CN103422252B

CN103422252B - 一种可全降解干法纸及其制备工艺和应用

Info

Publication number: CN103422252B
Application number: CN201310323883.5A
Authority: CN
Inventors: 任继春; 冯勋旺
Original assignee: Pok Oi (china) Puffed Core Material Co Ltd
Current assignee: Pok Oi (china) Puffed Core Material Co Ltd
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103422252A

Abstract

本发明涉及一种可全降解干法纸及其制备工艺和应用，该可全降解干法纸结构组成如下：第一层为第一环保层，该层占干法纸总定量的15-50%；第二层为第二环保层，能与第一层液体连通，该层占该干法纸总定量的10-40%；第三层为第三环保层，能与第二层液体连通，该层占该干法纸总定量的20-45%；所述总定量为第一层至第三层的总重量。本发明产品由PLA/PLA复合纤维代替了传统的粘结固化材料，对环境无污染，是绿色环保的新型无尘纸；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；采用本发明涉及的生产工艺，在用即弃生活用纸产品中起到很好的导流和吸收液体的作用。

Description

一种可全降解干法纸及其制备工艺和应用

技术领域

本发明属于气流成网干法造纸技术领域，具体涉及一种可完全生物降解的新型干法纸。

背景技术

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。气流成网产品主要应用于一次性用即弃生活用纸产品，如纸尿裤、妇女卫生用品、成人失禁用品的吸收层，导流层等和擦试用品等。

根据生产工艺中粘合方式的不同，无尘纸可分为热粘合、胶合及综合干法造纸技术，将绒毛桨纤维等吸水性材料固结一起，得到不同性能及用途的产品。所用的固结材料为热塑性的双组份纤维，聚乙烯粉末或水溶性乳液等。但这些粘结性材料均由石化产品中生产加工出的高分子聚合物而来，这些石油化工产品的确提高了人们的生活水平并得到了广泛的应用，但其最大的问题是不可再生和难于降解处理，更难于自然降解，含有这些难降解材料的生活用品废弃物进入我们的环境中，对环境带来了严重污染和危害。为了减少对环境的破坏,摆脱对日益枯竭的石油资源的依赖，开发可持续利用、环境友好、可降解的材料已经成为当前的重要课题和任务。

本世纪初，人们开发出来了聚乳酸纤维（简称PLA），它是一种可完全生物（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CO2和H2O，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。纤维素纤维是来自于天然的木材，棉，麻及草类等，是天然的绿色高分子和可再生原料。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℃左右，皮层为熔点较低的PLA纤维（一般为130℃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℃）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。

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。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种真正可完全生物降解的新型干法纸。

本发明的可全降解干法纸为层状结构，具体结构组成如下：

第一层为第一环保层，包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量约为该层的60-85质量%，PLA/PLA复合纤维含量约为该层的15-40质量%，该层占该干法纸总定量的15-50%；

第二层为第二环保层，能与第一层液体连通并且包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量约为该层的60-85质量%，PLA/PLA复合纤维含量约为该层的15-40质量%，该层约占该干法纸总定量的10-40%；

第三层为第三环保层，能与第二层液体连通并且包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量约为该层的60-85质量%，PLA/PLA复合纤维含量约为该层的15-40质量%，该层约占该干法纸总定量的20-45%。

所述总定量为第一层至第三层的总重量。

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2-5mm,并且具有多种形态。

所述PLA/PLA复合纤维可以选自由玉米或木薯等淀粉原料人工制成的纤维，长度约4-6mm，纤度约为1.5-6.7分特。

本发明的可全降解干法纸在卫生产品中起到吸液和导流的作用等，干法纸的定量范围为40g/m²～600g/m²。

该干法纸产品由依次排列并且层压在一起的若干层构成，各层均含有不同比例的纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维。通过加热将各层固化在一起，制成不同规格的无尘纸产品。因该无尘纸使用的材料均来自于可再生的和可全降解的原材料，没有添加其它常规无尘纸所用的来自石化产品的原材料，所以该无尘纸能在自然环境中完全降解，燃烧亦不会产生有毒物质，是一种真正的绿色环保产品。由于无尘纸大量使用于一次性用即弃的生活用纸产品中，在产品中起到吸液和导流的作用等，可完全自然降解的无尘纸的应用会大大降低这类用即弃产品对环境的污染。同时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。

本发明的另一目的是提供制造该可全降解干法纸的工艺和方法。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。

该无尘纸可以干法气流成型技术设备上实现。具体步骤如下：

（1）将PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维送入到第一个成型头中均匀混合，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一无端的网带上，成型的纸面可选择的使用预压辊对初期复合材料进行一定的预压；

（2）接着将该复合层传递到第二个成型区，将PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维由第二个成型头中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层上；

（3）接着进入第三成型区，PLA/PLA复合纤维、纤维素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第二层上；

（4）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，可选择的使用一组热压辊进行厚度调整后，将此复合材料送往干燥箱中进行加热，烘干固化，继续将固化后的复合无尘纸传递到可选择的另一组热压辊进行厚度调整后，复合无尘纸产品冷却后由卷纸机进行卷绕成卷；

（5）按需求，用分切机分切成所要求的不同宽度的产品。

本发明的还涉及可全降解干法纸的在一次性卫生用品中的用途，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，湿巾，揩布，食品垫（鱼垫，肉垫等），保湿（如面膜）宠物垫及过滤材料等。

本发明的可全降解干法纸具有如下有益效果:

（1）本发明产品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，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。

（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。

（3）采用本发明涉及的生产工艺，由于各组分分布均匀，层间接合完整，在卫生巾，护垫，擦布，吸液垫等用即弃生活用纸产品中起到很好的导流和吸收液体的作用。

附图说明

图1是本发明的可全降解干法纸的结构示意图。

图2是本发明的可全降解干法纸的生产工艺示意图。

其中：a1为第一环保层，a2为第二环保层，a3为第三环保层；b1为纤维素纤维，b2为PLA/PLA纤维。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

本发明的导流材料的测试方法如下：

1.厚度(参考标准：EDANA30.5-99)

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。

测试仪器:数显式厚度测试仪。

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±2℃；相对湿度50%±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。

2.定量(参考标准：EDANA40.3-90)

定量:单位面积的质量即为试样的定量(克重),单位为g/m2。

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。

试样要求在恒温恒湿(23±2℃；相对湿度50%±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。

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。

定量(GSM)==A/B

其中:GSM-试样的定量(克重);

A-试样的重量;

B-试样的面积。

3.抗张强度(参考标准：EDANA20.2-89)

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。

测定仪器:Zwick2.5-强力测试仪

将试样切成200mmx25.4mm的大小,要求在恒温恒湿(23±2℃；相对湿度50±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。

按照如下测试参数设定测试程序:

最大测量限度:100N

测试速度:254mm/min

夹距:51mm

夹压:5bar

4.液体渗透速度(参考标准：EDANA150.5-02)

液体渗透速度:当5m1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。

测定仪器:Lister液体渗透仪

5.液体吸收能力(EDANA10.4-02)

液体吸收能力：将试样在液体中浸泡10分钟一定时间后,总重量增加的百分比即为试样的吸收能力。

实施例1

本实施例的可全降解干法纸的总定量约为50g/m²，厚度约为1.0mm，其具体原料如下：纤维素纤维选取WeyerhauserNB416,纤维长约2-5mm，或GP4822处理桨；PLA/PLA复合纤维纤度为2.2dtex/6mm，纤维皮层约为130℃，芯层约为160℃。

该复合无尘纸结构包括三层，第一层的定量约占产品总定量的35%，第二层的定量约占产品总定量的35%,第三层的定量约占产品总定量的30%。各组分在各层中的分布如下列表1中所示。

实施例2

本实施例的可全降解干法纸的总定量约为80g/m²，厚度约为1.5mm，其具体原料如下：纤维素纤维选取WeyerhauserNB416,纤维长约2-5mm，或GP4822处理桨；PLA/PLA复合纤维纤度为2.2dtex/6mm，纤维皮层约为130℃，芯层约为160℃。

该复合无尘纸结构包括三层，第一层的定量约占产品总定量的30%，第二层的定量约占产品总定量的40%,第三层的定量约占产品总定量的30%。各组分在各层中的分布如下列表2中所示。

实施例3

本实施例的可全降解干法纸的总定量约为150g/m²，厚度约为2.0mm，其具体原料如下：纤维素纤维选取WeyerhauserNB416,纤维长约2-5mm，或GP4822处理桨；PLA/PLA复合纤维纤度为2.2dtex/6mm，纤维皮层约为130℃，芯层约为160℃。

该复合无尘纸结构包括三层，第一层的定量约占产品总定量的40%，第二层的定量约占产品总定量的35%,第三层的定量约占产品总定量的25%。各组分在各层中的分布如下列表3中所示。

以上实施例中的可全降解干法纸的制备过程如下：

该导流材料在水平筛网式成型技术设备上实现。

如图2，将PLA/PLA复合纤维，纤维素纤维送入到第一个成型头1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一无端的网带上，成型的纸面可选择的使用预压辊2对初期复合材料进行一定的预压；接着将该复合层传递到第二个成型区，将PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维由第二个成型头3中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层上，接着进入第三成型区，PLA/PLA复合纤维，纤维素纤维由第三个水平筛网式成型头4中均匀混合并通过气流成型及真空抽吸作用铺落在第二层上；接着将上述形成的复合材料通过热压辊5以进一步稳定结构，可选择的使用一组热压辊6进行厚度调整后，将此复合材料送往干燥箱7中进行加热，烘干固化，继续将固化后的复合无尘纸传递到可选择的另一组热压辊8进行厚度调整后，复合无尘纸产品冷却后由卷纸机9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。以上各实施例产品的性能参数检测结果如表4所示：

表4

由表4可以看出，本发明实施例中各产品的基本性能均达到了现有技术及材料生产的无尘纸的标准，具有很好的导流和吸收液体的作用。综合比较来看，本发明的全降解干法纸还具有环保性能优，并有较好的耐紫外线性能，延长了产品的使用期限

以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种可全降解干法纸，其特征在于：其结构组成如下：

第一层为第一环保层，该层占该干法纸总定量的15-50％；

第二层为第二环保层，能与第一层液体连通，该层占该干法纸总定量的10-40％；

第三层为第三环保层，能与第二层液体连通，该层占该干法纸总定量的20-45％；

所述总定量为第一层至第三层的总重量；

所述第一环保层包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量为该层的60-85质量％，PLA/PLA复合纤维含量为该层的15-40质量％；

所述第二环保层包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量为该层的60-85质量％，PLA/PLA复合纤维含量为该层的15-40质量％；

所述第三环保层包括纤维素纤维和PLA/PLA复合纤维，其中纤维素纤维含量为该层的60-85质量％，PLA/PLA复合纤维含量为该层的15-40质量％。

2.根据权利要求1所述的一种可全降解干法纸，其特征在于：所述纤维素纤维完全来自于木材料天然植物纤维，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、热机浆的纤维或其混合物。

3.根据权利要求1所述的一种可全降解干法纸，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。

4.根据权利要求1所述的一种可全降解干法纸，其特征在于：可全降解干法纸的总定量范围为40g/m²～600g/m²。

5.权利要求1-4任一项所述的一种可全降解干法纸的制备工艺，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维送入到第一个成型头中均匀混合，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一无端的网带上，成型的纸面使用预压辊对初期复合材料进行一定的预压；

(2)接着将步骤(1)形成的复合材料传递到第二个成型区，将PLA/PLA复合纤维和纤维素纤维由第二个成型头中均匀混合，通过气流成型和真空抽吸铺落到第一层上；

(3)接着进入第三成型区，PLA/PLA复合纤维、纤维素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第二层上；

(4)接着将步骤(3)形成的复合材料通过热压辊以进一步稳定结构，使用一组热压辊进行厚度调整后，将此复合材料送往干燥箱中进行加热，烘干固化，继续将固化后的复合材料传递到可选择的另一组热压辊进行厚度调整后，复合无尘纸产品冷却后由卷纸机进行卷绕成卷；

(5)按需求，用分切机分切成所要求的不同宽度的产品。

6.权利要求1-4任一项所述的一种可全降解干法纸的应用，其特征在于，所述全降解干法纸的在一次性卫生用品和其它液体吸收方面中的用途。