一种纯棉无纺布的抗菌整理方法及系统

1.本发明涉及无纺布生产技术领域，具体涉及一种纯棉无纺布的抗菌整理方法及系统。


背景技术：

2.纯棉无纺布也叫纯棉水刺无纺布，是用天然纤维纯棉经过水刺机促成棉纤维缠结成布，广泛应用于口罩、服装、填充材料等技术领域中。纯棉无纺布的应用场景中，大多需要与人体接触，为了利于用户的身体健康，因而经常需要对纯棉无纺布进行抗菌整理。
3.对于未经煮漂的纯棉无纺布，由于棉纤维中含有的蜡质等伴生杂质具有拒水性能，会导致抗菌整理剂难以渗透进入其内部进行整理加工。因此，目前，纯棉无纺布的抗菌整理工艺方法一般为：坯布
→
煮漂
→
抗菌整理
→
烘干。但煮漂需要耗费大量的时间、成本以及能量，导致该抗菌整理方法的成本高、时间长。此外，采用该方法抗菌整理后的纯棉无纺布的抗菌效果耐久性差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的需要对纯棉无纺布先进行煮漂，再进行抗菌整理，导致需要耗费大量时间、成本及能量；且抗菌整理后的纯棉无纺布的抗菌效果耐久性差的问题，提供一种纯棉无纺布的抗菌整理方法及系统。
5.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种纯棉无纺布的抗菌整理方法，该方法包括以下步骤：
6.s10、将未经煮漂的纯棉无纺布于预处理液中进行浸轧处理，得到预处理后的纯棉无纺布，其中，所述预处理液含有乙醇、水和纳米氧化锌；
7.s20、将所述预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为10～20％，接着在液氨中进行处理，然后洗涤、烘干；
8.其中，步骤s10和步骤s20均采用松式加工的方式进行。
9.优选地，步骤s10中，所述预处理液中，所述乙醇和水的体积比为1:9～3:7。
10.优选地，步骤s10中，所述预处理液中，所述纳米氧化锌的浓度为10～40g/l。
11.优选地，步骤s10中，所述浸轧处理的轧液率为70～80％。
12.优选地，步骤s20中，使用红外线进行预烘。
13.优选地，步骤s20中，所述液氨处理的时间为30～100s。
14.本发明第二方面提供一种纯棉无纺布抗菌整理的连续式加工系统，该系统包括：
15.预处理装置，在预处理装置中，用含有乙醇、水和纳米氧化锌的预处理液对将未经煮漂的纯棉无纺布进行浸轧处理；
16.第一烘干装置，用于对来自所述预处理装置的纯棉无纺布预烘至含湿率为10～20％；
17.液氨处理装置，用于对来自所述第一烘干装置的纯棉无纺布进行液氨处理；
18.洗涤装置，用于对来自所述液氨处理装置的纯棉无纺布进行洗涤；以及第二烘干装置，用于对来自所述洗涤装置的纯棉无纺布进行烘干。
19.优选地，所述液氨处理装置包括液氨处理箱、加压器和冷却器，所述液氨处理箱用于容纳处理所述纯棉无纺布的液氨，所述加压器用以向所述液氨处理箱内加压，所述冷却器用以对所述液氨处理箱进行冷却处理。
20.优选地，所述液氨处理箱开设有进布口和出布口，所述进布口和所述出布口处均设有唇式封口结构。
21.优选地，所述系统还包括氨气回收装置，所述氨气回收装置用于回收所述液氨处理装置、洗涤装置以及烘干装置所释放出的氨气。
22.本发明技术方案的设计思想为：
23.乙醇具有强渗透性能，能够促进纳米氧化锌向棉纤维的微隙区域渗透，提高了可及度；液氨的分子结构小、极性大、渗透性能极强，通过液氨处理，可以推动纳米氧化锌进入到更深层次的区域，使纳米尺度的氧化锌深入到棉纤维的缝隙、凹坑、裂痕，以及粗糙的表面，纤维之间，纱线间隙等层次，提高了纳米氧化锌与棉纤维材料的结合牢度；此外，锌原子能与液氨形成锌氨络离子的复杂结构，还可能与棉纤维上的羟基等活性基团形成氢键方式的结合，从而进一步提高了结合牢度，进而获得了高耐久性的抗菌整理效果。
24.另一方面，纯棉无纺布易拉伸变形，且变形程度越大，织物的尺寸稳定性就越差。本发明针对这一问题，将抗菌整理方法的所有步骤均采用松式连续化加工方法，使纯棉无纺布全程处于低张力状态，避免拉长甚至拉断棉无纺布，同时促进纯棉无纺布自身纤维结构松散。
25.本发明的优点及有益效果是：
26.1、本发明可直接对未经煮漂处理的纯棉无纺布进行抗菌整理加工，从而使该方法操作简单，节约成本和时间；
27.2、纯棉无纺布经本发明提供的抗菌整理方法处理后，获得了高耐久性的抗菌效果；
28.3、本发明的所有步骤均采用松式连续化加工的方式进行，保证纯棉无纺布的原始结构不会松散，生产效率高。
附图说明
29.图1为本发明所述的纯棉无纺布抗菌整理的连续式加工系统的一种具体实施方式的结构示意图；
30.图2为本发明实施例2整理后的纯棉无纺布a2的扫描电镜图；
31.图3为本发明实施例2整理后的纯棉无纺布a2经20次水洗后的扫描电镜图。
32.附图标记说明
33.预处理装置10、第一烘干装置20；
34.液氨处理装置30、液氨处理箱31、唇式封口结构311、加压器32、冷却器33；
35.洗涤装置40、第二烘干装置50、氨气回收装置60、纯棉无纺布70。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
37.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
38.本发明所述的纯棉无纺布的抗菌整理方法包括以下步骤：
39.步骤s10、将未经煮漂的纯棉无纺布于预处理液中进行浸轧处理，得到预处理后的纯棉无纺布，其中，所述预处理液含有乙醇、水和纳米氧化锌；
40.步骤s20、将所述预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为10～20％，接着在液氨中进行处理，然后洗涤、烘干。
41.在优选的实施方式中，步骤s10和步骤s20均采用松式加工的方式进行。
42.在优选的实施方式中，在步骤s10中，所述预处理液中，所述乙醇和水的体积比为1:9～3:7。具体的，体积比例如可以为1:9、2:8或3:7。
43.在优选的实施方式中，在步骤s10中，所述预处理液中，所述纳米氧化锌的浓度为10～40g/l，更优选为10～30g/l。具体的，所述纳米氧化锌的浓度可以为10g/l、20g/l或30g/l。此外，通过以氧化锌作为抗菌整理剂，抗菌效果好，且氧化锌为纳米级，便于其在棉纤维中的渗透。
44.在本发明中，步骤s10中，所述浸轧处理的轧液率为70～80％。其中，轧液率，又称带液率，计算公式是：轧液率＝(轧液后织物重-轧液前织物重)/轧液前织物重
×
100％。
45.在本发明中，步骤s20中，将预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为10～20％，此时纤维有一定的湿度，其中的孔道仍然处于连通的状态，有助于后续液氨处理时，液氨在棉纤维中的渗透推进。较优地，将使用红外线进行预烘，如此，可保证预烘处理后的纯棉无纺布含湿的均匀性和可控性。
46.在本发明中，步骤s20中，所述液氨处理的时间为30～100s，优选为30～60s。
47.如图1所示，本发明所述的纯棉无纺布抗菌整理的连续式加工系统包括：
48.预处理装置10，在预处理装置10中，用含有乙醇、水和纳米氧化锌的预处理液对将未经煮漂的纯棉无纺布70进行浸轧处理；
49.第一烘干装置20，用于对来自所述预处理装置10的纯棉无纺布70预烘至含湿率为10～20％；
50.液氨处理装置30，用于对来自所述第一烘干装置20的纯棉无纺布70进行液氨处理；
51.洗涤装置40，用于对来自所述液氨处理装置30的纯棉无纺布70进行洗涤；以及
52.第二烘干装置50，用于对来自所述洗涤装置40的纯棉无纺布70进行烘干。
53.在本发明中，所述预处理装置10、第一烘干装置20、液氨处理装置30、洗涤装置40和第二烘干装置50沿所述纯棉无纺布70的传送方向依次设置，从而实现连续式加工，节省操作时间。
54.在优选的实施方式中，所述第一烘干装置20为红外线烘干装置，在红外线烘干装
置中，使用红外线对来自所述预处理装置10的纯棉无纺布70进行预烘。
55.其中，所述液氨处理装置30包括液氨处理箱31、加压器32和冷却器33，所述液氨处理箱31用于容纳处理所述纯棉无纺布70的液氨，所述加压器32用以向所述液氨处理箱内加压，所述冷却器33用以对所述液氨处理箱31进行冷却处理。氨在常温常压下是气态的，通过加压器32和冷却器33的设置，使所述液氨处理箱31内容纳的为液态氨。在具体实施方式中，所述加压器32和冷却器33分设于所述液氨处理箱的顶部和底部。
56.进一步地，所述液氨处理箱31开设有进布口和出布口，所述进布口和所述出布口处均设有唇式封口结构311，通过唇式封口结构311，能保证液氨处理箱31内挥发产生的氨气的气密性，避免氨气泄漏，浪费资源和污染环境。
57.在本发明中，所述系统还包括氨气回收装置60，所述氨气回收装置60用于回收所述液氨处理装置30、洗涤装置40以及烘干装置所释放出的氨气，从而避免氨气泄漏到环境中，造成二次污染，且回收后的氨气可以投入到液氨处理箱中重复利用，节省成本。在具体的实施方式中，所述液氨处理装置30、洗涤装置40和第二烘干装置50设于所述氨气回收装置60内。较优地，所述氨气回收装置60的进布口和出布口也设有唇式封口结构311，从而避免氨气逃逸。
58.以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
59.实施例1
60.(1)在预处理装置中，将未经煮漂的纯棉无纺布于预处理液中进行浸轧处理，轧液率为70％，得到预处理后的纯棉无纺布，其中，所述预处理液含有乙醇、水和纳米氧化锌，所述预处理液中，乙醇和水的体积比为1:9，纳米氧化锌的浓度为10g/l；
61.(2)在红外线预烘装置中，将所述预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为10％，接着在液氨处理装置中进行液氨处理30s，然后在洗涤装置中进行洗涤，在第二烘干装置中进行烘干，得到抗菌整理后的纯棉无纺布；
62.其中，步骤(1)和步骤(2)均采用松式加工的方式进行。
63.实施例2
64.(1)在预处理装置中，将未经煮漂的纯棉无纺布于预处理液中进行浸轧处理，轧液率为75％，得到预处理后的纯棉无纺布，其中，所述预处理液含有乙醇、水和纳米氧化锌，所述预处理液中，乙醇和水的体积比为2:8，纳米氧化锌的浓度为20g/l；
65.(2)在红外线预烘装置中，将所述预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为15％，接着在液氨处理装置中进行液氨处理45s，然后在洗涤装置中进行洗涤，在第二烘干装置中进行烘干，得到抗菌整理后的纯棉无纺布，记作a2；
66.其中，步骤(1)和步骤(2)均采用松式加工的方式进行。
67.实施例3
68.(1)在预处理装置中，将未经煮漂的纯棉无纺布于预处理液中进行浸轧处理，轧液率为80％，得到预处理后的纯棉无纺布，其中，所述预处理液含有乙醇、水和纳米氧化锌，所述预处理液中，乙醇和水的体积比为3:7，纳米氧化锌的浓度为30g/l；
69.(2)在红外线预烘装置中，将所述预处理后的纯棉无纺布预烘至含湿率为20％，接着在液氨处理装置中进行液氨处理60s，然后在洗涤装置中进行洗涤，在第二烘干装置中进行烘干，得到抗菌整理后的纯棉无纺布；
70.其中，步骤(1)和步骤(2)均采用松式加工的方式进行。
71.对比例1
72.按照实施例2所述的方法进行实施，与之不同的是，将乙醇用同等重量的水代替，即所述预处理液中不含有乙醇。
73.对比例2
74.按照实施例2所述的方法进行实施，与之不同的是，不进行液氨处理。
75.对比例3
76.按照实施例2所述的方法进行实施，与之不同的是，将乙醇用同等重量的水代替(即所述预处理液中不含有乙醇)，且不进行液氨处理，并将抗菌整理得到的纯棉无纺布记作d3。
77.测试例1
78.按照标准《gb/t 23763-2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价》，测试实施例1-5和对比例1-2抗菌整理后的纯棉无纺布的抗菌性能(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)，其结果如表1所示。
79.表1
[0080][0081][0082]
通过表1的结果可以看出，本发明实施例1-3抗菌整理后的纯棉无纺布的抗菌率为99％以上，抗菌效果好，且经过20次水洗后抗菌率仍为99％以上，抗菌效果耐久性好，说明本发明提供的抗菌整理方法是一种对未煮漂的纯棉无纺布的高牢度耐久性的连续式抗菌整理方法。
[0083]
同时，各对比例的抗菌效果和抗菌效耐久性均低于实施例，也说明了未经煮漂的纯棉无纺布经本发明提供的抗菌整理方法处理后，具有更优异的抗菌效果和水洗耐久性。
[0084]
测试例2
[0085]
采用jsm-5600lv型扫描电镜分别对a2(即实施例2抗菌处理后)的样品、以及对a2水洗20次后的样品进行表面形貌观察，观察结果分别如图2和图3所示。
[0086]
由图2和图3看出，经过实施例2抗菌整理得到的棉纤维材料上具有大量的纳米颗粒状物质，且经过20次水洗后，纤维表面的状态基本上没有显著的变化，可知通过本发明的方法，赋予了未煮漂的纯棉无纺布耐久的抗菌效果。
[0087]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。