一种可降解复合无纺布及其制造方法

文档序号:147597 发布日期:2021-10-26 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 一种可降解复合无纺布及其制造方法 (Degradable composite non-woven fabric and manufacturing method thereof ) 是由 巫朝胜 李世煌 陈永恭 于 2021-07-19 设计创作,主要内容包括:一种可降解复合无纺布,其为层状结构,所述可降解复合无纺布的上、下表面层主要由可降解熔喷纤维组成,中间纤维层主要由可降解吸水纤维组成,其中,所述中间层纤维的重量占所述复合无纺布总重量的百分比大于65%,所述上、下表面层与中间纤维层的相邻层之间具有纤维交织穿插区域。相较与传统的擦拭无纺布废弃物采用焚烧和火化处理方式,可降解擦拭无纺布可以采用填埋法进行废弃物处理,在土壤中降解,而产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入大气,不会造成温室效应。(The degradable composite non-woven fabric is of a layered structure, an upper surface layer and a lower surface layer of the degradable composite non-woven fabric are mainly composed of degradable melt-blown fibers, an intermediate fiber layer is mainly composed of degradable water-absorbing fibers, wherein the weight of the intermediate fiber accounts for more than 65% of the total weight of the composite non-woven fabric, and fiber interweaving and interpenetrating regions are arranged between the upper surface layer and the lower surface layer and adjacent layers of the intermediate fiber layer. Compared with the traditional mode of burning and cremating the waste of the wiping non-woven fabric, the degradable wiping non-woven fabric can be subjected to waste treatment by adopting a landfill method and degraded in soil, and the generated carbon dioxide directly enters organic matters of the soil or is absorbed by plants, so that the carbon dioxide is not discharged into the atmosphere and does not cause greenhouse effect.)

一种可降解复合无纺布及其制造方法

技术领域

本发明涉及无纺布领域,尤其涉及应用于个人护理、婴幼儿护理用的一种可降解的擦拭用无纺布及其制造方法。

背景技术

擦拭用无纺布由于携带及收纳相当的方便,且使用便利,因此受到广大消费者的喜爱。目前,擦拭用无纺布可以是水刺无纺布制品,也可以是熔喷无纺布或纺粘无纺布。较传统的布类擦拭巾,其生产方法方便,价格低廉,并且干湿均可使用,但是现有熔纺无纺布中熔喷面层多为聚丙烯等可塑性高聚物,由于它们用后在自然环境中难以降解、腐烂,严重污染环境,这种不可降解的高聚物混入土壤能够影响作物吸收水分和养分,导致农作物减产;填埋起来,占用土地并且上百年才可以降解。因此随着擦拭用无纺布使用量日益加大,其废弃物也日益增多,其降解问题也日益突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解的擦拭用复合无纺布及其制造方法,克服现有产品及生产方法的缺陷。

为实现上述目的,本发明的解决方案是:

一种可降解复合擦拭无纺布,其为层状结构,所述可降解复合擦拭无纺布的上、下表面层主要由可降解熔喷纤维组成,中间纤维层主要由可降解吸水纤维组成,其中,所述中间层纤维的重量占所述复合无纺布总重量的百分比大于65%,所述上、下表面层与中间纤维层的相邻层之间具有纤维交织穿插区域。

所述的可降解熔喷纤维为聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)或它们的混合物所形成的纤维。

所述的可降解熔喷纤维为可降解单组分纤维、表面含有低熔点树脂的可降解双组分熔喷纤维或两者相混合。

所述的可降解双组份熔喷纤维为可降解双组份皮芯型熔喷纤维、可降解双组份橘瓣型熔喷纤维或可降解双组份并列型熔喷纤维。

所述中间层纤维层主要由粘胶纤维、木浆纤维或两者的混合纤维组成。

所述的中间纤维层的混合纤维中粘胶纤维的质量百分含量≥15%。

一种可降解复合无纺布的制造方法,其具体制造步骤为:

(1)可降解吸水纤维通过梳理机将其梳理成纤维网或通过开松辊将其开松打散,在辅助气流的作用下通过喷管形成所述的中间纤维层,其中,所述的中间纤维层主要由粘胶纤维、木浆纤维或两者的混合纤维组成。

(2)采用熔喷法工艺,将可降解热塑性树脂加热,熔融,利用热气流将从喷丝板中喷出的溶体细流吹散成纤维直径为3μm~8μm的纤维束,伴随气流形成的熔喷纤维网,并在中间层纤维网的两个侧面处相交汇,形成两侧是熔喷纤维网层,中间纤维层由可降解吸水纤维组成的可降解多层结构纤维网。

(3)所述的可降解多层纤维网通过加热装置将纤维网固结在一起,形成上、下两层为熔喷纤维层,中间纤维层由可降解吸水纤维组成的可降解复合无纺布。

所述的加热装置为热风烘箱、热轧辊或两者相结合。

采用上述结构及其制造方法,由于复合擦拭无纺布的上、下表面层由可降解的熔喷纤维组成,中间层的吸水纤维也属于可降解材质,因此复合擦拭无纺布整体均属于可降解材质,解决了传统擦拭无纺布由于采用聚丙烯等可塑性高聚物作为熔喷面层,从而在自然环境中难以降解、腐烂,严重污染环境的问题。相较与传统的擦拭无纺布废弃物采用焚烧和火化处理方式,可降解擦拭无纺布可以采用填埋法进行废弃物处理,在土壤中降解,而产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入大气,不会造成温室效应。

附图说明

图1为本发明实施例1中可降解复合无纺布的制造示意图;

图2为本发明实施例1中可降解复合无纺布的剖面图;

图3为本发明实施例2中可降解复合无纺布的制造示意图;

图4为本发明实施例2中可降解复合无纺布的剖面图;

图5为本发明实施例3中可降解复合无纺布的制造示意图;

图6为本发明实施例3中可降解复合无纺布的剖面图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案,下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

实施例1

如图1、图2所示,将粘胶纤维通过梳理机A1,将其梳理成粘胶纤维纤维网11,在辅助气流的作用下通过喷管B1形成由可降解吸水纤维组成的中间层纤维网13。

采用熔喷法工艺,将聚乳酸加热,熔融,利用热气流将从喷丝板C1和C1’中喷出的熔体细流吹散成很细的纤维束,伴随气流形成的熔喷纤维网12和12’,并与由粘胶纤维组成的中间层纤维网13的两个侧面处相交汇,形成两侧是熔喷纤维网层12和12’,中间层纤维网13是粘胶纤维网11的多层结构纤维网,其中,熔喷纤维为可降解单组分聚乳酸纤维;粘胶纤维的重量占复合无纺布总重量的百分比为75%。

所述的多层纤维网通过一对压花辊D1将纤维网固结在一起,形成上、下两层为可降解熔喷纤维层12和12’,中间层纤维网13是粘胶纤维网11的可降解复合擦拭无纺布14,其中,可降解熔喷纤维层12、12’和中间层纤维网13相邻层之间具有纤维交织穿插区域。

力学性能测试

通过XLW-100N智能电子拉力试验机进行拉伸强度检测,测试参数如下所示:

MD纵向方向:样品宽度:50mm,夹距:200mm,拉伸速度:100m/min

CD横向方向:样品宽度:50mm,夹距:100mm,拉伸速度:100m/min

生物分解率

可降解材料,是指在适当和可表明期限的自然环境条件下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料,对环境不会造成负面影响。通常用降解指数来表现材料的降解程度。

目前国际上评价塑料生物降解性能的主要方法是堆肥法,堆肥中含有丰富的微生物源,能在一定程度上宏观反映塑料在自然环境中的生物降解性能。

试验环境

微生物的培养应放在容器或室内,在黑暗或弱光下进行,没有任何会影响微生物生长的蒸汽,并保持恒温58±2℃。

试剂

薄层色谱级(TLC)纤维素、活化蛭石

仪器

堆肥容器、总有机碳的分析仪、天平

试验步骤

1、准备3个装试验材料的堆肥容器,即称取活化蛭石200g(干重)和试验材料50g(干重)混合均匀后放入堆肥容器。

2、准备3个空白的堆肥容器,即称取活化蛭石200g(干重)放入堆肥容器。

3、将堆肥容器放置在58±2℃的试验环境中,用水饱和的、没有二氧化碳的空气进行曝气。将空气通过灌满氢氧化钠溶液的洗瓶就可以得到所需的水饱和的、没有二氧化碳的空气。堆肥容器每周振荡一次,防止板结,保证微生物与试验材料充分接触。

4、在试验期间定期用总有机碳分析仪测量每个堆肥容器排放气中的二氧化碳的含量。在生物分解阶段至少每天测量2次,时间间隔大约6h,在平稳阶段,每天至少测量1次。

5、堆肥周期不超过6个月。如果还能观测到明显的生物分解现象,则试验周期应当延长到恒定平稳阶段为止,如果平稳阶段提前出现,则可以缩短试验周期。

计算二氧化碳理论释放量(ThCO2),以克(g)表示。

ThCO2=MTOT×CTOT×44/12

式中:

MTOT——试验开始时加入堆肥容器的试验材料中的总干固体,单位为克(g);

CTOT——试验材料中总有机碳与总干固体的比,单位为克每克(g/g);

44和12——分别表示二氧化碳的分子量和碳的原子量。

计算生物分解百分率(Dt)(%):

Dt=[(CO2)T-(CO2)B]/ThCO2×100

式中:

(CO2)T——每个含有试验混合物的堆肥容器累计放出的二氧化碳量,单位为克每个容器(g/容器)

(CO2)B——空白容器累计放出的二氧化碳量平均值,单位为克每个容器(g/容器);

ThCO2——试验材料产生的二氧化碳理论释放量,单位为克每个容器(g/容器)。

根据计算的生物分解百分率作出试验材料的生物分解曲线(生物分解百分率与时间的关系曲线),从生物分解曲线的平坦部分读取平均生物分解率值,记录为该试验材料的生物分解率。

采用上述测试项目和方法,分别检测并评定实施例1中所生产可降解复合无纺布和常规用于擦拭巾的复合无纺布,即上下两表面层为熔喷无纺布层,中间层为木浆纤维。

由以上测试数据可以看出,由于实施例1中的可降解复合无纺布表层为可降解聚乳酸熔喷层,中间纤维层由粘胶纤维组成,粘胶纤维为再生纤维素纤维,均可在堆肥环境下可以自然降解,产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入大气,不会造成温室效应,解决了传统擦拭无纺布由于采用聚丙烯树脂作为外层,在自然界中无法完成生物降解的问题。同时,粘胶纤维的纤维长度约35mm~76mm,而常规用于擦拭巾的无纺布中间层为木浆纤维的纤维长度约为1mm~4mm,因此采用具有较长纤维长度的粘胶纤维作为中间层纤维时不易从上、下表面层的纤维孔隙中钻出。

实施例2

如图3、图4所示,木浆纤维22通过过开松辊E2,将其开松打散,在辅助气流的作用下通过喷管B2形成由木浆纤维组成的中间层纤维网24。

采用熔喷法工艺,将可降解聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)加热,熔融,利用热气流将从喷丝板C2和C2’中喷出的熔体细流吹散成很细的纤维束,伴随气流形成的熔喷纤维网23和23’,并与由木浆纤维组成的中间层纤维网24的两个侧面处相交汇,形成两侧是熔喷纤维网层23和23’,中间层纤维网24是木浆纤维组成的多层结构纤维网,其中,熔喷纤维为可降解聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)纤维,可以为可降解单组分熔喷纤维,也可以是可降解双组分熔喷纤维,其中,可降解双组份熔喷纤维可以是可降解双组份皮芯型熔喷纤维、可降解双组份桔瓣型熔喷纤维或可降解双组份并列型熔喷纤维;中间层纤维的重量占复合无纺布总重量的百分比为70%。

所述的多层纤维网先通过热风烘箱F2使得上、下表面层中的可降解双组分熔喷纤维的表层可以在热风作用下熔融,并与相邻的纤维之间相互粘结在一起,然后再通过一对压花辊D2将纤维网固结在一起,形成上、下两层为熔喷纤维层23和23’,中间层纤维网24是由木浆纤维22组成的复合无纺布25,其中,熔喷纤维层23、23’和中间层纤维网24相邻层之间具有纤维交织穿插区域。

将实施例2中所生产的可降解复合无纺布和常规用于擦拭巾的复合无纺布进行检测和评定,检测数据如下:

测试项目

采用上述结构和制造方法生产的可降解复合擦拭无纺布,中间纤维层24是由木浆纤维22组成的,其中木浆纤维属于可降解吸水纤维,上、下表面层由可降解的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)熔喷纤维组成,在可降解材料中,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是对苯二甲酸、己二酸和丁二醇的三元共聚物,易加工,有较强的韧性和良好的生物降解性,在土壤或堆肥的条件下分解为二氧化碳、生物质和水,具有良好的生物降解性,同时形成的无纺布手感较聚乳酸等纤维材料柔软,具有较好的弹性,耐热性好。

实施例3

如图5、图6所示,将粘胶纤维通过梳理机A3,将其梳理成粘胶纤维纤维网31,木浆纤维32通过开松辊E3,将其开松打散,并与粘胶纤维网31相混合后在辅助气流的作用下通过喷管B3形成由粘胶纤维和木浆纤维共混后组成的中间层纤维网34。

采用熔喷法工艺,将50%聚乳酸和50%聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)分别加热,熔融,利用热气流将从喷丝板C2和C2’中喷出的熔体细流吹散成很细的纤维束,伴随气流形成的熔喷纤维网33和33’,并与由粘胶纤维和木浆纤维共混后组成的中间层纤维网34的两个侧面处相交汇,形成两侧是熔喷纤维网层33和33’,中间层纤维网34是粘胶纤维和木浆纤维共混后组成的多层结构纤维网,其中,熔喷纤维为可降解双组份熔喷纤维,可降解双组份熔喷纤维可以为可降解双组份皮芯型纤维,也可以是可降解双组份桔瓣型纤维或可降解双组份并列型纤维;中间层纤维的重量占复合无纺布总重量的百分比为80%;中间纤维层中粘胶纤维的含量为50%,所述中间纤维层中和粘胶纤维共混的纤维除木浆纤维外,还可以是其他可降解吸水纤维,如棉纤维等。

所述的多层纤维网先通过热风烘箱F3使得上、下表面层中的可降解双组份熔喷纤维的表层中含有低熔点聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)树脂,可以在热风作用下熔融,并与相邻的纤维之间相互粘结在一起,然后再通过一对压花辊D3将纤维网固结在一起,形成上、下两层为熔喷纤维层33和33’,中间层纤维网34是由粘胶纤维网31和木浆纤维32共混后组成的复合无纺布35,其中,熔喷纤维层33、33’和中间层纤维网34相邻层之间具有纤维交织穿插区域。

将实施例3中所生产的复合无纺布和常规用于擦拭巾的复合无纺布进行检测和评定,检测数据如下:

采用上述结构和制造方法生产的可降解复合无纺布,上、下表面层的可降解双组份纤维表面含有低熔点树脂聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT),加热后低熔点树脂开始熔融,相邻纤维容易粘连在一起,增加了表面层的粘结强度,有效防止了中间纤维层中的可降解吸水纤维的溢出,出现“掉毛”现象。并且该复合擦拭无纺布上、下表面层和中间层均采用可降解材质,可以采用填埋法进行废弃物处理,在土壤中降解,而产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入大气,不会造成温室效应。

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