CN109837654A

CN109837654A - 一种乌拉草纤维水刺非织造材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109837654A
Application number: CN201910153719.1A
Authority: CN
Inventors: 刘亚; 程博闻; 庄旭品; 夏磊; 梁雪松; 冯惠; 周羽; 张昊
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明提供了一种乌拉草纤维水刺非织造材料及其制备方法和应用，属于纺织材料技术领域，本发明提供了一种乌拉草纤维水刺非织造材料的制备方法，包括以下步骤：采用双相水溶液法提取乌拉草纤维；将所述乌拉草纤维分散在水中，得到乌拉草纤维悬浮液；将所述乌拉草纤维悬浮液湿法成网，得到乌拉草纤网；将所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料；将所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料进行干燥，得到乌拉草纤维水刺非织造材料。本发明制备的乌拉草纤维水刺非织造材料纤维素含量高，纤维均匀性、抗菌性和吸湿性能好，强度高，透气性好，且制备方法简单，生产效率高。

Description

一种乌拉草纤维水刺非织造材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种乌拉草纤维水刺非织造材料及其制备方法和应用。

背景技术

乌拉草又称靰鞡草，是单子叶植物纲莎草科薹草属植物，其内部分子结构独特，能自动调节与保持湿润程度，使其产品具有冬暖夏凉的效果；乌拉草中含有丰富的植物蛋白和人体需要的锌、铁、钙等元素，能促进人体血液循环和新陈代谢，对改善睡眠质量、健脑醒目非常有利；同时乌拉草对真菌和细菌有极强的抑制作用，是植物界中仅存的两种可以终身抵御真菌侵蚀与螨虫寄生的植物之一，对人体健康有利。因此，利用乌拉草制作的家用纺织品具有非常优异的抗菌防螨和保健功效，对于现代人亚健康的改善非常有效。

目前乌拉草家用纺织品的专利多为实用新型专利，如中国专利CN201220237412.3介绍了一种乌拉草保健床垫，中国专利CN201621208816.4介绍了一种乌拉草保健床垫，中国专利CN201621209003.7介绍了一种防潮环保乌拉草床垫，中国专利CN201720189668.4介绍了一种可方便拆卸的乌拉草床垫，这些专利的特点都是将乌拉草铺成草层或者作为填充材料放置在床垫中，使用过程中发挥乌拉草的功效，起到一定的保健功效。另外，中国专利CN201620696329.0介绍了一种保健枕，中国专利CN201820133302.X介绍了一种组合保健耳枕，这些保健枕也是通过将乌拉草粉碎之后填充到枕芯来发挥其保健功效的。

上述对于乌拉草制品的应用，都是以乌拉草铺叠和填充来制备乌拉草制品，使用一段时间后乌拉草会随着外力的作用发生位移，影响产品的性能和使用寿命，很难使其保健功能完全发挥出来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乌拉草纤维水刺非织造材料及其制备方法和应用，本发明制备的乌拉草纤维水刺非织造材料纤维素含量高，纤维均匀性、抗菌性和吸湿性能好，强度高，使用寿命长。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种乌拉草纤维水刺非织造材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用双相水溶液法提取乌拉草纤维；

(2)将步骤(1)所述乌拉草纤维分散在水中，得到乌拉草纤维悬浮液；

(3)将步骤(2)所述乌拉草纤维悬浮液湿法成网，得到乌拉草纤网；

(4)将步骤(3)所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料；

(5)将步骤(4)所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料进行干燥，得到乌拉草纤维水刺非织造材料。

优选地，步骤(1)中所述乌拉草纤维的长度为20～40mm；所述乌拉草纤维的直径为30～50μm。

优选地，步骤(2)中所述乌拉草纤维悬浮液的浓度为0.1～0.2wt％。

优选地，在步骤(2)中所述分散过程中添加分散剂，所述分散剂为聚氧乙烯。

优选地，步骤(2)中所述分散在超声条件下进行，所述超声的功率为15～60kHz。

优选地，所述湿法成网在真空抽吸条件下进行，所述真空抽吸的真空度为-15～-10kPa。

优选地，步骤(4)中所述水刺加固的水压为3～8MPa。

优选地，步骤(5)中所述干燥的温度为105～120℃。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的乌拉草纤维水刺非织造材料。

本发明还提供了上述技术方案所述乌拉草纤维水刺非织造材料在家用纺织品中的应用。

本发明提供了一种乌拉草纤维水刺非织造材料的制备方法，包括以下步骤：(1)采用双相水溶液法提取乌拉草纤维；(2)将步骤(1)所述乌拉草纤维分散在水中，得到乌拉草纤维悬浮液；(3)将步骤(2)所述乌拉草纤维悬浮液湿法成网，得到乌拉草纤网；(4)将步骤(3)所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料；(5)将步骤(4)所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料进行干燥，得到乌拉草纤维水刺非织造材料。本发明采用双相水溶液法能够除去乌拉草中的果胶、半纤维素，提高乌拉草纤维中纤维素的含量；然后将乌拉草纤维均匀分散在水中，为后续形成均匀的乌拉草纤网提供有利基础；在乌拉草纤网成型过程中，去除乌拉草纤维悬浮液中的水分，能够更好的吸收水针能量固网；利用水刺加固提高乌拉草纤维水刺非织造材料的强度和透气性。本发明制备的乌拉草纤维水刺非织造材料纤维素含量高，纤维均匀性、抗菌性和吸湿性能好，强度高，透气性好，且制备方法简单，生产效率高，适宜制作枕套、床单等家用纺织品。

具体实施方式

(1)采用双相水溶液法提取乌拉草纤维；

本发明采用双相水溶液法提取乌拉草纤维，在本发明中，采用双相水溶液法提取乌拉草纤维的具体步骤参见刘慧等著“双相水溶液法制备乌拉草纤维”，《东华大学学报》，2017年4月第43卷第2期。在本发明中，所述乌拉草纤维的长度优选为20～40mm，更优选为25～35mm；所述乌拉草纤维的直径优选为30～50μm，更优选为35～45μm。

得到乌拉草纤维后，本发明将所述乌拉草纤维分散在水中，得到乌拉草纤维悬浮液。在本发明中，所述分散优选在超声条件下进行，所述超声的功率优选为15～60kHz，更优选为25～50kHz；超声的时间优选为5～20min，更优选为8～15min。本发明在乌拉草纤维分散过程中，可以添加分散剂或不添加分散剂，在本发明的实施例中，优选添加浓度为0.05wt％的聚氧乙烯作为分散剂，有利于提高乌拉草纤维在水中的分散均匀度。在本发明中，所述乌拉草纤维悬浮液的浓度优选为0.1～0.2wt％。

得到乌拉草纤维悬浮液后，本发明将所述乌拉草纤维悬浮液湿法成网，得到乌拉草纤网。在本发明中，所述湿法成网的具体步骤优选为：先将乌拉草纤维悬浮液输送至斜网成型装置上部的流浆箱中，加入水稀释，然后在斜网成型装置上形成乌拉草纤网。在本发明中，所述流浆箱中乌拉草纤维悬浮液与水的质量比优选为1:(20～40)。

在本发明中，所述湿法成网优选在真空抽吸条件下进行，所述真空抽吸的真空度为-15～-10kPa。在本发明中，所述斜网与水平面的夹角优选为10°～15°，更优选为12°～15°。

本发明对所述乌拉草纤网的厚度和孔径没有特殊的要求，根据乌拉草纤维水刺非织造材料的定量和孔径要求来进行设计即可。

得到乌拉草纤网后，本发明将所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料。在本发明中，所述水刺加固的水压优选为3～8MPa。在具体的实施方式中，当乌拉草纤维水刺非织造材料的定量为30～40g/m²时，水刺加固的水压优选依次为3MPa、4MPa、4MPa、5MPa、5MPa；当乌拉草纤维水刺非织造材料的定量为50～80g/m²时，水刺加固的水压优选依次为3MPa、5MPa、5MPa、6MPa、6MPa；当乌拉草纤维水刺非织造材料的定量为90～120g/m²时，水刺加固的水压优选依次为3MPa、5MPa、5MPa、8MPa、8MPa。在本发明中，由于乌拉草纤网中纤维较短，刚开始进入水刺区域时还没有进行缠结固网，为防止将乌拉草纤网中的纤维冲散，水压较小，产品定量低的时候以多道低水压完成水刺缠结，防止水压过大刺破乌拉草纤网；当产品定量增大时，可以适当增大水压。本发明通过对水刺加固水压的控制有利于乌拉草纤网充分吸收水针能量，进行水刺缠结，形成具有一定强度的均匀水刺非织造材料。

得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料后，本发明将所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料进行干燥，得到乌拉草纤维水刺非织造材料。在本发明中，所述干燥优选采用热空气干燥，所述干燥的温度优选为105～120℃，更优选为110～120℃。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的乌拉草纤维水刺非织造材料。在本发明中，所述乌拉草纤维水刺非织造材料的定量优选为30～120g/m²，更优选为40～120g/m²；所述乌拉草纤维水刺非织造材料的透气率优选为280～420L/(m²·s)，更优选为360～420L/(m²·s)。

本发明还提供了上述技术方案所述乌拉草纤维水刺非织造材料在家用纺织品中的应用。在本发明中，所述家用纺织品优选包括床单、枕套等与人体相接触的家用纺织品。本发明制备的乌拉草纤维水刺非织造材料尺寸稳定性好，强度高、生产效率高，对改善人体亚健康具有非常重要的意义。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

首先对乌拉草原料进行预氧处理：将乌拉草洗净烘干，浸入包括质量分数为8％的H₂O₂、1％的NaOH和1％的JFC-2(中文名称为仲辛醇聚氧乙烯醚)组成的混合溶液中，浴比为1:20，在65℃条件下处理1.5h，取出后冷却至室温并冲洗干净，烘干到恒重；然后双相水溶液法提取乌拉草纤维：采用PEG-2000/无机盐溶液体系，其中PEG-2000配制成质量分数为10％的水溶液，无机盐溶液中含质量分数为2.5％的NaOH、质量分数为1.5％的Na₂SO₃和质量分数为1.5％的Na₂CO₃；将PEG-2000水溶液与无机盐溶液以质量比1:1均匀混合均匀，浴比为1:20，温度为90℃，时间为2h，得到乌拉草纤维，所得乌拉草纤维中纤维素含量为60％，乌拉草纤维的长度为20mm，直径为30μm；乌拉草纤维的断裂强度为2.8cN/dtex(检测标准为GB/T14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验法》)；乌拉草纤维的甲醛含量为0，对金黄色葡萄球菌的抗菌性为51.6％(检测标准为GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》)；乌拉草纤维的回潮率为12.64％；

得到乌拉草纤维后，将乌拉草纤维加入水中，体系浓度为0.2wt％，再加入0.05wt％的聚氧乙烯，通过超声分散使乌拉草纤维均匀悬浮在水溶液中，得到乌拉草纤维悬浮液，其中，超声的功率为40kHz；超声的时间为10min；

得到乌拉草纤维悬浮液后，将所述乌拉草纤维悬浮液输送至斜网成形装置上部的流浆箱中，再加入20倍重量的水稀释，然后在与水平方向呈10°夹角的斜网帘上沉积形成湿法纤网，大部分的水通过网下真空抽吸箱的作用被抽吸走，得到乌拉草纤网，其中，真空抽吸箱的真空度为-10kPa；

得到乌拉草纤网后，将所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料，其中，水刺加固的水压依次为3MPa、4MPa、4MPa、5MPa、5MPa；

得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料后，将所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料采用热风烘筒干燥，其中，干燥温度为110℃，得到定量为40g/m²的乌拉草纤维水刺非织造材料。

实施例2

乌拉草纤维的制备方法与实施例1相似，不同之处仅在于采用双相水溶液法提取乌拉草纤维时，无机盐溶液中NaOH的质量分数为2％，提取的温度为85℃，提取的时间为3h，所得乌拉草纤维中纤维素含量为60％，乌拉草纤维的长度为30mm，直径为30μm；乌拉草纤维的断裂强度为3.4cN/dtex(检测标准为：GB/T14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验法》)；乌拉草纤维的甲醛含量为0，对金黄色葡萄球菌的抗菌性为55.3％(检测标准为GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》)；乌拉草纤维的回潮率为13.02％；

得到乌拉草纤维后，将乌拉草纤维加入水中，体系浓度为0.1wt％，再加入0.05wt％的聚氧乙烯，通过超声分散使乌拉草纤维均匀悬浮在水溶液中，得到乌拉草纤维悬浮液，其中，超声的功率为50kHz；超声的时间为15min；

得到乌拉草纤维悬浮液后，将所述乌拉草纤维悬浮液输送至斜网成形装置上部的流浆箱中，再加入20倍重量的水稀释，然后在与水平方向呈12°夹角的斜网帘上沉积形成湿法纤网，大部分的水通过网下真空抽吸箱的作用被抽吸走，得到乌拉草纤网，其中，真空抽吸箱的真空度为-12kPa；

得到乌拉草纤网后，将所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料，其中，水刺加固的水压依次为3MPa、5MPa、5MPa、6MPa、6MPa；

得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料后，将所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料采用热风烘筒干燥，其中，干燥温度为120℃，得到定量为80g/m²的乌拉草纤维水刺非织造材料。

实施例3

乌拉草纤维的制备方法与实施例1相似，不同之处仅在于采用双相水溶液法提取乌拉草纤维时，无机盐溶液中NaOH的质量分数为1.5％，提取的温度为90℃，提取的时间为3h，所得乌拉草纤维中纤维素含量为62％，乌拉草纤维的长度为40mm，直径为40μm；乌拉草纤维的断裂强度为4.3cN/dtex(检测标准为：GB/T14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验法》)；乌拉草纤维的甲醛含量为0，对金黄色葡萄球菌的抗菌性为58.4％(检测标准为GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》)；乌拉草纤维的回潮率为14.28％；

得到乌拉草纤维后，将乌拉草纤维加入水中，体系浓度为0.1wt％，再加入0.05wt％的聚氧乙烯，通过超声分散使乌拉草纤维均匀悬浮在水溶液中，得到乌拉草纤维悬浮液，其中，超声的功率为60kHz；超声的时间为15min；

得到乌拉草纤维悬浮液后，将所述乌拉草纤维悬浮液输送至斜网成形装置上部的流浆箱中，再加入20倍重量的水稀释，然后在与水平方向呈15°夹角的斜网帘上沉积形成湿法纤网，大部分的水通过网下真空抽吸箱的作用被抽吸走，得到乌拉草纤网，其中，真空抽吸箱的真空度为-15kPa；

得到乌拉草纤网后，将所述乌拉草纤网进行水刺加固，得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料，其中，水刺加固的水压依次为3MPa、5MPa、5MPa、8MPa、8MPa；

得到湿态乌拉草纤维水刺非织造材料后，将所述湿态乌拉草纤维水刺非织造材料采用热风烘筒干燥，其中，干燥温度为120℃，得到定量为120g/m²的乌拉草纤维水刺非织造材料。

试验例1

将实施例1～3制备得到的乌拉草纤维水刺非织造材料进行性能测试，所得结果见表1。

表1性能测试结果

由表1可以看出，本发明制备的乌拉草纤维水刺非织造材料具有较好的透气率和优异的强度以及韧性，具有较好的使用寿命，是一种绿色环保、具有抗菌保健功能的家用纺织品材料。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种乌拉草纤维水刺非织造材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用双相水溶液法提取乌拉草纤维；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述乌拉草纤维的长度为20～40mm；所述乌拉草纤维的直径为30～50μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述乌拉草纤维悬浮液的浓度为0.1～0.2wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中所述分散过程中添加分散剂，所述分散剂为聚氧乙烯。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述分散在超声条件下进行，所述超声的功率为15～60kHz。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述湿法成网在真空抽吸条件下进行，所述真空抽吸的真空度为-15～-10kPa。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述水刺加固的水压为3～8MPa。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述干燥的温度为105～120℃。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的乌拉草纤维水刺非织造材料。

10.权利要求9所述的乌拉草纤维水刺非织造材料在家用纺织品中的应用。