专利名称：一种复合环保垫及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合垫，尤其涉及一种采用麻纤维制备的复合环保垫及其制备方法， 本发明的复合环保垫可以用作床垫，也可以用作其他用途。
背景技术：
目前常用的椰棕床垫是采用棕纤维作为填充材料，椰棕床垫在制备时要使用大量胶水粘合，若长期使用对人体健康会造成危害。而且椰棕床垫不仅较易受潮发霉、或长虫变质，易塌陷，易折断，而且较硬，弹性差，其使用范围较窄，多适合做硬床垫使用。公告号为CN20113^89Y的专利文献公开了一种保健床垫，包括床垫本体和包覆于床垫本体外的黄麻纤维织物包覆层，其中床垫本体采用黄麻纤维同橡胶的复合层以及复合层间的胶黏层复合而成，该专利制备的产品抗菌性好，不易生虫，透气性、吸湿性和散湿性强，但是该现有技术采用橡胶作为粘结剂，一方面常用橡胶中含有甲醛等有害成分，长期使用会对人体造成危害，虽然有些橡胶不含甲醛，但是因价格昂贵，如果使用的话则成本太高；另一方面，在生产工艺上，橡胶作为胶黏剂是和纤维分层压制的，这种工艺使产品在使用过程中容易分层。该专利中还提到可以用乳胶作为胶黏剂，虽然乳胶中不含甲醛，但其价格昂贵，粘结力弱，而且在制备过程中采用浸泡的形式使乳胶进入纤维中，这样会造成产品表层粘结剂较多，而中间较少，从而使产品不均勻，易分层。公开号为CN101856182A的专利文献公开了一种制作织物纤维床垫的方法，该方法中采用剑麻纤维作为原料，并采用喷胶、热定型方式成型，由于在制备过程中使用胶水， 而胶水中含有甲醛，长期使用这种床垫会对人体造成危害。而其使用的喷胶、热定型工艺， 胶量不易控制，容易造成产品的不均勻，易分层。公开号为CN102174729A的专利文献公开了一种聚酯纤维椰棕板及其制备方法， 该聚酯纤维椰棕板分为三层，其中上下两层采用低熔点双组份皮芯纤维、三维卷曲中空纤维，中间层采用低熔点双组份皮芯纤维、棕纤维，该专利文献中的椰棕板因为使用低熔点双组份皮芯纤维作为纤维间的粘结剂，而不采用胶水，从而达到环保、无甲醛的技术效果，但其仍采用棕纤维，不能解决有棕纤维带来的较易受潮发霉、长虫变质，易塌陷，易折断、较硬，弹性差问题。如果将麻纤维和低熔点纤维结合来生产床垫，则既可以解决棕纤维带来的问题， 也可以解决使用胶水带来的问题，但是因为麻纤维较细且软，申请人在研究中发现，其加入量将直接影响到床垫的强度、弹性；低熔点纤维作为粘结剂，申请人发现其加入量也至关重要，加入过多则床垫会过于板结，弹性差，加入量多少则会不能起到良好的粘结作用，影响强度，且易分层。上述文献中虽然也分别公开了一些低熔点纤维、麻纤维的加入量，但是一方面，上述文献公开的低熔点纤维、麻纤维范围较宽，显然，该现有技术没有考虑到低熔点纤维、麻纤维的加入量对于床垫性能的影响；而申请人研究发现，麻纤维和低熔点纤维相互配合起作用在一定程度上影响床垫的弹性、强度、抗老化及透气性等性能。特别是低熔点纤维的加入量对透气性有较大的影响。鉴于麻纤维、低熔点纤维分别和上述文献中所用相应材料的性能有较大差异，从而本领域的技术人员无法根据上述文献知道低熔点纤维和麻纤维配合时如何配比能够制备出性能符合要求的产品。从结构上，目前的床垫采用单层结构的居多，为了使床垫达到良好的使用效果，需要其具备多种性能，比如说在保证强度、弹性的同时，还需要透气性好，不能分层，但是采用单层结构将不能兼顾，因为要达到足够的强度势必需要降低气孔率，从而影响透气性，而且申请人研究发现床垫的厚度会对是否分层产生很大的影响，虽然通过低熔点纤维和麻纤维配合可以在一定厚度下解决分层的问题，但是在更厚的床垫生产中分层的问题仍然后发生。公开号为CN102174729A的专利文献公开了一种聚酯纤维椰棕板及其制备方法，该专利文献为中的椰棕板采用三层结构，但是该文献中并未对低熔点纤维的加入量做出限制，显然其没有考虑到低熔点纤维加入量对透气性的影响问题，本领域的技术人员无法根据该现有技术解决既保证透气性又保证强度、弹性的问题。申请人研究还发现床垫的厚度会对是否分层产生很大的影响，公告号为CN20113i^89Y的专利文献公开了一种保健床垫，其床垫本体采用多层的复合结构，在层内和层间采用橡胶作为粘结材料，这种复合结构解决的问题是橡胶接近固态，无法和纤维直接混合，制作时，需要逐层混合压制，在床垫较厚的情况下，一次压制完成比较困难，因此需要压制成单层，再将单层粘结起来形成床垫，因其受工艺限制，很难制备单层结构床垫，因此也不存在床垫为单层结构时因太厚而产生的分层问题，本领域的技术人员也无法根据其解决床垫因厚度带来的分层问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，床垫的使用寿命及舒适性受低熔点纤维、麻纤维在其中的加入量限制产生的强度与透气性相矛盾的问题同时解决这种床垫因厚度而产生的分层的问题，从而能够提供一种即抗菌性好，不易生虫，透气性、吸湿性和散湿性强，而又经久耐用、透气性好、不易分层的复合环保垫，本发明还提供该复合环保垫的制备方法，该制备方法可以进一步改善分层问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下本发明的复合环保垫，包括一个中间层，在所述中间层的上下表面上设置有表层，所述的中间层包括第一中间层、第二中间层和用于粘结第一中间层和第二中间层的粘结层；所述的表层为含有下述组分的无纺层占所述表层重量5% 50wt%的低熔点纤维，余量为其它纤维；所述的第一中间层、第二中间层为含有下述组分的无纺层麻纤维、占所述各中间层重量5% 50wt%的低熔点纤维，余量为其它纤维；所述的粘结层为为含有下述组分的无纺层占所述粘结层重量50-100wt%的低熔点纤维、余量为其它纤维组成的无纺层；所述的复合环保垫中麻纤维的重量百分比含量在5% 65%。所述的表层采用针刺无纺层。所述的表层中含有麻纤维、涤纶、腈纶、维纶、竹炭纤维中的一种或几种。所述上层、下层的厚度不大于3cm。所述的中间层还含有棕纤维、椰子壳纤维、竹炭纤维、弹性化学纤维中的一种或几种。 所述的低熔点纤维为PP纤维(聚丙烯纤维，熔点范围145_165°C )、PLA纤维(聚乳酸纤维，熔点范围140-160°C )、ES纤维(其为皮芯结构，皮为PE聚乙烯，其熔点范围 125-135°C;芯为PP聚丙烯，其熔点范围145-165°C )、PE/PET皮芯纤维(皮为PE聚乙烯纤维，熔点范围125-135 ;芯为PET聚酯纤维，熔点范围260°C)、4080纤维(其为皮芯结构， 皮为PET聚酯纤维，熔点范围110°C ；芯为PET聚酯纤维，熔点范围260°C )中的一种或多种。 所述的棕纤维长度为30-300mm，细度大于40D (数字越大，纤维越粗)；所述的麻纤维长度为30-300mm，细度为大于等于15D。所述的麻纤维为黄麻、红麻、剑麻、亚麻、大麻、苎麻中的一种或多种。本发明还提供所述复合环保垫的制备方法，包括以下步骤SOl 将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网、针刺，分别制得上下表层的无纺层、粘结层；其中针板布针密度为500-6000枚/米，针刺频率为 50-1800次/分钟，速度不大于20米/分钟。S02:将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网制得第一中间层、第二中间层，其中预成网、梳理、气流成网工序的速度不大于20m/min ；S03 将通过步骤SOl制备的无纺层、粘结层、步骤S02制得的第一中间层、第二中间层按照按照自上而下依次为上表层、第一中间层、粘结层、第二中间层、下表层的顺序铺好，，然后一起进入烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装，烘箱温度为180-230°C，烘箱中的烘制时间为1 9min，冷轧温度为5-20°C，冷却温度为0_25°C。优选的，其中的冷却工序采用风冷方式冷却。优选的，所述的烘箱中的烘制时间为2 4. 5min。本发明的有益效果如下本发明的复合环保垫采用麻纤维和低熔点纤维配合其他纤维制备采用气流成网技术制备而成，其具有以下优势(1)本发明采用中间层加表层的结构，各层可以采用不同的材质，从而从各方面保证床垫的性能，表层更注重舒适性、透气性等性能，中间层更注重弹性、强度、不分层等性能。低熔点纤维的加入量对于成品的性能影响很大，加入小，起不到粘结作用，成品易分层， 断裂，耐用性差，加入量大，又使得成品过于板结，弹性差，透气性差，使用起来很不舒服，本发明在表层中加入5% 50%的低熔点纤维，透气性好，配合中间层即保证了粘结性也保证了成品具有合适的弹性和弹性恢复性以及良好的透气性。(2)本发明的复合环保垫含有5% 65%的麻纤维，能够保证床垫具有良好的弹性和强度，而且麻纤维具有良好的吸湿透气性，而且抗菌防螨，长期使用不会因潮湿而发霉，生虫变质，从而保持床垫不易变形。另外，麻纤维质量相对较轻，这将更方便搬运和运输，而且能节约运输成本。因为麻纤维相对于棕纤维、椰子壳纤维较细且软，强度不够，从而耐久性相对较差，参入一定量的硬质纤维，如棕纤维等，可以即保证床垫的透气性等性能的同时，又保证床垫的耐久性。(3)纤维长度的选择对成品性能也有很大影响，纤维长度过短，彼此间交缠力弱， 强度、弹性都受影响，而纤维长度过长，则在成网过程中不易均勻散开，本发明的复合环保垫选用长度为30-300mm的麻纤维，既保证了纤维可以彼此交缠达到需要的强度，又使制备过程容易散开成三维交缠结构，从而使制备的床垫更加的耐用，不易分层。(4)本发明的制备方法，工序简单，这对本发明的床垫采用长度为30-300mm的纤维的情况下，控制预成网、梳理、气流成网工序的速度在不大于20m/min，使得整个产品内部纤维相互呈立体形式、交叉地纠缠在一起，从而使床垫不易分层，而且具有较好的弹性和弹性回复性，长期使用不易变形。并且使得床垫纵、横向强力较均衡，几乎无差异，其纵、横向强力比为1 1.02，而一般的梳理成网的纵、横向强力比为1 1.2-1 1.3。采用冷轧工序，可以在定厚的同时帮助降温，并修饰产品表面，使产品表面的凹凸不平变得平整。烘箱的烘制温度、时间对产品对产品性能有较大影响，温度过高，时间过长，会使得低熔点纤维过分融化从而是产品变得板结没有弹性，而温度过低，时间过短，又会是的产品的纤维之间粘结力不够，从而易分层、断裂，影响耐用性。本发明的工艺方法对烘制温度、 时间的确定可以保证产品在富有弹性的同时，而又不有足够的粘结力，不易分层、断裂。(5)本发明的冷却工序采用风冷方式冷却，可以有效去除水蒸气，使得制备的床垫材料比较干燥。(6)申请人研究发现复合环保垫中的中间层厚度超过3cm后容易分层，从而使床垫松散、易坏，为了防止这种现象的发生，本发明将中间层分为上下两层，然后用粘结层粘到一起，本发明中的粘结层由50-100%的低熔点纤维组成，使用过程中不会产生使用胶水时类似的难闻的气味，对人体健康无伤害，而且较为环保。(7)本发明的复合环保垫的表层采用针刺无纺层，针刺无纺层表面和内部有均勻的空隙，进一步保证了床垫床垫具有良好的透气性，而且通过这些空隙还能起到保温、隔热、隔音的效果。
图1为本发明的复合环保垫的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。参见附图1，为本发明的复合环保垫的结构示意图，包括第一中间层1、第二中间层2，在第一中间层1、第二中间层2之间设置有用于粘结该两层的粘结层3，第一中间层1、 第二中间层2、粘结层3 —起构成中间层，在中间层的上下表面分别设置有上表层4、下表层 5。实施例1 第一步，将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网、针刺， 分别制得上表层4、下表层5的无纺层、粘结层3，其中上表层4、下表层5的无纺层采用10% 的PP纤维和90%弹性化学纤维，粘结层3采用100%的PP纤维；针刺工艺中的针板布针密度为1000枚/米，针刺频率为1500次/分钟，速度为2米/分钟。第二步按照20%的ES纤维，80%的亚麻纤维的比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网制得第一中间层1、第二中间层2，其中预成网、梳理、气流成网工序的速度为 5m/min,第三步将通过步骤SOl制备的无纺层、粘结层3和步骤S02制得的第一中间层1、 第二中间层2按照图1所示的顺序铺在一起，然后一起进入烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装，烘箱温度为230°C，烘箱中的烘制时间为2min，冷轧温度为5°C，冷却温度为10°C。本实施例中所用的亚麻纤维的长度为250mm，细度为30D ；本实施例中所用的亚麻
纤维的重量占环保垫总重量的50%。本实施例制备的产品性能如下本实施例产品的纵、横向强力比为1 1. 023 ；无异常气味；强度为21N/cm，符合标准；弹性良好；透气性良好。实施例2 第一步，将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网、针刺， 分别制得上表层4、下表层5的无纺层、粘结层3，其中上表层4、下表层5所用的无纺层采用40%的PE/PET皮芯纤维、60%黄麻纤维，粘结层3采用100%的PE/PET皮芯纤维；针刺工艺中的针板布针密度为3000枚/米，针刺频率为1000次/分钟，速度为10米/分钟；第二步按照30%的ES纤维，20%的黄麻纤维、50%椰棕纤维的比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网制得第一中间层1、第二中间层2，其中预成网、梳理、气流成网工序的速度为lOm/min ；第三步将通过步骤SOl制备的无纺层、粘结层3和步骤S02制得的第一中间层1、 第二中间层2按照图1所示的顺序铺在一起，然后一起进入烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装，烘箱温度为210°C，烘箱中的烘制时间为3min，冷轧温度为15°C，冷却温度为20°C本实施例中使用的黄麻纤维的长度为150mm，细度为20D，椰棕纤维的长度为 100mm，细度为45D ；本实施例中的黄麻纤维的重量占环保垫总重量的约30%。本实施例制备的产品性能如下本实施例产品的纵、横向强力比为1 1.01;无异常气味；强度为^N/cm，符合标准；弹性良好；透气性良好。实施例3 第一步，将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网、针刺， 分别制得上下表层的无纺层、粘结层，其中无纺层采用25%的4080纤维、45%弹性化学纤维、30%红麻纤维，粘结层采用80%的4080纤维和20的涤纶纤维；针刺工艺中的针板布针密度为5000枚/米，针刺频率为100次/分钟，速度为18米/分钟；第二步按照40%的PE/PET皮芯纤维，50%的剑麻纤维，10%棕纤维的比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网制得第一中间层、第二中间层，其中预成网、梳理、 气流成网工序的速度为ISm/min ；第三步将通过步骤SOl制备的无纺层、粘结层和步骤S02制得的第一中间层、第二中间层按照顺序铺在一起，然后一起进入烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装，烘箱温度为 190°C，烘箱中的烘制时间为％iin，冷轧温度为20°C，冷却温度为25°C。本实施例中使用的红麻、剑麻纤维的长度为50mm，细度为40D，椰棕纤维的长度为 200mm，细度为50D ；本实施例中所用的红麻、剑麻纤维占环保垫总重量的约40%。本实施例制备的产品性能如下本实施例产品的纵、横向强力比为1 1.03;无异常气味；强度为31N/cm，符合标准；弹性良好；透气性良好。 本发明各实施例中的产品纵、横向强力比是先根据GB/T15788-2005中的方法，分别测得纵向、横向的拉伸断裂强力，再计算两者的比值得到，有无异常气味根据 QB1952. 2-2004弹簧软床垫标准中的6. 8实验方法测试，强度根据QB1952. 2-2004弹簧软床垫标准中6. 6.1中得方法检测。本发明的烘制和时间对于成品的弹性、透气性、耐用性等性能有较大的影响，本发明将烘制温度控制在烘箱温度为180-230°C，烘箱中的烘制时间为1 9min，其中烘制时间在2 4. 5min时效果更佳，实际操作中可以通过控制产品经过一定长度烘箱的速度，来控制烘制之间，比如采用9m长烘箱，则可控制产品在烘箱中的通过速度为1 6m/min。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.复合环保垫，其特征在于，包括一个中间层，在所述中间层的上下表面上设置有表层，所述的中间层包括第一中间层、第二中间层和用于粘结第一中间层和第二中间层的粘结层；所述的表层为含有下述组分的无纺层占所述表层重量5% 50wt%的低熔点纤维， 余量为其它纤维；所述的第一中间层、第二中间层为含有下述组分的无纺层麻纤维、占所述各中间层重量5% 50wt%的低熔点纤维，余量为其它纤维；所述的粘结层为含有下述组分的无纺层占所述粘结层重量50-100wt%的低熔点纤维、余量为其它纤维组成的无纺层；所述的复合环保垫中麻纤维的重量百分比含量在5% 65%。
2.根据权利要求1所述的复合环保垫，其特征在于，所述的表层采用针刺无纺层。
3.根据权利要求1或2所述的复合环保垫，其特征在于，所述的表层中含有麻纤维、涤纶、腈纶、维纶、竹炭纤维中的一种或几种。
4.根据权利要求1至3任一所述的复合环保垫，其特征在于，所述的中间层还含有棕纤维、椰子壳纤维、竹炭纤维、弹性化学纤维中的一种或几种。
5.根据权利要求1至4任一所述的复合环保垫，其特征在于，所述上层、下层的厚度不大于3cm。
6.根据权利要求1至5任一所述的复合环保垫，其特征在于，所述的棕纤维长度为 30-300mm，细度大于40D ；所述的麻纤维长度为30-300mm，细度为大于等于15D。
7.根据权利要求1至6任一所述的复合环保垫，其特征在于，所述的麻纤维为黄麻、红麻、剑麻、亚麻、大麻、苎麻中的一种或多种；所述的低熔点纤维为PP纤维、PLA纤维、ES纤维、PE/PET皮芯纤维、4080纤维中的一种或多种。
8.权利要求1至7任一所述的复合环保垫的制备方法，包括以下步骤501将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网、针刺，分别制得上下表层的无纺层、粘结层；其中针板布针密度为500-6000枚/米，针刺频率为50-1800 次/分钟，速度不大于20米/分钟；502将各组分按所需比例进行称重、开松混合、预成网、梳理、气流成网制得第一中间层、第二中间层，其中预成网、梳理、气流成网工序的速度不大于20m/min ；503将通过步骤SOl制备的上下表层的无纺层、粘结层、步骤S02制得的第一中间层、 第二中间层按照自上而下依次为上表层、第一中间层、粘结层、第二中间层、下表层的顺序铺好，然后一起进入烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装，烘箱温度为180-230°C，烘箱中的烘制时间为1 9min，冷轧温度为5-20°C，冷却温度为0_25°C。
9.权利要求8所述的复合环保垫的制备方法，其特征在于，其中的冷却工序采用风冷方式冷却。
10.权利要求8或9所述的复合环保垫的制备方法，其特征在于，所述的烘箱中的烘制时间为2 4. 5min。
全文摘要
本发明公开了一种复合环保垫，包括一个中间层、上、下表层，中间层又包括第一中间层、第二中间层和粘结层，上、下表层为含有5％～50％的低熔点纤维的无纺层，第一、第二中间层为含有以下组分的无纺层麻纤维、5％～50％的低熔点纤维，粘结层主要由低熔点纤维组成，整个复合环保垫中麻纤维的含量在5％～65％。本发明还公开了所述复合环保垫的制备方法，包括以下步骤分别制备各层包括中间层、上、下表层、粘结层，然后顺序铺好，一起经烘箱、冷轧、冷却、切割、检验包装工序制得。本发明的复合环保垫及其制备方法解决了现有的床垫存在的易受潮发霉、长虫变质，易分层、透气性差的问题。
文档编号B32B38/00GK102514258SQ2011103960
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者刘国忠, 姚建刚, 张熙明, 陈红武 申请人:江苏紫荆花纺织科技股份有限公司