瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备

本发明涉及水刺非织造材料加工领域，特别涉及一种瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备和应用。背景技术：1、水刺法非织造布技术是一种环保型的非织造布生产方法，它利用高压水流对纤维网进行加固以形成一种既柔软又强韧的材料。水刺法非织造布产品具有手感柔软、悬垂性好、透气性好、环境友好等特点，且加工过程中无化学添加剂，对人体皮肤友好，在众多领域中展现出极高的应用价值，成为非织造材料领域的重要组成部分。其中，湿法水刺工艺直接对短纤维进行抄造后进行水刺加固，该加工流程短，能源消耗少，原料来源多样，常用于医疗防护、卫生擦拭、失禁等产品。2、水刺非织造材料的水刺加固过程是依靠水针射流带动纤维运动，以使得纤维之间相互缠结形成抱合力；而对于多层非织造材料而言，特别是当各层材质、厚度不一时，水针射流可能仅能穿透表层或部分中间层从而难以达到所有层间的深入缠结，导致层间结合力弱，换言之，水针射流压力不足以让不同层的层间纤维之间充分缠结，如果层间结合不牢固，这就会导致复合水刺非织造材料在吸收液体后，水分可能会在层间起到润滑作用，进一步减弱层间纤维的相互作用力，从而引起湿态下材料强度下降甚至分层，这对于需要保持结构完整性的应用，如医疗防护服、卫生用品等是一个严重的缺陷。3、因此，如何增强复合结构水刺非织造材料层间性能，解决断层问题是目前发展失禁领域用水刺非织造布的重要途径。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备和应用，通过在单层纤维成网时加入热熔纤维，联合瞬时热风工艺和热轧工艺实现复合水刺非织造材料的加固，加强复合水刺非织造材料的纤维层之间的缠结，解决复合水刺非织造材料吸水后的断层问题。2、为实现以上目的，本技术方案提供了一种瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备方法，包括以下步骤：3、s1：在主体纤维网上添加设定比例的热熔纤维得到热熔主体纤维网，对每一热熔主体纤维网依次进行热风、预水刺和水刺处理得到单层纤维网，其中热风的温度高于热熔纤维的熔点5~10℃且低于主体纤维的熔点；4、s2：复合不同层的单层纤维层得到复合纤维网，对复合纤维网依次进行水刺和热轧处理后得到复合水刺非织造材料，其中水刺温度为20~30℃，热轧温度高于热熔纤维的熔点10~20℃且低于主体纤维的熔点。5、需要说明的是，步骤s2中得到的复合水刺非织造材料即是瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料，本方案在主体纤维网上添加热熔纤维后再进行瞬时热风处理，此时热熔纤维被融化后在预水刺和水刺的高压水针射流作用下分散至主体纤维网的主体纤维周围，此时热熔纤维粘结主体纤维以提高主体纤维之间的三维缠结效率得到结构强度强的单层纤维网，随后单层纤维网叠加复合后经过水刺的冷却作用使得其内的热熔纤维恢复到原始状态，再通过热轧工艺将多层单层纤维网进行加固，由于热轧工艺的温度依旧是高于热熔纤维的熔点的，故热熔纤维在热轧工艺中融化并充分流动粘接主体纤维，以使得多层单层纤维网之间的缠结更加牢固，进而提高了复合水刺非织造材料的层间性能。6、在步骤s1中，主体纤维网由主体纤维进行纤维成网得到，其中主体纤维的熔点高于热熔纤维的熔点，可选择为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、木浆纤维的一种或组合。需要说明的是，本方案对主体纤维的选择仅需高于选择的热熔纤维的熔点即可，以此方式提高了该复合水刺非织造材料的适用范围。7、在一些实施例中，本方案选择的热熔纤维选择为涤纶热熔丝、锦纶热熔丝、聚乙烯热熔丝的一种或两种以上组合。添加到主体纤维网上的热熔纤维在热风处理下会初步融化，配合后续的水刺工艺的水刺射流可将融化的热熔纤维射到主体纤维的各个位置以达到粘接主体纤维的效果，提高了主体纤维之间的抱合力。8、当然，为了使得热熔纤维可在水刺的高压射流的作用下分散至主体纤维上，热熔纤维铺设在朝向预水刺和水刺工艺的水刺针头的方向。9、而为了确保热熔纤维在热风处理下可熔融但是流动性不能太强，故本方案在对热熔主体纤维网进行热风处理时，热风的温度仅高于热熔纤维的熔点5~10℃。示例性的，若热熔纤维为聚乙烯时，热风的温度为115℃；若热熔纤维为锦纶时，热风的温度为235℃；若热熔纤维为涤纶时，热风的温度为260℃。10、本方案不仅需要控制热风的温度还需要控制热风处理的时间，以进一步地确保热熔纤维仅是初步熔融而不至于流动性太强。因此，本方案的热熔主体纤维网经过热风处理区域进行热风处理的步进速率为0~2m/min，如图3所示，热风处理区域设置有设有出风口的热风辊筒，热风辊筒朝向热熔主体纤维网进行热风处理。对应的，本方案的热风是一直在吹的，通过控制热熔主体纤维网经过热风处理区域的速度实现瞬时热风的效果。11、且需要说明的是，本方案适用于至少两层单层纤维网的复合叠加，对应每层单层纤维网的主体纤维和热熔纤维的选择可相同，也可不同。在本方案的具体实施例中，复合水刺非织造材料由三层单层纤维网复合得到，其中每层单层纤维网的主体纤维选择为聚酯纤维，热熔纤维选择为聚乙烯。12、另外，热熔纤维占主体纤维网的质量比例控制在3%~8%，这是考虑到热熔纤维的添加仅是起到让主体纤维缠结更加牢固的效果，但是复合水刺非织造材料的材料性能还是依靠于主体纤维，故热熔纤维的含量不能太高。13、当热熔主体纤维网中的热熔纤维经过热风处理后初步融化后对热熔主体纤维网进行预水刺和水刺处理，此时，预水刺和水刺的高压水针可将热熔纤维冲击成不同的小段粘结点，并将小段粘接点粘接在主体纤维的各个部分以加强主体纤维之间的粘合。14、为了实现热熔纤维被冲击的效果，本方案设定对热熔主体纤维网进行预水刺的水针能量为30~50 kj/kg，水刺的水针能量为60~100 kj/kg。且为了保证热熔纤维不会恢复流动性，此时设定水刺的水流温度为常温。15、需要说明的是，预水刺和水刺的水针射流可以是直射也可以反射。此时的预水刺是为了润湿热熔主体纤维网，以将热熔纤维射流到主体纤维的各个地方，在预水刺和水刺的过程中，主体纤维网是直接在喷水孔下运动过去的。16、在步骤s2中，通过叠加不同层的单层纤维层实现复合以得到复合纤维网，对复合纤维网进行水刺处理后再进行热轧处理，此时，对复合纤维网的水刺的水刺能量为60~100kj/kg。17、在本方案的实施例中，如图4所示，水刺处理后的复合纤维网穿过热轧辊以进行热轧处理，其中热轧辊的温度大于热熔纤维的熔点10~20℃，热轧辊的轧辊压力为5~20t。需要说明的是，经过水刺处理后的复合纤维网中的热熔纤维的流动性变差，再通过高于热熔纤维的熔点的热轧处理工艺熔融热熔纤维，此时热熔纤维的流动性变高，进而实现将单层纤维网之间进行牢固的粘结。18、如图1所示，本方案提供的瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备方法的流程示意图，首先在主体纤维网上加入热熔纤维得到热熔主体纤维网，随后对热熔主体纤维网进行瞬时热风熔融、预水刺和水刺处理后得到单层纤维网，将多层单层纤维网复合后进行水刺和热轧再处理后得到复合水刺非织造材料，对复合水刺非织造材料进行卷绕。19、如图2所示，图2提供了复合水刺非织造材料包括三层主体纤维网的加工流水线示意图，其中不同层的主体纤维网分别加入热熔纤维后依次经过热风、预湿水刺头的预水刺、水刺头的水刺处理后得到单层纤维层，三层单层纤维网复合后经过水刺头的水刺处理后，穿过热轧辊进行热轧处理后得到复合水刺非织造材料，随后卷绕复合水刺非织造材料。20、第二方面，本方案提供了一种瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料，由第一方面的瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的制备方法制备得到。21、在一些实施例中，本方案制备得到的瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的剥离强力为25~27n，在干态时的断裂强力为65~70n，在湿态时的断裂强力为55~60n。22、第三方面，本方案提供了一种瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料的应用方法，将第二方面制备得到的瞬时热风和热轧协同加固水刺非织造材料用于失禁领域。23、相较于现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：通过精确控制热熔纤维的添加比例以及瞬时热风和热轧工艺联合加固的方式，在主纤维成网过程中加入少量热熔纤维，在预针刺工艺前通过瞬时热风初步融化热熔纤维，利用高压水针射流将其分散并均匀分布到主体纤维周围，热熔纤维会粘结主体纤维，会提高纤维之间的三维缠结效率，在水的冷却下热熔纤维恢复到原有状态不再具有流动性，最后通过热轧工艺将复合纤维网进行进一步加固，热轧辊的温度略高于热风温度，会再次使得热熔纤维融化后流动更加充分加上压力作用，纤网层之间缠结更加牢固，从而提高纤维层之间的抱合力，以形成更加紧密的纤维间联结，极大增强了复合材料的整体强度和耐用性，有效解决了传统复合水刺非织造材料吸水后易断层的问题。