CN108193377A - 一种含有纳米活性炭的面料、生产方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有纳米活性炭的面料，所述面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体；所述纳米活性炭颗粒的直径为纳米级。本发明涉及到一种含有纳米活性炭的面料，能够提高粘胶纤维的吸附能力；还涉及到一种含有纳米活性炭的面料的生产方法，能够制得含有纳米活性炭纤维的面料，与常规的活性炭纤维面料的生产工艺相比，大大简化了工艺流程。本发明还涉及一种含有纳米活性炭面料的应用，使得含有该面料的卫生巾、纸尿裤和医用护理用品具有很好的吸附性和除异味的性能。

Description

一种含有纳米活性炭的面料、生产方法及其应用

技术领域

本发明涉及纳米活性炭面料技术领域，尤其是一种含有纳米活性炭的面料、生产方法及其应用。

背景技术

活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的孔隙构造，活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积，能与气体(杂质)充分接触，从而赋予了活性炭所特有的吸附性能，使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将有害的杂质吸引到孔径中的目的。但不是所有的活性炭都能吸附有害气体，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下(过大或过小都不行)才能达到最佳吸附效果。

椰壳活性炭是以椰壳作为原料，以优质工艺精制而成，外型为不定型颗粒，具有机械强度高、孔隙结构发达、比表面积大、吸附速度快、对各种溶质和游离气等有良好的吸附能力，适用于高纯饮用水、饮料、酒类、食品和医药的除臭、除氯和液体脱色，并可广泛用于化学工业的溶剂回收和气体分离等。椰壳活性炭的物理吸附与化学吸附的双重特性，使其可以有选择地吸附空气中的各种有害物质，彻底达到消毒、除臭、除湿、杀菌的目的。活性炭是由各种富含炭的原料制造而成。因此，用不同的原料制造的活性炭必然会有不同孔隙分布特点及吸附效果。

活性炭纤维(ACF)是以有机纤维为前驱体通过不同途径而制得的一种新型功能性纤维，做为继粉状活性炭和粒状活性炭之后的第三代产品的新型功能吸附材料具有成型性好，耐酸、碱，电导性与化学稳定性好等特点。其不仅比表面积大、孔径适中、分布均匀及吸附速度快，而且具有不同的形态。活性炭纤维在催化、吸附方面具有独特的性能特征，其本身所具有的特性与孔结构、孔分布、微孔表面积以及表面化学等使之具有极大的开发价值。这种纳米活性炭纤维在生产时存在生产成本高和工艺复杂等问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种含有纳米活性炭的面料，使得组成面料的纤维集合体中含有活性炭纳米颗粒，可提高面料的吸附性。

本发明的另一目的是提供一种含有纳米活性炭的面料的生产方法，可使得制造该面料的工艺简化，缩短工艺流程。

本发明的第三个目的是提供一种含有纳米活性炭的面料在卫生巾、纸尿裤、医用护理用品中的应用，使得卫生巾、纸尿裤和医用护理用品具有更好的吸附性。

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含有纳米活性炭的面料，所述面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体；所述纳米活性炭颗粒的直径为纳米级。

作为上述方案的进一步说明，所述的纳米活性炭颗粒的直径为 500nm-1000nm。

作为上述方案的进一步说明，所述的纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒。

作为上述方案的进一步说明，所述的纤维为粘胶纤维。

本发明涉及的一种生产如权利权利要求1所述含有纳米活性炭的面料的方法，将含有纳米活性炭颗粒的纤维，在水刺生产线上经由开松、混合、梳理形成纤维网，纤维网再经过铺网、水刺制得含有纳米活性炭颗粒的纤维水刺无纺布。

作为上述方案的进一步说明，所述的含有纳米活性炭颗粒的纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)、将纳米活性炭颗粒加入至纤维的纺丝溶液中，搅拌至纳米活性炭均匀混合至纺丝溶液中；每100克所述的纺丝溶液中含有20-50克纳米活性炭颗粒；

(2)、将步骤(1)的纺丝溶液经挤压过滤后由喷丝板喷出，进入凝固浴形成再生纤维素丝条，再经由牵伸、切断、精炼、上油、烘干，制得符合要求的含有纳米活性炭颗粒的纤维。

本发明涉及一种如权利要求1所述的含有纳米活性炭的面料在卫生巾、纸尿裤、医用护理用品中的应用。

本发明的有益效果是：本发明涉及到一种含有纳米活性炭的面料，能够提高粘胶纤维的吸附能力；还涉及到一种含有纳米活性炭的面料的生产方法，能够制得含有纳米活性炭纤维的面料，与常规的活性炭纤维面料的生产工艺相比，大大简化了工艺流程。本发明还涉及一种含有纳米活性炭面料的应用，使得含有该面料的卫生巾、纸尿裤和医用护理用品具有很好的吸附性和除异味的性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一

本实施例所涉及的一种含有纳米活性炭的面料，面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体。纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒，直径为纳米级，为500nmnm。所使用的纤维为粘胶纤维。所使用的粘胶纤维的规格与常规粘胶纤维相同，细度为1.56dtex，长度为38mm。粘胶纤维中所含有的纳米活性炭的直径与纤维截面积的比值一般为1：50。该面料为水刺工艺制得。

实施例二

本实施例所涉及的一种含有纳米活性炭的面料，面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体。纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒，直径为纳米级，为800nm。所使用的纤维为粘胶纤维。所使用的粘胶纤维的规格与常规粘胶纤维相同，细度为1.56dtex，长度为38mm。粘胶纤维中所含有的纳米活性炭的直径与纤维截面积的比值一般为1：80。该面料为水刺工艺制得。

实施例三

本实施例所涉及的一种含有纳米活性炭的面料，面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体。纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒，直径为纳米级，为1000nm。所使用的纤维为粘胶纤维。所使用的粘胶纤维的规格与常规粘胶纤维相同，细度为1.56dtex，长度为38mm。粘胶纤维中所含有的纳米活性炭的直径与纤维截面积的比值一般为1：100。该面料为水刺工艺制得。

实施例一至三使用纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒作为粘胶纤维中的填充物，因为椰壳纳米活性炭具有机械强度高、孔隙结构发达、比表面积大、吸附速度快、对各种溶质和游离气等有良好的吸附能力等优点，可以显著的提高面料的吸附能力。

实施例四

本实施例涉及一种生产含有纳米活性炭的面料的方法，具体包括如下步骤：

(1)、将纳米活性炭颗粒加入至纤维的纺丝溶液中，搅拌至纳米活性炭均匀混合至纺丝溶液中；每100克所述的纺丝溶液中含有20-50克纳米活性炭颗粒，本实施例中优选每100克纺丝溶液是含有的纳米活性炭40克。

(2)、将步骤(1)的纺丝溶液经挤压过滤后由喷丝板喷出，进入凝固浴形成再生纤维素丝条，再经由牵伸、切断、精炼、上油、烘干，制得符合要求的含有纳米活性炭颗粒的纤维。

(3)、将含有纳米活性炭颗粒的纤维，在水刺生产线上经由开松、混合、梳理形成纤维网，纤维网再经过铺网、水刺制得含有纳米活性炭颗粒的纤维水刺无纺布。

在本实施例中所使用的纺丝溶液为粘胶纺丝溶液。粘胶纤维的纺丝通常采用湿法纺丝，在本实施例所要生产的为普通粘胶纤维，故采用一浴法纺丝，即粘胶纤维的凝固和纤维素黄酸酯的分解在同一个浴槽内完成。

凝固浴中由硫酸、硫酸钠、硫酸锌按一定的比例所组成的溶液。单独的硫酸溶液虽然也能用于粘胶纤维成型，但所得纤维的质量很差。主要是因为纤维素磺酸酯的分解速度过快，大分子还来不及经受足够的拉伸定向，纤维素已经再生出来，使得纤维的结构疏松，内外层结构不匀，强度低，纤维无实用价值。故一般要用组合凝固浴。纤维品种的不同，凝固浴组成及成形的温度等也不同。

根据凝固浴是由硫酸及硫酸盐组成，因此可以调整硫酸、硫酸钠、硫酸锌的纯度和凝固浴中该组分的浓度，从而得到所需要不同要求的凝固浴。纺丝溶液被挤出喷丝孔后形成细流而进入凝固浴，在凝固浴中被中和凝固而成溶胀丝条。根据本实施例中所生产的粘胶纤维中原料添加了纳米级活性性炭颗粒，对本实施例所使用的凝固浴进行了调整，硫酸的含量为118±2g/L，硫酸钠的含量为320±10g/L，硫酸锌的含量为11-12g/L，凝固浴的温度根据原料的不同作一些调整，温度范围为47-50℃，本实施例中优选为48℃。

在粘胶纤维的成型过程中硫酸的作用，一是使纤维黄酸钠分解，再生出纤维素和二硫化炭；二是中和粘胶中的NaOH，使粘胶凝固；三是使黄化时产生的副产物分解。硫酸的浓度要根据成型参数的波动而进行适当调整。凝固浴中硫酸的浓度除与生产纤维的品种有关外，还与粘胶的熟成度、粘胶的组成、纺丝的速度以及喷丝头的大小有关。

硫酸钠的主要作用是抑制硫酸的离解，从而延缓纤维黄酸钠的再生速度。硫酸钠是一种强电解质，能促使粘胶脱水和凝出。这些作用能改善纤维的物理机械性能。

当凝固浴中只含有硫酸和硫酸钠时，虽然制得强度较高的纤维，但因其刚性太高，不能全面符合纺织加工的要求。硫酸锌的加入，可改进纤维的成型效果，使纤维具有较高的韧性和较优良的耐疲劳性能。

硫酸锌除具有与硫酸钠相同的作用外，还有以下两个特殊作用：

一是能与纤维素黄酸钠作用生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌。这种中间产物的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多，有利拉伸。从而得到强度较高的纤维。

二是纤维素黄酸锌具有交联结构，能形成结晶中心，生成均匀而细小的结晶，避免大块结晶体的形成，从而使纤维结构均匀，强度、延伸度和钩接强度都可得到适当提高。

也可以用硫酸铝作凝固浴组分代替硫酸锌纺制粘胶纤维，这种使用硫酸铝的工艺技术方法凝固浴中以硫酸铝代替硫酸锌，其浓度掌握在6-20g/l，纺丝温度控制在35-60℃之间，通常的拉伸好后续的纺丝工序不变。用硫酸铝代替硫酸锌解决了因锌离子造成的环境污染。则另一种纺丝浴组成：6.5-12％的硫酸、0.3-2.0％的硫酸铝、18-26％的硫酸钠。

在纤维成形过程中的双扩散是指凝固浴中各组分扩散到细流的内部，而细流中的低分子组分(氢氧化钠和水)则扩散到凝固浴中。细流和凝固浴内各组分相互扩散的结果，使细流产生凝固、中和、盐析、分解、再生而形成固体纤维。

实施例五

本实施例涉及一种含有纳米活性炭的面料在卫生巾、纸尿裤、医用护理用品中的应用。

现有的妇女用卫生巾、纸尿裤、医用护理用品的结构中会设置表面层、吸收层和底层。一般在表面层与吸收层设置一层活性炭层来达到抑菌、过滤和吸附异味的效果。所使用的活性炭层一般为颗粒状，不但使得制造过程更为繁杂，而且使得在运输、储存和使用过程中，有可能会因为一些有外在因素使得产品的包装破损，使得颗粒状的活性炭层泄漏出来，造成不能使用。现在使用了含有含有纳米活性炭的面料在卫生巾、纸尿裤、医用护理用品中不用设置颗粒状活性炭层，避免了上述问题。使得卫生巾、纸尿裤、医用护理用品的制造过程更为简便，而且避免了颗粒状活性炭的泄漏。

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 (7)

1.一种含有纳米活性炭的面料，其特征在于：所述面料为含有纳米活性炭颗粒的纤维所组成的纤维集合体；所述纳米活性炭颗粒的直径为纳米级。

2.如权利要求1所述的含有纳米活性炭的面料，其特征在于，所述的纳米活性炭颗粒的直径为500nm-1000nm。

3.如权利要求1所述的含有纳米活性炭的面料，其特征在于：所述的纳米活性炭颗粒为椰壳纳米活性炭颗粒。

4.如权利要求1所述的含有纳米活性炭的面料，其特征在于，所述的纤维为粘胶纤维。

5.一种如权利权利要求1所述含有纳米活性炭的面料的生产方法，其特征在于，将含有纳米活性炭颗粒的纤维，在水刺生产线上经由开松、混合、梳理形成纤维网，纤维网再经过铺网、水刺制得含有纳米活性炭颗粒的纤维水刺无纺布。

6.如权利要求5所述的含有纳米活性炭的面料的方法，其特征在于，所述的含有纳米活性炭颗粒的纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)、将纳米活性炭颗粒加入至纤维的纺丝溶液中，搅拌至纳米活性炭均匀混合至纺丝溶液中；每100克所述的纺丝溶液中含有20-50克纳米活性炭颗粒；

(2)、将步骤(1)的纺丝溶液经挤压过滤后由喷丝板喷出，进入凝固浴形成再生纤维素丝条，再经由牵伸、切断、精炼、上油、烘干，制得符合要求的含有纳米活性炭颗粒的纤维。

7.一种如权利要求1所述的含有纳米活性炭的面料在卫生巾、纸尿裤、医用护理用品中的应用。