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功能型个人护理用水刺非织造表层材料的开发
/文 2014/04/02

水刺非织造工艺是一种新型的非织造材料加工技术。其特点是纤维间柔性缠结,加工过程不损伤纤维且对环境无污染,产品不起毛、不掉毛、不含其他杂质且不添加任何粘合剂。产品柔软吸湿性好,强度高,外观及手感上佳,是各种非织造布产品中最接近传统纺织品的一种。其在卫生、安全、经济、舒适性等方面具有明显优势,正逐渐进入并替代传统纺织品在医疗、卫生、清洁、护理等领域的应用。
本项目中的水刺非织造表层材料采用天然竹纤维、聚乳酸纤维为主要原料,利用竹纤维的抑菌、吸附异味等功能,结合聚乳酸纤维优异的导湿性及其良好的亲肤性和可降解性,在竹纤维、聚乳酸纤维间再加入一部分低熔点PP/PE、纤维。研究了生产过程中的主要梳理、水刺工艺技术和具体措施,实现竹纤维与聚乳酸纤维的缠结融合,固结成布。既保留了纤维抑菌、除异味功能,又具有吸湿导湿、透气、手感柔软、丰满、体感温暖的特性,极适合于卫生巾、纸尿裤、成人护理垫后加工多层复合的要求。


1  个人护理用品的现状

当前市场上个人护理用品包括妇女卫生巾、婴幼儿纸尿裤及成人失禁垫等,已经成为人们日常生活的必需品。该产品一般是由多层材料结构建立起来的一个液体吸控系统,主要由面层、导流层、吸收芯层、底膜等粘合而成,其贴近皮肤表层的面层要求柔软透气,还要使液体能够快速渗透,保持贴肤面的干爽性,目前一般采用热风或热轧非织造材料,但受其加工方式的限制,所用原料都是PET、PP、PE等化学合成原料,因纤维具有粗质、体感硬、凉滑、不吸水等特性,对皮肤的适用性、刺激性、致敏性具有明显的局限性,且长时间穿戴会形成一个潮湿的环境,不利于健康,会诱发湿疹、产生异味等。随着人们生活质量的提高,生活方式的改善,追求健康理念的增强,现行材料很难满足所需面层要求的亲肤护肤作用,不具有抗菌、抑菌、除味等功能。因而,加强面层材料的功能性研究,采用新的生产工艺技术、新材料,对个人护理行业起着至关重要的作用。


2  功能型护理用水刺非织造材料

我们从改善纤维原料为切入点,采用新非织造型功能性纤维,研究新型开松梳理成网、水刺加固非织造工艺技术,规模化生产开发了功能型非织造个人护理用品表层材料。整个生产过程没有任何污染,不添加任何化合剂,达到清洁生产。

2.1 新型纤维的选用
为了使研制的材料具有抗菌、除臭效果的同时,还具有良好的透气、渗透、导湿、滑爽、不掉毛等特性,我们深入了解了新型纤维的结构性能,最终选择了竹纤维、聚乳酸纤维(PLA)、PP/PE双组分纤维混合加工。竹纤维是以竹材为原料,采用水解-碱法及多段漂白制成浆粕,再由化纤厂加工制成的一种再生纤维,它集棉的舒适性、粘胶的吸湿悬垂性、真丝般的光泽与手感于一身。聚乳酸纤维是从玉米淀粉发酵制得的乳酸中提炼出来的纯天然纤维,具有良好的透气性、导湿性,能够保持布面的干爽性。两种纤维都具有抑菌、除味等功能,且可以生物降解。PP/PE纤维可使两纤维的缠结融合,不掉毛。

2.2  生产流程

2.3  试制工艺研究
纤维的开松。根据纤维的性能分析,为了确保功能型表层材料具有抗菌、除味、透气、导流等性能,对三种纤维进行了充分实验,考虑其不同性能,优化混合比例,最终竹纤维、聚乳酸纤维、PP/PE纤维选用了6∶2∶2比例称重添加,针对竹纤维强力低、易脆断的特点,采用以梳代打,少落快喂的工艺路线,尽快减少开松对竹纤维的损伤,并缩小尘棒间隔距,采用低速梳针打手,防止过度打击而损伤纤维,以减少短纤与棉结,同时保证充分预湿,保持开松混合工序60%~70%的相对湿度,以满足梳理成网的条件。采用8仓棉箱,确保充分混合,从而解决产品白度不匀和克重CV%不匀。
纤维的梳理成网。由于竹纤维表面光滑、纤维无卷曲,这些属性决定了其可纺性差,传统棉纺工艺难以有效加工。竹纤维与粘胶纤维相似,易吸湿,但放湿也快,如果原料本身回潮率就低,再加上车间温湿度较低,很难在梳理机上成网。因而采取多项措施,在梳理区域加装雾状给湿装置,确保相对湿度达到65%~70%,使竹纤维在开松过程中充分吸湿 ,纤维有效膨胀后,有利于针布有效握持转移。
在梳理过程中,为减少棉结,加强分梳,梳棉工序采取适当定量,低速度紧隔距工艺,适当降低锡林转速。由于竹纤维、玉米纤维卷曲少,纤维间抱合力差,纤维回击严重,棉网转移困难,难以连续成网。我们借鉴棉纺经验,通过降低齿高、提高齿密,选择了转移能力较强、分梳能力高的金属针布,适当减小锡林针齿工作角,提高对纤维的分梳和抓取能力,使纤维间的内在勾结力显著改善。同时选用合适的锡林道夫速比,改善锡林附面层结构,利用气流提高纤维的控制和转移,再合理配置张力牵伸,使纤维顺利转移,保证连续成网。生产实践证明,我们的梳理工艺措施是科学有效的。产品纵横向质量均匀性是开发成功的标志和关键,为切实保证在2300mm幅宽纤网的均匀,其核心是纤维的开松和棉箱工艺的设计,在保证纤维开松的基础上,我们对棉箱宽度、压力、排风量等进行了优化设计,做到气流分布均匀,成网重量CV%达到5%以内,从而保证和满足了布面均匀性的要求。
水刺缠结加固工艺技术研究。由于纤维强度较低,光滑不易缠结,为保证产品的机械物理性能,必须加强缠结元件的改进,提高纤维强力利用率。为此我们自行设计了变透气率的新型镍网,来代替水刺一辊筒上目前较大透气率的不锈钢丝网,该新型镍网结构包括内层不锈钢冲孔网、中间不锈钢丝网、外层镍网,设计外层镍网的透气率由近水泵侧小向远水泵侧大渐变。这样既克服了不锈钢丝网反射率低缠结效果差的弊端,又消除了传统的镍网两端透气率一致而导致近水泵侧和远水泵侧出现的布面缠结效果的差异,中间加设一不锈钢丝网,避免了因内层不锈钢冲孔网和外层镍网之间间隙过大,大大提高了缠结效率,提高横向强力。同时通过合理优化各个水刺头压力,减低各传动部件间的牵伸,有效地控制了布面变形。
烘干定型工艺技术研究。由于聚乳酸纤维的熔点为160~165℃,PP/PE纤维熔点为131℃,为确保纤维的固有特性不被破坏,同时保证布面具有一定的光滑度,为此我们研究采用大流量、低温度圆网射流烘干工艺定型后整理,烘干温度控制在130~135℃,保证了产品质量,为后工序卷绕分切不变形提供了依据。


3  性能测试

从表3中可以看出,开发的新型水刺非织造材料平方米重量比现有护理用品热风非织造表层材料高40.4%,纵横向断裂强力比现有材料高74.2%;透气率高70.5%,吸水时间快11秒;说明所开发新产品在透气性和吸收能力方面都明显优于现有材料,具有明显的亲肤护肤性能。且经过省疾病预防控制中心检测,该材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率超过90%。作为个人护理用品的表层材料,即使长时间使用,也不会产生湿疹、致敏等不适。因此。该试制开发的材料是现有材料的良好替代品。


4  结语

采用三种纤维开发出一种新型功能性表层材料,在优选三种纤维比例的同时,对梳理工艺进行了合理配置,达到了不损伤纤维和纤网均匀性的目的,保留了原料的优良性能。采用不添加任何化学助剂、无任何污染的水刺法加工工艺,通过对工艺专件合理改进,优化出最佳生产工艺,成功试制出一种功能型水刺非织造材料。在个人护理用品方面。该功能型表面材料与现用材料对比结果表明,所开发的功能型表层材料不仅在强力、透气性、吸水性方面表现优异,而且在抑菌、除味方面具有良好的功能,同时绿色低炭、可降解,利于环保。

参考文献
袁传刚,韩旭·功能型纸尿裤表层材料的开发及其性能研究[J].产业用纺织品,2008(8):6-8.
(转载《山东纺织科技》)

 

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