一种抗菌水刺无纺布及其制备方法
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，具体涉及一种抗菌水刺无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料，具有柔韧性好、产量高、成本低廉等优点，在现有技术中，无纺布已被广泛应用至医疗、服装及其他工业等领域。
以医疗领域中的利用为例，大多用作包扎纱布，因此在使用时需要保证无纺布具有良好的抗菌性和透气性；
另外，以工业领域中的利用为例，可用作过滤部件，因此在使用时需要保证无纺布具有均匀的过滤效果；
但是，在现有技术中，无纺布大多采用水刺处理成型，在水刺处理的过程中很难保证无纺布纤维之间能形成均匀的通孔，因而难以满足高要求的实际应用。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗菌水刺无纺布及其制备方法，具体通过在无纺布单体纤维表面覆上具有指定厚度的水凝胶膜，以此限定相邻无纺布单体纤维之间的距离，进而实现具有均匀孔隙的水刺无纺布的成型，而无纺布单体纤维采用抗菌型的单体纤维，从而使最终制得的水刺无纺布具有良好的抗菌性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗菌水刺无纺布的制备方法，包括如下制备步骤：
S1.开松：将抗菌型无纺布单体纤维用无菌水清洗4-5次，然后在50-55℃的水中浸入30-35分钟，完成无纺布单体纤维的开松；
S2.覆膜：将蛋白类水凝胶进行搅拌溶解得到覆膜液，将开松后的无纺布单体纤维至少一次的浸入覆膜液中，干燥后，在无纺布单体纤维表面复合形成指定厚度的水凝胶膜层；
S3.梳理成网：纤维网至少包括两层非平行的纤维，且每层纤维的梳理均为：通过超声震动，将多根覆有水凝胶膜层的无纺布单体纤维并列平铺，且平铺后的相邻单体纤维相互接触；
S4.水刺成型：将步骤S3中梳理成型的纤维网置于喷射器上，先通过PH＞11.5，温度在30-85℃之间的氢氧化钠溶液进行水刺处理5-10分钟，然后通过雾化水进行水刺处理25-30分钟，制得多孔抗菌水刺无纺布。
优选的，所述无纺布单体纤维包括茶纤维芯材和耐碱聚氨酯覆膜表层。
优选的，所述无纺布单体纤维包括如下制备步骤：
a）取耐碱玻璃纤维为原料，在分切剪切作用下与熔融状态的聚氨酯、抗菌剂混合，充分搅拌，形成无纺布单体纤维表层；其中，所述耐碱玻璃纤维、聚氨酯与抗菌剂的混合质量比为1：2-5：1；
b）取纳米级茶纤维为芯材；
c）将芯材通过挤出机模头圆孔挤出，将无纺布单体纤维表层通过挤出机模头外侧圆环挤出，得到表层包裹芯材的抗菌型无纺布单体纤维。
优选的，在所述步骤S2中，无纺布单体纤维的每次浸入时间均为10-30秒。
优选的，在所述步骤S2中，每完成一次无纺布单体纤维的浸入操作后，还包括执行超声除气泡和烘干操作，且烘干时间为30-60秒。
优选的，在所述步骤S3中，超声震动频率为30kHz-35kHz。
优选的，在所述步骤S4中，进行氢氧化钠溶液的水刺处理时，正面喷射，且喷射压强为10-15kPa。
优选的，在所述步骤S4中，进行雾化水水刺处理时包括：
第一阶段，喷射压强为10-15kPa，正面喷射，且喷射时间为2-5分钟；
第二阶段，喷射压强为15-25kPa，正、反面交替喷射，且正面喷射时间为5-6分钟，反面喷射时间为3-4分钟。
一种抗菌水刺无纺布，根据上述公开的制备方法制得，且制得的抗菌水刺无纺布为多孔结构；
所述抗菌水刺无纺布至少包括两层非平行的纤维层，且每层纤维层中均包括多根等距排列的抗菌型无纺布单体纤维。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明中，制备无纺布时，在无纺布单体纤维表面覆上具有一定尺寸的可溶性水凝胶，然后通过超声震动的方式梳理无纺布单体纤维，使得无纺布单体纤维形成均匀平铺的纤维网，纤维网经水刺处理后得到水刺无纺布，而在水刺处理的过程中会同步溶解可溶性水凝胶，由此使得整体水刺无纺布上形成大小均匀的通孔，从而使该水刺无纺布具有均匀且良好的过滤效果和透气性，能广泛应用于过滤、纺织、医疗等领域。
上述无纺布单体纤维表面的可溶性水凝胶采用多次浸入、除气泡、烘干的方式形成，具有尺寸可调的优点，进而有效调整最终成型水刺无纺布上通孔的大小，以满足于不同使用领域的具体需求。
在进行纤维网的水刺处理中，先采用碱性氢氧化钠溶液进行预处理，一方面实现水凝胶的快速溶液，另一方面则对纤维网形成初步定位；然后利用雾化水进行处理，在清除纤维网上碱性氢氧化钠溶液的同时完成水刺无纺布的最终成型，具体制备时间短、制备效率高、成型质量好的优点。
上述无纺布单体纤维，采用表层包裹芯材的结构，其中芯材选用纳米级茶纤维，具有良好的抗菌性，表层选用耐碱玻璃纤维、聚氨酯和抗菌剂为原料，以使得无纺布单体纤维具有良好的抗菌性、防水性和耐碱性，由此能有效避免碱性氢氧化钠溶液进行水处理时破坏无纺布单体纤维的分子结构。
附图说明
图1为本发明实施例1中制得的抗菌水刺无纺布的结构示意图；
图2为本发明实施例2中制得的抗菌水刺无纺布的结构示意图；
图3为本发明实施例3中制得的抗菌水刺无纺布的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗菌水刺无纺布的制备方法，包括如下制备步骤：
首先，制备抗菌型无纺布单体纤维：
a）取耐碱玻璃纤维为原料，在分切剪切作用下与熔融状态的聚氨酯、抗菌剂混合，充分搅拌，形成无纺布单体纤维表层；其中耐碱玻璃纤维、聚氨酯与抗菌剂的混合质量比为1：2：1；
b）取纳米级茶纤维为芯材；
c）将芯材通过挤出机模头圆孔挤出，将无纺布单体纤维表层通过挤出机模头外侧圆环挤出，得到表层包裹芯材的抗菌无纺布单体纤维。
然后，基于抗菌型无纺布单体纤维制备抗菌水刺无纺布。
S1.开松：将抗菌型无纺布单体纤维用无菌水清洗4次，然后在55℃的水中浸入30分钟，完成无纺布单体纤维的开松。
S2.覆膜：将蛋白类水凝胶进行搅拌溶解得到覆膜液，将开松后的无纺布单体纤维浸入覆膜液中30秒，浸入完成后取出无纺布单体纤维，执行超声除气泡和烘干处理，烘干后在无纺布单体纤维表面形成一层蛋白类水凝胶膜，采样检测改层蛋白类水凝胶膜的厚度为0.5mm，而后重复19次上述浸入、超声除气泡和烘干（即在本步骤中，一共执行20次浸入覆膜），获得表面覆有10mm水凝胶膜的无纺布单体纤维。
S3.梳理成网：在30kHz的超声震动下，将多根覆有水凝胶膜层的无纺布单体纤维并列平铺，且平铺后的相邻单体纤维相互接触，由此获得第一层纤维；重复一次上述梳理步骤，获得第二层纤维，且第二层纤维与第一层纤维相互垂直，制得具有两层纤维的纤维网。
S4.水刺成型：将步骤S3中梳理成型的纤维网置于喷射器上：
先通过PH＞11.5，温度为30℃的氢氧化钠溶液进行正面喷射的水刺处理，处理时间为10分钟，且处理时的溶液喷射压强为15kPa；
然后通过雾化水进行正面喷射的水刺处理，处理时间为2分钟，且处理时的雾化水喷射压强为15kPa；
最后通过雾化水进行三次正、反面交替喷射的水刺处理，且在交替过程中，正面喷射处理的压强为20kPa，处理时间为5分钟；反面喷射处理的压强为25kPa，处理时间为3分钟。
一种抗菌水刺无纺布，由本实施例中提供的制备方法制得，具体该抗菌水刺无纺布的结构如图1所示，该抗菌水刺无纺布中包括两层纤维层，分别为纵向纤维层和横向纤维层，每层纤维层中相邻两根无纺布单体纤维之间的距离均为20mm，由此使得该抗菌水刺无纺布中均匀形成边长为20mm的正方形通孔。
实施例2
首先，制备抗菌型无纺布单体纤维：
a）取耐碱玻璃纤维为原料，在分切剪切作用下与熔融状态的聚氨酯、抗菌剂混合，充分搅拌，形成无纺布单体纤维表层；其中耐碱玻璃纤维、聚氨酯与抗菌剂的混合质量比为1：4：1；
b）取纳米级茶纤维为芯材；
c）将芯材通过挤出机模头圆孔挤出，将无纺布单体纤维表层通过挤出机模头外侧圆环挤出，得到表层包裹芯材的抗菌无纺布单体纤维。
然后，基于抗菌型无纺布单体纤维制备抗菌水刺无纺布。
S1.开松：将抗菌型无纺布单体纤维用无菌水清洗5次，然后在52℃的水中浸入40分钟，完成无纺布单体纤维的开松。
S2.覆膜：将蛋白类水凝胶进行搅拌溶解得到覆膜液，将开松后的无纺布单体纤维浸入覆膜液中50秒，浸入完成后取出无纺布单体纤维，执行超声除气泡和烘干处理，烘干后在无纺布单体纤维表面形成一层蛋白类水凝胶膜，采样检测改层蛋白类水凝胶膜的厚度为0.5mm，而后重复29次上述浸入、超声除气泡和烘干（即在本步骤中，一共执行30次浸入覆膜），获得表面覆有15mm水凝胶膜的无纺布单体纤维。
S3.梳理成网：在32kHz的超声震动下，将多根覆有水凝胶膜层的无纺布单体纤维并列平铺，且平铺后的相邻单体纤维相互接触，由此获得第一层纤维；重复一次上述梳理步骤，获得第二层纤维，且第二层纤维与第一层纤维之间的倾斜夹角为45°，制得具有两层纤维的纤维网。
S4.水刺成型：将步骤S3中梳理成型的纤维网置于喷射器上：
先通过PH＞11.5，温度为50℃的氢氧化钠溶液进行正面喷射的水刺处理，处理时间为8分钟，且处理时的溶液喷射压强为12kPa；
然后通过雾化水进行正面喷射的水刺处理，处理时间为3分钟，且处理时的雾化水喷射压强为13kPa；
最后通过雾化水进行三次正、反面交替喷射的水刺处理，且在交替过程中，正面喷射处理的压强为18kPa，处理时间为6分钟；反面喷射处理的压强为23kPa，处理时间为4分钟。
一种抗菌水刺无纺布，由本实施例中提供的制备方法制得，具体该抗菌水刺无纺布的结构如图2所示，该抗菌水刺无纺布中包括两层纤维层，分别为纵向纤维层和横向纤维层，每层纤维层中相邻两根无纺布单体纤维之间的距离均为30mm，由此使得该抗菌水刺无纺布中均匀形成边长为30
实施例3
首先，制备抗菌型无纺布单体纤维：
a）取耐碱玻璃纤维为原料，在分切剪切作用下与熔融状态的聚氨酯、抗菌剂混合，充分搅拌，形成无纺布单体纤维表层；其中耐碱玻璃纤维、聚氨酯与抗菌剂的混合质量比为1：5：1；
b）取纳米级茶纤维为芯材；
c）将芯材通过挤出机模头圆孔挤出，将无纺布单体纤维表层通过挤出机模头外侧圆环挤出，得到表层包裹芯材的抗菌无纺布单体纤维。
然后，基于抗菌型无纺布单体纤维制备抗菌水刺无纺布。
S1.开松：将抗菌型无纺布单体纤维用无菌水清洗4次，然后在50℃的水中浸入30分钟，完成无纺布单体纤维的开松。
S2.覆膜：将蛋白类水凝胶进行搅拌溶解得到覆膜液，将开松后的无纺布单体纤维浸入覆膜液中30秒，浸入完成后取出无纺布单体纤维，执行超声除气泡和烘干处理，烘干后在无纺布单体纤维表面形成一层蛋白类水凝胶膜，采样检测改层蛋白类水凝胶膜的厚度为0.5mm，而后重复9次上述浸入、超声除气泡和烘干（即在本步骤中，一共执行10次浸入覆膜），获得表面覆有5mm水凝胶膜的无纺布单体纤维。
S3.梳理成网：在35kHz的超声震动下，将多根覆有水凝胶膜层的无纺布单体纤维并列平铺，且平铺后的相邻单体纤维相互接触，由此获得第一层纤维；重复一次上述梳理步骤，获得第二层纤维，且第二层纤维与第一层纤维之间的倾斜夹角为30°，制得具有两层纤维的纤维网。
S4.水刺成型：将步骤S3中梳理成型的纤维网置于喷射器上：
先通过PH＞11.5，温度为75℃的氢氧化钠溶液进行正面喷射的水刺处理，处理时间为5分钟，且处理时的溶液喷射压强为15kPa；
然后通过雾化水进行正面喷射的水刺处理，处理时间为5分钟，且处理时的雾化水喷射压强为10kPa；
最后通过雾化水进行三次正、反面交替喷射的水刺处理，且在交替过程中，正面喷射处理的压强为15kPa，处理时间为6分钟；反面喷射处理的压强为25kPa，处理时间为3分钟。
一种抗菌水刺无纺布，由本实施例中提供的制备方法制得，具体该抗菌水刺无纺布的结构如图3所示，该抗菌水刺无纺布中包括两层纤维层，分别为纵向纤维层和横向纤维层，每层纤维层中相邻两根无纺布单体纤维之间的距离均为10mm，由此使得该抗菌水刺无纺布中均匀形成边长为20mm的菱形通孔。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
