一種可全降解導流材料的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可全降解導流材料，該可全降解導流材料結(jié)構(gòu)組成如下：第一層為底襯層，其定量占該導流材料總定量的3-25%；第二層為第一環(huán)保層，能與第一層液體連通，其定量約占該導流材料總定量的20-35%；第三層為第二環(huán)保層，能與第二層液體連通，其定量約占該導流材料總定量的25-40%；第四層為第三環(huán)保層，能與第三層液體連通，其定量約占該導流材料總定量的30%-45%。本實用新型產(chǎn)品由PLA/PLA復合纖維代替了傳統(tǒng)的粘結(jié)固化材料，對環(huán)境無污染，延長了產(chǎn)品的使用期限；本實用新型產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和材料的選擇上均采用密度梯度設計，相對同等功能的產(chǎn)品，不僅具有很好的導流性能，還具有很好的抗返滲效果。
【專利說明】一種可全降解導流材料【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于氣流成網(wǎng)干法造紙【技術(shù)領域】，具體涉及一種結(jié)構(gòu)新穎、可完全生物降解、并具有快速液體導流及優(yōu)異的防返滲性能的導流材料。
【背景技術(shù)】
[0002]氣流成網(wǎng)干法造紙技術(shù)，亦稱為氣流成網(wǎng)非織造技術(shù)，不同于濕法造紙技術(shù)，在工藝過程基本不用水，不產(chǎn)生對環(huán)境有害的廢水，廢氣和廢渣等，是一種較為環(huán)保的生產(chǎn)工藝。由該工藝生產(chǎn)的無塵紙(亦有稱為膨化芯材)是以幾毫米長的木漿纖維為主要原料，通過氣流成網(wǎng)及不同固結(jié)方法生產(chǎn)出來的。利用該技術(shù)，通過原料的選擇，配比及工藝路線的選擇，可生產(chǎn)出各種不同厚度、不同柔軟度、不同吸濕性的材料。
[0003]氣流成網(wǎng)產(chǎn)品主要應用于一次性用即棄生活用紙產(chǎn)品，如婦女衛(wèi)生用品，成人護理失禁用品的吸收層，導流層等和擦試用品等。其中速滲、快速導流及防返滲是婦女衛(wèi)生用品的關鍵要求。速滲，快速導流和防返滲之間是相互制約，例如，較好的速滲和導流效果會使液體抗返滲性能下降。
[0004]速滲是指液體在制品表面留存的時間短暫，在極短的時間內(nèi)將液體輸送到功能層，來保持表面干爽?，F(xiàn)在的高端用即棄衛(wèi)生用品中的導流層多采用熱風無紡布和無塵紙聯(lián)合使用，以達到更好的導流速滲效果，這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品成本較高，生產(chǎn)效率也較低。
[0005]隨著環(huán)保標準的提高，對生活用紙產(chǎn)品的環(huán)保性能也有越來越高的要求。聚乳酸纖維(簡稱PLA)是一種可完全生物(或自然)降解的合成纖維，是采用可再生的玉米、木薯等淀粉原料，經(jīng)發(fā)酵制取乳酸，然后聚合成樹脂，再通過紡絲而制成纖維，故又稱玉米纖維。PLA纖維最突出的特點就是具有良好的生物相容性和生物降解性，在體內(nèi)逐漸降解成C02和H20，對人體無毒；它的廢棄物在自然界中自動降解成乳酸、二氧化碳和水，不污染環(huán)境，且產(chǎn)物可被植物光和作用生成淀粉且PLA纖維在燃燒時不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
[0006]PLA纖維是以乳酸為原`料合成的，而乳酸是人體內(nèi)本身所含有的，所以PLA纖維對人體而言是絕對安全的，不會刺激皮膚，并具有抗菌和防腐性能，PLA纖維還具有良好透氣性好和回彈性等，這些待性都是用于生產(chǎn)一次性用即棄衛(wèi)生用品導流，擴散材料所需要的。隨著技術(shù)的不斷進步，人們開發(fā)出了 PLA/PLA復合纖維，即為皮芯結(jié)構(gòu)復合纖維，芯層為熔點較高的PLA纖維(一般為170°C左右，皮層為熔點較低的PLA纖維(一般為130°C左右)，這樣的復合纖維使取代現(xiàn)有技術(shù)中常用的不可自然降解的PE/PP或PE/PET等復合纖維粘結(jié)劑成為可能。低熔點的皮層起到了在常規(guī)無塵紙工藝所用的溫度范圍內(nèi)(一般為130~160°C)熔化粘結(jié)其它物料，芯層高熔點纖維并沒有熔化而起到骨架支撐作用，使產(chǎn)品保持一定的松厚度。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中有的雖然應用了 PLA纖維，但將其應用于一次性用即棄衛(wèi)生用品的制造中仍存在一些問題。如專利202426733U公開了一種天然全生物降解一次性嬰兒紙尿片，因加入了其它不能自然降解的物料，如粘結(jié)劑或吸水樹脂等，故不能稱為100%的全自然降解。[0008]另外PLA纖維具有優(yōu)良的耐紫外線性能，經(jīng)科學實驗，PLA纖維經(jīng)日曬500小時后，仍保持90%的強力，而PET纖維日曬200小時后，強力便降至60%左右，PP纖維亦不耐紫外線。而現(xiàn)有制造干法紙大量使用的復合纖維作為粘結(jié)劑，廣泛使用的是PE/PP或PE/PET復合纖維，耐紫外線性能較差。而應用PLA/PLA復合纖維取代常規(guī)的復合纖維粘劑，可使產(chǎn)品有較好的耐紫外線性能，產(chǎn)品更抗老化，即強力隨時間的保持性好，可延長產(chǎn)品的使用期限。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、可完全生物降解、并具有快速液體導流及優(yōu)異的防返滲性能的導流材料。
[0010]該導流材料主要由具有快速導流作用的導流層和起到快速擴散液體的擴散層，SP為密度最大的底襯層，通過一定的特殊結(jié)構(gòu)設計通過氣流成網(wǎng)工藝中完成的。
[0011]具體地，該導流材料分為多層結(jié)構(gòu)，為達到所要求的功能將各種材料進行了梯度設計，主要為不同密度梯度設計和不同吸液性能的材料梯度設計。其中密度梯度設計是利用毛細現(xiàn)象使得液體由低密度層向高密度自動快速流動，纖維材料交織在一起形成了許多小的微小的孔道，起著毛細管的作用，這些微小的孔道通過毛細作用將液體快速導入該層材料，通過層間密度差異性，微小的孔道的大小由大到小依次排列，根據(jù)毛細現(xiàn)象，液體會自動快速由低密度區(qū)層向高密度快速流動。
[0012]同時，在材料的選擇上也考慮了材料的吸水性能不同的梯度設計，主要分布于兩層中，上層選用高彈性的，不易吸水材料，為低密度設計，主要利用毛細作用導流液體，下層采用易吸水的材料，并具有最大的密度放置于底層，能將上層來的液體迅速吸收和橫向擴散開，這樣有力的防止液體向上層返滲。利用密度梯度和不同吸水性材料的選擇設計，使該導流材料不僅具有極佳的導流性能，且還具有很好的抗返滲效果，并且該材料全部選用可天然降解材料，為真正的100%可自然全降解材料。設計原理與?，F(xiàn)有技術(shù)的不同，參見附圖1和附圖2所示。
[0013]本實用新型的可全降解導流材料的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0014]第一層為底襯層，選擇吸液性能良好的絮紙(衛(wèi)生紙)，絮紙的克重可選用10_30g/m2，所述底襯層的定量占該導流材料總定量的3-25% ；
[0015]第二層為第一環(huán)保層，能與第一層液體連通，選擇PLA/PLA復合纖維和纖維素纖維，PLA/PLA復合纖維和纖維素纖維的比例范圍為(20-50): (50-80)，所述第一環(huán)保層的定量約占該導流材料總定量的20-35% ；
[0016]第三層為第二環(huán)保層，能與第二層液體連通，選擇PLA/PLA復合纖維和纖維素纖維，PLA/PLA復合纖維和纖維素纖維的比例范圍為(40-75): (35-60)，所述第二環(huán)保層的定量約占該導流材料總定量的25-40% ；
[0017]第四層為第三環(huán)保層，能與第三層液體連通，選擇100%PLA/PLA復合纖維，所述第三環(huán)保層的定量約占該導流材料總定量的30%-45% ;該層材料僅為PLA/PLA復合纖維，可以達到上層為最低密度的設計，有利于抗返滲。
[0018]所述總重量為第一層至第四層的總重量。
[0019]在該導流材料的兩面可以選擇性的噴涂水，水的噴涂量為總定量的5_20%，使得該層與相鄰層產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，增強了層間結(jié)合強度，在生產(chǎn)過程中亦利于降塵的作用。
[0020]所述底襯層材料是具有吸液性能良好的絮紙(衛(wèi)生紙)，克重可以為10_30g/m2的植物纖維衛(wèi)生紙，一般選擇時要注意需有一定的透氣性。
[0021]所述纖維素纖維完全來自于木材料等天然植物纖維，可以全生物降解，其可以選自經(jīng)過處理或未經(jīng)過處理的絨毛漿、針葉木漿、闊葉木漿、草漿、化學漿、化學機械漿、熱機漿的纖維及其混合物，其長度大約為2-5_，并且具有多種形態(tài)。
[0022]所述PLA/PLA復合纖維，其長度大約為2_9mm，纖度約為1.5_17分特，并且具有多種形態(tài)。
[0023]本實用新型的可全降解導流材料克重一般為50-300g/m2,厚度為0.8?4mm,密度一般小于0.3g/cc。
[0024]本實用新型產(chǎn)品在底襯層選用吸水性好的，密度大的底襯材料(如衛(wèi)生紙)，將以上各層導流來的液體迅速吸收并擴散，同時因上面幾層為疏水性材料，由下層向上層因密度梯度的不同，毛細作用依次減弱，所以這些設計均有利于防止液體返滲到該復合材料的表面，使得該復合材料具有優(yōu)良的抗返滲性能。本實用新型產(chǎn)品由上層至底層密度依次提高，這一梯度是由各層的重量，選材，材料比例和工藝過程中對材料不同階段的預壓選擇和大小控制來實現(xiàn)的。
[0025]本實用新型的另一目的是提供制造該可全降解導流材料的工藝方法。該方法的特征在于采用先進的氣流成網(wǎng)工藝，一次性完成該復合材料，具體步驟如下:
[0026](I)先將衛(wèi)生紙底襯卷材用退卷機輸送到成型區(qū)等待后續(xù)工序過程，
[0027](2)成型區(qū)由一無端的網(wǎng)帶連續(xù)輸送底襯材料，待運行穩(wěn)定后，將PLA/PLA復合纖維和可選擇的纖維素纖維送入到第一個水平篩網(wǎng)式型頭中均勻混合，通過氣流成型及真空抽吸作用，使該混合物經(jīng)過第一成型頭而均勻地鋪落在底襯上；
[0028]優(yōu)選的，為取得較好的層間結(jié)合效果和形成密度梯度，在第一成型頭和第二成型頭間設計了預壓輥對初期復合材料進行一定的預壓。關于壓力的指導原則為前道的壓力要大于后面工序的壓力，以形成密度梯度的不同。
[0029](3)接著將該復合層傳遞到第二個成型區(qū)，將PLA/PLA復合纖維和可選擇的纖維素纖維送入到第二個水平篩網(wǎng)式成型頭中均勻混合，通過氣流成型和真空抽吸鋪落到第一層和第二層上；
[0030](4)接著進入第三成型區(qū)，PLA/PLA復合纖維由第三個水平篩網(wǎng)式成型頭中均勻混合并通過氣流成型及真空抽吸作用鋪落在前幾層上；
[0031](5)接著將上述形成的復合材料通過熱壓輥以進一步穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
[0032](6)被輸送到第一噴膠工序可選擇性地對其上面噴涂一定量的水，繼續(xù)將此復合材料送往第一個干燥箱中進行加熱，烘干固化；
[0033](7)復合無塵紙由第一干燥箱進入另一組熱壓輥進行厚度調(diào)整后，被連續(xù)送去第二噴膠工序?qū)ζ淞硪幻孢M行噴涂一定量的水，該設計可以使底襯層與相鄰層產(chǎn)生一定的氫鍵結(jié)合，提高層間結(jié)合力；
[0034](8)然后送往第二個干燥箱及任選的第三個干燥箱中再次進行烘干固化而形成復合無塵紙產(chǎn)品；復合無塵紙產(chǎn)品冷卻后由卷紙機進行卷繞成卷。按需求，用分切機分切成所要求的不同寬度的產(chǎn)品。本實用新型的還涉及一種可全降解導流材料在一次性衛(wèi)生用品中的用途，該一次成型的復合材料在一次性用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品中起到對液體的導流，擴散和抗返滲作用。該一種可全降解導流材料也可用于其它液體吸收方面，如成人失禁用品和嬰兒紙尿褲，食品墊(魚墊，肉墊等)，寵物墊等。
[0035]本實用新型的導流材料具有如下有益效果:
[0036](I)本實用新型產(chǎn)品的創(chuàng)新之處是選用可再生的植物纖維和由可再生的植物淀粉生產(chǎn)的可降解的復合纖維，由PLA/PLA復合纖維代替了傳統(tǒng)的粘結(jié)固化材料(如PE/PP，PE/PET和乳液等)，PLA纖維不僅有一定的吸濕透氣性，其降解產(chǎn)物為二氧化碳和水，可以被植物光和作用所吸收，重新形成淀粉，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，對環(huán)境無污染，是綠色環(huán)保的新型無塵紙。
[0037](2)利用PLA纖維具有優(yōu)良的耐紫外線性能，使得產(chǎn)品有較好的耐紫外線性能，延長了產(chǎn)品的使用期限。
[0038](3)本實用新型產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和材料的選擇上均采用密度梯度設計，相對同等功能的產(chǎn)品，不僅具有很好的導流性能，還具有很好的抗返滲效果。
[0039](4)本實用新型產(chǎn)品的底襯層噴涂一定量的水，使得該層與相鄰層產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，增強了層間結(jié)合強度，在生產(chǎn)過程中亦利于降塵的作用。
[0040](5)本實用新型產(chǎn)品采用本實用新型涉及的生產(chǎn)工藝，因使用底襯材料，在生產(chǎn)過程中大大減少了紙張斷頭率(即斷紙的頻率)，提高了生效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1是現(xiàn)有技術(shù)材料設計原理示意圖。
[0042]圖2是本實用新型的導流材料設計原理示意圖。
[0043]圖3是本實用新型的可全降解導流材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4是本實用新型的可全降解導流材料的生產(chǎn)工藝示意圖。
[0045]其中:al為底襯層，a2為第一環(huán)保層，a3為第二環(huán)保層，a4為第二環(huán)保層；bl為PLA/PLA纖維，b2為纖維素纖維。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合實施例，對本實用新型進一步說明，但不限定本實用新型的保護范圍。
[0047]本實用新型的導流材料的測試方法如下:
[0048]1.厚度(參考標準:EDANA30.5-99)
[0049]厚度:在兩個測量板間，在一定壓力(0.5kPa)下測出的距離，單位為mm。
[0050]測試儀器:數(shù)顯式厚度測試儀。
[0051]按照不同產(chǎn)品的要求進行取樣、切樣，測試的試樣尺寸的邊緣與儀器上盤邊緣不小于5mm ;要求在恒溫恒濕(23 士 2V ;相對濕度50% 士 5%)的條件下，平衡試樣至少4小時以上。如果為在線實時檢測可以不做平衡，但在進行測量的同時應記錄下當時的溫度與濕度，以供參考比較。
[0052]2.定量(參考標準:EDANA40.3-90)
[0053]定量:單位面積的質(zhì)量即為試樣的定量(克重)，單位為g/m2。
[0054]測定儀器:電子天平(精確到0.001克)，天平外設有屏風防止氣流和其他干擾因素對天平的影響。
[0055]試樣要求在恒溫恒濕(23 士 2°C ;相對濕度50% 士 5%)的條件下，平衡試樣至少4小時以上。如果為在線實時檢測，可以不做平衡，但在進行測量的同時應記錄下當時的溫度與濕度，以供參考比較。
[0056]將測定試樣放在天平上，當天平的讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄重量，以克表示。
[0057]定量(GSM)==A/B
[0058]其中:GSM-試樣的定量(克重)；
[0059]A-試樣的重量；
[0060]B-試樣的面積。
[0061]3.抗張強度(參考標準:EDANA20.2-89)
[0062]抗張強度:規(guī)定尺寸的試樣受到恒速拉伸至斷裂時所需的張力。
[0063]測定儀器:Zwick2.5-強力測試儀
[0064]將試樣切成200mm x25.4mm的大小，要求在恒溫恒濕(23 士 2V ;相對濕度50 士5%)的條件下，平衡試樣至少4小時以上，如果為在線實時檢測，可以不做平衡，但在進行測量的同時應記下當時的溫度與濕度，以供參考比較。
[0065]按照如下測試參數(shù)設定測試程序:
[0066]最大測量限度:100N
[0067]測試速度:254mm/min
[0068]夾距:51mm
[0069]夾壓:5bar
[0070]4.液體滲透速度(參考標準:EDANA150.5-02)
[0071]液體滲透速度:當5ml的0.9%氯化鈉溶液滲透試樣時，通過電路導電性記錄液體的通過時間，單位為秒。
[0072]測定儀器:Lister液體滲透儀
[0073]5.抗返滲性能(參考標準:EDANA150.5-02, ERT154.0-02)
[0074]取一定尺寸樣品，用測試漏斗加入5ml鹽水，同時計時，5min后,再加入5ml鹽水，從最初計時算起，IOmin后，迅速將已知質(zhì)量的濾紙若干層(以最上層濾紙無吸液為止)放到試樣表面，同時將1.2kg標準壓塊壓在濾紙上，重新開始計時，加壓Imin時將標準壓塊移去，用天平稱量試樣表面濾紙的質(zhì)量，其增加的重量即為返滲值。該值越小，表示抗返滲性能越好。測試時，可以在樣品下方墊同樣規(guī)格的吸收層以模擬導流材料在實際使用時的情況。
[0075]實施例1
[0076]本實施例的導流材料的總定量約為150g/m2，厚度約為2.2mm，其具體原料如下:衛(wèi)生紙(絮紙)選用金紅葉公司生產(chǎn)的，如NKA130系列，或由Havix公司生產(chǎn)的17gsm產(chǎn)品，纖維素纖維選取 Weyerhauser NB416 或 International Paper Supersoft M 或Georgia Pacific4821, 4822，4823或其混合物，纖維長約2_5mm ；PLA/PLA復合纖維纖度為
2.2dtex/6mm，纖維皮層約為130°C，芯層約為160°C。
[0077]該導流材料結(jié)構(gòu)包括四層，參見附圖3，第一層的定量約占產(chǎn)品總定量的11%，第
二層的定量約占產(chǎn)品總定量的25%，第三層的定量約占產(chǎn)品總定量的31%，第四層定量約占產(chǎn)品總定量的33%。并在工藝過程中在材料的兩面噴涂總定量10%的水。各組分在各層中的分布如下列表1中所示。
【權(quán)利要求】
1.一種可全降解導流材料，其特征在于:其結(jié)構(gòu)組成如下: 第一層為底襯層，所述底襯層的定量占該導流材料總定量的3-25% ； 第二層為第一環(huán)保層，能與第一層液體連通，所述第一環(huán)保層的定量占該導流材料總定量的20-35% ； 第三層為第二環(huán)保層，能與第二層液體連通，所述第二環(huán)保層的定量占該導流材料總定量的25-40% ； 第四層為第三環(huán)保層，能與第三層液體連通，所述第三環(huán)保層的定量占該導流材料總定量的30%-45% ； 所述總定量為第一層至第四層的定量之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可全降解導流材料，其特征在于:所述底襯層為吸液性能良好的絮紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可全降解導流材料，其特征在于:所述第三環(huán)保層選擇100%PLA/PLA復合纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可全降解導流材料，其特征在于:在所述可全降解導流材料的兩面選擇性的噴涂水，水的噴涂量為總定量的5-20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可全降解導流材料，其特征在于:所述PLA/PLA復合纖維選自由玉米或木薯淀粉原料人工制成的纖維，其長度為2-9mm，纖度為1.5-17分特。
【文檔編號】D04H1/732GK203513972SQ201320454596
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】馮勛旺, 任繼春 申請人:博愛（中國）膨化芯材有限公司