CN112195561A - 一种可降解无纺布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解无纺布的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比5~7:2~3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
Description
技术领域
本发明属于无纺布的技术领域,具体涉及一种可降解无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称不织布、非织造布,是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。在农业、工业、卫生领域以及日常生活中得到广泛的应用。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料,经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。
经申请人研究发现,现有技术中存在如下问题:
非织造布的主要原料是聚丙烯,然而PP属于线型饱和碳氢化合物,在自然中难以降解,使得开发和生产可降解材料成为世界性环保问题。为此,有待开发新型可生物降解的绿色环保无纺布。减少传统无纺布对环境造成的压力,具有良好的经济和社会意义。
发明内容
本发明的目的是要解决上述的技术问题,提供一种可降解无纺布及其制备方法。
为了解决上述问题,本发明按以下技术方案予以实现的:
本发明所述一种可降解无纺布的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比5~7:2~3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
优选地,所述增韧聚乳酸纤维通过熔融纺丝工艺制的,所述增韧聚乳酸纤维包括以下重量份原料:
聚乳酸切片80~90份、聚丙烯切片20~30份、菠萝叶纳米纤维5~10份和马来酸酐接枝物5~10份。
优选地,所述增韧聚乳酸纤维通过以下制备方法制备:
将聚乳酸切片、聚丙烯切片、菠萝叶纳米纤维和马来酸酐接枝物按比例混合,加热熔融;
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,冷却成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为165℃。
优选地,所述马来酸酐接枝物为马来酸酐枝接聚乳酸或马来酸酐枝接聚丙烯。
优选地,所述菠萝叶纤维通过以下制备方法制备:
预酸:将菠萝叶纤维原料在40℃的硫酸溶液下浸泡1h,浴比为3:10;
煮练:在90℃的氢氧化钠溶液下煮练6h,浴比为1:17;
精练:在40℃的氢氧化钠溶液下精练30min,浴比为1:10;
酸洗:将菠萝叶纤维放入硫酸溶液中,中和菠萝叶纤维原料上残余的碱液,使菠萝叶纤维原料的ph值降至6~7;
水洗脱水:反复水洗3遍后,用抖麻机脱水、抖麻作业,自然风干后制的菠萝叶纤维。
优选地,所述热封成型机的热辊温度设置为65~70℃。
本发明还提供了一种可降解无纺布,通过上述可降解无纺布的制备方法制得。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的聚乳酸纤维、天然植物纤维和涤纶纤维进行复合制备无纺布;其中,聚乳酸纤维具有良好生物降解性和生物相容性;天然植物纤维采用菠萝叶纤维,其纤维表面有许多孔状突起,这些突起增加了比表面积,使其具有较好的吸放湿性能及透气性能,菠萝叶纤维除具有一般麻纤维的优良性能外,还具有抗菌除臭的作用,可以有效避免无纺布细菌滋生。通过将聚乳酸纤维、天然植物纤维和涤纶纤维进行复合制备无纺布,赋予无纺布良好的可降解性能和吸放湿性能,环保性腔。另一方面,复合无纺布的力学性能好,强度提高,成品柔软度适中,具舒适感。
具体实施方式
以下结合本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
常规的涤纶无纺布,坚牢耐用、抗皱免烫。但涤纶无纺布在无任何整理下,缺乏亲水性基团,吸湿性差。为此,本发明的聚乳酸纤维、天然植物纤维和涤纶纤维进行复合制备无纺布;其中,聚乳酸纤维具有良好生物降解性和生物相容性;天然植物纤维采用菠萝叶纤维,其纤维表面有许多孔状突起,这些突起增加了比表面积,使其具有较好的吸放湿性能及透气性能,菠萝叶纤维除具有一般麻纤维的优良性能外,还具有抗菌除臭的作用,可以有效避免无纺布细菌滋生。通过将聚乳酸纤维、天然植物纤维和涤纶纤维进行复合制备无纺布,赋予无纺布良好的可降解性能和吸放湿性能,环保性腔。另一方面,复合无纺布的力学性能好,强度提高,成品柔软度适中,具舒适感。
具体的,本发明提供了上述可降解无纺布的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比5~7:2~3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
其中,所述热封成型机的热辊温度设置为65~70℃。热辊粘合是利用合成纤维的热塑性,在两轧辊钳口形成热轧粘合区,对喂入的上层薄网和下层薄网进行加热加压,在加热加压过程中,会导致纤网中部分纤维熔融、流动和扩散,从而产生粘结,冷却后加固制得无纺布。经申请人生产时发现,当热辊温度低于60℃时,进入热辊的纤维熔融差,导致无纺布的手感粗糙;当温度在65℃时,情况得到改善;待温度提升至70℃时,无纺布的柔软度好。在提升时发现,有轻微粘辊现象。
聚乳酸纤维的物理性能接近涤纶纤维和尼龙纤维,拥有良好的机械性能。但聚乳酸纤维自身固有的脆性、冲击强度较差、断裂伸长率低等缺点,会限制无纺布成品的应用。为此本申请采用增韧聚乳酸纤维,其将复合材料通过熔融纺丝工艺制的,所述增韧聚乳酸纤维包括以下重量份原料:聚乳酸切片80~90份、聚丙烯切片20~30份、菠萝叶纳米纤维5~10份和马来酸酐接枝物5~10份。
其中,菠萝叶纳米纤维是一种强度高、密度小、成本低、可生物降解的天然高分子材料。经申请人研究发现,棒状菠萝叶纳米纤维具有完整的结晶结构,以及较大的长径比,会产生一系列特殊的纳米效应,例如力学性能优异,热稳定性好,加入复合材料中会直接影响高分子材料的热稳定性能与强度。将菠萝叶纳米纤维和马来酸酐接枝物作为增强材料,与聚乳酸和聚丙烯进行共混改性,制得增韧聚乳酸纤维。
经申请人的拉伸试验发现,常规聚乳酸纤维的断裂伸长率在30%-50%;而本申请选用特定比例下的菠萝叶纳米纤维,增韧聚乳酸纤维的断裂伸长率增加至90%,菠萝叶纳米纤维在聚乳酸中更精细分散而改善了柔韧性。
具体的,本发明还提供了增韧聚乳酸纤维的制备方法,包括如下步骤:
将聚乳酸切片、聚丙烯切片、菠萝叶纳米纤维和马来酸酐接枝物按比例混合,加热熔融;
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,经气流牵伸成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为160~170℃。优选地,纺丝温度为165℃。
表1160℃、170℃时增韧聚乳酸纤维的物理性能
纺丝温度 | 线密度/dtex | 断裂强度/(cN*dtex-1) | 断裂伸长率/% |
160℃ | 1.7 | 3.20 | 23.55 |
165℃ | 1.7 | 3.15 | 22.08 |
170℃ | 1.6 | 2.96 | 21.36 |
175℃ | 1.5 | 2.88 | 20.68 |
在增韧聚乳酸纤维的制备方法中,纺丝温度为165℃,若纺丝温度过低,低于160℃时,复合切片不能在双螺杆挤出机挤压中充分熔融,会存在无法正常输送到计量泵的问题,还会对螺杆造成损伤。当温度为180℃时,喷丝板可出丝,当丝束手拉易断,不能牵伸。当温度超过185℃时,混合物在进入计量泵时已大量降解,漏滴无法出丝。
且仅申请人研究发现,在165℃的纺丝温度下,采用相同的制备原料和工艺参数条件,马来酸酐接枝物的比例,会影响增韧复合纤维的性能。
表2不同马来酸酐接枝物用量的增韧聚乳酸纤维的物理性能
其中,马来酸酐接枝物为马来酸酐枝接聚乳酸或马来酸酐枝接聚丙烯。复合纤维经过牵伸后,结晶度会得到提高,且提高马来酸酐接枝物用量,牵伸作用对结晶度的提升效果更明显。
具体的,本发明还提供了菠萝叶纤维的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
预酸:将菠萝叶纤维原料在40℃的硫酸溶液下浸泡1h,浴比为3:10;硫酸溶液的硫酸浓度为2.0g/l。
煮练前预酸可有效去除纤维中的部分胶质,并有效使纤维松散,提高煮练效果。
煮练:将预酸后的菠萝叶纤维原料,在90℃的氢氧化钠溶液下煮练3h,浴比为1:17,氢氧化纳浓度为22g/L。优选地,在煮练时向氢氧化钠溶液中加入硅酸钠,硅酸钠的浓度为4g/L。
精练:在40℃的氢氧化钠溶液下精练30min,浴比为1:10;精练用的氢氧化钠溶液的浓度为80g/L。
酸洗:将菠萝叶纤维放入硫酸溶液中,中和菠萝叶纤维原料上残余的碱液,使菠萝叶纤维原料的ph值降至6~7;酸洗用的硫酸浓度为8g/L。
水洗脱水:反复水洗3遍后,用抖麻机脱水、抖麻作业,自然风干后制的菠萝叶纤维。
具体的,本发明提供以下制备实施例,以及相关实施例的产品检测。
实施例1
本发明实施例1的可降解无纺布,通过以下方法制备:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比5:2:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,所述热封成型机的热辊温度设置为65℃,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
其中,本实施例的增韧聚乳酸纤维通过熔融纺丝工艺制的,其制备方法包括如下步骤:
将聚乳酸切片80份、聚丙烯切片20份、菠萝叶纳米纤维5份和马来酸酐接枝物5份按比例混合,加热熔融;所述马来酸酐接枝物为马来酸酐接枝聚乳酸。
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,经气流牵伸成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为165℃。
实施例2
本发明实施例2的可降解无纺布,通过以下方法制备:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比6:3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,所述热封成型机的热辊温度设置为68℃,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
其中,本实施例的增韧聚乳酸纤维通过熔融纺丝工艺制的,其制备方法包括如下步骤:
将聚乳酸切片85份、聚丙烯切片25份、菠萝叶纳米纤维8份和马来酸酐接枝物8份按比例混合,加热熔融;所述马来酸酐接枝物为马来酸酐接枝聚乳酸。
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,经气流牵伸成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为165℃。
实施例3
本发明实施例3的可降解无纺布,通过以下方法制备:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比7:3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,所述热封成型机的热辊温度设置为70℃,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
其中,本实施例的增韧聚乳酸纤维通过熔融纺丝工艺制的,其制备方法包括如下步骤:
将聚乳酸切片90份、聚丙烯切片30份、菠萝叶纳米纤维10份和马来酸酐接枝物10份按比例混合,加热熔融;所述马来酸酐接枝物为马来酸酐接枝聚乳酸。
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,经气流牵伸成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为165℃。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种可降解无纺布的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
原料混合:将增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维按质量比5~7:2~3:1的比例放入混合容器中,向混合容器注入去离子水,搅拌至增韧聚乳酸纤维、涤纶纤维和菠萝叶纤维混合均匀,将混合原料捞出并沥干水分;
开松:利用开松机对将所述混合原料进行开松打散作业,制的混合纤维;
预梳理:将混合纤维利用梳理机进行预梳理;
铺网:将预梳理后的混合纤维输送入铺网机,制得复合纤维网;
主梳理:将复合纤维网输送入主梳理机进行二次梳理,得到上层薄网和下层薄网;
热压收卷:将上层薄网和下层薄网输送至热封成型机,经热封作业后制的可降解无纺布,收卷存储。
2.根据权利要求1所述的可降解无纺布的制备方法,其特征在于,所述增韧聚乳酸纤维通过熔融纺丝工艺制的,所述增韧聚乳酸纤维包括以下重量份原料:
聚乳酸切片80~90份、聚丙烯切片20~30份、菠萝叶纳米纤维5~10份和马来酸酐接枝物5~10份。
3.根据权利要求2所述的可降解无纺布的制备方法,其特征在于,所述增韧聚乳酸纤维通过以下制备方法制备:
将聚乳酸切片、聚丙烯切片、菠萝叶纳米纤维和马来酸酐接枝物按比例混合,加热熔融;
通过双螺杆挤压机挤出熔融混合物,经熔体过滤器后输入计量泵中,所述计量泵的转速设置为26r/min,由计量泵分配至喷丝板喷丝,经气流牵伸成丝束;
其中,所述增韧聚乳酸纤维的制备方法中的纺丝温度为165℃。
4.根据权利要求2所述的可降解无纺布的制备方法,其特征在于:
所述马来酸酐接枝物为马来酸酐枝接聚乳酸或马来酸酐枝接聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的可降解无纺布的制备方法,其特征在于,所述菠萝叶纤维通过以下制备方法制备:
预酸:将菠萝叶纤维原料在40℃的硫酸溶液下浸泡1h,浴比为3:10;
煮练:在90℃的氢氧化钠溶液下煮练6h,浴比为1:17;
精练:在40℃的氢氧化钠溶液下精练30min,浴比为1:10;
酸洗:将菠萝叶纤维放入硫酸溶液中,中和菠萝叶纤维原料上残余的碱液,使菠萝叶纤维原料的ph值降至6~7;
水洗脱水:反复水洗3遍后,用抖麻机脱水、抖麻作业,自然风干后制的菠萝叶纤维。
6.根据权利要求1所述的可降解无纺布的制备方法,其特征在于:
所述热封成型机的热辊温度设置为65~70℃。
7.一种可降解无纺布,其特征在于,通过权利要求1至6任意一项所述的制备方法制得。
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