CN113350042B - 一种超细纤维复合芯体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了的一种超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，包括聚丙烯切片亲水改性、喂料、螺杆熔融挤压出改性聚丙烯熔体、熔体纺丝同时喷洒高吸水树脂、纤网成型、分切卷绕；高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到改性聚丙烯超细纤维薄网上，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网。超细纤维之间存在更多的3D微孔，赋予高吸水树脂更多的空间产生溶胀，超吸水树脂的吸收能力能够得到充分发挥。采用经过亲水改性的聚丙烯熔喷超细纤维作为高吸水树脂的隔离层，超细纤维之间会产生非常好的芯吸效应，促使芯体的吸收速度更快，导湿性更好，同时增加柔软度，进而提高了复合芯体的吸收性能和使用舒适性。

Description

一种超细纤维复合芯体的制备方法
技术领域
本发明涉及一次性卫生用品技术领域，尤其是一种超细纤维复合芯体的制备方法。
背景技术
国内新出生婴儿数量出现增加的趋势，婴儿纸尿裤在国内的消费需求在逐年增加。宝妈们都希望买到吸水快、反渗低、不结团、不断层、轻薄贴身的纸尿裤给自己的宝宝使用，而纸尿裤最核心的部分就是“吸收芯体”，当把尿液注向纸尿裤时，最先接触的是表层，然后经由导流层而被中间芯体所吸收，芯体在纸尿裤中间部位，它决定了纸尿裤的吸收量、吸收速度、锁水能力，以及是否断层，可以说，芯体的好坏直接决定纸尿裤性能的优劣与否，在纸尿裤使用中扮演了非常重要的角色。
现有婴儿纸尿裤主要使用的复合芯体，通常由5层结构组成，上层热风无纺布，第二层为超吸水树脂，第三层蓬松无纺布，第四层为超吸收树脂，第五层为热风无纺布，在第一层下表面和第五层上表面含有热熔胶，以粘结超吸收树脂和蓬松无纺布，由于热熔胶粘附在超吸收树脂的表面，阻碍了其发挥更好的吸收能力，因此现有纸尿裤复合芯体中的超吸水树脂含量非常大，几乎为芯体重量的50％，不但成本高，且过多化学品的使用对婴儿稚嫩的皮肤会产生不良影响，因此，开发和生产无胶、柔软、透湿气复合芯体非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种超细纤维复合芯体的制备方法。
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超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，包括聚丙烯切片亲水改性、喂料、螺杆熔融挤压出改性聚丙烯熔体、熔体纺丝同时喷洒高吸水树脂、纤网成型、分切卷绕；具体如下：
1)选用熔指为500-1000g/10min的聚丙烯切片，选用熔指为1500-1800g/10min的亲水母粒；按照2-5份亲水母粒以及95-98份所述聚丙烯切片的比例送入混料机中预共混20-30min后，得到预混合均匀的改性聚丙烯切片，所述混料机转速为25-50r/min；
2)选用孔径为0.3-0.5mm、孔间距0.8mm、宽度为300mm的纺丝模头，所述纺丝模头为摆动式，摆动频率为1300-1500mm/s；
将所述改性聚丙烯切片由负压抽吸喂料系统送入单螺杆挤压机进行熔融挤出，经由单螺杆挤压机的加热后成为改性聚丙烯熔体，再经过滤和计量后进入所述纺丝模头；
3)所述改性聚丙烯熔体从所述纺丝模头喷丝板喷丝孔喷出落到接收装置上形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，改性聚丙烯熔体的挤出量为每分钟40-60g/300mm宽度；
所述纺丝模头压力为1.0-2.5MPa，用高速热空气流将挤出的所述改性聚丙烯熔体细流牵伸成直径为12.5-25.5μm的超细纤维，所述高速热空气温度为235-255℃，
同时高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到刚刚成形的所述改性聚丙烯超细纤维薄网上，所述纺丝模头每摆动一次形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，同时在薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网，使所述改性聚丙烯超细纤维薄网与高吸水树脂层的层数之和为6-12层，所述每层改性聚丙烯超细纤维薄网的克重为20-70g/m2，所述高吸水树脂喷洒量为10-40g/m2，得到克重为180-450g/m2，厚度为5-10mm的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布，卷绕成布卷；
4)成型的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布卷进行退卷，通过一对光辊轧机，所述光辊轧机的上辊和下辊之间的距离为5-10mm，上、下轧辊温度为180-220℃，加工速度为25-50m/min，所述含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布出轧机后经过3-6米的空气冷却通道，再经过分切，卷绕后得到不含胶的复合芯体。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述的单螺杆挤压机长径比为30-40，为四区加热，分别为喂入一区、压缩二区、混合熔融三区和计量四区，其中一、二区加热功率为3.1-5.6kW，三区为4.1-5.2kW，四区为2.5-3.5kW。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述接收装置为滚筒式，滚筒直径为95.5cm，滚筒表面包覆带孔的网帘，透气量为4010-5200L/㎡s，所述成网帘传动速度为0.2-0.6m/分，所述纺丝模头到成网帘的接收距离为30-40cm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：纺丝熔喷各工艺的主要参数为：料管21℃，一区温度为186-190℃，二区温度为230-240℃，三区温度为245-255℃，四区温度为260-270℃，换网器温度为240-255℃，计量泵温度为230-240℃，挤出机压力控制为1.15-1.31MP，纺丝模头的温度控制为261-296℃。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：经过表面烫光处理后的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布经分切机切成宽度8-12cm的条状，分别适合做S、M、L和XL码的婴儿纸尿裤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明中纺丝模头采用往复摆动式，每摆动一次在成网帘上铺一层熔喷超细纤维薄网，与此同时在每一层薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，形成多层熔喷超细纤维纤网结构，通过熔喷超细纤维把高吸水树脂包覆起来，免除了传统芯体中采用热熔胶粘附高吸水树脂的问题，增加了环保性和婴儿使用时的健康性；通过每层超细纤维薄网把高吸水树脂分隔开来，多层熔喷超细纤维的厚度可达5-10cm，蓬松性好，超细纤维之间存在更多的3D微孔，赋予高吸水树脂更多的空间产生溶胀，超吸水树脂的吸收能力能够得到充分发挥，免除了传统芯体中高吸水树脂之间多层堆积，吸水后溶胀空间小，其吸水能力不能被充分利用，导致为提高吸收能力必须过量使用高吸水树脂的问题，最终增加生产成本。
2)采用经过亲水改性的聚丙烯熔喷超细纤维作为高吸水树脂的隔离层，超细纤维之间会产生非常好的芯吸效应，促使芯体的吸收速度更快，导湿性更好，同时增加柔软度，进而提高了复合芯体的吸收性能和使用舒适性。
附图说明
图1是本发明所制备的复合芯体的结构示意图；
图中标记说明如下：1-超细纤维薄网；2-高吸水树脂层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
1)选用熔指为:800g/10min的聚丙烯切片，选用熔指为1000g/10min的亲水母粒，按照2份亲水母粒以及98份所述聚丙烯切片的比例送入混料机中预共混20min后，得到预混合均匀的改性聚丙烯切片，所述混料机转速为25r/min；
2)选用孔径为0.5mm、孔间距0.8mm、宽度为300mm的纺丝模头，所述纺丝模头为摆动式，摆动频率为1300mm/s，将所述改性聚丙烯切片由负压抽吸喂料系统送入单螺杆挤压机进行熔融挤出，经由单螺杆挤压机的加热后成为改性聚丙烯熔体，再经过滤和计量后进入所述纺丝模头，所述熔喷各工艺的主要参数为：料管21℃，所述1区温度为190℃，所述2区温度为240℃，所述3区温度为255℃，所述4区温度为270℃，所述换网器温度为255℃，所述计量泵温度为240℃，挤出机压力控制为1.31MP，所述纺丝模头的温度控制为296℃；
3)所述改性聚丙烯熔体从所述纺丝模头喷丝板喷丝孔喷出落到成网帘上形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，改性聚丙烯熔体的挤出量为分钟40g/300mm宽度，所述纺丝模头压力为2.5MPa，用高速热空气流将挤出的所述改性聚丙烯熔体细流牵伸成直径为25.5μm的超细纤维，所述高速热空气温度为255℃，
同时高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到刚刚成形的所述改性聚丙烯超细纤维薄网上，所述纺丝模头每摆动一次形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，同时在薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网1，使所述改性聚丙烯超细纤维薄网+高吸水树脂层2的层数为6层，所述每层改性聚丙烯超细纤维薄网的克重为20g/m2，所述高吸水树脂喷洒量为10g/m2，得到克重为180g/m2，厚度为5mm的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布，卷绕成布卷；
4)随后，所述成型的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布卷进行退卷，通过一对光辊轧机，所述光辊轧机的上辊和下辊之间的距离为5mm，上、下轧辊温度为180℃，加工速度为50m/min，所述含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布出轧机后经过3米的空气冷却通道，再经过分切，卷绕后得到不含胶的复合芯体。
2、所述的单螺杆挤压机长径比为40：1，为4区加热，分为喂入1区、压缩2区、混合熔融3区和计量4区，其中1、2区加热功率为5.6kW，3区为5.2kW，4、5区为3.5kW。
3、所述的接收装置为滚筒式，滚筒直径为95.5cm，滚筒表面包覆带孔的网帘，透气量为4010L/㎡s，所述成网帘传动速度为0.6m/分，所述纺丝模头到成网帘的接收距离为40cm。
4、所述的4)中，经过表面烫光处理后的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布经分切机切成宽度8cm的条状，适合做S码的婴儿纸尿裤。
实施例2：
1)选用熔指为:1000g/10min的聚丙烯切片，选用熔指为1000g/10min的亲水母粒，按照3份亲水母粒以及97份所述聚丙烯切片的比例送入混料机中预共混20min后，得到预混合均匀的改性聚丙烯切片，所述混料机转速为40r/min；
2)选用孔径为0.3mm、孔间距0.8mm、宽度为300mm的纺丝模头，所述纺丝模头为摆动式，摆动频率为1400mm/s，将所述改性聚丙烯切片由负压抽吸喂料系统送入单螺杆挤压机进行熔融挤出，经由单螺杆挤压机的加热后成为改性聚丙烯熔体，再经过滤和计量后进入所述纺丝模头，所述熔喷各工艺的主要参数为：料管21℃，所述1区温度为188℃，所述2区温度为235℃，所述3区温度为250℃，所述4区温度为265℃，所述换网器温度为250℃，所述计量泵温度为235℃，挤出机压力控制为1.22MP，所述纺丝模头的温度控制为285℃；
3)所述改性聚丙烯熔体从所述纺丝模头喷丝板喷丝孔喷出落到成网帘上形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网1，改性聚丙烯熔体的挤出量为分钟50g/300mm宽度，所述纺丝模头压力为1.8MPa，用高速热空气流将挤出的所述改性聚丙烯熔体细流牵伸成直径为17.6μm的超细纤维，所述高速热空气温度为240℃，
同时高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到刚刚成形的所述改性聚丙烯超细纤维薄网1上，所述纺丝模头每摆动一次形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网1，同时在薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网，使所述改性聚丙烯超细纤维薄网1+高吸水树脂层的层数为10层，所述每层改性聚丙烯超细纤维薄网的克重为45g/m2，所述高吸水树脂喷洒量为30g/m2，得到克重为340g/m2，厚度为7.5mm的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布，卷绕成布卷；
4)随后，所述成型的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布卷进行退卷，通过一对光辊轧机，所述光辊轧机的上辊和下辊之间的距离为7.5mm，上、下轧辊温度为200℃，加工速度为35m/min，所述含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布出轧机后经过5米的空气冷却通道，再经过分切，卷绕后得到不含胶的复合芯体。
2、所述的单螺杆挤压机长径比为30：1，为4区加热，分为喂入1区、压缩2区、混合熔融3区和计量4区，其中1、2区加热功率为3.8kW，3区为4.8kW，4、5区为2.9kW。
3、所述的接收装置为滚筒式，滚筒直径为95.5cm，滚筒表面包覆带孔的网帘，透气量为5200L/㎡s，所述成网帘传动速度为0.4m/分，所述纺丝模头到成网帘的接收距离为40cm。
4、所述的4)中，经过表面烫光处理后的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布经分切机切成宽度10cm的条状，适合做L码的婴儿纸尿裤。
实施例3：
1)选用熔指为:1200g/10min的聚丙烯切片，选用熔指为1200g/10min的亲水母粒，按照5份亲水母粒以及95份所述聚丙烯切片的比例送入混料机中预共混30min后，得到预混合均匀的改性聚丙烯切片，所述混料机转速为50r/min；
2)选用孔径为0.3mm、孔间距0.8mm、宽度为300mm的纺丝模头，所述纺丝模头为摆动式，摆动频率为1500mm/s，将所述改性聚丙烯切片由负压抽吸喂料系统送入单螺杆挤压机进行熔融挤出，经由单螺杆挤压机的加热后成为改性聚丙烯熔体，再经过滤和计量后进入所述纺丝模头，所述熔喷各工艺的主要参数为：料管21℃，所述1区温度为186℃，所述2区温度为230℃，所述3区温度为245℃，所述4区温度为260℃，所述换网器温度为240℃，所述计量泵温度为230℃，挤出机压力控制为1.15MP，所述纺丝模头的温度控制为261℃；
3)所述改性聚丙烯熔体从所述纺丝模头喷丝板喷丝孔喷出落到成网帘上形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网1，改性聚丙烯熔体的挤出量为分钟60g/300mm宽度，所述纺丝模头压力为1.0MPa，用高速热空气流将挤出的所述改性聚丙烯熔体细流牵伸成直径为12.5μm的超细纤维，所述高速热空气温度为235℃，
同时高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到刚刚成形的所述改性聚丙烯超细纤维薄网上，所述纺丝模头每摆动一次形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，同时在薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网1，使所述改性聚丙烯超细纤维薄网1+高吸水树脂层的层数为12层，所述每层改性聚丙烯超细纤维薄网的克重为70g/m2，所述高吸水树脂喷洒量为40g/m2，得到克重为450g/m2，厚度为10mm的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布，卷绕成布卷；
4)随后，所述成型的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布卷进行退卷，通过一对光辊轧机，所述光辊轧机的上辊和下辊之间的距离为10mm，上、下轧辊温度为220℃，加工速度为25m/min，所述含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布出轧机后经过6米的空气冷却通道，再经过分切，卷绕后得到不含胶的复合芯体。
2、所述的单螺杆挤压机长径比为30：1，为4区加热，分为喂入1区、压缩2区、混合熔融3区和计量4区，其中1、2区加热功率为3.1kW，3区为4.1kW，4、5区为2.5kW。
3、所述的接收装置为滚筒式，滚筒直径为95.5cm，滚筒表面包覆带孔的网帘，透气量为5200L/㎡s，所述成网帘传动速度为0.2m/分，所述纺丝模头到成网帘的接收距离为40cm。
4、所述的4)中，经过表面烫光处理后的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布经分切机切成宽度12cm的条状，适合做XL码的婴儿纸尿裤。
对上述三个实施例所制备的复合芯体的厚度、扩散长度、回渗量、饱和吸收量、透气性、蓬松性进行了测试和评估，其结果如表1所示。
(1)厚度
采用YG(B)141D型数字式织物厚度仪厚度，测试方法依据GB/T3820-1997标准执行。
(2)回渗量
用量筒量取浓度为0.9％生理盐水测试溶液，倒入漏斗中，漏斗下口朝向操作者，迅速打开漏斗节门至最大，使液体自由地流到试样表面,并开始计时，5min时再次注入相同同量测试液，10min时迅速将已知重量M1的φl00mm滤纸放在试样表面，同时将1.2kg压块压在滤纸上，1min后将压块移去，称量试样表面滤纸M2；
M(回渗量)＝M2(滤纸吸液后的质量)-M1(滤纸吸液前的质量)
(3)饱和吸收量
提前测得尼龙袋的湿重A，甩干后的重量B；裁取0.5m长的复合芯体称重记录，记录为C；将复合芯体装入尼龙袋中后完全浸入浓度为0.9％的生理盐水中，浸泡30分钟；浸泡完毕后挂置沥水架上10分钟；10分钟后，称取复合芯体和尼龙袋整体的重量，记录为D。该复合芯体的饱和吸收量＝D-A-C。
(4)透气性
采用YG461D数字式织物透气量仪，测试方法依据GB/T5453－1997标准执行。
(5)蓬松性
执行FZ/T 64003-2001《喷胶棉絮片》中纤维制品蓬松度测试方法。
表1：复合芯体性能的测试结果
Figure GDA0003184094920000101
表1结果显示：在回渗量、蓬松性、饱和吸收量和透气性方面，实施例1-3的效果明显优于市售纸尿裤用复合芯体，特别是在饱和吸收量方面，由于本发明是由超细纤维网层作为高吸水树脂的隔离层，且按照一层薄的高吸水树脂层、一层超细纤维薄网的阵列进行排列，摒弃了传统的复合芯体中大量高吸水树脂堆积为一体而缺乏溶胀空间的难题，本发明为高吸水树脂提供了更大的溶胀空间，促使其更好的发挥吸收功能，进而达到了较高的利用程度。因此，本发明制备的复合芯体在具有良好饱和吸收量和透气性的同时，回渗量低，干爽性更好，对高吸水树脂利用率更高。从而可以采用更少的高吸水树脂制备复合芯体，极大降低了生产成本。
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 (4)

1.一种超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，包括聚丙烯切片亲水改性、喂料、螺杆熔融挤压出改性聚丙烯熔体、熔体纺丝同时喷洒高吸水树脂、纤网成型、分切卷绕；具体如下：
1)选用熔指为500-1000g/10min的聚丙烯切片，选用熔指为1500-1800g/10min的亲水母粒；按照2-5份亲水母粒以及95-98份所述聚丙烯切片的比例送入混料机中预共混20-30min后，得到预混合均匀的改性聚丙烯切片，所述混料机转速为25-50r/min；
2)选用孔径为0.3-0.5mm、孔间距0.8mm、宽度为300mm的纺丝模头，所述纺丝模头为摆动式，摆动频率为1300-1500mm/s；
将所述改性聚丙烯切片由负压抽吸喂料系统送入单螺杆挤压机进行熔融挤出，经由单螺杆挤压机的加热后成为改性聚丙烯熔体，再经过滤和计量后进入所述纺丝模头；
3)所述改性聚丙烯熔体从所述纺丝模头喷丝板喷丝孔喷出落到接收装置上形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，改性聚丙烯熔体的挤出量为每分钟40-60g/300mm宽度；
所述纺丝模头压力为1.0-2.5MPa，用高速热空气流将挤出的所述改性聚丙烯熔体细流牵伸成直径为12.5-25.5μm的超细纤维，所述高速热空气温度为235-255℃，
同时高吸水树脂从所述纺丝模头两侧喷洒到刚刚成形的所述改性聚丙烯超细纤维薄网上，所述纺丝模头每摆动一次形成一层改性聚丙烯超细纤维薄网，同时在薄网上喷洒一层高吸水树脂，如此往复循环，通过调整成网帘传动速度获得不同层数的改性聚丙烯超细纤维薄网，使所述改性聚丙烯超细纤维薄网与高吸水树脂层的层数之和为6-12层，每层改性聚丙烯超细纤维薄网的克重为20-70g/m2，所述高吸水树脂喷洒量为10-40g/m2，得到克重为180-450g/m2，厚度为5-10mm的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布，卷绕成布卷；
4)成型的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布卷进行退卷，通过一对光辊轧机，所述光辊轧机的上辊和下辊之间的距离为5-10mm，上、下轧辊温度为180-220℃，加工速度为25-50m/min，所述含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布出轧机后经过3-6米的空气冷却通道，再经过分切，卷绕后得到不含胶的复合芯体；
纺丝熔喷各工艺的主要参数为：料管21℃，一区温度为186-190℃，二区温度为230-240℃，三区温度为245-255℃，四区温度为260-270℃，换网器温度为240-255℃，计量泵温度为230-240℃，挤出机压力控制为1.15-1.31MP，纺丝模头的温度控制为261-296℃。
2.根据权利要求1所述的一种超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，所述的单螺杆挤压机长径比为30-40，为四区加热，分别为喂入一区、压缩二区、混合熔融三区和计量四区，其中一、二区加热功率为3.1-5.6kW，三区为4.1-5.2kW，四区为2.5-3.5kW。
3.根据权利要求1所述的一种超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，所述接收装置为滚筒式，滚筒直径为95.5cm，滚筒表面包覆带孔的成 网帘，透气量为4010-5200L/㎡s，所述成网帘传动速度为0.2-0.6m/分，所述纺丝 模头到成网帘的接收距离为30-40cm。
4.根据权利要求1所述的一种超细纤维复合芯体的制备方法，其特征是，经过表面烫光处理后的含高吸水树脂的改性聚丙烯超细纤维无纺布经分切机切成宽度8-12cm的条状，分别适合做S、M、L和XL码的婴儿纸尿裤。
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