一种可全降解导流材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可全降解导流材料，该可全降解导流材料结构组成如下：第一层为底衬层，其定量占该导流材料总定量的3-25%；第二层为第一环保层，能与第一层液体连通，其定量约占该导流材料总定量的20-35%；第三层为第二环保层，能与第二层液体连通，其定量约占该导流材料总定量的25-40%；第四层为第三环保层，能与第三层液体连通，其定量约占该导流材料总定量的30%-45%。本实用新型产品由PLA/PLA复合纤维代替了传统的粘结固化材料，对环境无污染，延长了产品的使用期限；本实用新型产品在结构和材料的选择上均采用密度梯度设计，相对同等功能的产品，不仅具有很好的导流性能，还具有很好的抗返渗效果。
【专利说明】一种可全降解导流材料【技术领域】
[0001]本实用新型属于气流成网干法造纸【技术领域】，具体涉及一种结构新颖、可完全生物降解、并具有快速液体导流及优异的防返渗性能的导流材料。
【背景技术】
[0002]气流成网干法造纸技术，亦称为气流成网非织造技术，不同于湿法造纸技术，在工艺过程基本不用水，不产生对环境有害的废水，废气和废渣等，是一种较为环保的生产工艺。由该工艺生产的无尘纸(亦有称为膨化芯材)是以几毫米长的木浆纤维为主要原料，通过气流成网及不同固结方法生产出来的。利用该技术，通过原料的选择，配比及工艺路线的选择，可生产出各种不同厚度、不同柔软度、不同吸湿性的材料。
[0003]气流成网产品主要应用于一次性用即弃生活用纸产品，如妇女卫生用品，成人护理失禁用品的吸收层，导流层等和擦试用品等。其中速渗、快速导流及防返渗是妇女卫生用品的关键要求。速渗，快速导流和防返渗之间是相互制约，例如，较好的速渗和导流效果会使液体抗返渗性能下降。
[0004]速渗是指液体在制品表面留存的时间短暂，在极短的时间内将液体输送到功能层，来保持表面干爽。现在的高端用即弃卫生用品中的导流层多采用热风无纺布和无尘纸联合使用，以达到更好的导流速渗效果，这种结构的产品成本较高，生产效率也较低。
[0005]随着环保标准的提高，对生活用纸产品的环保性能也有越来越高的要求。聚乳酸纤维(简称PLA)是一种可完全生物(或自然)降解的合成纤维，是采用可再生的玉米、木薯等淀粉原料，经发酵制取乳酸，然后聚合成树脂，再通过纺丝而制成纤维，故又称玉米纤维。PLA纤维最突出的特点就是具有良好的生物相容性和生物降解性，在体内逐渐降解成C02和H20，对人体无毒；它的废弃物在自然界中自动降解成乳酸、二氧化碳和水，不污染环境，且产物可被植物光和作用生成淀粉且PLA纤维在燃烧时不产生有毒物质。
[0006]PLA纤维是以乳酸为原`料合成的，而乳酸是人体内本身所含有的，所以PLA纤维对人体而言是绝对安全的，不会刺激皮肤，并具有抗菌和防腐性能，PLA纤维还具有良好透气性好和回弹性等，这些待性都是用于生产一次性用即弃卫生用品导流，扩散材料所需要的。随着技术的不断进步，人们开发出了 PLA/PLA复合纤维，即为皮芯结构复合纤维，芯层为熔点较高的PLA纤维(一般为170°C左右，皮层为熔点较低的PLA纤维(一般为130°C左右)，这样的复合纤维使取代现有技术中常用的不可自然降解的PE/PP或PE/PET等复合纤维粘结剂成为可能。低熔点的皮层起到了在常规无尘纸工艺所用的温度范围内(一般为130~160°C)熔化粘结其它物料，芯层高熔点纤维并没有熔化而起到骨架支撑作用，使产品保持一定的松厚度。
[0007]现有技术中有的虽然应用了 PLA纤维，但将其应用于一次性用即弃卫生用品的制造中仍存在一些问题。如专利202426733U公开了一种天然全生物降解一次性婴儿纸尿片，因加入了其它不能自然降解的物料，如粘结剂或吸水树脂等，故不能称为100%的全自然降解。[0008]另外PLA纤维具有优良的耐紫外线性能，经科学实验，PLA纤维经日晒500小时后，仍保持90%的强力，而PET纤维日晒200小时后，强力便降至60%左右，PP纤维亦不耐紫外线。而现有制造干法纸大量使用的复合纤维作为粘结剂，广泛使用的是PE/PP或PE/PET复合纤维，耐紫外线性能较差。而应用PLA/PLA复合纤维取代常规的复合纤维粘剂，可使产品有较好的耐紫外线性能，产品更抗老化，即强力随时间的保持性好，可延长产品的使用期限。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种结构新颖、可完全生物降解、并具有快速液体导流及优异的防返渗性能的导流材料。
[0010]该导流材料主要由具有快速导流作用的导流层和起到快速扩散液体的扩散层，SP为密度最大的底衬层，通过一定的特殊结构设计通过气流成网工艺中完成的。
[0011]具体地，该导流材料分为多层结构，为达到所要求的功能将各种材料进行了梯度设计，主要为不同密度梯度设计和不同吸液性能的材料梯度设计。其中密度梯度设计是利用毛细现象使得液体由低密度层向高密度自动快速流动，纤维材料交织在一起形成了许多小的微小的孔道，起着毛细管的作用，这些微小的孔道通过毛细作用将液体快速导入该层材料，通过层间密度差异性，微小的孔道的大小由大到小依次排列，根据毛细现象，液体会自动快速由低密度区层向高密度快速流动。
[0012]同时，在材料的选择上也考虑了材料的吸水性能不同的梯度设计，主要分布于两层中，上层选用高弹性的，不易吸水材料，为低密度设计，主要利用毛细作用导流液体，下层采用易吸水的材料，并具有最大的密度放置于底层，能将上层来的液体迅速吸收和横向扩散开，这样有力的防止液体向上层返渗。利用密度梯度和不同吸水性材料的选择设计，使该导流材料不仅具有极佳的导流性能，且还具有很好的抗返渗效果，并且该材料全部选用可天然降解材料，为真正的100%可自然全降解材料。设计原理与常现有技术的不同，参见附图1和附图2所示。
[0013]本实用新型的可全降解导流材料的具体结构如下:
[0014]第一层为底衬层，选择吸液性能良好的絮纸(卫生纸)，絮纸的克重可选用10_30g/m2，所述底衬层的定量占该导流材料总定量的3-25% ；
[0015]第二层为第一环保层，能与第一层液体连通，选择PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维，PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维的比例范围为(20-50): (50-80)，所述第一环保层的定量约占该导流材料总定量的20-35% ；
[0016]第三层为第二环保层，能与第二层液体连通，选择PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维，PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维的比例范围为(40-75): (35-60)，所述第二环保层的定量约占该导流材料总定量的25-40% ；
[0017]第四层为第三环保层，能与第三层液体连通，选择100%PLA/PLA复合纤维，所述第三环保层的定量约占该导流材料总定量的30%-45% ;该层材料仅为PLA/PLA复合纤维，可以达到上层为最低密度的设计，有利于抗返渗。
[0018]所述总重量为第一层至第四层的总重量。
[0019]在该导流材料的两面可以选择性的喷涂水，水的喷涂量为总定量的5_20%，使得该层与相邻层产生氢键结合，增强了层间结合强度，在生产过程中亦利于降尘的作用。
[0020]所述底衬层材料是具有吸液性能良好的絮纸(卫生纸)，克重可以为10_30g/m2的植物纤维卫生纸，一般选择时要注意需有一定的透气性。
[0021]所述纤维素纤维完全来自于木材料等天然植物纤维，可以全生物降解，其可以选自经过处理或未经过处理的绒毛浆、针叶木浆、阔叶木浆、草浆、化学浆、化学机械浆、热机浆的纤维及其混合物，其长度大约为2-5_，并且具有多种形态。
[0022]所述PLA/PLA复合纤维，其长度大约为2_9mm，纤度约为1.5_17分特，并且具有多种形态。
[0023]本实用新型的可全降解导流材料克重一般为50-300g/m2,厚度为0.8?4mm,密度一般小于0.3g/cc。
[0024]本实用新型产品在底衬层选用吸水性好的，密度大的底衬材料(如卫生纸)，将以上各层导流来的液体迅速吸收并扩散，同时因上面几层为疏水性材料，由下层向上层因密度梯度的不同，毛细作用依次减弱，所以这些设计均有利于防止液体返渗到该复合材料的表面，使得该复合材料具有优良的抗返渗性能。本实用新型产品由上层至底层密度依次提高，这一梯度是由各层的重量，选材，材料比例和工艺过程中对材料不同阶段的预压选择和大小控制来实现的。
[0025]本实用新型的另一目的是提供制造该可全降解导流材料的工艺方法。该方法的特征在于采用先进的气流成网工艺，一次性完成该复合材料，具体步骤如下:
[0026](I)先将卫生纸底衬卷材用退卷机输送到成型区等待后续工序过程，
[0027](2)成型区由一无端的网带连续输送底衬材料，待运行稳定后，将PLA/PLA复合纤维和可选择的纤维素纤维送入到第一个水平筛网式型头中均匀混合，通过气流成型及真空抽吸作用，使该混合物经过第一成型头而均匀地铺落在底衬上；
[0028]优选的，为取得较好的层间结合效果和形成密度梯度，在第一成型头和第二成型头间设计了预压辊对初期复合材料进行一定的预压。关于压力的指导原则为前道的压力要大于后面工序的压力，以形成密度梯度的不同。
[0029](3)接着将该复合层传递到第二个成型区，将PLA/PLA复合纤维和可选择的纤维素纤维送入到第二个水平筛网式成型头中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层和第二层上；
[0030](4)接着进入第三成型区，PLA/PLA复合纤维由第三个水平筛网式成型头中均匀混合并通过气流成型及真空抽吸作用铺落在前几层上；
[0031](5)接着将上述形成的复合材料通过热压辊以进一步稳定结构；
[0032](6)被输送到第一喷胶工序可选择性地对其上面喷涂一定量的水，继续将此复合材料送往第一个干燥箱中进行加热，烘干固化；
[0033](7)复合无尘纸由第一干燥箱进入另一组热压辊进行厚度调整后，被连续送去第二喷胶工序对其另一面进行喷涂一定量的水，该设计可以使底衬层与相邻层产生一定的氢键结合，提高层间结合力；
[0034](8)然后送往第二个干燥箱及任选的第三个干燥箱中再次进行烘干固化而形成复合无尘纸产品；复合无尘纸产品冷却后由卷纸机进行卷绕成卷。按需求，用分切机分切成所要求的不同宽度的产品。本实用新型的还涉及一种可全降解导流材料在一次性卫生用品中的用途，该一次成型的复合材料在一次性用即弃卫生产品中起到对液体的导流，扩散和抗返渗作用。该一种可全降解导流材料也可用于其它液体吸收方面，如成人失禁用品和婴儿纸尿裤，食品垫(鱼垫，肉垫等)，宠物垫等。
[0035]本实用新型的导流材料具有如下有益效果:
[0036](I)本实用新型产品的创新之处是选用可再生的植物纤维和由可再生的植物淀粉生产的可降解的复合纤维，由PLA/PLA复合纤维代替了传统的粘结固化材料(如PE/PP，PE/PET和乳液等)，PLA纤维不仅有一定的吸湿透气性，其降解产物为二氧化碳和水，可以被植物光和作用所吸收，重新形成淀粉，燃烧时不产生有毒气体，对环境无污染，是绿色环保的新型无尘纸。
[0037](2)利用PLA纤维具有优良的耐紫外线性能，使得产品有较好的耐紫外线性能，延长了产品的使用期限。
[0038](3)本实用新型产品在结构和材料的选择上均采用密度梯度设计，相对同等功能的产品，不仅具有很好的导流性能，还具有很好的抗返渗效果。
[0039](4)本实用新型产品的底衬层喷涂一定量的水，使得该层与相邻层产生氢键结合，增强了层间结合强度，在生产过程中亦利于降尘的作用。
[0040](5)本实用新型产品采用本实用新型涉及的生产工艺，因使用底衬材料，在生产过程中大大减少了纸张断头率(即断纸的频率)，提高了生效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是现有技术材料设计原理示意图。
[0042]图2是本实用新型的导流材料设计原理示意图。
[0043]图3是本实用新型的可全降解导流材料的结构示意图。
[0044]图4是本实用新型的可全降解导流材料的生产工艺示意图。
[0045]其中:al为底衬层，a2为第一环保层，a3为第二环保层，a4为第二环保层；bl为PLA/PLA纤维，b2为纤维素纤维。
【具体实施方式】
[0046]下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，但不限定本实用新型的保护范围。
[0047]本实用新型的导流材料的测试方法如下:
[0048]1.厚度(参考标准:EDANA30.5-99)
[0049]厚度:在两个测量板间，在一定压力(0.5kPa)下测出的距离，单位为mm。
[0050]测试仪器:数显式厚度测试仪。
[0051]按照不同产品的要求进行取样、切样，测试的试样尺寸的边缘与仪器上盘边缘不小于5mm ;要求在恒温恒湿(23 士 2V ;相对湿度50% 士 5%)的条件下，平衡试样至少4小时以上。如果为在线实时检测可以不做平衡，但在进行测量的同时应记录下当时的温度与湿度，以供参考比较。
[0052]2.定量(参考标准:EDANA40.3-90)
[0053]定量:单位面积的质量即为试样的定量(克重)，单位为g/m2。
[0054]测定仪器:电子天平(精确到0.001克)，天平外设有屏风防止气流和其他干扰因素对天平的影响。
[0055]试样要求在恒温恒湿(23 士 2°C ;相对湿度50% 士 5%)的条件下，平衡试样至少4小时以上。如果为在线实时检测，可以不做平衡，但在进行测量的同时应记录下当时的温度与湿度，以供参考比较。
[0056]将测定试样放在天平上，当天平的读数稳定后，记录重量，以克表示。
[0057]定量(GSM)==A/B
[0058]其中:GSM-试样的定量(克重)；
[0059]A-试样的重量；
[0060]B-试样的面积。
[0061]3.抗张强度(参考标准:EDANA20.2-89)
[0062]抗张强度:规定尺寸的试样受到恒速拉伸至断裂时所需的张力。
[0063]测定仪器:Zwick2.5-强力测试仪
[0064]将试样切成200mm x25.4mm的大小，要求在恒温恒湿(23 士 2V ;相对湿度50 士5%)的条件下，平衡试样至少4小时以上，如果为在线实时检测，可以不做平衡，但在进行测量的同时应记下当时的温度与湿度，以供参考比较。
[0065]按照如下测试参数设定测试程序:
[0066]最大测量限度:100N
[0067]测试速度:254mm/min
[0068]夹距:51mm
[0069]夹压:5bar
[0070]4.液体渗透速度(参考标准:EDANA150.5-02)
[0071]液体渗透速度:当5ml的0.9%氯化钠溶液渗透试样时，通过电路导电性记录液体的通过时间，单位为秒。
[0072]测定仪器:Lister液体渗透仪
[0073]5.抗返渗性能(参考标准:EDANA150.5-02, ERT154.0-02)
[0074]取一定尺寸样品，用测试漏斗加入5ml盐水，同时计时，5min后,再加入5ml盐水，从最初计时算起，IOmin后，迅速将已知质量的滤纸若干层(以最上层滤纸无吸液为止)放到试样表面，同时将1.2kg标准压块压在滤纸上，重新开始计时，加压Imin时将标准压块移去，用天平称量试样表面滤纸的质量，其增加的重量即为返渗值。该值越小，表示抗返渗性能越好。测试时，可以在样品下方垫同样规格的吸收层以模拟导流材料在实际使用时的情况。
[0075]实施例1
[0076]本实施例的导流材料的总定量约为150g/m2，厚度约为2.2mm，其具体原料如下:卫生纸(絮纸)选用金红叶公司生产的，如NKA130系列，或由Havix公司生产的17gsm产品，纤维素纤维选取 Weyerhauser NB416 或 International Paper Supersoft M 或Georgia Pacific4821, 4822，4823或其混合物，纤维长约2_5mm ；PLA/PLA复合纤维纤度为
2.2dtex/6mm，纤维皮层约为130°C，芯层约为160°C。
[0077]该导流材料结构包括四层，参见附图3，第一层的定量约占产品总定量的11%，第
二层的定量约占产品总定量的25%，第三层的定量约占产品总定量的31%，第四层定量约占产品总定量的33%。并在工艺过程中在材料的两面喷涂总定量10%的水。各组分在各层中的分布如下列表1中所示。
【权利要求】
1.一种可全降解导流材料，其特征在于:其结构组成如下: 第一层为底衬层，所述底衬层的定量占该导流材料总定量的3-25% ； 第二层为第一环保层，能与第一层液体连通，所述第一环保层的定量占该导流材料总定量的20-35% ； 第三层为第二环保层，能与第二层液体连通，所述第二环保层的定量占该导流材料总定量的25-40% ； 第四层为第三环保层，能与第三层液体连通，所述第三环保层的定量占该导流材料总定量的30%-45% ； 所述总定量为第一层至第四层的定量之和。
2.根据权利要求1所述的一种可全降解导流材料，其特征在于:所述底衬层为吸液性能良好的絮纸。
3.根据权利要求1所述的一种可全降解导流材料，其特征在于:所述第三环保层选择100%PLA/PLA复合纤维。
4.根据权利要求1所述的一种可全降解导流材料，其特征在于:在所述可全降解导流材料的两面选择性的喷涂水，水的喷涂量为总定量的5-20%。
5.根据权利要求3所述的一种可全降解导流材料，其特征在于:所述PLA/PLA复合纤维选自由玉米或木薯淀粉原料人工制成的纤维，其长度为2-9mm，纤度为1.5-17分特。
【文档编号】D04H1/732GK203513972SQ201320454596
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】冯勋旺, 任继春 申请人:博爱（中国）膨化芯材有限公司