專利名稱：：一種綠色可完全降解型保暖材料及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及保暖材料及其生產方法，特別涉及一種綠色可完全降解型保暖材料及其生產方法，其強度，蓬松性，保暖性和回彈性好，材料多孔性結構穩定持久。
背景技術：
：我國是13億人口的大國，無論吃飯還是穿衣需求都位居世界前列，然而巨大消費背后所帶來的固體廢棄物排放也非常驚人，有資料表明，在"限塑令"頒布以前，2007年中國塑料類合成材料消費量超過5000萬噸，這類材料廢棄后主要采用填埋處理，但需要花費100200年時間才能降解，而可供選擇的垃圾填埋場越來越少，相應帶來的處理成本也越來越大；另一方面，這類材料來源于天然石油資源，受石油市場價格暴漲及地球資源枯竭危機的制約，因此采用可降解材料生產高品質產品，以減少對我們賴以生存地球的污染，對于整個社會的可持續發展是非常重要的。聚乳酸纖維是一種新型的生態環保型纖維，它以玉米淀粉為原料，經過發酵、縮合、聚合等一系列反應制成。在正常的溫度和濕度條件下，聚乳酸及其制品是極其穩定的，但廢棄后的制品在土壤或海水中經微生物作用可降解為二氧化碳和水，隨后在植物光合作用下，它們又會成為淀粉的起始原料。聚乳酸也是一種低能耗產品，比以石油產品為原料生產的聚合物低3050%的能耗，此外聚乳酸纖維的應用性能也非常優異，如其熔點范圍很寬(120'C17(TC)，并且具有很好的熱粘結性能，使其成為雙組份纖維的最佳選擇之一；在夏天透濕性、水擴散性優異，吸汗快干，冬天保溫性比棉和聚酯纖維高20%以上，且回彈性好以及較好的巻曲性和巻曲持久性，使其適合各種填絮材料、地毯和毛氈；對紫外光照射穩定，抑菌性良好；其強伸特性與聚酯纖維相差不多(強度4.55.5g/d，伸度2540%)，使其方便于紡織加工。聚乳酸纖維自從上個世紀五十年代開始產業化以來，隨著生產規模的不斷擴大，成本也進一步下降，現在的價格已經介于聚酯和聚酰胺纖維之間。我國目前對于聚乳酸的應用在紡織上比較多，有純紡和與其它天然或合成纖維混紡，在無紡布方面也有紡粘、熔噴和水刺纖維聚乳酸產品的出現，但具體在保暖材料方面應用還沒有見到。木棉纖維是果實纖維，其縱向表面光滑，截面為圓形或橢圓形，纖維最大特點是內部中空，中空度高達80%90%，細胞壁薄，壁厚約為0.52jim，纖維細而短(長度834mm，細度為0.93.2dtex)，單纖維密度僅為0.29g/cm3，因此纖維輕而保暖，主要用作各種填絮料。由于木棉纖維的相對扭轉剛度大、長度短、強力低、抱合力差和缺乏彈性，易造成填充料被壓扁氈化，甚至局部出現破洞，因此近幾年對木棉纖維絮料高值化開發做了很多工作中國專利CN1644779公開了一種回彈性好、結構增強、高效保暖木棉絮料的制造方法，選用2590%天然木棉纖維、540%低熔點纖維、070%壓縮回彈性好的化學纖維，將纖維原料混合開松后，進行成網處理，形成纖網，然后進行粘合處理而成。該項專利克服了傳統木棉絮料的致命缺陷，并保持了木棉絮料固有的高效保暖和輕質特性，所用低熔點纖維為聚烯烴、共聚酰胺以及共聚酯等合成纖維，所用壓縮回彈性好的化學纖維是單孔或多孔三維巻曲中空化纖或聚對苯二甲酸丙二醇脂等高彈性纖維。紡織學報2007年01期刊登樓英，王府梅，劉維的《木棉絮料的壓縮性能測試分析》一文，主要內容是為提高傳統木棉絮料的強度和持久回彈性，拓寬其應用范圍，開發了專利技術CN1644779，通過測試對比傳統木棉絮料和利用專利技術制造的新型木棉絮料的壓縮性能，比較了不同化學纖維與木棉混合的新型絮料的差異，發現混入合纖后的木棉絮料盡管初始蓬松度沒有純化纖絮料大，柔軟性沒有純木棉絮料好，但是新型木棉/合纖混纖絮料的壓縮彈性有了明顯的提高，文中所用化學纖維分別是四孔PET、七孔PET以及高彈性纖維PTT。紡織學報2007年04期刊登談麗平，王府梅，劉維的《木棉系列絮料的保暖性》一文，主要內容為開發一種木棉絮料制作新技術，以克服傳統木棉絮料強力低、持久回彈性差缺陷，同時比較研究了木棉絮料和其他4現有絮料的靜態熱阻和對流散熱量，發現木棉絮料的保暖性僅次于羽絨，明顯優于四孔、七孔滌綸棉絮料和噴膠棉，與化纖絮料相比，木棉纖維將絮料中的空隙分割的很小，使得絮料的對流散熱量大幅度降低，而且木棉絮料的傳導熱阻也明顯高于現有化纖絮料。中國專利CN101177844又進一步對專利CN1644779做了改進，
發明內容提供一種木棉絮料及其生產方法，通過控制和調整木棉纖維與所用化學纖維組分的混合比例調節木棉絮料的蓬松度與壓縮彈性，以進一步提高木棉絮料的蓬松度與壓縮回彈性。歐洲專利EP1641972介紹了一種混合木棉纖維填料及其生產方法，用于被子、家具汽車的填充材。由線密度較小的合成滌綸纖維和木棉纖維組成，其中滌綸纖維包括實心纖維和中空纖維。其生產方法是將預先混合好的纖維經過開包、開松、梳理，然后經過真空抽吸裝置鋪疊成網，最后經過加固而成。上述生產方法也可以是滌綸纖網和純木棉纖維經過復合技術形成的填料。歐洲專利EP16490931介紹一種復合填料，具有抗菌性，防蛀。在權利義務中提出其纖維組成是再生纖維素纖維以及木棉纖維，其再生纖維素纖維優選LYOCELL，然后加入聚酯纖維，這樣材料中包含親水和疏水兩部分，對穿用人員更好起到氣候調節作用。同時這樣組成的填料防蛀、抗菌性好，形成良好的舒適循環環境，具有好的保暖性。曰本專利JP3929677介紹一種含有木棉纖維的機織物或針織物，該織物中使用木棉纖維量超過20%(重量比)，特別地該木棉纖維木質素含量小于1.5%(重量比)。這種木棉纖維的機織物或針織物具有非常好的耐光性、白度，質量輕，保暖性好，在后續的染色和整理都沒有問題。歐洲專利EP1463476介紹一種含有木棉纖維的三層材料，表層是為透濕層，底層為拒水層，中間層為吸水層。拒水層的底層由疏水性的植物纖維木棉組成，表層優選為羊毛纖維，這種材料可以使穿著者在濕度較高的環境中也保持身體溫暖，而不會像穿合成纖維類服裝那樣使溫度升的過高，而使人體感覺不舒服。綜上所述，這些研究工作中針對木棉纖維長度短、強力低、抱合力差、彎曲剛度低和缺乏彈性，存在隨著使用時間推移產品的柔軟舒適性和保暖性衰減快，且絮片強力低局部會出現破洞的缺陷而進行，通過加入回彈蓬松性好、剛度大及抱合力好的化學纖維來彌補木棉纖維的不足，卻造成了雖然木棉纖維是綠色的，不帶有任何農藥，廢棄后完全可以降解，但由于化學纖維的加入使整體絮料屬于半環保材料，廢棄后只有木棉纖維可以降解，而使用的另一部分合成纖維卻形成了第二次污染，這不符合取綠色于自然，還綠色于自然的環保理念。
發明內容本發明的目的在于提供一種綠色可完全降解型保暖材料及其生產方法，制成材料可完全降解，保暖性和回彈性好，有較好的強力和穩定持久的多孔性結構，以彌補現有技術的不足，不會形成第二次污染，還大自然一個綠色清潔的環境。為達到上述目的，本發明的技術方案是，一種綠色可完全降解型保暖材料，其組分重量比為木棉纖維4060份、聚乳酸雙組分纖維1040份、聚乳酸中空纖維1540份。進一歩，所述的聚乳酸雙組分纖維是一種以玉米淀粉為原料的纖維，屬于皮芯結構，其線密度為2.06.0D，長度為3865mm。所述的聚乳酸中空纖維是一種以玉米淀粉為原料的纖維，其線密度為2.010.0D，長度為木棉纖維的36倍。本發明綠色可完全降解型保暖材料的生產方法，其包括如下步驟1)保暖材料其組分重量比為木棉纖維4060份、聚乳酸雙組分纖維1040份、聚乳酸中空纖維1540份；2)按上述組分抓棉、混棉、稱重、開松、機械梳理、雜亂成蓬松的三維立體網狀結構纖維網；3)經過預先針刺加工，刺針剌入纖網時，刺針上的鉤刺就帶住纖網表面和內層的一些纖維隨刺針穿過纖網層，使纖維在運動過程中相互糾纏，同時由于摩擦力的作用和纖維的上下位移對纖網產生一定的擠壓，使纖網受到壓縮；當刺針深入一定程度回升，纖維脫離鉤刺以近乎垂直的狀態留在纖網內，形成如許多的纖維束"銷釘"式釘入纖網，賦予纖網以初始的強度-,64)然后再經熱熔定型，形成良好服用強度的蓬松纖網，再經冷卻、巻繞。又，所述的預先針刺加工時，采用植針密度30005000枚/m，針剌動程5070mm，針刺頻率為600刺/min-1200刺/min。在本發明中，所述的聚乳酸雙組分纖維是一種以玉米淀粉為原料可生物降解型環保纖維，屬于皮芯結構，其線密度為2.06.0D，長度為3865mm。所述的聚乳酸中空纖維是一種以玉米淀粉為原料可生物降解型環保纖維，其線密度為2.010.0D，長度為木棉纖維的3~6倍。所述的聚乳酸雙組分纖維在保暖材料中主要起粘結加固作用，此外其未熔化的芯層還具有支撐纖維網作用。所用聚乳酸中空纖維在保暖材料中主要起增加保暖性、增加回彈力和骨架支撐的作用。本發明綠色可完全降解型保暖材料生產方法，其特殊性在于首先經過預先針刺加工，以增加最終纖網的強力，降低熱熔纖維的使用量。進行預針刺加工時，當刺針刺入纖網時，刺針上的鉤刺就帶住纖網表面和內層的一些纖維隨刺針穿過纖網層，使纖維在運動過程中相互糾纏，同時由于摩擦力的作用和纖維的上下位移對纖網產生一定的擠壓，使纖網受到壓縮。當刺針深入一定程度回升，纖維脫離鉤刺以近乎垂直的狀態留在纖網內，猶如許多的纖維束"銷釘"釘入了纖網，賦予纖網以初步的強度。預針刺加工時，采用植針密度3000~5000枚/m，針剌動程5070mm，針刺頻率為600朿l」/min-1200刺/min。本發明的優點本發明材料采用木棉纖維、聚乳酸雙組分纖維和聚乳酸中空纖維，材料完全可降解。聚乳酸雙組分纖維作為材料粘結加固的主體材料，屬于皮芯結構，皮層聚乳酸的熔點7090°C，起熱熔粘合的作用；芯層聚乳酸的烙點130170°C，起到支撐纖網的作用。當熱熔加固時，加熱溫度達到皮層聚乳酸熔點范圍內時，聚乳酸皮層熔融流動，冷卻后在木棉纖維、聚乳酸中空纖維和聚乳酸雙組分纖維三者交叉處形成點粘合結構，而聚乳酸芯層雙組分纖維同時起到了粘合和支撐纖網的作用，增加了纖網的強力及其多孔結構的穩定性。聚乳酸中空纖維在保暖材料中起骨架支撐、增加回彈力、蓬松和保暖作用，其長度為木棉纖維的36倍。由于纖網屬于一個多孔結構，每一個小孔隙或縫隙都由木棉纖維、聚乳酸雙組分纖維、聚乳酸中空纖維組成，因而在每個孔隙中都會存在一個粘結加固點，纖維越長，穿過的孔隙數目越多，其上的粘結點也越多，則對纖網的整體強度貢獻越大，這樣較長的聚乳酸中空纖維賦予纖網更好的強力，同時纖維中空的結構保持了較多的靜止空氣，進一步增加了材料的蓬松和保暖效果。本發明保暖材料在加工過程中首先采用了預先針刺加工技術，賦予纖網初始強力，以增加最終纖網的強力，降低熱熔纖維的使用量，增加木棉纖維的用量，在降低生產成本的同時，進一歩提高了材料的保暖性。總之，本發明充分利用木棉纖維中空度大、保暖性好、質地輕的優勢特點，采用聚乳酸中空纖維彌補木棉纖維長度短、強力低、持久回彈性差的缺點，以聚乳酸雙組分纖維提供材料結構的穩定性，三種纖維材料一起使用優勢互補，相輔相成。此外，采用了預針刺初加工，增加最終纖網的強力和保暖性，同時整個生產過程無污染，最終實現環保降解，蓬松、保暖，持久回彈及抑菌等多種功效的保暖材料。具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。實施例1首先將40份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、20份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度51mm，線密度4.4dtex和40f(重量比)聚乳酸中空纖維，長度76mm，線密度7.7dtex均勻混合，然后經稱重、開松、機械梳理、雜亂成蓬松的三維立體網狀結構纖維網后，經預針刺，再經熱熔定型成具有良好服用強度，冷卻并巻繞為成品。生產過程包括如下歩驟定量配比——抓棉——混棉——稱重一一預開松——金屬除雜——多倉混棉——精開松——氣流給棉——雙錫林雙道夫梳理一一纖網雜亂一一交叉鋪網一一機械牽伸一一預針刺——熱風8烘燥定型——冷卻一一自動貯布——計碼巻取-一一半成品巻材一一驗布分切——成品包裝。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林轉速950m/min，主錫林工作輥轉速125m/min，主錫林剝取輥轉速為100m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為2.25(為避免對木棉纖維的過度損傷，生產時主要工作部件的工作參數比常規生產時的速度降低1/3);采用植針密度3000枚/m，針刺深度6.2mm，針剌頻率為600刺/min，針刺密度50刺/cm2;烘干定型溫度為8(TC。實施例2首先將50份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、25份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度51mm，線密度4.4dtex和25份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度102mm，線密度lldtex均勻混合，然后經稱重——預開松——金屬除雜——多倉混棉一一精開松——氣流給棉一一雙錫林雙道夫梳理一一纖網雜亂一一交叉鋪網——機械牽伸——預針剌——熱風烘燥定型——冷卻——自動貯布——計碼巻取一一半成品巻材——驗布分切一一成品包裝。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速72.5m/min，主錫林剝取輥轉速為80m/min，主錫林轉速720m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為2.0;采用植針密度3000枚/m，針刺深度5.8mm，針剌頻率為520刺/min，針刺密度40刺/cm、烘干定型溫度為85'C。實施例3,首先將45份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、15份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度51mm，線密度4.4dtex和40份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度76mm，線密度7.7dtex均勻混合，均勻混合，然后按照上述實施例工藝進行。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速85m/min，主錫林剝取輥轉速為95m/min，主錫林轉速790m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為2.15;采用植針密度3000枚/m，針剌深度6.0mm，針刺頻率為550刺/min，針刺密度50刺/cm2;烘千定型溫度為8(TC。實施例4首先將60份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、10份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度38mm，線密度2.2dtex和30份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度65mm，線密度4.4dtex，均勻混合，然后按照上述實施例工藝進行。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速70m/min，主錫林剝取輥轉速為90m/min，主錫林轉速690m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為1.9;采用植針密度3000枚/m，針刺纟菊芰5.0mm，針剌頻率為500刺/min，針刺密度40刺/cm2;烘干定型溫度為90°C。實施例5首先將40份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、35份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度51mm，線密度4.4dtex和25份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度76mm，線密度7.7dtex均勻混合，均勻混合，然后按照上述實施例工藝進行。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速88m/min，主錫林剝取輥轉速為110m/min，主錫林轉速780m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為1.95;采用植針密度3000枚/m，針刺深度5.8mm，針刺頻率為520刺/min，針刺密度40刺/cm、烘干定型溫度為83。C。實施例6首先將55份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、15份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度38mm，線密度2.2dtex和30份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度76mm，線密度7.7dtex，均勻混合，然后按照上述實施例工藝進行。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速92m/min，主錫林剝取輥轉速為115m/min，主錫林轉速810m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為2.05;采用植針密度3000枚/m，針刺深度5.5mm，針剌頻10率為540剌/min，針刺密度58朿lj/cm、烘干定型溫度為88°C。實施例7首先將50份(重量比)木棉纖維，平均長度20mm，平均線密度2dtex、20份(重量比)聚乳酸雙組分纖維，長度51mm，線密度4.4dtex和30份(重量比)聚乳酸中空纖維，長度102mm，線密度lldtex，均勻混合，然后按照上述實施例工藝進行。其中主要工作部件參數為梳理機主錫林工作輥轉速98m/min，主錫林剝取輥轉速為120m/min，主錫林轉速900m/min，交叉鋪網層數為2層，總牽伸比調整為2.2;采用植針密度3000枚/m，針刺深度6.5mm，針刺頻率為610剌/min，針剌密度59刺/cm、烘干定型溫度為93i:。對上述前四個實施例中所制成材料，按照國家標準對與保暖性相關的指標進行測試，數據見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表中數據說明了本發明研制的可完全降解型保暖材料在保溫率、壓縮回彈性、強力以及蓬松度方面都明顯優于市售絮料。在可完全降解型保暖材料中含木棉纖維的量越大，其保溫率也越大；壓縮彈性回復率隨聚乳酸中空纖維含量的增加也在增大；拉伸斷裂強度則隨著預針刺工藝的采用、聚乳酸雙組分纖維的含量越多以及聚乳酸中空纖維越長，強力也越大。權利要求1.一種綠色可完全降解型保暖材料，其組分重量比為木棉纖維40～60份、聚乳酸雙組分纖維10～40份、聚乳酸中空纖維15～40份。2.如權利要求1所述的綠色可完全降解型保暖材料，其特征在于，所述的聚乳酸雙組分纖維是一種以玉米淀粉為原料的纖維，屬于皮芯結構，其線密度為2.0~6.0D，長度為3865mm。3.如權利要求1所述的綠色可完全降解型保暖材料，其特征在于，所述的聚乳酸中空纖維是一種以玉米淀粉為原料的纖維，其線密度為2.010.0D，長度為木棉纖維的3~6倍。4.如權利要求1所述的綠色可完全降解型保暖材料的生產方法，其包括如下步驟1)保暖材料其組分重量比為木棉纖維4060份、聚乳酸雙組分纖維1040份、聚乳酸中空纖維15~40份；2)按上述組分抓棉、混棉、稱重、開松、機械梳理、雜亂成蓬松的三維立體網狀結構纖維網；3)預先針刺加工，刺針剌入纖維網時，刺針上的鉤刺帶住纖網表面和內層的一些纖維隨剌針穿過整個纖網層，使纖維在運動過程中相互糾纏，同時由于摩擦力的作用和纖維的上下位移對纖網產生一定的擠壓，使纖網受到壓縮；當刺針深入一定程度回升，纖維脫離鉤刺以近乎垂直的狀態留在纖網內，形成如許多的纖維束"銷釘"式釘入纖網，賦予纖網以初始的強度；4)然后再經熱熔定型，形成具有良好服用強度的蓬松纖網，再經冷卻、巻繞。5.如權利要求4所述的綠色可完全降解型保暖材料的生產方法，其特征是，所述的預先針刺加工時，采用植針密度30005000枚/m，針剌動程5070mm，針刺頻率為600剌/min-1200刺/min。全文摘要一種綠色可完全降解型保暖材料及其生產方法，其組分重量比為木棉纖維40～60份、聚乳酸雙組分纖維10～40份、聚乳酸中空纖維15～40份；經抓棉、混棉、稱重、開松、機械梳理、雜亂成蓬松的三維立體網狀結構纖維網后，首先經過預先針刺，然后再經熱熔定型、冷卻、卷繞等工序而成的。本發明保暖材料所用原料完全可降解，整個生產過程無污染，產品具有良好的強度、蓬松、保暖和抑菌等多種功效，屬于綠色環保型產品。文檔編號D04H1/4391GK101509175SQ20091004519公開日2009年8月19日申請日期2009年1月12日優先權日2009年1月12日發明者程錢申請人:嘉興學院