CN103938368A - 一种具有单向导水功能的水刺非织造材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有单向导水功能的水刺非织造材料及其制备方法和应用，所述水刺非织造材料由亲水性纤维和疏水性纤维分别梳理成网后复合，水刺加固制得。制备方法：将亲水性纤维和疏水性纤维分别进行梳理，得到亲水性纤维纤网、疏水性纤维纤网；将上述亲水性纤维纤网和疏水性纤维纤网，铺网复合，得到复合纤网，进行水刺加固；然后静置晾干，即得。应用于医用防护服、创伤辅料和尿布包覆层。本发明可加工纤维范围广泛，可直接使用现有生产设备，生产过程环保、无污染。
Description
技术领域
本发明属于导水功能材料及其制备和应用领域，特别涉及一种具有单向导水功能的水刺非织造材料及其制备方法和应用。
背景技术
非织造材料由于其原料广泛、工艺种类多、技术变化灵活、生产速度高及生产成本低等特点，广泛应用于国民经济的各个领域。随着经济的发展和科技的进步，非织造新材料、新工艺、新产品在不断涌现，应用领域在不断拓展。
水刺加固作为非织造材料的机械加固工艺之一，具有生产速度高、生产过程无环境污染等优点，其产品多为用即弃类材料，现广泛且大量用于医用及民用卫生材料等领域。
而在医用卫生材料领域，以医用防护服为例，由于使用者的汗液产生却无法排出防护服，或者有血液及其他液体渗透防护服，会影响防护服使用的舒适性，且可能造成细菌在防护服上的滋生，从而导致感染，带来不必要的风险。其既需要对水、酒精、血液的抗渗透性，又需要对人体汗液的导水性。在民用卫生材料领域，以纸尿裤为例，具有单向导水功能的纸尿裤包覆层可以在让尿液渗透的同时防止其反渗，避免滋生细菌和影响舒适感。由此，医用、民用卫生材料领域内的产品是存在对于单向导水功能的需求的。
而织物分为机织物、针织物和非织造布三种。对于机织物及针织物的单向导水功能，国内外早已进行了大量的研究，具体归纳如下：
一、机织物、针织物领域单向导水功能的研究进展
专利201010149632.6公开了一种单向快速导湿复合结构机织面料的加工工艺，用吸湿性好的纤维和吸湿性差的纤维分别加工成单层、双层及多层织物的两个外表面，使织物两个外表面具有吸湿性差异。
专利201110311745.6公开了一种具有单向导湿功能的针织面料及其加工工艺，为双层织物结构，内层为拒水丙纶纤维，外层为亲水纤维，经过坯布织造、坯布前处理、染色、还原清洗及定型后，使产品具有内外层亲水性差异。
专利201110004380.2公开了一种具有单疏单亲单向导水特性的全棉服装面料的制备方法，采用转移涂层技术，在中间载体上加入具有转移涂层图案的疏水性化学试剂，形成疏水性化学试剂液膜，再将液膜和全面织物在压力下复合，在亲水型全棉织物的表面形成疏水性表层结构，使产品具有亲水疏水差异。
对于以上的机织物或针织物，通过改变内外两层的材料形成双层结构或者在一面添加拒水整理剂，使织物的两面的吸湿能力存在差异，而产生单向导湿的功能。其中，机织物需将纤维先纺制成纱线，再将纱线经纬交织；针织物需先将纤维纺制成纱线，再将纱线针织成互相串套的线圈；而非织造材料则是由纤维直接加工而成的、具有纤维随机排列结构的织物。由此，非织造材料的加工生产无需将纤维纺制成纱线，生产流程短，工艺简单、生产成本低。同时，目前已有的具备单向导水功能的机织物及针织物，在生产实践中多用于服装领域，对于用即弃类产品而言，其加工工艺复杂、流程长、生产成本高，因此不便作为用即弃类产品而大规模生产和使用。由于机织物和针织物与非织造材料的结构、性能及生产工艺均不同，目前已有的具有单向导水功能的机织物或针织物的生产工艺，不容易直接用于具有单向导水功能的非织造材料。而在非织造材料领域内，对于具有单向导水功能的非织造材料的研究尚处于起步阶段，国内外仅有屈指可数的已申请专利，如下：
二、非织造材料领域单向导水功能的研究进展
专利200910239652.X公开了一种单向导湿的全棉水刺无纺布、制品及其制造方法。全棉水刺无纺布包括全棉水刺无纺布基体，所述全棉水刺无纺布基体包括疏水面和亲水面，所述疏水面含有用于将水分从所述疏水面传导至所述亲水面的疏水物质。其采用纳米羊毛颗粒作为将水分从疏水面传导至亲水面的疏水物质，通过将纳米羊毛乳液喷涂在纯棉水刺非织造材料单面，或者对纯棉水刺非织造材料进行平网单面印刷的方式制造，但纳米羊毛颗粒其本身造价昂贵，且乳液喷涂或平网印刷作为后整理工序，使工艺变得复杂，生产流程长，需添加新的后整理设备。
专利201210057127.8公开了一种纯棉单向导湿功能性非织造布的生产方法，将纯棉非织造布放置在具有拒水效果的雾化微珠环境中，使雾化微珠由非织造布的一面向另一面缓慢渗透，从而使纯棉非织造布的一面向另一面缓慢渗透，从而使纯棉非织造布种的拒水成分成梯度分布，形成良好的虹吸效果，产生单向导湿作用。但先配置含氟拒水整理剂水溶液，再进行超声波雾化，制备含氟整理剂雾化微珠，这种整理方式费时费力，对设备、生产条件要求较高，不易大规模生产。而且所使用的含氟拒水整理剂，其制备和使用过程对环境均有污染。
但上述两项专利仅仅针对纯棉非织造材料，有整理过程复杂、不易实现大规模生产，和整理剂的加工存在高污染现象的缺点。由此，本发明所提出的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料在实现导水功能方面具有比较性优势与针对性改进。同时，本发明所提出的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，由亲水性纤维和疏水性纤维复合后水刺加工而成，将不同种类的亲水性纤维和疏水性纤维进行组合，可获得不同的材料特性。如使用疏水性壳聚糖纤维作为疏水性纤维，其具有抑制细菌活性的抗菌作用。
综上所述，由于结构、性能、加工工艺不同而无法将已有的具有单向导水功能的机织物和针织物的加工方法直接用于非织造材料，且为了克服具有单向导水功能的机织物、针织物不便于大规模生产用即弃类产品，及整理剂整理制得的单向导水非织造材料加工复杂且污染环境的缺陷，和满足不同领域内对于具有单向导水功能材料的需要，研究出低成本、高速生产、环保的生产方式与材料结构显得十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有单向导水功能的水刺非织造材料及其制备方法和应用，本发明无需使用整理剂整理，生产过程绿色环保，无污染；生产设备，工艺流程短，工艺简单、生产速度快。
本发明的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，所述水刺非织造材料由亲水性纤维和疏水性纤维分别梳理成网后复合，水刺加固制得；其中亲水性纤维纤网的面密度为30-60g/m2，疏水性纤维纤网的面密度为30-60g/m2。
所述亲水性纤维为粘胶纤维、木浆纤维或海藻纤维。
所述亲水性纤维为粘胶纤维，为亲水性粘胶纤维。
所述疏水性纤维为壳聚糖纤维，为疏水性壳聚糖纤维。
所述粘胶纤维为1.5D/38mm，壳聚糖纤维为扁平带状1.5D/38mm。
本发明的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的制备方法，包括：
(1)将亲水性纤维和疏水性纤维分别进行梳理，得到亲水性纤维纤网、疏水性纤维纤网；其中纤维可进行手扯开松，以提高梳理质量；
(2)将上述亲水性纤维纤网和疏水性纤维纤网，铺网复合，得到复合纤网，进行水刺加固；然后静置晾干，即得具有单向导水功能的水刺非织造材料。
所述步骤(1)中梳理为纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
所述步骤(1)中疏水纤维进行喷水加湿，以提高梳理质量。
所述步骤(2)中水刺加固为一道预水刺，两道主水刺。
所述一道预水刺，两道主水刺的具体工艺参数为：预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
所述步骤(2)中静置晾干为：室温无风条件下进行静置晾干。
所述步骤(2)中亲水性纤维或疏水性纤维水刺加固，晾干后，将已水刺加固的非织造材料和未加固的纤网铺网复合，未水刺加固的纤网朝上，进行水刺加固。
本发明的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的应用，所述单向导水功能的水刺非织造材料应用于医用防护服、创伤辅料和尿布包覆层。
有益效果
(1)整理剂的制造和使用会造成环境污染，而本发明无需使用整理剂进行整理，生产过程绿色环保、无污染；
(2)使用整理剂整理需添加非织造材料后整理工序，而本发明可直接使用现有的生产设备，工艺流程短，工艺简单、生产速度快；
(3)本发明可加工纤维种类的范围广，可在市场有售的各类亲水性、疏水性纤维中按需求进行纤维种类的组合，且组合后的材料可具有功能性，如壳聚糖纤维抗菌等；
(4)本发明所制得的非织造材料在非织造材料领域内实现了单向导水功能，使用亲水性和疏水性的天然来源的纤维材料，可广泛用于医用、民用卫生材料领域，如医用防护服、创伤辅料和尿布包覆层等。
附图说明
图1为本发明一种具有单向导水功能的水刺非织造材料结构示意图；其中亲水性纤维1，疏水性纤维2，亲水层3，混合层4，拒水层5；
图2为本发明一种具有单向导水功能的水刺非织造材料导水原理图；其中亲水层1，拒水层3，混合层2；
图3为本发明一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的导水效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
选用亲水性粘胶纤维，纤网面密度50g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将两张梳理成网后的纤网复合后喂入水刺机，进行一道预水刺，两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量粘胶与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的梳理
将步骤(1)所准备的纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
粘胶纤网的面密度为50g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
将两种纤维的纤网手工铺网复合，准备进行水刺加固。
(3)复合纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的复合纤网置于水刺机输网帘上。将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(4)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
实施例2
选用亲水性粘胶纤维，纤网面密度50g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将壳聚糖纤网进行一道预水刺和两道主水刺，晾干后与粘胶纤网进行复合，复合后再进行一道预水刺和两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量粘胶与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的梳理
将步骤(1)所准备的纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
粘胶纤网的面密度为50g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
(3)壳聚糖纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的壳聚糖纤网喂入水刺机，将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。(4)壳聚糖非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的壳聚糖纤维非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
(5)复合纤网的水刺加固
将步骤(4)得到的壳聚糖非织造材料同步骤(2)制成的粘胶纤网进行手工铺网复合。复合后喂入水刺机，将粘胶纤维纤网一面朝上，进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(6)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
实施例3
选用亲水性粘胶纤维，纤网面密度50g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将粘胶纤维纤网进行一道预水刺和两道主水刺，晾干后与壳聚糖纤维纤网进行复合，复合后再进行一道预水刺和两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量粘胶与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的梳理
将步骤(1)所准备的纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
粘胶纤网的面密度为50g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
(3)粘胶纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的粘胶纤网喂入水刺机，将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(4)粘胶非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的粘胶纤维非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
(5)复合纤网的水刺加固
将步骤(4)得到的粘胶非织造材料同步骤(2)制成的壳聚糖纤网进行手工铺网复合。复合后喂入水刺机，将壳聚糖纤维纤网一面朝上，进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(6)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
实施例4
选用亲水性粘胶纤维，纤网面密度50g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将粘胶纤维纤网和壳聚糖纤网分别进行一道预水刺和两道主水刺，在晾干后进行复合，复合后再进行一道预水刺和两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量粘胶与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的梳理
将步骤(1)所准备的纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
粘胶纤网的面密度为50g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
(3)粘胶纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的粘胶纤网喂入水刺机，将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(4)粘胶非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的粘胶纤维非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
(5)壳聚糖纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的壳聚糖纤网喂入水刺机，将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(6)壳聚糖非织造材料的干燥
将步骤(5)制成的壳聚糖纤维非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
(7)复合纤网的水刺加固
将步骤(4)得到的粘胶非织造材料同步骤(6)得到的壳聚糖非织造材料进行复合。复合后喂入水刺机，进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(8)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
实施例5
选用亲水性木浆纤维，纤网面密度30g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将两张纤网复合后喂入水刺机，进行一道预水刺，两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量木浆与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的制备
将步骤(1)所准备的木浆纤维喂入气流成网机，经气流成网后输出纤网。
将步骤(1)所准备的壳聚糖纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
木浆纤网的面密度为30g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
将两种纤维的纤网手工铺网复合，准备进行水刺加固。
(3)复合纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的复合纤网置于水刺机输网帘上。将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(4)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
实施例6
选用亲水性海藻纤维，纤网面密度50g/m2；选用疏水性壳聚糖纤维，纤网面密度40g/m2。将两张梳理成网后的纤网复合后喂入水刺机，进行一道预水刺，两道主水刺。
(1)所用纤维的准备
准备适量海藻与壳聚糖纤维，按照所需纤网面密度称取相应质量的纤维，为了提高梳理质量，对纤维进行手扯开松，并对壳聚糖纤维进行喷水加湿。
(2)纤网的梳理
将步骤(1)所准备的纤维喂入梳理机进行梳理，梳理后输出纤网。
海藻纤网的面密度为40g/m2，壳聚糖纤网的面密度为40g/m2。
将两种纤维的纤网手工铺网复合，准备进行水刺加固。
(3)复合纤网的水刺加固
将步骤(2)制成的复合纤网置于水刺机输网帘上。将纤网进行一道预水刺，两道主水刺。预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
(4)复合非织造材料的干燥
将步骤(3)制成的复合非织造材料在室温无风条件下静置晾干。
本发明如图1，亲水性纤维1构成亲水层3，疏水性纤维2构成拒水层5，由于两种纤维互相缠结，水刺后形成了亲水性纤维1与疏水性纤维2共同存在的混合层4。
如图2，本发明所提供的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，由亲水层1，拒水层3和混合层2所组成。亲水层1和拒水层3的共同作用对液体产生附加压力差，造成差动毛细效应。当液体接触拒水层3时，附加压力差使得液体向亲水层1定向移动，而流动至亲水层1的液体会在亲水层1内迅速扩散，接触到亲水层1表面的液体会逐渐蒸发；当液体接触亲水层1时，附加压力差阻止了液体向拒水层3的移动，液体在亲水层1内迅速扩散而不会渗透拒水层。由此，本发明是所提供的水刺非织造材料是具有单向导水功能的。
如图3，将水滴加在亲水层时，水会在亲水层上发生铺展，而不会产生导水现象，此时产品为透水面。将水滴加在拒水层时，水会从拒水层渗透至亲水层，产生了导水现象，此时产品为阻水面。因此，可以说，本发明是具有单向导水效果的。
Claims (10)
1.一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，其特征在于：所述水刺非织造材料由亲水性纤维和疏水性纤维分别梳理成网后复合，水刺加固制得；其中亲水性纤维纤网的面密度为30-60g/m2，疏水性纤维纤网的面密度为30-60g/m2。
2.根据权利要求1所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，其特征在于：所述亲水性纤维为粘胶纤维、木浆纤维或海藻纤维。
3.根据权利要求2所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，其特征在于：所述亲水性纤维为粘胶纤维，粘胶纤维为1.5D/38mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，其特征在于：所述疏水性纤维为壳聚糖纤维。
5.根据权利要求4所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料，其特征在于：所述壳聚糖纤维为1.5D/38mm。
6.一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的制备方法，包括：
(1)将亲水性纤维和疏水性纤维分别进行梳理，得到亲水性纤维纤网、疏水性纤维纤网；
(2)将上述亲水性纤维纤网和疏水性纤维纤网，铺网复合，得到复合纤网，进行水刺加固；然后静置晾干，即得具有单向导水功能的水刺非织造材料。
7.根据权利要求6所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中水刺加固为一道预水刺，两道主水刺。
8.根据权利要求7所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的制备方法，其特征在于：所述一道预水刺，两道主水刺的具体工艺参数为：预水刺，水刺压力为25Bar；第一道主水刺，水刺压力为35Bar；第二道主水刺，水刺压力为40Bar。
9.根据权利要求6所述的一种具有单向导水功能的水刺非织造材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中静置晾干为：室温无风条件下进行静置晾干。
10.一种如权利要求1-5任一所述的具有单向导水功能的水刺非织造材料的应用，其特征在于：所述单向导水功能的水刺非织造材料应用于医用防护服、创伤辅料和尿布包覆层。
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