CN110699947B - 一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大麻纤维改性技术领域，具体涉及一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括：将脱胶大麻纤维粉碎为短纤维，将短纤维放入双氧水中浸泡，取出清洗干燥；将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并进行超声渗透，过滤，干燥；将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，再加入挤出机中挤出成条，纤维条转入纺丝箱中纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。本发明解决了现有技术中大麻纤维的柔软性还存在问题、刚度较大、直接按照纺织品纺织的抱合力差且易断裂的问题，提供的纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法具有良好的柔韧性、弹性、手感软绵且透气透水性良好的优点。

Description

一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及大麻纤维改性技术领域，具体涉及一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法。
背景技术
大麻是世界最早栽培利用的纤维之一，大麻有早熟、晚熟二类，早熟种纤维的品质优良，如线麻属于这一种，晚熟种纤维粗硬。大麻又叫线麻、云麻、火麻，汉麻等，它是地球上韧度最高的纤维，其生长中只需少量的水和肥料，不用任何农药，并可自然分解，所以大麻纤维是环保的纺织原料。汉麻具有优异的吸湿排汗性能、天然的抗菌保健性能、良好的柔软舒适性能、卓越的抗紫外线性能、出色的耐高温性能，独特的吸波吸附性能和自然的粗犷风格，被誉为"麻中之王"，并广泛应用于服装、家纺、帽子、鞋材、袜子等方面。大麻纺织品特别适宜做防晒服装及各种有特殊需要的工作服，也可做太阳伞、露营帐篷、渔网、绳索、内衬材料等。大麻纺织品除用于服装外，还可用于室内装饰降低噪音。
大麻具有卫生、防霉抑菌、以及吸湿放湿快的特性从而具有舒爽等优良性能，且不像一般麻织物具有强烈刺痒感。近些年,大麻纤维在功能纺织品领域逐步得到应用。由于大麻织物具有优异的吸湿透气性能，在一次性卫生用品方面用途极为广泛。特别是对吸收性用即弃产品如婴儿纸尿布、成人纸尿布等极为合适。但是大麻纤维产品纤维长度整齐度差、刚度大、脆硬易断裂、抱合力差，在纺制过程中易发生纤维解体、断裂，造成成卷过程易产生粘卷、破洞，梳理过程中不易成网，成条过程断条，成纱断头等现象。一方面大麻纤维柔性差导致纺织加工较为困难，另一方面,大麻纤维的纤维结构和微晶结构不同于棉、苎麻和亚麻，纤维比较粗硬，且长度和细度十分不匀，因而大麻原坯布表面粗糙、手感硬挺。大麻纤维有纤维较短、批次间差异大、湿度对强力影响较大的缺点。
纸尿布的表层为无纺布，是纸尿裤的主要构成材料之一，也是非常重要的一部分，面层与宝宝直接接触，所以面层的舒适感也会直接影响着宝宝。
目前纸尿裤无纺布主要采用热风无纺布和纺粘无纺布的方式获得无纺布。如热风无纺是在短纤维梳理成型后，利用烘燥设备上的热风穿透纤网，使之受热而得以粘合生成的无纺布，集料是短纤维；纺粘无纺布是将聚合物挤出、拉伸，形成连续长丝铺网，然后再经过自身热粘合变成无纺布，是长纤维无纺布。无论哪种无纺布，原料均是聚丙烯等合成的具有热熔性的纤维。一方面，该类无纺布难以降解，另一方面，其肌肤亲和性较差。技术人员期望通过棉纤维作为面层材料制作纸尿布，然而，棉纤维成本高，而且容易湿润，难以维持与皮肤接触的干爽性。
将大麻纤维用于制备纸尿布的面层材料，一方面，大麻具有卫生、防霉抑菌、吸湿特性，可以维持舒爽性能，兼具了棉纤维的肌肤亲和性和合成聚丙烯纺织纤维的干爽性，可以与皮肤直接接触；另一方面，大麻纤维成本低，具有透气、滑爽性，使用后容易降解，满足目前用量大的需求。
然而，我们在使用大麻纤维用于纸尿布的面层原料时，大麻纤维的柔软性还存在问题，其刚度较大，且直接按照纺织品纺织，其抱合力差，易断裂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，解决了现有技术中大麻纤维的柔软性还存在问题、刚度较大、直接按照纺织品纺织的抱合力差且易断裂的问题。本发明提供的纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法具有良好的柔韧性、弹性、手感软绵且透气透水性良好的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为短纤维，将短纤维放入双氧水中浸泡，取出清洗干燥，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并进行超声渗透，过滤，干燥，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，再加入挤出机中挤出成条，纤维条转入纺丝箱中纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
为了增加大麻纤维用于纸尿布时的柔软性，将大麻纤维疏松并将丙交酯渗透在疏松孔适度聚合，提升了大麻纤维的柔性；大麻纤维与聚己内酯混合，利用聚己内酯低温流动性和极高的柔性，通过螺杆挤出和拉伸纺丝，以此进一步提升大麻纤维的柔性，通过极少的聚己内酯辅助，既保证了大麻纤维良好的自身抗菌、吸湿特性，又保持了作为无纺布纤维用于纸尿布良好的柔软性和干爽特性。将所得的复合大麻纤维制备成短纤维梳理成型，经热风穿透使之受热得以粘合，即可得到热风无纺布，热风无纺布具有良好的柔韧性和弹性、手感软绵、类似于棉织物且透气透水性良好。
在纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备过程中，先将脱胶大麻纤维进行粉碎，粉碎为短纤维更易于后处理(浸泡、渗透等)，再将短纤维放入双氧水中浸泡；双氧水一方面适度使大麻纤维漂白，另一方面使大麻纤维变得疏松。
预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中，丙交酯通过渗透并在大麻纤维疏松孔聚合，赋予大麻纤维一定的柔性。在渗透过程中，采用超声渗透，渗透程度更高，渗透效率更快。
渗透丙交酯的大麻纤维与聚己内酯在高速混合机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，在挤出过程中，大麻纤维表面渗透的丙交酯适度预聚，聚己内酯熔融紧密裹覆在大麻纤维表面，挤出成条。然后经纺丝箱体纺丝，进一步使大麻纤维渗透的丙交酯聚合，并在聚己内酯热熔辅助下拉伸成丝。进一步地，所述步骤一中短纤维的长度为小于1cm；所述步骤一中双氧水的质量浓度为5～10％，浸泡时间为1～2h；所述步骤一中干燥温度为90～100℃，干燥时间为30～60min。双氧水质量浓度为5-10％，一方面适度使大麻纤维漂白，另一方面使大麻纤维变得疏松；选用双氧水处理，不会像其他氧化剂残留，从而处理的大麻纤维适合于纸尿布使用。
进一步地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：8～20份的丙交酯，80～92份的乙醇，0.005～0.02份的催化剂。催化剂的加入量一般为丙交酯质量的0.1％，加入催化剂，有利于丙交酯在后续受热时的适度聚合。丙交酯通过渗透并在大麻纤维疏松孔聚合，赋予大麻纤维一定的柔性。
进一步优选地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：10～15份的丙交酯，85～90份的乙醇，0.01～0.015份的辛酸亚锡。辛酸亚锡是丙交酯聚合常用的催化剂，加入催化剂，有利于丙交酯在后续受热时的适度聚合。
进一步地，所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为30～50kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入催化剂，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。丙交酯浆状物在制备过程中是先将丙交酯和乙醇进行分散，一般采用超声分散，分散速率更高。
进一步地，所述步骤二中超声渗透的超声频率为30～50kHz，渗透时间为1～2h；所述步骤二中干燥温度为40～50℃，干燥时间为1～2h。在渗透过程中，采用超声渗透，渗透程度更高，渗透效率更快。预处理的大麻纤维浸入过量的丙交酯浆状物，使丙交酯充分渗透预处理的大麻纤维，然后滤除浆状物，40～50℃干燥，其干燥温度较低，避免丙交酯前期干燥发生预反应。
进一步地，所述步骤三中渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：(15～20)。选用聚己内酯(PCL)进一步处理大麻纤维，渗透丙交酯的大麻纤维与聚己内酯按照质量比100:15混合，聚己内酯具有良好的生物相容性，并且可以在较低温度下辅助大麻纤维拉成型，并具有良好的柔软性，以克服大麻纤维柔软性差的缺陷。聚己内酯属于全生物降解高分子材料，这类材料使用完后丢弃到自然中，能够在自然界微生物作用下最终全部降解为H2O和CO2；同时，该高分子材料具有良好的生物相容性，在70～80℃完全熔融流动性良好，使得在较低温度下辅助大麻纤维拉成型，并具有良好的柔软性，以克服大麻纤维柔软性差的缺陷。
进一步地，所述步骤三中采用常规的挤出纺丝，挤出温度为70～80℃，所述步骤三中纺丝箱的纺丝温度为90～110℃，纺丝箱拉伸速度200～300m/min。聚己内酯具有良好的生物相容性，在70～80℃完全熔融流动性良好，使得在较低温度下辅助大麻纤维拉成型，并具有良好的柔软性，以克服大麻纤维柔软性差的缺陷。螺杆挤出机在70～80℃挤出，然后经纺丝箱体纺丝，没有采用高温和长时间聚合反应，使得大麻纤维渗透的丙交酯适度聚合，保持了低聚合度聚乳酸的柔韧性。
进一步优选地，所述步骤三中纺丝箱的纺丝温度为100℃，纺丝速度200m/min.。
本发明的有益效果是：将大麻纤维疏松并将丙交酯渗透在疏松孔适度聚合，提升了大麻纤维的柔性；大麻纤维与聚己内酯混合，利用聚己内酯低温流动性和极高的柔性，通过螺杆挤出和拉伸纺丝，以此进一步提升大麻纤维的柔性，通过极少的聚己内酯辅助，既保证了大麻纤维良好的自身抗菌、吸湿特性，又保持了作为无纺布纤维用于纸尿布良好的柔软性和干爽特性。将所得的复合大麻纤维制备成短纤维梳理成型，经热风穿透使之受热得以粘合，即可得到热风无纺布，热风无纺布具有良好的柔韧性和弹性、手感软绵、类似于棉织物且透气透水性良好。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为5％的双氧水中浸泡2h，取出清洗并在温度为90℃下干燥60min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并在超声频率为30kHz下进行超声渗透2h，过滤，在温度为40℃干下燥2h，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：15，再加入挤出机中在温度70℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为90℃、纺丝箱拉伸速度200m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
具体地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：8份的丙交酯，80份的乙醇，0.008份的辛酸亚锡；
所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为30kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入辛酸亚锡，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
实施例2
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为10％的双氧水中浸泡1h，取出在温度为100℃下干燥30min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并在超声频率为50kHz下进行超声渗透1h，过滤，在温度为50℃干下燥1h，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：20，再加入挤出机中在温度80℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为110℃、纺丝箱拉伸速度200m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
具体地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：20份的丙交酯，92份的乙醇，0.02份的辛酸亚锡；
所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为50kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入辛酸亚锡，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
实施例3
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为8％的双氧水中浸泡1.5h，取出清洗，在温度为95℃下干燥45min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并在超声频率为45kHz下进行超声渗透1.5h，过滤，在温度为45℃干下燥1.5h，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：20，再加入挤出机中在温度75℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为100℃、纺丝箱拉伸速度300m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
具体地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：11份的丙交酯，90份的乙醇，0.01份的辛酸亚锡；
所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为40kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入辛酸亚锡，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
实施例4
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为7％的双氧水中浸泡1.5h，取出清洗，在温度为95℃下干燥50min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并在超声频率为40kHz下进行超声渗透1.5h，过滤，在温度为45℃干下燥1.5h，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：15，再加入挤出机中在温度75℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为100℃、纺丝箱拉伸速度200m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
具体地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：15份的丙交酯，85份的乙醇，0.015份的辛酸亚锡；
所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为40kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入辛酸亚锡，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
实施例5
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为8％的双氧水中浸泡1.5h，取出清洗，在温度为95℃下干燥45min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并在超声频率为40kHz下进行超声渗透1.5h，过滤，在温度为45℃干下燥1.5h，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：15，再加入挤出机中在温度75℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为100℃、纺丝箱拉伸速度200m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
具体地，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：15份的丙交酯，85份的乙醇，0.015份的辛酸亚锡；
所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为45kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入辛酸亚锡，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
对比例1
一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为长度小于1cm的短纤维，将短纤维放入质量浓度为5％的双氧水中浸泡2h，取出清洗并在温度为90℃下干燥60min，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：15，再加入挤出机中在温度70℃下挤出成条，纤维条转入纺丝箱中在温度为90℃、纺丝箱拉伸速度200m/min的条件下纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维。
对比例2没有采用丙交酯渗透处理，影响纤维的柔软性。
对比例2
对比例2相比于实施例1只采用了渗透丙交酯并在80℃热处理3min，没有进一步与聚己内酯复合拉丝，将复合大麻短纤维进行纤维梳理，利用烘燥设备上的热风穿透纤网，使之受热，粘合生成厚度为0.2mm的无纺布。将得到的无纺布测试柔软度、渗透性、干爽效果；由于缺少聚己内酯，大麻纤维的柔韧性较差，而且吸水后的的干爽性也较差。
相关实验检测：
将实施例1-5得到的复合大麻纤维切为短纤维，然后进行纤维梳理，利用烘燥设备上的热风穿透纤网，使之受热，因聚己内酯的粘合而粘合生成厚度为0.2mm的无纺布。将得到的无纺布测试柔软度、渗透性、干爽效果；
对比例1相比于实施例1没有预先渗透丙交酯，将复合大麻纤维切为短纤维，然后进行纤维梳理，利用烘燥设备上的热风穿透纤网，使之受热，因聚己内酯的粘合而粘合生成厚度为0.2mm的无纺布。将得到的无纺布测试柔软度、渗透性、干爽效果；由于缺少丙交酯聚合的增韧和拒水性，对大麻纤维的柔韧性和吸水干爽性有一定的影响；
对比例2相比于实施例1只采用了渗透丙交酯并在80℃热处理3min，没有进一步与聚己内酯复合拉丝，将复合大麻短纤维进行纤维梳理，利用烘燥设备上的热风穿透纤网，使之受热，粘合生成厚度为0.2mm的无纺布。将得到的无纺布测试柔软度、渗透性、干爽效果；由于缺少聚己内酯，大麻纤维的柔韧性较差，而且吸水后的干爽性也较差。
1、测试柔软性：参考GB-T 8942-2016《纸柔软度的测定》，裁切100mm╳100mm的试样测试无纺布的柔软度。
2、吸水干爽性测试：以无纺布为面层，芯层设置厚度为3mm的丙烯酸持水层，利用滴管在表层中心位置滴入10mm水，观察无纺布的导液吸液能力和吸液后的干爽性。如表1。
表1
Figure BDA0002244199190000111
Figure BDA0002244199190000121
通过测试比较，本发明复合无纺布通过渗透丙交酯适度聚合和聚己内酯辅助拉伸纺丝，使复合大麻纤维表现为良好的柔软性，而且用于纸尿布的表面层后容易吸水，并快速引导液体进入芯层，保持表面干爽，非常适合作直接与肌肤接触的纸尿布表层材料。

Claims (7)

1.一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将脱胶大麻纤维粉碎为短纤维，将短纤维放入双氧水中浸泡，取出清洗干燥，得到预处理的大麻纤维；
步骤二、将预处理的大麻纤维浸没在丙交酯浆状物中并进行超声渗透，过滤，干燥，得到渗透丙交酯的大麻纤维；
步骤三、将渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯在混合机中混合均匀，再加入挤出机中挤出成条，纤维条转入纺丝箱中纺丝，冷却，即得尿布面层专用大麻复合纤维；所述渗透丙交酯的大麻纤维和聚己内酯的质量比为100：(15～20)。
2.根据权利要求1所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤一中短纤维的长度为小于1cm；所述步骤一中双氧水的质量浓度为5～10％，浸泡时间为1～2h；所述步骤一中干燥温度为90～100℃，干燥时间为30～60min。
3.根据权利要求1所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：8～20份的丙交酯，80～92份的乙醇，0.005～0.02份的催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中丙交酯浆状物包括如下重量份的组分：10～15份的丙交酯，85～90份的乙醇，0.01～0.015份的辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述丙交酯浆状物的制备过程为：将乙醇和丙交酯按照重量份的配比加入混合容器中，在超声频率为30～50kHz下超声分散至少15min，再按照重量份的配比加入催化剂，继续超声分散至少5min，即得丙交酯浆状物。
6.根据权利要求1所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中超声渗透的超声频率为30～50kHz，渗透时间为1～2h；所述步骤二中干燥温度为40～50℃，干燥时间为1～2h。
7.根据权利要求1所述的一种纸尿布面层专用大麻复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤三中挤出温度为70～80℃，所述步骤三中纺丝箱的纺丝温度为90～110℃，纺丝箱拉伸速度200～300m/min。
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