[发明专利]一种一次成型完全降解的平面口罩本体及其制备方法

权利要求书

1.一种一次成型完全降解的平面口罩本体的制备方法，其特征在于：所述口罩本体由二层聚乳酸纤维无纺布复合而成，内层为经过打孔处理的聚乳酸纤维水刺无纺布，外层为聚乳酸纳米纤维复合无纺布；所述外层是聚乳酸纳米纤维无纺布和聚乳酸纤维热轧无纺布的复合体；

首先制备内层打孔聚乳酸纤维水刺无纺布，然后制备外层聚乳酸纳米纤维复合无纺布，在外层聚乳酸纳米纤维复合无纺布成型后与内层打孔聚乳酸纤维水刺无纺布在线复合，并用超声波分切机进行分切，并同时将复合无纺布的四边焊接封闭，成为完全降解的超薄型口罩本体；

所述打孔聚乳酸纤维水刺无纺布的制备包括如下步骤：

1a)分别选用聚乳酸纤维和纤维素纤维，将两种纤维按照5-20:80-95比例进行混合，然后分别经过称重喂棉、开松、混合、杂乱梳理成网工艺后形成聚乳酸纤维和纤维素纤维的混合纤网，其中梳理成网的单层网克重为10.8-15.6g/m²；将上述混合纤网送入水刺区，在水刺区中所述混合纤网的正反面分别收到高压水流的射击并得到加固，选用四道水刺加固，水刺压力的配置分别为：第一道压力5.5-8.5bar，第二道为45-55bar，第三道为75-88bar，第四道为65-70bar，出水刺区后的纤网进入烘干区，为防止聚乳酸纤维受热变脆和硬化现象发生，采用了两段烘干方式，并对烘干温度进行良好选择和控制，第一段为圆网热风穿透式烘干，控制烘干温度在105-120℃之间，圆网热风穿透式风量控制在62000-78000m³/h；第二段为烘筒式烘干，控制烘干温度在120-130℃之间，在烘干区的运行速度为45-55m/s，出烘干区后卷绕得到聚乳酸纤维水刺无纺布，克重为21.6-31.2克/平米，厚度在0.06-0.11mm之间；

其中聚乳酸纤维的规格为1.1D×51mm，聚乳酸纤维为亲水型，纤维表面亲水油剂含量为0.1-0.15％，所用的纤维素纤维是竹纤维，规格为1.2D×51mm；

1b)将所述的聚乳酸纤维水刺无纺布放卷，输送至超声波打孔区，利用超声波设备的高频率振动使聚乳酸纤维水刺无纺布局部产生热实施打孔，打孔加工时设置超声波设备的工作频率为20KHz，调整超声波工作辊即上凸辊与下凹辊之间的隔距为0.4-0.6mm，控制工作辊的上凸辊与下凹辊之间的速度比值为950-1000，聚乳酸纤维水刺无纺布出超声波工作辊后，分切成预先设定的宽度，卷绕后得到表面打孔增强的聚乳酸纤维水刺无纺布，所得到的聚乳酸纤维水刺无纺布表面布满贯穿的锥形孔，所述锥形孔的大孔面为无纺布的正面，孔的直径为1.9-3mm，所述锥形孔的小孔面为无纺布的反面，孔的直径为0.5-1.0mm；

所述聚乳酸纳米纤维复合无纺布的制备包括：聚乳酸纤维热轧无纺布的制备和聚乳酸纳米纤维复合无纺布的制备；

2a)聚乳酸纤维热轧无纺布的制备包括步骤：

采用单组分聚乳酸纤维和聚乳酸低熔点纤维，将两种纤维以一定比例经过称重喂棉、开松混合、梳理、交叉铺网和牵伸后，形成下层纤网；

同时采用单组分聚乳酸纤维和聚乳酸低熔点纤维，将两种纤维以一定比例经过称重喂棉、开松混合、梳理后直接成网，所述的直接成网是落在下层纤网上形成上层纤网；

将上层纤网和下层纤网形成为一体的复合纤网送入热轧机中进行热加固，其中热轧机的上轧辊为带有凸起的刻花辊，下轧辊为光辊，出热轧机后，经过一对冷却辊的冷却后，得到上层聚乳酸纤维多呈纵向排列且为亲水型、下层纤网聚乳酸纤维多呈纵横向均匀分布且为拒水型的聚乳酸纤维热轧无纺布，聚乳酸纤维热轧无纺布正面表面带有轧点；

2b)聚乳酸纳米纤维复合无纺布的制备包括如下步骤：

(1)分别选用工业级N,N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷溶液，按照质量比为2-4:6-8的比例配置混合溶液，在上述混合溶液中加入PLA切片，所述PLA切片占混合液中N,N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷的质量的百分比为10-14％，在50℃恒温条件下用搅拌15-20h得到PLA完全溶解的纺丝液，所述纺丝液浓度为10-14％；

(2)将上述配置好的溶液经管路抽吸至静电纺丝模块中的纺丝泵中，调整静电纺丝距离为10-25cm，设定托持纤网输送网帘的抽吸负压值为1000-1500Pa，设置纺丝泵的推进速度为15-25ml/h，打开高压静电源，调节高压电源的电压为22-30kV，上述参数设置好后，纺丝开始，与此同时预先制备好的所述聚乳酸纤维热轧无纺布放卷，送入静电纺丝主箱体区中，铺放在输送网帘，该输送网帘为筛网式，输送网帘目数为20目，喷出的纺丝液直接落到位于输送网帘的聚乳酸纤维热轧无纺布上，输送网帘运动速度3-10米/分，在聚乳酸纤维热轧无纺布上形成了平方米克重为1-3g/m²纳米级聚乳酸纤维膜，纳米级聚乳酸纤维直径为500-800nm，膜宽度为1-1.6米；

(3)将复合在一起的聚乳酸纳米纤维膜和聚乳酸纤维热轧无纺布一起送入除溶剂烘箱中，热风温度为40-50℃，烘干时间为4-10s；

聚乳酸纤维水刺无纺布内层放卷，与出烘箱后聚乳酸纳米纤维复合无纺布贴合在一起，放卷时注意聚乳酸水刺无纺布的锥形孔的小孔部分对准聚乳酸纳米纤维膜，大孔部分朝外；

将上述两层无纺布一起送入成品卷绕工作区中，首先经过超声波分切机将两层无纺布分切成宽度为18cm的条状，在切割的同时超声波高速振动所产生的热将条形无纺布的两端进行热封，然后再经过一道超声波切割机将18cm条状的无纺布切割成9cm的片状，在切割的同时超声波高速振动所产生的热将条形无纺布的两端进行热封，得到四周封闭的平面口罩本体；

步骤2a)中，上层纤网分别选用1.1-1.5D×51mm的单组分PLA纤维和1.5D×38mm的PLA/PLA低熔点纤维，两种纤维的混合比例为50-60:40-50，两种纤维均为亲水型，纤维表面油剂含量为0.13-0.28％，卷曲度为10/英寸；下层纤网中，分别选用1.5D×38mm的PLA/PLA低熔点纤维和1.5-2D×51mm的单组分PLA纤维，两种纤维的混合比例为20-30:70-80，两种纤维为均拒水型，表面油剂含量为0.1-0.15％，纤维卷曲度为7个/英寸；

为使上层纤网能够为聚乳酸纳米纤维无纺布提供良好的支撑，采用了细旦、亲水型聚乳酸纤维，通过直接成网工艺，使得聚乳酸纤维多呈横向排列，控制纤维网的纵横向强力比在6-8:1范围，以及表面凹凸轧点，在纤网表面形成更多的纤维绒头，以便于聚乳酸纳米纤维无纺布产生更好的自粘合；

为使下层纤网为整体聚乳酸纤维热轧无纺布提供更好的纵横向强力，以便于纸尿裤高速机的生产，使得纤网中的纤维多呈纵横向均匀分布，控制纤维网的纵横向强力比在4-5:1范围，此外采用了低卷曲度、拒水型的聚乳酸纤维，为聚乳酸纤维热轧无纺布提供更好的强力支撑。