一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布及其生產方法與流程
2023-06-01 05:19:01
本發明涉及功能性水刺無紡布製備領域，具體涉及一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布及其生產方法。
背景技術：
人體產生的很多汗液、皮脂、以及其他各種分泌物會附著在穿著的衣物上，同時穿著的衣物也會被環境中的汙物所玷汙，在病菌的繁殖和傳遞過程中成為一個重要的媒體。相對於自然界中的微生物而言，人類的皮膚是一種很好的營養基。一般情況下，人們皮膚上的一些常駐菌起著保護皮膚免受病菌危害的作用，然而一旦微生物中的菌群失調，它們中少量病菌就會大量繁殖，並通過皮膚、呼吸道、消化道以及生殖道黏膜對人體造成危害。所以人們需要能抵抗細菌的紡織品衣物來滿足健康的要求。
現有技術中，水刺無紡布的生產往往直接採用成品纖維進行生產，而普通纖維素纖維具有優良的紡織性能，但是纖維本身沒有抗菌、防蟎性能，採用殼寡糖纖維素纖則具有抗菌、防蟎的功能，基本能滿足人們環保、保健的需求，專利申請號為201510028848.X的專利申請公開了一種殼寡糖修飾棉纖維的製備工藝，這種工藝製備殼寡糖修飾棉纖維，使殼寡糖與棉纖維以共價鍵連接，保持了棉纖維原有的主要力學性能。
專利申請號為201610347050.6的專利申請公開了一種茶多酚纖維素纖維水刺無紡布及其生產工藝，該無紡布將天然萃取的納米級茶多酚和無機鹽複合抗菌劑，在生產製作水刺無紡布時加入纖維網內製成高效吸溼、導汗抗菌、抗過敏及消炎的產品。
以上技術存在以下問題：、
1.殼寡糖纖維素利用粘膠纖維成品或者棉纖維進行修飾處理，沒能和前端粘膠纖維製備工藝有機結合，更沒有和後端無紡布水刺工藝相結合，使得工藝流程長、工藝複雜，只能小批量生產，而且粘膠纖維製備工藝、接枝過程以及無紡布水刺工藝均有洗滌、烘乾操作，這在操作上出現了3次重複，浪費水以及能源，造成生產成本高的問題；此外，由於先進行紡絲得到粘膠纖維成品或者棉纖維，在接枝過程中，部分纖維素不能與殼寡糖充分接觸，實際接枝率僅為3.28％～3.5％，接枝率效果提高不明顯；
2.纖維與抗菌功能劑之間的連接不是化學連接，僅靠抗菌功能劑附著在纖維上來實現抗氧化、導汗抗菌、抗過敏及消炎作用，在使用過程中，多次水洗後抗菌功能劑容易掉落，抗氧化、抗菌穩定性不高，產品保質期短；
3.工藝流程長，製作工藝複雜，生產成本高。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布及其生產方法，以解決現有技術抗菌穩定性不高、抗菌有效期短、多次水洗後抗菌功能劑容易掉落的問題。
為解決上述問題，本發明提供的技術方案為：
一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布，由以下重量百分比的纖維組成：20-30％的殼寡糖、70-80％的棉纖維或合成纖維，纖維的纖度為1.33—1.67dtex。
一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布的生產方法，包括如下步驟：
(1)製備殼寡糖纖維素纖維：配製質量分數為1-20％的殼寡糖水溶液，用稀鹽酸調節殼寡糖水溶液的PH值至3-4，將殼寡糖水溶液加熱至60-80℃，在攪拌條件下滴加偶聯劑，滴加完後將體系溫度升至90-110℃，維持反應4-6小時後用稀氫氧化鈉溶液調節反應液的pH值至9-11即得到殼寡糖預處理液，然後降到室溫後按照殼寡糖佔粘膠中甲纖5-15％(質量比)的比例加入粘膠中，充分混合後進入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持攪拌狀態，維持反應8-24小時後直接進行紡絲得到殼寡糖纖維素纖維；
(2)將步驟(1)得到的殼寡糖纖維素纖維與棉纖維或合成纖維進行混合梳理得到無紡布纖維網；
(3)用步驟(1)中的殼寡糖預處理液對步驟(2)得到的無紡布纖維網進行360度全維度水刺固結，共11道水刺工序，水刺壓力成螺旋式梯度逐步增加；在水刺工序的最後一道通過高壓水刺打孔技術，形成每平方釐米無紡布布面同時成形時平均分布60個導流孔，其中用於水刺的殼寡糖預處理液在水刺過程中循環利用；
(4)將步驟(3)製得的水刺無紡布移入隧道式烘乾機中，在90～100℃、傳動速度為0.2～0.3r/min的條件下，焙烤處理2.5～3h，焙烤完成後，再將水刺無紡布移入噴射清洗隧道中清洗，水刺無紡布的上下均設置噴射口，噴射水量與水刺無紡布面積比為10-15L∶1m2，清洗完成後再移入隧道式烘乾機中，離心機轉速為500～1500r/min，收集離心沉澱，將其移入隧道式烘乾機中，在80～100℃、傳動速度為0.1～0.5r/min的條件下，處理2～3h，最終無紡布的含水溼度7.5％-9.5％。
進一步的，步驟(1)中，偶聯劑的用量為殼寡糖的10-50％(質量比)，滴加偶聯劑的時間為30-60min。
更進一步的，步驟(1)中所採用的偶聯劑為矽烷偶聯劑或環氧氯丙烷。
再進一步的，所述矽烷偶聯劑為γ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷。
本發明與現有技術相比具有如下優點：
(1)本發明與殼寡糖纖維素纖維的製備過程相結合，殼寡糖纖維素纖維本身含有一定量的殼寡糖，且水刺過程中也採用殼寡糖預處理液進行處理，在水刺過程中進一步增加殼寡糖的含量，最終可使無紡布中的殼寡糖的含量高達20-30％，具有抑菌、防臭、驅蟎等保健功能，且抗菌性能高，殼寡糖與纖維素纖維以共價鍵連接，不容易脫落，穩定性高，產品的抗菌時間長，多次水洗後抗菌功能劑也不容易掉落；
(2)通過殼寡糖接枝、前端紡絲工藝以及水刺過程有機結合，得到的纖維無需烘乾直接進入水刺步驟，而且無需專門進行水刺預處理，一體化生產，大大縮短了工藝流程，簡化了工藝，方法簡便、易於規模化生產；
(3)僅在紡布後進行洗滌、烘乾操作，從前到後整個工藝過程能耗以及水耗縮短至原來的三分之一，大大降低了生產成本。
具體實施方式
實施例1
一種殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布的生產方法，包括如下步驟：
(1)製備殼寡糖纖維素纖維：向搪玻璃反應釜泵入50L水，開啟攪拌，並加入7Kg的殼寡糖，充分溶解後用稀鹽酸將殼寡糖水溶液的PH值調節至3-4，然後將殼寡糖水溶液加熱至60-80℃，維持體系溫度60-80℃在攪拌條件下於30～60min內在體系中滴加2Lγ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷，滴加完後將體系溫度升至90-110℃，維持體系溫度90-110℃反應4小時後用稀氫氧化鈉溶液調節反應液的pH值至9-11即得到殼寡糖預處理液，然後降到室溫後用注射系統將配製的殼寡糖預處理液按照殼寡糖預處理液與粘膠中甲纖5％的比例加入粘膠中，經過靜態混合器混合後進入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持攪拌狀態，維持反應8小時後直接進行紡絲得到殼寡糖纖維素纖維；
(2)將步驟(1)得到的殼寡糖纖維素纖維與棉纖維或合成纖維進行混合梳理得到無紡布纖維網；
(3)用步驟(1)中的殼寡糖預處理液對步驟(2)得到的無紡布纖維網進行360度全維度水刺固結，共11道水刺工序，水刺壓力成螺旋式梯度逐步增加；在水刺工序的最後一道通過高壓水刺打孔技術，形成每平方釐米無紡布布面同時成形時平均分布60個導流孔，其中用於水刺的殼寡糖預處理液在水刺過程中循環利用；
(4)將步驟(3)製得的水刺無紡布移入隧道式烘乾機中，在90～100℃、傳動速度為0.2～0.3r/min的條件下，焙烤處理2.5～3h，焙烤完成後，再將水刺無紡布移入噴射清洗隧道中清洗，水刺無紡布的上下均設置噴射口，噴射水量與水刺無紡布面積比為10-15L∶1m2，清洗完成後再移入隧道式烘乾機中，離心機轉速為500～1500r/min，收集離心沉澱，將其移入隧道式烘乾機中，在80～100℃、傳動速度為0.1～0.5r/min的條件下，處理2～3h，最終無紡布的含水溼度7.5％-9.5％。
本實施例製得的殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布由以下重量百分比的纖維組成：20-30％的殼寡糖、70-80％的棉纖維或合成纖維，纖維的纖度均為1.33—1.67dtex。
本實施例通過殼寡糖接枝、前端紡絲工藝以及水刺過程有機結合，一體化生產，大大縮短了工藝流程，簡化了工藝，方法簡便、易於規模化生產，製得的殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布，殼寡糖的含量高達20-30％，具有抑菌、防臭、驅蟎等保健功能，且抗菌性能高，殼寡糖與纖維素纖維以共價鍵連接，不容易脫落，穩定性高。
經本實例方法製得的水刺無紡布的具體指標如表1：
表1殼寡糖纖維素纖維水刺無紡布產品參數
如上表所示，本實施例製備的水刺無紡布在保證標準質量的基礎上，具有優異的抗菌性能，且多次水洗後抗菌性能基本不變，仍然具備優異的抗菌性能，證明了本產品的有效抗菌性的保質期時間長。
以上所述實施例僅表達了本申請的具體實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本申請保護範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請技術方案構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本申請的保護範圍。