CN115305645A - 一种植物纤维复合水刺无纺布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种植物纤维复合水刺无纺布及其制备方法，包括以下步骤：(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀后经流浆箱铺在斜网上；(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布。本方法得到的无纺布柔软，生产速度高，能耗少。
Description
技术领域
本申请涉及一种植物纤维复合水刺无纺布及其制备方法，属于非织造材料技术领域。
背景技术
现有的无纺布生产技术中，整条生产线具有固定搭配，只能生产一类产品，若生产不同产品需要投入大量资金来新建生产线，并且目前市面上的水刺生产线主要可分为两种，一种国外进口生产线，性能好，横幅宽，生产出的产品稳定，但是价格较高；另一种属于国产生产线，价格较低，但是相对进口生产线生产稳定性较差，幅宽窄导致产能低于进口生产线。
除此之外，现在的水刺生产线生产过程中，水刺无纺布只经过真空抽吸平台简单去除水分后进入烘干部分，此时的水刺无纺布仍具有较高的水分含量，在烘干过程中需要更长时间和更高温度的烘干条件，一方面对高温蒸汽消耗极大，另一方面无纺布通过烘干设备需要的时间越长，那么生产车速就需要降低，否则会导致无纺布产品无法烘干，而且烘干时间越长对纤维的损伤也会越严重。另有部分生产线在真空抽吸平台后添加压榨辊对水刺无纺布进行压榨除水，压榨辊表面为橡胶材质，压榨后会降低无纺布的蓬松度，导致产品厚度降低、手感变硬，影响客户的使用体验。
从现有技术原料方面来看，市场上生产所用合成纤维，如涤纶、丙纶等不具备可降解性，会对环境造成污染，不符合环保理念。
发明内容
为了解决上述问题，提供了一种植物纤维复合水刺无纺布及其制备方法，制备得到的无纺布手感柔软、平滑，不会掉屑，与市售产品相同定量时厚度更厚，更蓬松，并且通过改变原料配比使一条生产线能够生产多种产品，原料采用生物溶剂法植物纤维洁净度高、抑菌可降解，符合环保要求，该制备方法幅宽及生产速度大幅提高，能耗减少，设备成本低。
根据本申请的一个方面，提供了一种植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀后经流浆箱铺在斜网上；
(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；
(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布。
可选地，步骤(1)中短切纤维的长度为5～25mm，常规纤维长度为25～50mm。
可选地，植物纤维为生物溶剂法所制备的植物纤维，常规纤维为粘胶纤维或莱赛尔纤维。
优选地，植物纤维的制备方法包括以下步骤：将木片、竹片、秸秆混合后加水和质量浓度为80％的1,4丁二醇水溶液在80-150℃下蒸煮20-70min，过滤后将固体部分使用双氧水进行漂白后即得。
可选地，植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为4：1：1：4。
可选地，步骤(1)中植物纤维碎浆的质量百分比浓度为2％～12％，短切纤维分散浆液的质量百分比浓度为0.01％～0.08％。
可选地，步骤(1)中混合纤维浆液要先调节浓度，除渣后再加入至流浆箱中；
步骤(1)中浆池内纤维原料浓度为1％～12％，除渣时纤维原料浓度为0.1％～1.2％，流浆箱内纤维原料浓度为0.003％～0.050％。
可选地，步骤(3)中预湿水刺的压力为3～50Bar，水刺加固采用平网水刺和转鼓水刺结合，平网水刺的压力为10～100Bar，转鼓水刺的压力为20～130Bar。
可选地，步骤(3)中脱水烘干为先进行真空抽吸，再使用压榨机压榨脱水，圆网烘燥机热风穿透，最后使用烘筒烘干；
其中，压榨机的压榨辊外包覆有毛布。
可选地，压榨压力为50～200kN/m，水分降低至60％以下，圆网温度为80～160℃，烘筒温度为0～160℃。优选地，烘筒温度为40～160℃，根据产品性能要求及生产工艺的不同，无需烘干的布料烘筒可以不进行加热，只发挥传动作用，能够有效降低能耗。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种由上述方法制备得到的植物纤维复合水刺无纺布。
本申请的有益效果包括但不限于：
1.根据本申请的植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，通过改变原料配比使一条生产线能够生产多种产品，该制备方法幅宽及生产速度大幅提高，能耗减少，设备成本低。
2.根据本申请的植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，通过限定各纤维配比和长度，在保证产品具备良好性能的情况下，能够实现差异化产品的批量生产，控制植物纤维和常规纤维的比例高于其他纤维，一方面能够使液体吸收量、厚度、柔软度高，掉屑率低，另一方面使产品的拉伸强力高，手感更光滑。
3.根据本申请的植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，通过限定植物纤维碎浆的浓度，使碎浆效果好，避免出现浆团及纤维束，可以使布浆均匀，产品性能稳定；通过限定短切纤维分散浆液的浓度，使其纤维束能够完全疏解分散开，分散均匀，不会出现絮聚现象，产出的产品外观较好，强度高，手感顺滑。
4.根据本申请的植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，通过先对纤网预湿，限定各步水刺压力，能够压实蓬松的纤网，排出纤网空气，使纤网能够有效吸收水射流的能量，加强纤维缠结效果；通过限定脱水烘干步骤包括真空抽吸+压榨机压榨脱水+圆网烘燥机热风穿透+烘筒烘干，并且在压榨辊外包覆毛巾，能够在除去水分的同时，还能够保证无纺布的松厚度，降低了烘干系统对蒸汽的消耗量，减少无纺布通过烘干系统的时间，生产线车速提高，高温对纤维的损伤更小。
5.根据本申请的植物纤维复合水刺无纺布，使用本申请方法制备得到的无纺布手感柔软、平滑，不会掉屑，与市售产品相同定量时厚度更厚，更蓬松，原料采用生物溶剂法植物纤维洁净度高、抑菌可降解，符合环保要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请植物纤维复合水刺无纺布的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本专利中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
本申请实施例和对比例中所使用的植物纤维，均为本申请所限定的制备方法制备得到，常规纤维均采用市售莱赛尔纤维；本申请水刺装置与水循环系统连通，脱水烘干装置与蒸汽供热系统连通。
实施例1无纺布1#
制备方法包括以下步骤：
(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀先调节浓度，除渣后再经流浆箱铺在斜网上；
(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；
(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布1#。
其中，步骤(1)中短切纤维的长度为20mm，常规纤维长度为30mm；植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为4：1：1：4；步骤(1)中植物纤维碎浆的质量百分比浓度为8％，短切纤维分散浆液的质量百分比浓度为0.05％；步骤(1)中浆池内纤维原料浓度为8％，除渣时纤维原料浓度为0.8％，流浆箱内纤维原料浓度为0.02％。
步骤(3)中预湿水刺的压力为20Bar，水刺加固采用平网水刺和转鼓水刺结合，平网水刺的压力为50Bar，转鼓水刺的压力为70Bar；脱水烘干为先进行真空抽吸，再使用压榨机压榨脱水，五圆网烘燥机热风穿透，最后使用烘筒烘干，压榨机的压榨辊外包覆有毛布；压榨压力为100kN/m，水分降低至50％，圆网温度为100℃，烘筒温度为80℃。
实施例2无纺布2#
制备方法包括以下步骤：
(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀先调节浓度，除渣后再经流浆箱铺在斜网上；
(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；
(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布2#。
其中，步骤(1)中短切纤维的长度为5mm，常规纤维长度为25mm；植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为4：1：1：4；步骤(1)中植物纤维碎浆的质量百分比浓度为2％，短切纤维分散浆液的质量百分比浓度为0.01％；步骤(1)中浆池内纤维原料浓度为1％，除渣时纤维原料浓度为0.1％，流浆箱内纤维原料浓度为0.003％。
步骤(3)中预湿水刺的压力为3Bar，水刺加固采用平网水刺和转鼓水刺结合，平网水刺的压力为10Bar，转鼓水刺的压力为20Bar；脱水烘干为先进行真空抽吸，再使用压榨机压榨脱水，五圆网烘燥机热风穿透，最后使用烘筒烘干，压榨机的压榨辊外包覆有毛布；压榨压力为50kN/m，水分降低至40％，圆网温度为80℃，烘筒温度为40℃。
实施例3无纺布3#
制备方法包括以下步骤：
(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀先调节浓度，除渣后再经流浆箱铺在斜网上；
(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；
(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布3#。
其中，步骤(1)中短切纤维的长度为25mm，常规纤维长度为50mm；植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为4：1：1：4；步骤(1)中植物纤维碎浆的质量百分比浓度为12％，短切纤维分散浆液的质量百分比浓度为0.08％；步骤(1)中浆池内纤维原料浓度为12％，除渣时纤维原料浓度为1.2％，流浆箱内纤维原料浓度为0.050％。
步骤(3)中预湿水刺的压力为50Bar，水刺加固采用平网水刺和转鼓水刺结合，平网水刺的压力为100Bar，转鼓水刺的压力为130Bar；脱水烘干为先进行真空抽吸，再使用压榨机压榨脱水，五圆网烘燥机热风穿透，最后使用烘筒烘干，压榨机的压榨辊外包覆有毛布；压榨压力为200kN/m，水分降低至50％，圆网温度为160℃，烘筒温度为160℃。
对比例1对比无纺布1#
对比例1与实施例1的区别在于：对比例1中原料使用的植物纤维为市售棉纤维。
对比例2对比无纺布2#
对比例2与实施例1的区别在于：对比例2中步骤(1)中短切纤维的长度为30mm，常规纤维长度为5mm。
对比例3对比无纺布3#
对比例3与实施例1的区别在于：对比例3中植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为2：1：2：2。
对比例4对比无纺布4#
对比例4与实施例1的区别在于：对比例4中植物纤维碎浆浓度为18％。
对比例5对比无纺布5#
对比例5与实施例1的区别在于：对比例5步骤(3)中纤网水刺压力为150Bar。
对比例6对比无纺布6#
对比例6与实施例1的区别在于：对比例6中脱水烘干采用的为先真空抽吸，再使用压榨辊压榨(压榨辊未包覆毛布)，最后烘干。
对比例7对比无纺布7#
对比例7与实施例1的区别在于：对比例7中不使用生物溶剂法常规纤维，使用为市售涤纶和丙纶，涤纶和丙纶重量比为1:1。
实施例4性能表征
1.柔软性能实验
将无纺布1#-3#与对比无纺布1#-7#按照GB/T8942-2016《纸柔软度的测定》标准进行测试，结果如表1所示。
表1柔软性能测试
结果表明，通过本申请所限定的方法制备得到的无纺布1#-3#手感柔软顺滑，亲肤吸湿；对比无纺布1#制备中未采用生物溶剂法所制备的植物纤维，最终柔软度一般；对比无纺布2#制备中纤维的长度不在本申请限定范围内，最终柔软度不如无纺布1#；对比无纺布3#制备中各纤维比例不在本申请限定范围内，最终柔软度一般；对比无纺布4#制备中植物纤维碎浆浓度高，最终柔软度较差，分析原因为浓度过高在碎浆时会造成碎浆效果差，浆料中会存在浆团及纤维束，在管道中可能会造成堵塞；还会造成浆池中推进器搅拌效果差造成浓度不匀，无法稳定控制浆料浓度，布浆不均匀；对比无纺布5#制备中预湿步骤水刺压力高，最终柔软度一般，分析原因为压力过大会导致产品表面出现线性疵点，外观不均匀，还会对纤维网造成破坏，导致性能降低；对比无纺布6#制备中脱水烘干步骤与本申请不同，最终柔软度较差；对比无纺布7#使用的为涤纶和丙纶，最终柔软度较差。
2.吸液性能实验
将无纺布1#-3#与对比无纺布1#-7#按照《GBT 24218.6-2010纺织品非织造布试验方法第6部分：吸收性的测定》标准进行测试，结果如表2所示。
表2液体吸收量测试
结果表明，通过本申请所限定的方法制备得到的无纺布1#-3#手感柔软顺滑，亲肤吸湿；对比无纺布1#制备中未采用生物溶剂法所制备的植物纤维，最终液体吸收量较低；对比无纺布2#制备中纤维的长度不在本申请限定范围内，最终液体吸收量不如无纺布1#；对比无纺布3#制备中各纤维比例不在本申请限定范围内，最终液体吸收量一般；对比无纺布4#制备中流浆箱内纤维原料浓度高，最终液体吸收量较差；对比无纺布5#制备中预湿步骤压力高，最终液体吸收量一般；对比无纺布6#制备中脱水烘干步骤与本申请不同，最终液体吸收量一般；对比无纺布7#使用的为涤纶和丙纶，最终液体吸收量较差。
3.厚度测试
取100cm2的无纺布1#-3#和对比无纺布1#-7#试样，按照GB/T24218厚度测定部分进行测试，结果如表3所示。
表3厚度测试结果
结果表明，通过本申请所限定的方法制备得到的无纺布1#-3#在与其他无纺布相同定量下，厚度更高，蓬松度好。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种植物纤维复合水刺无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合纤维网的制备：混合纤维包括植物纤维、植物纤维切边料和短切纤维，将短切纤维和回收的植物纤维切边料分别加入水中分散，将植物纤维加水碎解，再磨浆疏解后，与短切纤维的分散浆液、植物纤维切边料的分散浆液加入到浆池中，混合均匀后经流浆箱铺在斜网上；
(2)常规纤维网的制备：将常规纤维依次进行粗开松、混棉和精开松后，再由梳理机进行梳理成纤网；
(3)复合网的制备：先将纤网预湿，再与步骤(1)得到的混合纤维网叠合，进行水刺加固，脱水烘干卷曲成布，再经检布、分切和包装后得到植物纤维复合水刺无纺布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中短切纤维的长度为5～25mm，常规纤维长度为25～50mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，植物纤维为生物溶剂法所制备的植物纤维，常规纤维为粘胶纤维或莱赛尔纤维。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，植物纤维、植物纤维切边料、短切纤维和常规纤维的重量比为4：1：1：4。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中植物纤维碎浆的质量百分比浓度为2％～12％，短切纤维分散浆液的质量百分比浓度为0.01％～0.08％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合纤维浆液要先调节浓度，除渣后再加入至流浆箱中；
步骤(1)中浆池内纤维原料浓度为1％～12％，除渣时纤维原料浓度为0.1％～1.2％，流浆箱内纤维原料浓度为0.003％～0.050％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中预湿水刺的压力为3～50Bar，水刺加固采用平网水刺和转鼓水刺结合，平网水刺的压力为10～100Bar，转鼓水刺的压力为20～130Bar。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中脱水烘干为先进行真空抽吸，再使用压榨机压榨脱水，圆网烘燥机热风穿透，最后使用烘筒烘干；
其中，压榨机的压榨辊外包覆有毛布。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，压榨压力为50～200kN/m，水分降低至60％以下，圆网温度为80～160℃，烘筒温度为0～160℃。
10.一种植物纤维复合水刺无纺布，其特征在于，由权利要求1-9中任一方法制备得到。
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