
并且在对聚乳酸絮棉进行烘燥时，在聚乳酸纤维网的两侧喷洒天然抗菌剂溶液。天然抗菌剂溶液中溶质的百分比含量为1.6％。每平方米聚乳酸絮面上具有3克的天然抗菌剂。之所以天然抗菌剂选择此百分比浓度，是因为如果百分比浓度高，如果需要在每平方米聚乳酸絮棉上具有3克天然抗菌剂，则所喷洒的溶液变少，在烘燥温度在120-150℃时，会使得溶液的水份较快速的蒸发，会使得絮棉中心内部位置不会含有天然抗菌剂。如果天然抗菌剂溶液浓度低的话，会使得所喷洒的溶液变多，对于烘燥时的热量需求较多，浪费能源。而且还会使得蒸发的不及时，会使得溶液从聚乳酸絮棉上滴落。
天然抗菌剂为壳聚糖类、香芹酚、百里香酚、肉桂醛和柠檬醛中的一种或一种以上的混合物。在本实施例中，所使用的天然抗菌剂选择壳聚糖类抗菌剂，壳聚糖作为甲壳质的脱乙酯衍生物，是一种天然的无毒抗菌剂，具有良好的生物相容性，和生物活性，无毒，具有消炎、止痛、促进伤口愈合等功效，可以生物降解。作用机理为：来自壳聚糖的正电荷性，它能与微生物蛋白质中的负电荷部分结合，使细菌或真菌失去活性。壳聚糖的抑菌能力取决于壳聚糖的相对分子量大小及官能团，壳聚糖中的阳离子部分与磷脂中的唾液酸结合后限制微生物运动。相对分子质量小的壳聚糖渗透到微生物细胞内部，阻止RNA转化，从而限制细胞生长。在本实施例中，所选择的壳聚糖为低分子量、十糖至二十糖的的壳寡糖。
实施例二
本实施例所涉及的聚乳酸絮棉生产工艺，与实施例一的区别在于，所使用的天然抗菌剂为壳聚糖类、香芹酚、百里香酚、肉桂醛和柠檬醛的混合物。壳聚糖类、香芹酚、百里香酚、肉桂醛和柠檬醛的质量比例为85：5：3：3：4。按照上述质量比例按照上述顺序分别加入去离子水中，搅拌均匀。在本实施例中，所使用的低熔点聚乳酸纤维可以用皮芯结构的聚乳酸纤维来代替，皮芯结构的聚乳酸纤维，皮结构为低熔点的聚乳酸，芯结构为常规熔点的聚乳酸。
对实施例一及实施例二所制备的聚乳酸絮棉，由于采用纯聚乳酸纤维，以及纯天然抗菌剂，所以制备的聚乳酸絮棉具有良好的生物相容性，具有不致敏的性质，特别适用于瘙痒过敏性人群。
使用YG606D，根据GB/T11048-2008“纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定”，对实施例一、实施例二、对比例进行测试，测试保温率、传热系数和克罗值。所使用的对比例为棉芯，即采用棉纤维所制备的相同克重和厚度相当的产品。测试结果如下：
测试项目 保温率/％ 传热系数/W/m<sup>2</sup>*M 克罗值/Clo
实施例一 82.5 2.6 1.95
实施例二 80.68 2.8 1.83
对比例 65.3 8.5 0.76
由上表可以看出，聚乳酸絮棉在保温效果方面大大优于棉纤维。
对实施例一、实施例二及对比例进行回弹性测试，借助纤维蓬松性的测试方法，将适量的絮棉放入圆筒中，在一定压力下测量絮棉在压缩与不压缩过程中回弹高度，压力为100cN，时间为5min，测试缓弹回弹性读数时间为拿起砝码后15min,计算弹性回复率。实施例一为92％，实施例二为93％，对比例为75％。
对实施例一、实施例二进行细菌真菌的抑菌率以及对螨虫的抑制情况进行测试。结果表明该聚乳酸絮棉对大肠杆菌的抑菌率达到99％以上，对金黄色葡萄球菌的抑菌率亦达到98％以上。对粉尘螨的防螨测试结果表明驱避率为95％以上。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、原料选择：选择Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维；
步骤S2、开松梳理：Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维按照比例喂入、开松、梳理成网；
步骤S3、铺网：采用铺网机将梳理成网的聚乳酸纤维网进行铺网，铺网的层数为10层；
步骤S4、牵伸：采用牵伸机将铺网后的聚乳酸纤维网进行牵伸；
步骤S5、烫光定型：将牵伸后的聚乳酸纤维在60-70℃条件下进行烫光定型；
步骤S6、抗菌及烘燥：在烘箱内进行喷洒天然抗菌剂及烘燥，所述的烘箱内包括上帘、中帘和底帘，以及用于喷洒天然抗菌剂溶液喷头；所述的喷头包括分别为聚乳酸絮棉两面进行喷洒天然抗菌剂溶液的前喷头和后喷头；底帘的烘干温度不低于低熔点聚乳酸纤维的熔点。
2.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S3中，铺网中的输入速度为30±1m/min，输出速度为1.63m/min。
3.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S4中，牵伸倍数为1.5-1.6。
4.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S1中，所述的Y形截面聚乳酸纤维有细度为1.3D，长度为38mm；所述的中空聚乳酸纤维的细度为6D，长度为51mm；所述的低熔点聚乳酸纤维的细度为2D，长度为38mm。
5.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S2中，Y形截面聚乳酸纤维、中空聚乳酸纤维和低熔点聚乳酸纤维的比例50：30：20。
6.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S6中，上帘的速度为3.49±1m/min，中帘的速度为3.35±1m/min，底帘的速度为2.86±1m/min。
7.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S6中，所述的天然抗菌剂溶液中溶质的百分比含量为1.6%；每平方米聚乳酸絮面上具有3克的天然抗菌剂。
8.如权利要求1所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S6中，上帘前部温度为120±5℃，上帘后部温度为120±5℃，底帘前部温度为155±5℃，底帘后部温度为155±5℃。
9.如权利要求7所述的聚乳酸絮棉生产工艺，其特征在于，步骤S6中，所使用的天然抗菌剂为壳聚糖类、香芹酚、百里香酚、肉桂醛和柠檬醛中的一种或一种以上的混合物。
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