CN112455014B - 一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用 - Google Patents

一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用。复合纤维材料包括底层、填充层和表层，所述底层、填充层和表层通过粘合部分进行三层复合；其中，所述表层上包括3D凸起部分和凹陷部分；其中，所述表层在3D凸起部分具有贯通表层的开孔，所述填充层充满表层3D凸起部分和底层之间的空腔，三层材料相互在粘合部分粘合及在粘合部分以外的部分保持不粘合的接触。该三层复合纤维材料所形成的无粘合实心3D凸起在使用过程中可以有效的减少接触面积，增加层次立体感和在使用时保持很好的弹性，提升层与层之间的层和强度以解决分层问题，增强干爽性、透气性、美观性、舒适性和体验感，有效减少液体回渗和有效减少稀便接触和附着皮肤。

Description

一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用
技术领域
本发明属于特殊性能纤维制品及复合材料领域，具体涉及一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用。
背景技术
现有技术中，单层压纹打孔纤维制品具备凹凸空腔形状和一定的立体效果，但是单层压纹打孔纤维制品存在以下缺陷和未解决的问题：A.单层压纹纤维制品立体保持性很差，厚度和立体效果在制作成卷状材料时会降低很多；B.尤其是在用它制成尿裤或卫生巾时由于制程的工艺拉伸及使用胶水粘合在其他材料上时会极大地降低立体效果；C.也会影响到透气和干爽性；D.美观程度也会受到影响。
现有技术中，也有用单层材料制成实心凹凸的纤维制品，保持性会好于上述凹凸空腔形状的单层纤维制品，但他仍存在以下缺陷和未解决的问题：A.由于是单层整块材料压制而成，其形成的实心鼓包会比较硬；B.在后续加工制作成尿裤和卫生巾等产品时工艺拉伸会使其变形，原本压的密实的凹陷部分或粘合部分也会重新被拉松散；C.在压实的凸起上打孔会破坏凸起也会是其变得更硬，使用的舒适性和美观性会受到影响。
现在市面上的双层复合纤维制品：一层做成3D中空立体，一层用胶粘合作为支撑；存在以下缺陷和未解决的问题：A.胶会在粘合时把已经成型的立体布面粘合，3D中空立体会变得扁平，影响渗透性能，立体感和美观；B.胶在凝固后形成的粘合会降低柔软度；C.立体效果还有提升空间；D.胶水还会带来味道和颜色问题。E.容易分层，层与层之间的粘合强度需要改善和提升。
现在市面上的另一种双层复合纤维制品：表层做成3D中空立体，底层用热粘合作为支撑；这种纤维制品在味道颜色等问题上比上述的双层制品有改善，但上述热合中空立体双层仍存在以下缺陷和未解决的问题：A.在制作过程中的收卷环节，3D中空立体会变得扁平，形状也会变得歪歪扭扭不规则不整齐；B.使用此材料进行尿裤卫生巾等产品制作时,工艺拉伸会进一步降低3D立体效果和柔软度；C.立体效果下降会影响渗透性能，客户使用舒适度，立体感和美观。D.尿裤卫生巾制作和使用时分层问题会导致困扰，层与层之间的粘合强度需要改善和提升。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种三层复合纤维材料及其制备方法、装置、应用，该三层复合纤维材料在使用过程中可以有效解决现有单层或双层技术中存在的立体保持性差，抗变形能力差，太硬，舒适度不好，弹性差等问题，该三层复合纤维材料通过增加层次立体感、弹性和抗变形能力，提升层与层之间的层和强度以解决分层问题，进一步减少接触面积，提高空气流通性能，增加干爽性、透气性、舒适性、美观性和体验感，有效减少液体回渗和有效减少稀便接触和附着皮肤，减少皮肤过敏。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明的第一方面：
一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述复合纤维材料包括底层、填充层和表层，所述填充层位于所述底层和表层之间，其中，所述表层上包括3D凸起部分和凹陷部分；实现所述底层、填充层和表层三层复合的粘合部分位于所述凹陷部分；其中，所述表层在3D凸起部分具有贯通表层的开孔；所述填充层充满表层3D凸起部分表层下表面和底层上表面之间的空腔，填充层的上表面和表层的下表面以及填充层的下表面和底层的上表面相互在没有开孔的区域保持弹性接触。
进一步地，所述填充层具有贯通填充层或不贯通填充层的开孔，所述底层具有贯通底层或不贯通底层的开孔。
进一步地，所述表层上的凹陷部分可以是点状，线状，面状以及他们的组合；所述三层复合的粘合部分可以是点状，线状，面状以及他们的组合。
进一步地，所述3D凸起部分为数个；且所述3D凸起部分与相邻的3D凸起部分的面积相同或不同，高度相同或不同；所述表层上的3D凸起部分局部相连或完全由凹陷部分隔离开来。
进一步地，所述3D凸起部分的单元面积小于等于400平方毫米；所述3D凸起部分和凹陷部分的面积比在100：1和1：100之间；所述3D凸起部分的形状为菱形、椭圆形、半圆柱形或其他形状；所述3D凸起部分的高度为0.1mm-10mm,优选的，所述3D凸起部分的高度为0.5mm-5mm。
进一步地，所述填充层的纤维材料密度小于底层和表层的纤维材料密度，所述填充层的纤维材料细度大于底层和表层的纤维材料细度；所述填充层和底层含有偏心3D螺旋弹性卷曲纤维和中空弹性纤维，所述填充层纤维材料的弹性大于所述表层和底层。
进一步地，所述表层的亲水性弱于填充层，填充层的亲水性弱于底层。
进一步地，所述表层、填充层和底层的开孔可以是一个或多个，所述开孔的数量和开孔的大小可以相同或不同，所述开孔直径在0.1-10mm之间。
进一步地，所述表层、填充层和底层中至少一层含有茶多酚和芹菜素，所述茶多酚和芹菜素在纤维中的重量比例为30PPM-150PPM，优选的，所述茶多酚和芹菜素在纤维中的重量比例为50PPM-100PPM。
本发明第二方面：
一种生产三层复合纤维材料的装置，包括第一放卷轴,第二放卷轴，第三放卷轴，收卷轴，主辊，第一副辊，第二副辊，第三副辊和粘合装置；所述主辊上有凹陷部分且凹陷部分内有开孔针，所述第一副辊上有和主辊相配合的凸起部分且所述凸起部分有配合主辊(20)凹陷部分内的开孔针的凹孔；所述第一副辊和主辊相啮合形成表层的凹陷部分、3D凸起部分和3D凸起部分上的开孔；所述第二副辊和主辊相配合形成填充层对表层3D凸起部分内部空腔的填充；所述第三副辊和主辊相配合形成底层、填充层和表层的层叠；所述粘合装置和主辊配合形成三层纤维材料的粘合；所述粘合装置和主辊相配合形成位于表层的凹陷部分的三层粘合；所述的粘合装置为超声波粘合或热粘合装置，对粘合部分进行纤维层的热粘合。
进一步地，所述表层、填充层和底层均在放卷过程中经过热风装置和张力调节装置；所述热风装置的工作温度介于50摄氏度到130摄氏度之间；所述主辊、第一副辊，第二副辊和第三副辊均具有辊体加热装置，所述加热装置可使辊面工作温度介于40摄氏度到130摄氏度之间；所述装置还具有冷却装置、张力调节装置和收卷轴，以得到成卷状的三层复合纤维材料；冷却装置工作温度介于零下10摄氏度到40摄氏度之间；形成3D凸起部分所述开孔的主辊上的针刺，有一个或多个，针刺的粗细相同或不完全相同，针刺的长短相同或不完全相同。
本发明第三方面：
一种三层复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
第1步，将表层在第一放卷轴上放卷并送入第一副辊和主辊之间，通过第一副辊和主辊之间的啮合使表层上形成3D凸起部分和凹陷部分，在形成表层上3D凸起部分的同时通过主辊模具上的针刺部件在表层的3D凸起部分由上至下刺穿表层，以形成表层3D凸起部分上的贯通开孔；
第2步，主辊传送第1步处理后的表层继续转动，送至第二副辊和主辊之间；将填充层置于第二放卷轴放卷，并将填充层和第一步处理过的表层一起通过第二副辊和主辊之间的啮合，以形成填充层对表层的3D凸起部分的内部空腔的填充；
第3步，主辊传送第2步处理后的表层和填充层继续转动，送至第三副辊和主辊之间；将底层置于第三放卷轴上，并将底层与第1和第2步处理过的表层和填充层一起通过第三副辊和主辊之间的啮合；
第4步，主辊传送第3步处理后的表层、填充层和底层继续转动，送至粘合装置和主辊之间，粘合装置和主辊相配合对前3步形成的三层复合纤维材料进行粘合处理，得到复合成型的纤维材料。
进一步地，所述表层材料在第一放卷轴放卷之后，经过有第一热风装置和第一张力调节装置，再进入第一副辊和主辊之间；填充层材料在第二放卷轴放卷之后，经过有第二热风装置和张第二张力调节装置，再进入第二副辊和主辊)之间；底层材料在第三放卷轴放卷之后，经过有第三热风装置和第三张力调节装置，再进入第三副辊和主辊之间；所述粘合装置为超声波或热粘合装置，实现超声波粘合或热粘合；所述主辊、第一副辊、第二副辊和第三副辊均有加热装置加热，辊面有一定的工作温度；所述的三层复合纤维材料通过成型纤维制品定型冷却装置、第四张力调节装置和收卷轴，得到成卷状的三层复合纤维材料。
本发明的第四方面：
上述三层复合纤维材料的应用的一种一次性吸收用品，所述一次性吸收用品的面层，导流层，吸收芯体，腰围，外层，立体护围，腰贴等组件中的一种或多种含有所述的三层复合纤维材料；所述一次性吸收用品具体包括婴儿尿裤，成人尿裤，婴儿裤型尿裤，成人裤型尿裤，失禁垫，呵护巾，卫生巾，卫生护垫，产妇巾，乳垫，吸液垫，干巾或擦拭巾。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明的3层复合纤维材料采用实心填充，立体保持性好，回弹好，舒适性美观性好。填充层是采用弹性纤维的纤维层，在3D凸起部分和表层及底层接触并对他们施加弹性压力但和他们不粘合，填充层可以独立自由的发挥作用，在受到压力是也可以自由发挥弹性力和抵抗变形的能力；3D凸起和凹陷部分交替出现，加上开孔，都有效减少接触面积，增加空气流通和透气性；
2.用本发明的复合纤维材料作为面层或导流制成的尿裤，卫生巾或其他一次性吸收用品，立体保持性好，回弹和抗变形能力好，舒适性美观性好，层与层之间粘合强度高，避免分层；3D凸起加开孔以及凹陷部分配合起作用，减少纤维制品和身体的接触面积，改善透气，改善吸收，改善干爽性，有效管理液体和稀便的下渗和流动，保持干爽和减少过敏；也可用于尿裤等一次性吸收用品的腰围和背层，改善柔软性和美观性。
3.另外，本发明的成型辊之间利用本发明的生产方法，可以有效地实现表层3D凸起及在3D凸起上定位打孔，在有效的实现填充以及底层复合的同时，也可很好的实现在3D凸起、填充层以及底层的定位打孔，打孔可以是贯通填充层和底层的，也可以是不贯通的。加工方法中的热风装置可以有效增加表层，填充层以及底层的蓬松性、弹性和厚度，更好的保证3层复合纤维材料的立体保持性，柔软性、美观性和吸收性能。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是单层凹凸现有技术纤维材料结构示意图；
图2是单层压实凹凸现有技术纤维材料结构示意图；
图3是双层空心凹凸现有技术纤维材料结构示意图；
图4是本发明三层复合纤维材料一种实施方式的正面结构视图；
图5是图4本发明三层复合纤维材料的剖面结构图；
图6是生产本发明三层复合纤维材料的生产装置图；
图7是图6第一副辊和主辊啮合点后表层结构示意图；
图8是图6第二副辊和主辊啮合点后表层和填充层结构示意图；
图9是图6第三副辊和主辊啮合点后表层、填充层和底层结构示意图；
图10图6是粘合装置和主辊啮合点后表层、填充层和底层结构示意图；
图11图6是热风装置示意图；
图12是本发明三层复合纤维材料另一种实施方式的正面结构视图；
图13是本发明三层复合纤维材料另一种实施方式的第一剖面结构视图；
图14是本发明三层复合纤维材料另一种实施方式的第二剖面结构视图；
附图标记说明：1、表层；2、填充层；3、底层；4、粘合部分；5、开孔；6、凹陷部分；7、3D凸起部分；8、第一放卷轴；9、第一热风装置；10、第一张力调节装置；11、第一副辊；12、第二放卷轴；13、第二热风装置；14、第二张力控制装置；15、第二副辊；16、第三放卷轴；17、第三热风装置；18、第三张力调节装置；19、第三副辊；20、主辊；21、粘合装置；22、冷却装置；23、第四张力控制装置；24、收卷轴。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件按照说明书进行。本发明的提及的装置或元件的“形状”、“啮合”、“厚度”、“深度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等表述词，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须以所述的表述进行对本发明的限制。
本发明提及的三层纤维材料是由表层、填充层和底层材料复合叠加而构成，表层材料用于直接与皮肤等作用部位所接触，因此，本发明说明书中所提及的“上方”、“上”、“表层”、“上部”等方位的指代，在无特别说明的情况下，是指偏向于表层面料的一侧；与之相对应的，“下方”、“下”、“底部”、“下部”等方位的指代则是指朝向于底层材料的一侧。
实施例1
本发明所提供的三层复合纤维材料，其结构如图4和5所示。图4是三层复合纤维材料的正面图，图5时三层复合纤维材料的剖面图；图5显示了图4在F-F处的剖面图，包括底层3和表层1，以及填充在底层3和表层1之间的填充层2；底层3、填充层2和表层1通过粘合部分4进行三层复合，粘合部分4分布在凹陷部分6内；表层1上包括3D凸起部分7和凹陷部分6；表层和填充层在3D凸起部分有开孔5，开孔5在表层上为表现为贯通表层的孔，开孔5在填充层上表现为非贯通孔，也就是开孔5没有贯通填整个填充层2；填充层2的上表面和表层1的下表面保持弹性接触，填充层2的下表面和底层3的上表面保持弹性接触；填充层2充满表层3D凸起部分表层1下表面和底层3上表面之间的空腔，填充层2和表层1以及填充层2和底层3相互在没有开孔的区域保持弹性接触。本实施例中采用超声波技术将表层和底层用热粘合的方式连接在一起，既可以保证连接的强度，还可以保证3D凸起部分的柔软和打孔部分的柔软，也可以保证更好的粘合效果和更高的剥离强度，防止分层。
图6显示了一种生产三层复合纤维材料的装置，包括第一放卷轴8、第一热风装置9、第一张力调节装置10、第一副辊11；第二放卷轴12、第二热风装置13、第二张力调节装置14、第二副辊15；第三放卷轴16、第三热风装置17、第三张力调节装置18、第三副辊19；主辊20，粘合装置21，冷却装置22，第四张力调节装置23和收卷轴24.主辊20上有凹陷部分且凹陷部分有开孔针，第一副辊上有和主辊相配合的凸起部分且所述凸起部分有配合主辊凹陷部分内的开孔针的凹孔；第二副辊和主辊相配合形成填充材料对表层纤维材料3D凸起部分内空腔的填充；第三副辊和主辊相配合形成底层、填充材料和表层的层叠；粘合装置和主辊配合形成三层纤维材料的粘合。粘合装置和主辊相配合形成位于表层的凹陷部分的三层粘合。表层，填充层和底层均在放卷过程中经过热风装置和张力调节装置。冷却装置用于粘合后的三层现为复合制品的定型，以帮助实现收卷过程中和收卷后依然有好的立体效果。本实施例中，第一副辊、第二副辊、第三幅辊和主辊都具有辊体加热装置，以实现更好的凹凸、开孔定型和粘合。
图6，图7，图8，图9，图10展示的是本发明三层复合纤维材料的一种制备方法，包括以下步骤：
1)将表层纤维材料1置于第一放卷轴8上，表层纤维材料1通过第一热风装置9进行热风加热以增加其蓬松性、柔软性和厚度，再经过第一张力调节装置10以维持表层纤维材料的的各项特性，之后表层纤维材料1进入第一副辊11和主辊20的啮合区，主辊20上有凹陷部分且凹陷部分有开孔针刺，第一副辊上有和主辊相配合的凸起部分且所述凸起部分有配合主辊凹陷部分内的开孔针的凹孔，第一副辊11和主辊20的啮合在表层纤维材料1上形成3D凸起部分和凹陷部分，且在形成表层3D凸起部分的同时通过主辊20模具上的针刺部件在表层3D凸起部分由上至下的贯通纤维材料，以在表层1形成的3D凸起部分上形成贯通开孔5；经过第一副辊11和主辊20的啮合区后的表层材料如图7所示；在本实施例中，由于表层1具有贯通孔而填充层2具有非贯通孔，主辊20上的凹陷部分内的开孔针刺高度低于凹陷部分的高度。本实施例中，第一副辊11和主辊20辊体都处于加热状态，第一副辊11辊面温度在80摄氏度左右，主辊20表面温度在100摄氏度左右，以实现更好的凹凸和开孔定型。第一热风装置9的工作温度为70摄氏度左右。
2)主辊继续传送图7样子的表层纤维材料至第二副辊15和主辊20之间；将填充层纤维材料2置于第二放卷轴12放卷，填充层纤维材料2通过第二热风装置13进行热风加热以增加其蓬松性、柔软性和厚度，再经过第二张力调节装置14以维持填充层纤维材料的的各项特性，之后填充层纤维材料2进入第二副辊15和主辊20的啮合区，并将填充层纤维材料和第1)步处理过的表层纤维材料一起通过第二副辊和主辊之间的相啮合，以形成填充层纤维材料对表层纤维材料的3D鼓包内部空腔的填充；第二副辊15的表面可以是光面的，也可以设置有形状以更好的实现填充层2在表层3D凸起内部空腔填充的目的；在本实施例中第二副辊15上设置有和主辊20上凹陷相配合的凸起，该凸起在第二副辊15和主辊20啮合过程中，对填充层的下表面实施一定的填充挤压力，以实现填充层2在表层1所形成的3D凸起内部空腔的填充，也实现填充层2上的非贯通开孔；同时第二副辊15表面除凸起外的部分也对填充层的其他下表面部分时间挤压力，凸起部分和非凸起部分的一起挤压实现填充层2的上表面和表层1的下表面实现除开孔区域外的完整完全弹性接触；在本实施例中表层1贯通孔和填充层2非贯通孔的部分由于孔都是由同一根主辊凹陷部分腔内的针刺实现的开孔，实践中也可以实现有些针刺只在表层1形成贯通孔而不在填充层实现非贯通孔的情形；由于填充层2具有很好的弹性且其厚度厚于表层1所形成的3D凸起内部空腔的高度，经过啮合点后，填充层2的下表面会很好的反弹，经过第二副辊15和主辊20的啮合区后的表层材料1和填充层材料2如图8所示；本实施例中，第二副辊15和主辊20的辊体都处于加热状态，第二副辊15辊面温度在80摄氏度左右，主辊20表面温度在100摄氏度左右，以实现更好的定型和粘合。第二热风装置13的工作温度为80摄氏度左右。
3)主辊继续传送图8样子的表层纤维材料至第三副辊19和主辊20之间；将底层纤维材料3置于第三放卷轴16放卷，底层纤维材料3通过第三热风装置17进行热风加热以增加其蓬松性、柔软性和厚度，再经过第三张力调节装置18以维持底层纤维材料的的各项特性，之后底纤维材料3进入第三副辊19和主辊20的啮合区，并将底层纤维材料3和第1)和第2)步处理过的表层纤维材料1和填充层纤维材料2一起通过第三副辊19和主辊20之间的相啮合，以形成图9所示的三层纤维材料。本实施例中，第三副辊19和主辊20的辊体都处于加热状态，第三副辊19辊面温度在80摄氏度左右，主辊20表面温度在100摄氏度左右，以实现更好的定型和粘合。第三热风装置17的工作温度为70摄氏度左右。
4)主辊20传送第3)步处理后的三层纤维材料继续转动，送至粘合装置21和主辊20之间，粘合装置21和主辊20相配合对前3步形成的三层复合纤维材料进行粘合处理，得到如图10所示的复合成型的三层纤维材料。粘合装置为超声波、热粘合装置或他们的组合，本实施例中，采用超声波粘合装置进行粘和处理。
5)得到的所述的三层复合纤维材料通过成型纤维制品定型冷却装置22进行进一步定型处理，再经过第四张力调节机构23和收卷轴24，得到成卷的三层复合纤维材料；本实施例中，冷却装置温度在25摄氏度左右。
在一个实施方式中，采用的材料示例性地如下：
所述表层采用克重为20gsm(克/平米)的热风无纺布，表层材料复合前单层厚度大约时0.3mm；所述填充层采用40gsm的弹性蓬松热风无纺布，填充层材料符合前的厚度为6mm；所述底层采用15gsm的热风无纺布,所述底层材料在符合前的厚度大约为0.2mm。
所述表层1采用纤维材料细度为2.2dtex的弱亲水双组分纤维组成，所述双组分纤维采用芯部为PET(聚酯)皮部为PE(聚乙烯)的皮芯结构。所述填充层2的纤维材料采用细度为5.5dtex偏心3D螺旋弹性卷曲亲水纤维6.6dtex中空弹性亲水纤维混合而成，所述5.5dtex偏心3D螺旋弹性卷曲纤维为皮芯结构双组分纤维，偏心的芯部采用PET(聚酯)，皮部采用PE(聚乙烯)，所述6.6dtex中空弹性亲水纤维采用中空度为15％的低熔点聚酯纤维，所述低熔点聚酯纤维的熔点大约是130摄氏度左右；所述底层3的纤维采用细度为3.3dtex的强亲水双组分纤维，所述双组分纤维采用皮芯结构，中心芯部采用PET(聚酯)，皮部采用PE(聚乙烯)；
所诉表层、填充层和底层纤维均采用含有茶多酚和芹菜素的纤维，茶多酚和芹菜素的含量均为100ppm。
所述三层复合纤维材料正面视图如图4所示，3D凸起部分花型像曲边六边形，3D凸起部分上分布有7个开孔；所述3D凸起部分的面积约为125平方毫米，凸起部分和和凹陷部分的面积比大约是5：2。所述粘合部分位于表层凹陷部分，粘合部份的面积约为凹陷部分的面积的50％。
剖视图如图5所示，3D凸起部分的总厚度约为4mm，在粘合部位的厚度为0.3mm左右,开孔直径为0.8mm，开孔深度约为2mm。
对照例1
采用与实施例1中相同的表层和底层纤维材料，制作成类似图4所示的但是不含填充层的两层纤维材料制品。
将本实施例1所得的三层纤维材料进行性能测试，具体如下：
吸收速度对比测试：以本实施例1所得的三层纤维材料作为面层进行测试(以两层复合材料作为对比)，按照国家标准关于纸尿裤回渗的测试方法的规定，使用80毫升生理盐水一次性注入测量块放置在同样的KSC标准尿裤吸收材料上，吸收材料上放置三层结构纤维制品和两层复合材料，观察测量块中生理盐水的液面下降快慢来表示吸收速度，液面完全消失时记录吸收时间(以秒为单位)；数字越小表示吸收速度越快，测试数据如下表1所示：
表1
由上表可见，本发明三层纤维材料的吸收速度快于两层复合材料。
弹性回弹对比测试：在实验的测试中，将平面面积100*100，重量0.5kg的压板以及相同重量的标准砝码5kg对压板进行加压，分别压在本实施例的三层纤维复合材料和对照组的两层纤维复合材料，放置在试问下，48小时，然后再移出压板和标准砝码，放置24小时后，对比初始状态(没有加压之前)的厚度和加压回弹后的厚度变化，对比回弹性差异，以回弹率表示，数据越大表示会弹性越好。
表2
由表2可已看出，本发明三层纤维材料的弹性回弹率为92％，而对照组的两层纤维材料回弹率只有51％，本发明的三层纤维材料回弹性远远好于两层纤维复合材料。
干爽性测试：在实验的测试中，将平面面积100*100，重量0.5kg的压板以及相同重量的标准砝码5kg对压板进行加压，分别压在本实施例的三层纤维复合材料和对照组的两层纤维复合材料，放置在试问下，48小时，然后再移出压板和标准砝码，放置24小时后，对比初始状态(没有加压之前)的干爽性和加压回弹后的干爽性变化。干爽性以回渗量作为评判，回渗量越低则干爽性越好。干爽性的测试方法是将测试用面层材料放置于吸收体之上，分两次倒入80毫升生理盐水，两次之间间隔5分钟，然后放置1分钟后，在面层上然后放上10层标准滤纸，压上2.5KG压块，压一分钟后，测试滤纸重量变化，记录为回渗量，以克为单位，数字越小说明回渗量越低，干爽性越好。从测试结果干爽性对照表表3可以看出，三层纤维材料明显优于两层结构的纤维制品。
表3
剥离力测试：在实验的测试中，取样本发明实施例1的三层纤维复合材料和对照例1的两层复合纤维材，取样样本尺寸为100mm(长度)*25mm(宽度)，用拉力仪以300mm/分钟检测各层之间的粘合力大小，记作剥离力，数据越大表明层与层之间越不易分层，使用者穿着时的分层风险越小，越能保证产品性能。
表4
从表4可以看出，本实施例1的三层复合纤维制品对照例1在剥离力方面有很大提升，另外由于本实施例填充层采用了130摄氏度低熔点的中空聚酯纤维，其熔点和双组分纤维的皮层PE(聚乙烯)很接近，容易相互粘合，进一步强化了粘合效果，可更有效防止分层，更好的保证产品性能。
抗菌性能测试：按照国标GB15979的要求，对本发明实施例1的三层复合纤维材料进行抗菌性能测试得到以下抗菌效果：
表5
从表5可以看出，本发明的实施例1因为在纤维中添加茶多酚和芹菜素各100PPM，保证该三层复合纤维制品具有很好的抗菌性能，因此可以很好的避免因细菌分解排泄物产生的味道，避免细菌滋生也可以很好的减少红屁屁等过敏现象。
实施例2
如图12所示的正面图和图13和图14所示的剖面图为例，表层采用纯棉水刺布40gsm，填充层采用弹性蓬松热风无纺布35gsm和底层采用热风无纺布16gsm，采用不同形状、不同面积大小和高度的3D凸起部分，在不同的位置具有的开孔深度、开孔大小和开孔数量，以实现和满足多样化的客户产品需求；图13的剖面图显示了高矮不同的3D凸起部分，其开孔均为贯通三层纤维材料的贯通孔；图14的剖面图显示了高矮不同的3D凸起部分，其显示的开孔自左至右依次为贯通三层纤维材料的贯通孔，贯通表层非贯通填充层的大开孔，贯通表层的开孔，贯通表层和填充层的大开孔。
综上所述，使用该三层复合纤维材料的用即弃(一次性)吸收用品，如婴儿尿裤、成人尿裤、婴儿裤型尿裤、成人裤型尿裤、失禁垫、呵护巾、卫生巾、卫生护垫、产妇巾、乳垫等产品的面层和背层，芯体，前，后腰围，立体护围，前腰贴。使用在产品中，立体保持性好，回弹好，舒适性美观性好；层与层之间粘合强度高，避免分层；3D凸起加开孔以及凹陷部分配合起作用，减少纤维制品和身体的接触面积，改善透气，改善吸收，改善干爽性，有效管理液体和稀便的下渗和流动；采用含有抗菌成分茶多酚和芹菜素的抗菌纤维，有效抑制大肠杆菌，白色念珠菌和金黄葡萄球菌的生长，保持干爽和减少过敏。
以上所述，仅是本发明较佳的实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述复合纤维材料包括底层（3）、填充层（2）和表层（1），所述填充层（2）位于所述底层（3）和表层（1）之间，其中，所述表层（1）上包括3D凸起部分（7）和凹陷部分（6）；实现所述底层（3）、填充层（2）和表层（1）三层复合的粘合部分（4）位于所述凹陷部分（6）；其中，所述表层（1）在3D凸起部分（7）具有贯通表层（1）的开孔（5）；所述填充层（2）充满表层（1）3D凸起部分表层（1）下表面和底层（3）上表面之间的空腔，填充层（2）的上表面和表层（1）的下表面以及填充层（2）的下表面和底层（3）的上表面相互在没有开孔的区域保持弹性接触且互不粘合；
所述3D凸起部分（7）的单元面积小于等于400平方毫米；所述3D凸起部分（7）和凹陷部分（6）的面积比在100：1和1：100之间；所述3D凸起部分（7）的高度为0.1mm-10mm；
所述填充层（2）的纤维材料密度小于底层（3）和表层（1）的纤维材料密度，所述填充层（2）的纤维材料细度大于底层（3）和表层（1）的纤维材料细度；所述填充层（2）和底层（3）含有偏心3D螺旋弹性卷曲纤维和中空弹性纤维，所述填充层（2）纤维材料的弹性大于所述表层（1）和底层（3）。
2.根据权利要求1所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述填充层（2）具有贯通填充层（2）或不贯通填充层（2）的开孔（5），所述底层（3）具有贯通底层（3）或不贯通底层（3）的开孔（5）。
3.根据权利要求1和所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述表层（1）上的凹陷部分（6）可以是点状，线状，面状以及他们的组合；所述三层复合的粘合部分（4）可以是点状，线状，面状以及他们的组合。
4.根据权利要求1所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述3D凸起部分（7）为数个；且所述3D凸起部分（7）与相邻的3D凸起部分（7）的面积相同或不同，高度相同或不同；所述表层（1）上的3D凸起部分（7）局部相连或完全由凹陷部分（6）隔离开来。
5.根据权利要求1所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述3D凸起部分（7）的形状为菱形、椭圆形、半圆柱形或其他形状；所述3D凸起部分（7）的高度为0.5mm-5mm。
6.根据权利要求1所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述表层(1)的亲水性弱于填充层（2），填充层（2）的亲水性弱于底层（3）。
7.根据权利要求1或2所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述表层（1）、填充层（2）和底层（3）的开孔（5）可以是一个或多个，所述开孔（5）的数量和开孔（5）的大小可以相同或不同，所述开孔直径在0.1-10mm之间。
8.根据权利要求1所述的一种三层复合纤维材料，其特征在于，所述表层（1）、填充层（2）和底层（3）中至少一层含有茶多酚和芹菜素，所述茶多酚和芹菜素在纤维中的重量比例为30PPM-150PPM。
9.一种生产三层复合纤维材料的装置，包括第一放卷轴（8）,第二放卷轴（12），第三放卷轴（16），收卷轴（24），主辊（20），第一副辊（11），第二副辊（15），第三副辊（16）和粘合装置（21）；所述主辊（20）上有凹陷部分且凹陷部分内有开孔针，所述第一副辊（11）上有和主辊（20）相配合的凸起部分且所述凸起部分有配合主辊（20）凹陷部分内的开孔针的凹孔；所述第一副辊（11）和主辊（20）相啮合形成表层（1）的凹陷部分（6）、3D凸起部分（7）和3D凸起部分上的开孔（5）；所述3D凸起部分（7）的单元面积小于等于400平方毫米；所述3D凸起部分（7）和凹陷部分（6）的面积比在100：1和1：100之间；所述3D凸起部分（7）的高度为0.1mm-10mm；
所述第二副辊(15)和主辊(20)相配合形成填充层（2）对表层（1）3D凸起部分（7）内部空腔的填充；所述第三副辊（19）和主辊（20）相配合形成底层（3）、填充层（2）和表层（1）的层叠；所述填充层（2）充满表层（1）3D凸起部分表层（1）下表面和底层（3）上表面之间的空腔，填充层（2）的上表面和表层（1）的下表面以及填充层（2）的下表面和底层（3）的上表面相互在没有开孔的区域保持弹性接触且互不粘合；
所述粘合装置（21）和主辊（20）配合形成三层纤维材料的粘合；所述粘合装置（21）和主辊（20）相配合形成位于表层（1）的凹陷部分（6）的三层粘合；所述的粘合装置（21）为超声波粘合或热粘合装置，对粘合部分（4）进行纤维层的热粘合。
10.根据权利要求9所述的一种生产三层复合纤维材料的装置，其特征在于，所述表层（1）、填充层（2）和底层（3）均在放卷过程中经过热风装置（9、13和17）和张力调节装置（10、14和18）；所述热风装置（9、13和17）的工作温度介于50摄氏度到130摄氏度之间；所述主辊（20）、第一副辊（11），第二副辊（15）和第三副辊（19）均具有辊体加热装置，所述加热装置可使辊面工作温度介于40摄氏度到130摄氏度之间；所述装置还具有冷却装置（22）、张力调节装置（23）和收卷轴（24），以得到成卷状的三层复合纤维材料;冷却装置（22）工作温度介于零下10摄氏度到40摄氏度之间；形成3D凸起部分（7）所述开孔（5）的主辊（20）上的针刺，有一个或多个，针刺的粗细相同或不完全相同，针刺的长短相同或不完全相同。
11.一种三层复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将表层（1）在第一放卷轴（8）上放卷并送入第一副辊（11）和主辊（20）之间，通过第一副辊（11）和主辊（20）之间的啮合使表层（1）上形成3D凸起部分（7）和凹陷部分（6），在形成表层（1）上3D凸起部分（7）的同时通过主辊（20）模具上的针刺部件在表层（1）的3D凸起部分（7）由上至下刺穿表层（1），以形成表层（1）3D凸起部分（7）上的贯通开孔（5）；
所述3D凸起部分（7）的单元面积小于等于400平方毫米；所述3D凸起部分（7）和凹陷部分（6）的面积比在100：1和1：100之间；所述3D凸起部分（7）的高度为0.1mm-10mm；
第2步，主辊（20）传送第1步处理后的表层（1）继续转动，送至第二副辊（15）和主辊（20）之间；将填充层（2）置于第二放卷轴（12）放卷，并将填充层（2）和第一步处理过的表层（1）一起通过第二副辊（15）和主辊（20）之间的啮合，以形成填充层（2）对表层（1）的3D凸起部分（7）的内部空腔的填充；
所述填充层（2）充满表层（1）3D凸起部分表层（1）下表面和底层（3）上表面之间的空腔，填充层（2）的上表面和表层（1）的下表面以及填充层（2）的下表面和底层（3）的上表面相互在没有开孔的区域保持弹性接触且互不粘合；
第3步，主辊（20）传送第2步处理后的表层（1）和填充层（2）继续转动，送至第三副辊（19）和主辊（20）之间；将底层（3）置于第三放卷轴（16）上，并将底层（3）与第1和第2步处理过的表层（1）和填充层（2）一起通过第三副辊（19）和主辊（20）之间的啮合；
第4步，主辊（20）传送第3步处理后的表层（1）、填充层（2）和底层（3）继续转动，送至粘合装置（21）和主辊（20）之间，粘合装置（21）和主辊（20）相配合对前3步形成的三层复合纤维材料进行粘合处理，得到复合成型的纤维材料。
12.根据权利要求11所述的三层复合纤维材料的制备方法，其特征于，所述表层（1）材料在第一放卷轴（8）放卷之后，经过有第一热风装置（9）和第一张力调节装置（10），再进入第一副辊（11）和主辊（20）之间；填充层（2）材料在第二放卷轴（12）放卷之后，经过有第二热风装置（13）和张第二张力调节装置（14），再进入第二副辊（15）和主辊（20）之间；底层（3）材料在第三放卷轴（16）放卷之后，经过有第三热风装置（17）和第三张力调节装置（18），再进入第三副辊（19）和主辊（20）之间；所述粘合装置（21）为超声波或热粘合装置，实现超声波粘合或热粘合；所述主辊（20）、第一副辊（11）、第二副辊（15）和第三副辊（19）均有加热装置加热，辊面有一定的工作温度；所述的三层复合纤维材料通过成型纤维制品定型冷却装置（22）、第四张力调节装置（23）和收卷轴（24），得到成卷状的三层复合纤维材料。
13.由权利要求11-12中任意一项所述的三层复合纤维材料的制备方法所制备得到的三层复合纤维材料。
14.一种一次性吸收用品，其特征在于，所述一次性吸收用品的面层，吸收芯体，腰围，外层，立体护围，腰贴中的一种或多种含有权利要求1-8、13中任意一项所述的三层复合纤维材料；所述一次性吸收用品具体包括婴儿尿裤，成人尿裤，失禁垫，呵护巾，卫生巾，卫生护垫，产妇巾，乳垫，吸液垫，干巾或擦拭巾。
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Denomination of invention: A three-layer composite fiber material and its preparation method, device, and application

Granted publication date: 20240319

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch

Pledgor: Jiangsu Jinqizhao New Materials Co.,Ltd.

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