CN113417076B - 一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用 - Google Patents

一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用。所述艾草整理熔喷布包括熔喷纤维，所述熔喷纤维的表面镶嵌有艾草提取物颗粒。本发明所制备的艾草整理熔喷布具有艾草着色效果，散发艾草气味芬芳。

Description

一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用，属于熔喷布技术领域。
背景技术
目前熔喷布加入艾草成分的一般为原料熔融纺丝前添加，或者形成熔喷布以后在线或者离线的方式添加。有现有技术公开了一种艾草抑菌熔喷非织造材料的制备方法，所述制备方法为：将艾草颗粒和聚合物母粒进行充分混合后，喂入螺杆加热熔融，在经过计量泵从喷丝模头挤出，在经过热风牵伸，接收帘成网得到艾草抑菌熔喷非织造材料。所述艾草抑菌熔喷非织造材料具有艾草的清香及艾草的功效，具有消炎，天然抑菌，去除异味，高效过滤等性能，可用于口罩材料、空气过滤材料和卫生材料，由于艾草提取物为植物提取，其在原料里添加，耐热性差伴随熔喷料熔喷后会碳化丧失原有性能，同时碳化的艾草提取物极易造成膜头喷丝孔堵塞，加工难度大，产量低。又有现有技术公开了一种艾草-聚丙烯复合布，包括聚丙烯纤维和固定在所述聚丙烯纤维表面的艾草精油微胶囊；所述艾草精油微胶囊由包埋剂和包埋在所述包埋剂内的艾草精油组成；所述包埋剂为环糊精或环糊精衍生物。该现有技术以聚丙烯纤维为主体，将艾草精油微胶囊固定在聚丙烯纤维上，能够得到具有缓释艾草精油功能和抗高温性能的布。该现有技术制备的艾草-聚丙烯复合布中含有艾草精油，使布具有抗菌及安神的功效。该艾草精油为易挥发性液体，并需要制成微胶囊才能使用，施加方法为将干态微胶囊通入热气流中在纺丝时固定在纤维上，由于熔喷工艺需要，目前热气流一般在240℃以上，因此微胶囊受热易被碳化，同时微胶囊受热可能导致膨胀破裂，精油成分泄露会发失去效果，加工难度大。另外如果是成布后先进行艾草整理，再进行驻极整理，无疑增加工序，成本大大提高，又因为熔喷布主要原料为PP，具有很强的拒水性，表面张力大，如果进行艾草整理那必须添加一些助剂才能实现，这会影响后面的驻极整理，工艺复杂，难度大，同时艾草整理的附着牢度不好。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种艾草整理熔喷布，所述艾草整理熔喷布包括熔喷纤维，所述熔喷纤维的表面固设有多数个艾草提取物颗粒。
进一步地，其中所述艾草整理熔喷布的克重为15-70克，(氯化钠颗粒和空气的混合物，每立方米空气中氯化钠的含量≤200mg/m3)；当采用流量为30±2L/min的氯化钠颗粒(数量中值直径为0.075±0.020μm)测试定量为25±2g/㎡的艾草整理熔喷布时，其过滤效率大于或等于90％(测试方法按YY 0469医用外科口罩测PFE方法)。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种艾草整理熔喷布的制备方法，包括以下步骤：
1)聚丙烯熔喷料与驻极料混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；
2)步骤1)得到的熔融料从模头喷丝孔挤出，超音速热气流牵伸纺丝；牵伸成更细的纤维，细度可达0.9微米；
3)艾草整理液通过气溶胶发生装置形成艾草气溶胶并定向均匀地向步骤2)得到的超音速高温纤维丝喷射，并与该超音速高温纤维丝发生碰撞；将艾草整理液通过气溶胶发生装置由液态转化为气溶胶，好处是气化以后极大地加大了艾草整理液的表面积，便于过多水分蒸发，另一方面形成颗粒能更均匀地嵌设于熔喷纤维的表面；
4)艾草气溶胶与该超音速高温纤维丝与碰撞后，其中的水体部分在高温下挥发，剩下的艾草提取物微粒镶嵌于纤维上形成艾草熔喷纤维丝，最后在成网帘形成艾草整理熔喷布；颗粒状艾草提取物以物理结合的方式整理到熔喷纤维上，使熔喷布具有艾草优异性能，提高了产品性能；
5)将艾草整理熔喷布进行静电驻极，得到驻极艾草整理熔喷布；
6)将驻极艾草整理熔喷布进行卷绕、分切、包装。
进一步地，其中步骤1)中，所述聚丙烯熔喷料与驻极料的重量比例为(98.7-99.8)：(0.2-1.3)，优选为(99.3-99.7)：(0.3-0.7)，优选后所述艾草整理熔喷布产品的静电性能更加稳定，耐衰减，过滤性能持久；比如在70℃恒温加热24h的衰减实验下，所述艾草整理熔喷布产品的过滤效率衰减量控制在3％以内。
进一步地，其中步骤1)中，所述计量泵的输送量为600-2300g/min，输送量根据产品定量和生产速度来决定。
进一步地，其中步骤2)中，所述超音速热气流的温度为230-270℃，热气流速度为350-550m/s，选择该范围的温度及速度使得纤维细度更细，均匀度度好，更加柔软。
进一步地，其中步骤3)中，所述艾草整理液中的艾草提取物的含量为0.1-5wt％，余量为水；优选地，所述艾草整理液中艾草提取物的含量0.2-2％，余量为水，这样优选后具有良好抗拒抑菌性能，气味合适，有效控制成本；其中所述艾草提取物优选为两年以上的陈艾提取物，这样优选后有害易挥发物质得到充分排放，气味柔和；优选的艾草种类为蕲艾，这是因为蕲艾品质更优于其他艾草，其主要有效成分包括：绿原酸，含量为0.5-0.8wt％；棕矢车菊素，含量为0.01-0.03wt％；异泽兰黄素，含量为0.07-0.1wt％；柚皮苷，含量为0.35-0.65wt％，为招商局市售。所述艾草提取物的颗粒直径在800纳米以下，颗粒过大，不利于整理液配制，也不利于被熔喷纤维捕获，以及发挥艾草提取物抗菌抑菌等作用。
进一步地，其中步骤3)中，所述气溶胶发生装置的气压为2-8bar，气溶胶浓度为0.5-5g/m3，气溶胶喷出量为2-15g/s.m，目的是使艾草气溶胶均匀的整理到熔喷布上；优选地，所述气溶胶发生装置的气压为4-6bar，气溶胶浓度为0.5-3g/m3，气溶胶喷出量为5-12g/s.m，优选的着色效果更好，艾草香味浓淡程度合适，整理到纤维的均匀性好；所述艾草气溶胶的粒径为1-10μm。
进一步地，其中步骤3)中，所述气溶胶发生装置的喷口水平设于熔喷纺丝纤维的一侧或者两侧，使艾草气溶胶与熔喷纺丝纤维形成垂直态(艾草气溶胶沿水平方向喷射于垂直方向的熔喷纺丝纤维)，之后该艾草气溶胶与熔融状态下的熔喷纺丝纤维接触并嵌于该熔喷纺丝纤维的表面，液态颗粒接触后水分蒸发，剩余的艾草提取物成分也嵌于熔喷纺丝纤维表面，最后冷却成网定型。
进一步地，其中步骤3)中，所述气溶胶发生装置喷口到熔喷纺丝纤维的水平距离为5-20cm，与模头喷丝孔的垂直方向距离为3-15cm，优选地，所述气溶胶发生装置喷口到熔喷纺丝纤维的水平距离为8-15cm，与模头喷丝孔的垂直方向距离为6-12cm，这样优选的目的是为了确保艾草气溶胶均匀整理到熔喷布上。
进一步地，其中步骤4)中，所述捕获具体包括：熔融状态的熔喷混合料从模头喷丝孔挤出以后，经过热气流牵伸，垂直吹向接收帘，在模头与接收帘之间，垂直的纤维还是熔融状态，而水平方向的艾草气溶胶颗粒喷向纤维与纤维接触，被具有粘性的纤维丝捕获，纤维冷却定型以后被固定在纤维上。
进一步地，其中步骤5)中，所述水体挥发的温度为200-270℃，优选为230-260℃，优选后纤维得到更好的牵伸，艾草整理的效果更均匀，牢度更好不易脱落。
进一步地，其中步骤5)中，所述静电驻极为电晕驻极或者水摩擦驻极，优选为电晕驻极，电晕驻极成本更低，产品过滤效率基本符合医用外科口罩要求。根据产品用途也可不进行静电驻极，有些产品不要求非常高的过滤效率，即可不用进行静电驻极，控制成本。或者其他用途，比如擦布或者敷料，也不必进行静电驻极。所述静电驻极可以极大提高产品静电量，提高产品的静电吸附能力，提高了产品的拦截效率即提高了过滤性能，作为口罩过滤芯层，防护效果更好。所述静电驻极的电压为15-50kv，优选为20-40kv，优选后带电量大，表面静电压在200v以上。
进一步地，其中步骤6)中，所述驻极艾草整理熔喷布的克重为15-70g/㎡，定量根据客户需求来选择。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种医用口罩，所述医用口罩包括依次相互叠合并缝接的内层、过滤芯体层及外层，所述过滤芯体层由上述的艾草整理熔喷布制成。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种工业滤材，所述工业滤材由上述的艾草整理熔喷布制成。
进一步地，其中所述工业滤材为滤网。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所制备的艾草整理熔喷布具有艾草着色效果，散发艾草气味芬芳，艾草的附着牢度更好，不易脱落。所述的艾草整理熔喷布可以用作口罩过滤芯层材料，在人们使用所述艾草整理熔喷布制成的口罩时，口罩能够有效过滤掉空气中的微粒，比如粉尘，细菌，病毒等，过滤效率可以达到92.4％以上；所述艾草整理熔喷布中艾草提取物的有效成本缓慢释放，对吸附的细菌进行抑制繁殖和杀死细菌，对白色念珠菌的抑菌率达到69.8％以上，大肠杆菌的抑菌率达到75.6％以上，金黄色葡萄球菌的抑菌率达到78.4％以上；另外本发明所制备的艾草整理熔喷布由于含有艾草对人的健康有益，尤其对平喘止咳有益处。
附图说明
图1为本发明所述的艾草整理熔喷布的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步说明。
以下材料或试剂，除非特别说明，均为市售。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种艾草整理熔喷布的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵挤出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)艾草整理液通过气溶胶发生装置(所用气压为6.8bar，所产生气溶胶的粒径为1-10μm)形成艾草气溶胶定向均匀向模头喷出的高速纤维丝喷射；艾草整理液浓度为0.2wt％(艾草提取物含量为0.2wt％，余量为水)，艾草气溶胶喷出量为2.0g/s·m，气溶胶浓度为2g/m3。
(4)纺丝纤维捕获(气溶胶发生装置喷口到熔喷纺丝纤维的水平距离为10cm，与模头喷丝孔的垂直方向距离为10cm)艾草气溶胶，高温牵伸冷却与干燥定型(热气流牵伸速度为500m/s)，在成网帘形成艾草整理熔喷布；成网帘负压抽吸风机转速23Hz，成网速度为39m/min，所述艾草整理熔喷布的克重为25g/㎡。
(5)对艾草整理熔喷布进行静电驻极；驻极电压为30kv，驻极时间为5s。
(6)驻极艾草整理熔喷布卷绕、分切、包装。
实施例2
如图1所示，本实施例提供了一种艾草整理熔喷布的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵挤出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)艾草整理液通过气溶胶发生装置(所用气压为6.8bar，所产生气溶胶的粒径为1-10μm)形成艾草气溶胶定向均匀向模头喷出的高速纤维丝喷射；艾草整理液浓度为0.5wt％，艾草气溶胶喷出量为5.0g/s·m，气溶胶浓度为5g/m3。
(4)纺丝纤维捕获艾草气溶胶，高温牵伸冷却与干燥定型，在成网帘形成艾草整理熔喷布；成网帘负压抽吸风机转速为23Hz，成网速度为39m/min，所述艾草整理熔喷布的克重为25g/㎡。
(5)对艾草整理熔喷布进行静电驻极；驻极电压为30kv，驻极时间为5s。
(6)驻极艾草整理熔喷布卷绕、分切、包装。
实施例3
如图1所示，本实施例提供了一种艾草整理熔喷布的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵挤出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)艾草整理液通过气溶胶发生装置(所用气压为6.8bar，所产生气溶胶的粒径为1-10μm)形成艾草气溶胶定向均匀向模头喷出的高速纤维丝喷射；艾草整理液浓度为0.5％，艾草气溶胶喷出量为15.0g/s·m，气溶胶浓度为8g/m3。
(4)纺丝纤维捕获艾草气溶胶，高温牵伸冷却与干燥定型，在成网帘形成艾草整理熔喷布；成网帘负压抽吸风机转速为23Hz，成网速度为39m/min，所述艾草整理熔喷布的克重为25g/㎡。
(5)对艾草整理熔喷布进行静电驻极；驻极电压为30kv，驻极时间为5s。
(6)驻极艾草整理熔喷布卷绕、分切、包装。
对比例1
对比例1所制备的产品为常规熔喷产品，未经过艾草整理，其制备方法包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵剂出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)经过气流牵伸的纤维在成网帘形成熔喷布；成网帘负压抽吸风机转速23Hz，成网速度为39m/min，所述熔喷布的克重为25g/㎡。
(4)对熔喷布进行静电驻极；驻极电压为30kv，驻极时间为5s。
(5)驻极熔喷布卷绕、分切、包装。
对比例2
对比例2提供了一种艾草熔喷布的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵挤出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)经过气流牵伸的纤维在成网帘形成熔喷布，对该熔喷布进行静电驻极；驻极电压为30kv，驻极时间为5s。
(4)艾草整理液整理，采用浸渍法进行整理，其中艾草整理液浓度为0.5％，渗透剂1％，余量为水，浸渍整理以后再对熔喷布进行烘干，烘干温度设定为120℃，所述艾草整理熔喷布的克重为25.1g/㎡。
(5)将艾草熔喷布进行卷绕、分切、包装。
对比例3
本对比例提供了一种艾草熔喷布的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用聚丙烯熔喷料(市售)99.5wt％与驻极料(市售)0.5wt％混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；模头温度为260℃，计量泵挤出量为27g/s。
(2)熔融料从模头喷丝孔挤出(挤出量为1600g/min)，超音速热气流牵伸纺丝；热气流温度为270℃，热风风机频率为22Hz。
(3)艾草整理液通过气溶胶发生装置(所用气压为6.8bar，所产生气溶胶的粒径为1-10μm)形成艾草气溶胶定向均匀向模头喷出的高速纤维丝喷射；艾草整理液浓度为0.5％，艾草气溶胶喷出量为15.0g/s·m，气溶胶浓度为8g/m3。
(4)纺丝纤维捕获艾草气溶胶，高温牵伸冷却与干燥定型，在成网帘形成艾草整理熔喷布；成网帘负压抽吸风机转速为23Hz，成网速度为39m/min，所述艾草整理熔喷布的克重为25.3g/㎡。
(5)将艾草熔喷布进行卷绕、分切、包装。
以下对上述实施例1-3制备的艾草抑菌熔喷布及对比例1-3所制备的产品进行了产品性能测试。测试过程及结果如下：
(1)定量克重测试：测试仪器为电子天平，测试方法为GB/T24218.1-2009。
(2)厚度测试：测试仪器为YG141织物厚度测试仪，测试方法为GB/T24218.2-2009。
(3)断裂性能：测试仪器为电子强力机，测试方法为GB/T24218.3-2010。
(4)过滤性能：测试仪器为TSI 8130过滤性能测试仪，测试条件为流量32L/min，气溶胶为氯化钠颗粒和空气的混合物，其中每立方米空气中氯化钠的含量为20mg。
(5)抑菌性：参考GBT 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法。
表1：本发明实施例1-3所制备的艾草整理熔喷布及对比例1-3的产品的各项性能测试
Figure BDA0003128906130000091
从表1的数据可以看出，本发明实施例1-3所制备的艾草整理熔喷布均有艾草的香味，随着整理液艾草浓度的增加，味道越来越浓。从断裂强力和过滤性能来看，经过艾草整理以后，对布的强力没有影响，同时对于艾草整理熔喷布可以进行正常静电驻极，使产品过滤效率依然能保持90％以上，经过引入艾草成分以后，实施例1-3在抑菌性能上明显优于对比例1(没有经过艾草整理的常规熔喷产品)，如对白色念珠菌的抑菌率达到69.8％以上，大肠杆菌的抑菌率达到75.6％以上，金黄色葡萄球菌的抑菌率达到78.4％以上。而对比例2为先驻极再进行艾草整理的熔喷布，其过滤效率大幅度下降，主要原因是由于在进行艾草整理时破坏了原先已驻极熔喷布的静电量，使静电吸附能力降低，即熔喷布电量衰减，导致过滤效率下降，同时此方法整理的艾草整理熔喷布艾草附着牢度不够，因此在抑菌性能上有所减弱。而对比例3为不进行静电驻极的产品，在过滤效率上比较低，不适用于口罩等过滤效率要求高的产品，但是其具有较好的抑菌性能，可用于其他领域，比如擦拭布、或者敷料。
另外，经实验检测，本发明的实施例1-3所制备的艾草整理熔喷布对人的健康有益，尤其是有助于平喘止咳。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种艾草整理熔喷布，其特征在于，所述艾草整理熔喷布包括熔喷纤维，所述熔喷纤维的表面固设有多数个艾草提取物颗粒；
所述艾草整理熔喷布通过以下步骤制得：
1）聚丙烯熔喷料与驻极料混合喂入熔融，计量泵计量输送至纺丝模头；
2）步骤1）得到的熔融料从模头喷丝孔挤出，超音速热气流牵伸纺丝；
3）艾草整理液通过气溶胶发生装置形成艾草气溶胶并定向均匀地向步骤2）的超音速高温纤维丝喷射，并与该超音速高温纤维丝发生碰撞；
4）艾草气溶胶与该超音速高温纤维丝碰撞后形成艾草熔喷纤维丝，最后在成网帘形成艾草整理熔喷布；
5）将艾草整理熔喷布进行静电驻极，得到驻极艾草整理熔喷布；
6）将驻极艾草整理熔喷布进行卷绕、分切、包装。
2.如权利要求1所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，所述艾草整理熔喷布的克重为15-70 g/m2；所述艾草提取物颗粒的直径在800纳米以下。
3.如权利要求1所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，步骤1）中，所述聚丙烯熔喷料与驻极料的重量比例为（98.7-99.8）：（0.2-1.3）；步骤3）中，所述艾草整理液中的艾草提取物含量为0.1-5wt%，余量为水；所述艾草提取物的颗粒直径为3微米以下。
4.如权利要求1所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，步骤3）中，所述气溶胶发生装置的气压为2-8bar，气溶胶浓度为0.5-5g/m³，气溶胶喷出量为2-15g/s.m。
5.如权利要求1所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，步骤3）中，所述气溶胶发生装置的喷口水平设于熔喷纺丝纤维的一侧或者两侧，使艾草气溶胶与熔喷纺丝纤维形成垂直态，之后该艾草气溶胶与熔融状态下的熔喷纺丝纤维接触并嵌于该熔喷纺丝纤维的表面，液态颗粒接触后水分蒸发，剩余的艾草提取物成分也嵌于熔喷纺丝纤维的表面，最后冷却成网定型。
6.如权利要求5所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，步骤3）中，所述气溶胶发生装置的喷嘴口到熔喷纺丝纤维的水平距离为5-20cm，与模头喷丝孔的垂直方向距离为3-15cm。
7.如权利要求1所述的艾草整理熔喷布，其特征在于，步骤5）中，所述静电驻极为电晕驻极或者水摩擦驻极；所述静电驻极的电压为15-50kv；步骤6）中，所述驻极艾草整理熔喷布的克重为15-70g/㎡。
8.一种医用口罩，其特征在于，所述医用口罩包括依次相互叠合并缝接的内层、过滤芯体层及外层，所述过滤芯体层由权利要求1-7任一项所述的艾草整理熔喷布制成。
9.一种工业滤材，其特征在于，所述工业滤材为权利要求1-7任一项所述的艾草整理熔喷布。
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