专利名称：一种主要用于尿裤或尿垫的吸水材料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及应用吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维混合制成的纺织材料，它主要应 用于小便失禁护理产品上，例如成人尿裤，婴儿用尿不湿，尿片，尿垫等产品的核心吸 收层，也可以用在其它有吸湿量及重复水洗要求的场合，例如衣服内衬、鞋垫等。
背景技术：
可洗吸水改性聚丙烯腈纤维，是以聚丙烯腈纤维为原料，纤维表层部分经碱性水 解制得的。水解的结果是，表层部分成为含有羧酸基的亲水性高分子的交联体，具有吸 水性能。纤维芯部是没有发生变化的聚丙烯腈纤维，表层部分是近于粉状吸水树脂的材 料。与水接触时，构成表层的亲水性高分子基团的分子间隙中就会吸入^大量的水，在纤 维直径方向膨胀。这样使得纤维具有较大的吸水量和保水量，而且能保持纤维状态。
例如日本东洋纺的吸水改性聚丙烯腈纤维Lanseal (2.9dtex x 38mm)在生理盐水 条件下的吸液量达到29-31ml/g,保水量为U-12ml/g。天津工业大学的吸水改性聚丙烯 腈纤维也能达到或超过Lanseal的水平。
特点在中性溶液中吸水量大，但在酸性或碱性条件下，吸液量下降。在纯水条件 下，吸水量大。生理盐水条件下，吸液量下降。有机溶液中，吸液量下降。
缺点多次使用后，吸水性能缓慢下降；由于亲水性基团与水结合牢固，水分的释 放回复缓慢，也就是干燥缓慢；吸湿后纤维强度差，呈半凝胶状，以此纤维制成的面料 吸水后无法保形；无抗菌性能。
竹炭纤维，是以毛竹为原料，经过干燥、炭化、煅烧、冷却等工艺，制备成竹炭， 煅烧过程在600度(甚至1200度)以上的高温以及缺氧(或有控制的给氧)环境下， 且煅烧时间长，使得竹炭天生具有的微孔更细化和蜂窝化，然后再与具有蜂窝状微孔结 构趋势的聚酯改性切片熔融纺丝而制成的，再者在拉丝过程选用异形截面喷丝板，最终 使竹炭纤维呈现以下特点纤维本身呈异形中孔截面结构；纤维本身呈内外贯穿的蜂窝 状微孔结构；细小竹炭颗粒本身有无数蜂窝化微孔。竹炭纤维这种多微孔结构使得纤维 具有很高的储水、导湿能力。例如异形截面竹炭纤维的吸液量可以达到12-14ml/g，而 多数亲水性纤维例如棉、粘胶、天丝、竹纤维的吸液量一般在7-12ml/g。另外，无论弱 酸或弱碱性条件下，或者生理盐水条件下，或者微量有机溶液条件下，相对于纯水条件
3下，竹炭纤维吸水性能不明显下降。这是因为竹炭纤维吸水纯粹是物理吸水范畴，其微 孔总量越多，吸水、储水能力越强，跟液体性质关系不大(除非该液体与纤维发生化学 反应)。
以上结构的竹炭纤维还具备很多优点超强的吸附和除臭功能；调节湿度；远红外 发射，保持温暖；产生负离子；抑菌，防霉；快干，透气；水洗稳定性。
缺点保水量低，3-4nJ/g。例如应用在尿裤场合中，穿在身上总会有一定的挤压， 吸收层的水分容易被挤出来，穿着不舒服。
综合上述，单独应用竹炭纤维制成的面料保水量太低。单独应用可洗吸水改性聚丙 烯腈纤维制成的面料湿强度太低，干燥恢复慢。显然，单独使用这两种材料均无法作为 尿裤、尿垫等的吸收层。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种主要用于尿 裤或尿垫的吸水材料，它综合了两种纤维的优点，克服了单一纤维的不足，综合性能高 于其他纤维与吸水改性聚丙烯腈纤维混合的材料，十分适合在尿裤、尿垫或者其它用于 吸水的生活或医疗产品上应用。
本发明所要解决的另一个技术问题提供一种工艺合理实用、提高吸水性能的用于上 述材料的生产方法。
本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为 一种主要用于尿裤或尿垫的吸 水材料，其主要包括有吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维，它们比例是吸水改性聚丙烯
腈纤维占10 45份，竹炭纤维占55 90份，为质量份数
优选，所述的吸水改性聚丙烯腈纤维是以聚丙烯腈纤维为原料，聚丙烯腈纤维表层 部分经碱性水解，使表层部分成为含有羧酸基的亲水性高分子的交联体，具有吸水性能， 这种改性聚丙烯腈纤维吸水性能更好。
作为改进，所述的吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维还添加了抗菌纤维如甲壳素抗 菌导湿腈纶纤维。该抗菌纤维占1~35份数，为质量份数，以吸水改性聚丙烯腈纤维和 竹炭纤维的总重为基础，以增强材料的广谱抗菌性能。
作为改进，所述的竹炭纤维以毛竹为原料，采用了 600度以上高温缺氧长延时的煅 烧方法，使得竹炭天生具有的微孔更细化和蜂窝化，然后再与具有蜂窝状微孔结构趋势 的聚酯改性切片熔融纺丝而制成的。竹炭纤维为异形截面的竹炭纤维，以提高吸水性能。
最后，所述的吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维通过针刺做成无纺布。或者是，所 述的吸水改性聚丙烯腈纤维、竹炭纤维和抗菌纤维如甲壳素抗菌导湿腈纶纤维通过针刺 做成无纺布。这样不但吸水性能好，而且，工艺简单，成本低。
本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为 一种用于尿裤或尿垫的吸水
4材料生产方法，其特征在于将吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维经过皂洗、烘干、混合、 开松、梳理、铺网、针刺、定型等步骤，加工成无纺布，其中，它们比例是吸水改性聚 丙烯腈纤维占10-45份，竹炭纤维占55 90份，为质量份数。
作为改进，所述的吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维通过梳理步骤混入抗菌纤维如 甲壳素抗菌导湿腈纶纤维。该抗菌纤维占1~35份数，为质量份数，以吸水改性聚丙烯 腈纤维和竹炭纤维的总重为基础。
必要时候，在梳理步骤之前，增加皂洗，烘干，避免前面原来带来的一些污染和杂质。
与现有技术相比，本发明的优点在于-
(1) 保持了竹炭纤维的优点，例如一定的抑菌除臭能力，阳光照射后能保持温暖，等 等。
(2) 由于竹炭纤维的高导湿性，加快了水的吸收速率。体现尿裤质量的指标除了吸液 量外，另一重要指标是吸收速率。吸收速率越高，尿裤内表面越快干爽。
(3) 干燥时间比纯吸水改性聚丙烯腈纤维大大缩短，这一优点是纯吸水改性聚丙烯腈 纤维无法比拟的，本发明尝试70%竹炭纤维和30%吸水改性聚丙烯腈纤维混合制 成的无纺布在常温条件下，干燥时间不超过8小时，可基本满足晾晒要求。纯吸水 改性聚丙烯腈纤维常温条件下干燥时间需要24小时以上，无法满足晾晒要求。
(4) 吸液量优于其他纤维以及其他纤维和吸水改性聚丙烯腈纤维混合的材料，以试验 的结果为例，70%异形截面竹炭纤维/ 30%吸水改性聚丙烯腈纤维针刺无纺布的 吸液量可以达到18-21ml/g。该吸液量远大于毛、麻、棉、粘胶的吸液量(不超过 12ml/g)，也大于同比例毛、麻、棉、粘胶与吸水改性聚丙烯腈纤维混合面料的吸 液量，东洋纺提供的75%腈纶纤维/15%吸水改性聚丙烯腈纤维/10%涤纶纤维混合 制成的无纺布吸液量也只有14-16ml/g。另其吸液量接近巿售高档纸尿裤的吸液量， 例如，好奇纸尿裤的高分子吸水树脂与纸绒毛浆混合材料的吸液量也就是22ml/g 左右。
(6) 保水量可以达到所含吸水改性聚丙烯腈纤维及竹炭纤维质量的保水量。实测70% 异形截面竹炭纤维/ 30%吸水改性聚丙烯腈纤维针刺无纺布的保水量可达 6-7ml/g。
(7) 两种纤维混合后的复吸吸液量稳定。而纯吸水改性聚丙烯腈纤维，复吸吸水量不 稳定或吸水速率减缓。究其原因，半凝胶状纤维阻碍了水的流动，使部分纤维不能 充分接触到水。而均匀混合的竹炭纤维和吸水改性聚丙烯腈纤维无纺布，高导湿竹 炭纤维将水迅速传至无纺布各处，使所有吸水改性聚丙烯腈纤维充分接触水，故而 复吸吸水量稳定。因为实际使用环境，例如尿裤，会不断受到挤压，故复吸现象会 不断发生。
5(8)多次水洗，吸水量下降缓慢。经过50次洗涤，实测70%异形截面竹炭纤维/30% 吸水改性聚丙烯腈纤维针刺无纺布仍能保持70%吸液量。
从以上综合特性可见，该吸水性材料应用于可洗尿裤、尿垫等产品吸收层是十分合 适的。可以取得以下有益效果
全世界一次性尿裤的使用量很高。以我国为例，0-3岁婴幼儿数量约4851万(2005 年底统计数字)，城市婴幼儿数量约38%，假设只有50%城市婴幼儿日使用3个尿不湿。 每天丢弃的尿不湿约也有2765万个。在倡导环保的今天，再推广一次性尿不湿显然是 不合时宜的。但是现有的可洗尿裤吸收层的吸液量较一次性尿裤低得多，容易出现尿液 返渗现象，穿者颇感不适。这影响了可洗尿裤的推广。
本发明在已知的可洗尿裤吸收层材料中综合性指标包括吸液量，保水量，抑菌等， 均处于高位。尤其是吸液量超过其他可洗尿裤吸收层材料，接近一次性尿裤的吸液量水 平。或者达到同等吸液量，吸收层可以做得很薄，使用户穿着舒适，提高用户的使用兴 趣。
应用本发明于可洗尿裤吸收层，将使可洗尿裤在性能上与一次性尿裤有竞争，加上 使用成本远低于一次性尿裤，从而改变消费者的使用习惯，使一次性尿裤使用量大大降 低。这对于保护地球环境有重要意义。
所以，该面料可以主要应用在小便失禁护理产品上，例如成人尿裤，婴儿用尿不湿， 尿垫等产品的核心吸收层，也可以用在其它有吸湿量及重复水洗要求的场合，例如衣服 内衬、鞋垫等。
图1为一种五角形中孔截面竹炭纤维的截面示意图； 图2为蜂窝状多微孔结构竹炭纤维
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
吸水改性聚丙烯腈纤维使用量可以根据改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维实际吸水量， 最终材料吸水量、重量设计要求或高或低。建议吸水改性聚丙烯腈纤维使用量在10-45%。 过低则材料吸水量不够，不得不加厚产品的吸收层，使用户穿着不适；过多使用吸水改 性聚丙烯腈纤维，将导致产品干燥缓慢，用户使用不便。相应竹炭纤维使用量在90-55%， 以使用异形中孔截面的竹炭纤维为好，前述的百分比为质量百分比。
根据实际需要，还可以添加少量其他纤维。例如为增强材料的广谱抗菌性能，添加 银系抗菌纤维或者有机化合物抗菌纤维，这些纤维吸水能力不强，建议添加比例不超过
65%，为质量百分比，以吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维的总重为基准；为减低成本， 添加吸湿性好的粘胶类纤维，例如tencel， modal等，添加比例以不超过35%为宜，以 吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维的总重为基准；还可以添加同时具有广谱抗菌能力和 导湿吸水能力的纤维，纯甲壳素纤维是一个好选择，广谱抗菌能力以及对人体皮肤的亲 和力最好，但其成本过于昂贵，如确需添加，其比例不可超过10%，以吸水改性聚丙烯 腈纤维和竹炭纤维的总重为基准；最佳方案是添加具有广谱抗菌能力和导湿吸水能力的 甲壳素抗菌导湿腈纶纤维，其添加比例不可超过35%，为质量百分比，以吸水改性聚丙 烯腈纤维和竹炭纤维的总重为基准。
加工成针刺无纺布比加工成针织、梭织面料要好。后者工艺复杂，成本高。各种无 纺布中，以针刺无纺布吸水量最佳。水刺无纺布太过致密，吸水量不如针刺布。
纤维的长度一般在38-51mm为好。这主要是应因国内多数针刺无纺布加工设备的 要求。异形中孔截面竹炭纤维需要定制。仪征化纤公司、台湾百和工业集团公司、东 华海天公司等公司具备生产该竹炭纤维的能力。截止本发明申请日时，国内吸水改性聚 丙烯腈纤维尚没有工业化大生产。日本东洋纺公司可以提供吸水改性聚丙烯腈纤维。国 内部分院校和科研院所正在积极从事吸水改性聚丙烯腈纤维生产应用工作。
纤维经过皂洗，烘干，混合，开松，梳理，铺网，针刺，定型，被加工成无纺布。 在加工过程中务必保持环境干燥。纤维的梳理过程非常重要，必须保证纤维被充分梳理 开。吸水改性聚丙烯腈纤维没有被梳理开，会降低材料的吸水性能。
实施例子1
吸水改性聚丙烯腈纤维10%,竹炭纤维90%，其它参考上面。 实施例子2
吸水改性聚丙烯腈纤维45%，竹炭纤维55%，其它参考上面。 实施例子3
吸水改性聚丙烯腈纤维30%，竹炭纤维70%，其它参考上面。 实施例子4
吸水改性聚丙烯腈纤维45%，竹炭纤维55%，甲壳素抗菌导湿腈纶纤维35% (相 对质量百分比，以吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维总重为基础)，其它参考上面。
实施例子5
吸水改性聚丙烯腈纤维45%，竹炭纤维50%，甲壳素抗菌导湿腈纶纤维5% (相对质量百分比7以吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维总重为基础)，其它参考上面。
权利要求
1、一种主要用于尿裤或尿垫的吸水材料，其主要包括有吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维，它们比例是吸水改性聚丙烯腈纤维占10～45份，竹炭纤维占55～90份，为质量份数。
2、 根据权利要求1所述的吸水材料，其特征在于所述的吸水改性聚丙烯腈纤维是以聚丙烯腈纤维为原料，聚丙烯腈纤维表层部分经碱性水解，使表层部分成为含有羧酸基的亲水性高分子的交联体，具有吸水性能。
3、 根据权利要求1或2所述的吸水材料，其特征在于所述的吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维中还添加了抗菌纤维，抗菌纤维占1 35份，为质量份数。
4、 根据权利要求1或2所述的吸水材料，其特征在于所述的吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维通过针刺做成无纺布。
5、 根据权利要求3所述的吸水材料，其特征在于所述的吸水改性聚丙烯腈纤维、竹炭纤维和甲壳素抗菌导湿腈纶纤维通过针刺做成无纺布。
6、 根据权利要求1所述的吸水材料，其特征在于所述的竹炭纤维以毛竹为原料，采用了 600度以上高温缺氧长延时的煅烧方法，使得竹炭天生具有的微孔更细化和蜂窝化，然后再与具有蜂窝状微孔结构趋势的聚酯改性切片熔融纺丝而制成的。
7、 根据权利要求6所述的吸水材料，其特征在于所述的竹炭纤维为异形中孔截面的竹炭纤维。
8、 根据权利要求3所述的吸水材料，其特征在于所述的抗菌纤维为甲壳素抗菌导湿腈纶纤维。
9、 一种主要用于尿裤或尿垫的吸水材料生产方法，其特征在于将吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维经过混合、开松、梳理、铺网、针刺、定型步骤，加工成无纺布，其中，吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维，它们比例是吸水改性聚丙烯腈纤维占10~45份，竹炭纤维占55 90份，为质量份数。
10、 根据权利要求9所述的吸水材料生产方法，其特征在于吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维中还添加了抗菌纤维，抗菌纤维占1 35份，为质量份数。
全文摘要
一种主要用于尿裤尿垫的吸水材料及其生产方法，其主要包括有吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维，它们比例是吸水改性聚丙烯腈纤维占10～45份，竹炭纤维占55～90份，为质量份数。并可以混入1～35份甲壳素抗菌导湿腈纶纤维。它将吸水改性聚丙烯腈纤维和竹炭纤维经过混合、开松、梳理、铺网、针刺、定型等步骤，加工成无纺布，它克服了单一纤维的不足，综合性能高于其他纤维与吸水改性聚丙烯腈纤维混合的材料，十分适合在尿裤、尿垫或者其它用于吸水的生活或医疗产品上应用，工艺简单实用，成本低。
文档编号A61L15/16GK101491685SQ20081005937
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者严哲文 申请人:严哲文