專利名稱：一種緩釋洗滌纖維及其制法、洗潔紙(巾)及其制法、洗滌類產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有逐漸釋放表面活性劑成分的緩釋洗滌纖維，本發明還涉及該纖維的制造方法以及含有該纖維的洗滌類產品，尤其是洗潔紙(巾)，以及洗潔紙(巾)的制造方法。
背景技術：
在城鎮化步伐越來越快的今天，城鎮人口快速膨脹，城鎮居民生活污水的處理問題變得日益嚴峻，成為城鎮管理者們在環境治理方面的重大課題[陳國華，水體油污染治理[M]北京化學工業出版社，2002 :1 3]。居民生活污水對環境造成嚴重后果的主要原因之一是水體中含有的家用洗滌劑成分及被洗滌劑中的表面活性劑乳化分散在水體中的動植物油脂、蛋白質等。隨著居民生活水平的不斷提高，食用油脂的消耗量越來越大，家庭使用洗滌劑的頻率也越來越高，洗滌劑的使用量也越來大，一般居民在烹飪時大多都習慣性地過量漆加食用油以追求美味，而在使用洗滌劑進行清洗時又加入幾倍于實際需要量的洗滌劑，特別在清洗用過的餐飲炊具時尤其如此，在居家的生活污水中，餐飲污水占據的量最大也是最難處理的部分。雖然，動植物油脂、合格洗滌劑的組分都有相當好的生物降解性，但是，在城鎮周邊環境中相對狹小的水域里過量排放未經處理或只經過簡單處理的這種污水，正是由于其中的動植物油脂、蛋白質、淀粉、洗滌劑中的表面活性劑等在生物降解過程中，所產生的甲烷、硫化氫、氨氣、二氧化碳等有害氣體，及含氮、含磷化合物對水體造成了富營養化甚至更嚴重的問題。有效降低居民生活污水中動植物油脂、蛋白質及洗滌劑的絕對排放量是解決城鎮水污染的最有效最經濟的策略。目前，居家用來清洗餐飲炊具、灶臺、油煙機等重油漬器皿用具，大都使用洗潔精或油污凈等洗滌劑配合抹布進行機械擦拭，過程完成后抹布還需要用洗滌劑清洗后重復使用，這樣以來，油漬及洗滌劑就全部進入到了生活污水中，給城鎮的污水處理增加了難度與負荷。市售的廚房清潔用品有液態的洗滌劑，也有木纖或其他纖維做的抹布，一般情況下重油漬的清理是由洗滌劑與抹布配合完成。近來也出現了些新型的洗滌用品，一類是號稱在使用時不用洗滌劑的全纖維織成的清潔布，優點是方便節省，缺點是1、清洗重油漬時效果不好。2、油漬稍重時清潔布因需要再次使用還要用洗滌劑將它洗凈。3、所有洗掉的油漬及洗滌劑成分最終將全部進入到生活污水中；另一類是將洗滌劑成分〔表面活性劑〕簡單噴涂或以顆粒狀散布在纖維表面及纖維之間制成的清潔布，通常是一次性用品，如要再次使用時還需另加洗滌劑。此類產品的優點是使用簡單方便，一次性用品用后即棄，不用擔心細菌孳生，有利于廚房衛生；缺點是1、在使用過程中，附著在纖維表面的表面活性劑在遇水后很快就全部溶解在水中，導致在清洗過程中的前面時段，表面活性劑的濃度高，油漬容易去除，在清洗至后階段時，因纖維間已無表面活性劑可用，水中的表面活性劑濃度低于CMC濃度，油漬的去除效果明顯降低以致于難以清洗干凈，用戶的解決辦法通常是再用一塊新的， 或另加一些洗滌劑配合使用，給使用者帶來了麻煩也造成了浪費。2、此類產品因其結構與特性的原因，在使用完廢棄時纖維間除了吸附一些水之外，只殘留極少量的油漬和表面活性劑，幾乎所有清洗下來的油漬與產品帶來的表面活性劑都進入了生活污水中，給城鎮污水處理增加了難度與負荷。到目前為止，廚房清潔用品中缺乏這樣一類去油效果好，方便節省，健康衛生，能盡可能減少居民生活中的油漬與洗滌劑進入生活污水之中，以降低城鎮污水處理難度與負荷，減少對城鎮周邊水域水質造成危害，既重視了使用效果又兼顧了環境影響的高性能產品。

發明內容
本發明的目的是向居家生活提供一種既能做到去油效果好，方便節省，健康衛生， 又能減少油污與洗滌劑進入生活污水之中的廚房清潔用品使用的緩釋洗滌纖維，以及該纖維的制造方法以及含有該纖維的洗滌類產品，尤其是洗潔紙(巾)，以及洗潔紙(巾)的制造方法。為實現此目的，本發明提供一種具有逐漸釋放表面活性劑成分的緩釋洗滌纖維， 其特征在于，將天然或人工纖維剪切成0. 5 2mm長的短纖維，將表面活性劑成分以固態形式儲存在該纖維的管腔結構內，管腔的兩端敞開于外，表面活性劑在外部溶劑的作用下通過纖維的管腔端口逐漸釋放。優選地，天然纖維是木棉纖維。本發明還提供了一種上述緩釋洗滌纖維的制備方法，選用中空管腔結構多，中空度高的木質纖維或天然纖維如木棉纖維、燈芯草芯等，將其切割成合適尺寸，同時管腔結構的端口將敞開于外，利用毛細管作用及真空助吸、離心浙干、熱風干燥開散等工藝，將作為洗滌成分的表面活性劑組合，由溶液蒸干水分后變成了固體，大部分被包含在纖維的管腔結構內。這些被包含在纖維管腔結構內的表面活性劑在再次溶解時，因與水不能充分接觸而溶解速度大幅減慢，且只能由外至內逐步溶解，其溶解的速度跟選用的表面活性劑在水中的溶解速度與溶解度有關，通過此法制成在管腔結構中含有固體洗滌成分的纖維〔后文簡稱為緩釋洗滌纖維〕待用。具體步驟為，1)將天然或人工纖維剪切成0.5 2mm長的短纖維，然后置于一特制容器內抽真空；2)維持真空度0. 05 0. OSMI^a約5 15min，使纖維管腔也處于真空狀態，繼續保持真空度，將洗滌類表面活性劑在真空狀態下吸入容器內，讓短纖維完全浸泡在液體內，靜置10 45min ；3)液體進入纖維管腔內，解除真空，通入壓縮空氣將容器內部加壓至0. IMPa，維持壓力5 30min，使纖維管腔內充滿表面活性劑溶液； 4)將纖維初步浙干，用特制離心設備并控制好轉速將游離在纖維之間的表面活性劑溶液盡可能去除；5)將得到的纖維用90 150°C干燥空氣進行熱風干燥，并將干燥后的纖維作松開處理，即可制得緩釋洗滌纖維。本發明還提供了一種洗滌類產品，其特征在于，以上述緩釋洗滌纖維作為原料制得。本發明還提供了一種兼具吸油、逐漸釋放洗滌成分的洗潔紙或洗潔巾，其特征在于，含有上述的緩釋洗滌纖維及拒水吸油纖維等組分。優選地，拒水吸油纖維是選用多管腔結構的天然木質纖維作為原材料之一，并將木質纖維的表面(包括管腔結構的表面)進行拒水親油處理制得，或選用具有質輕拒水中空度高的天然纖維作為原料之一，并將天然纖維切割成合適長度，同時使纖維的中空管腔結構的端口更多地暴露于外，使其具有較強的拒水吸油能力制得，或將制得的這兩種纖維按照一定比例混合使用，制成具有拒水吸油特性的纖維(后文簡稱為吸油纖維)。優選地，吸油纖維與緩釋洗滌纖維在紙幅上呈幾何圖形分區域分布。本發明還提供了一種兼具吸油、逐漸釋放洗滌成分的洗潔紙(巾)的制備方法，將吸油纖維、緩釋洗滌纖維分別與雙組分合成纖維按一定比例混合，利用目前成熟的干法造紙技術〔膨化紙技術〕將吸油纖維與緩釋洗滌纖維按一定幾何圖形均勻分布于成型的紙幅上，通過壓花、分切、包裝等工序制成成品。具體步驟是，1)將吸油纖維與雙組分纖維以重量比65 90% 10 35%在1#混合器充分混合；幻將緩釋洗滌纖維、開松后未處理杉木絨毛漿纖維和雙組分纖維以重量比30 55% 30 55% 10 在2#混合器充分混合；幻將1#混合器與2#混合器中的纖維分區域定向進入特制的成型頭設備，并按幾何圖形形成紙幅；4)將熱合溫度控制在130 150°C對紙幅進行熱合成型；壓花；將紙幅二面分別進行噴膠；將紙幅卷筒、分切、包裝，即制成潔洗紙(巾)成品。產品的使用方法把要清洗的用具用少量水打濕〔視用具大小用水約10-50毫升〕，取本發明所述產品一片〔尺寸規格示例長χ寬χ厚=llX10X2mm)對用具進行擦拭，因作用時間的先后關系，用具表面的油漬先被本產品中的吸油纖維大部分吸走，剩余的油漬及其它污漬在擦拭力的作用下被率先溶解至水中的表面活性劑乳化增溶至水中，其間有少量泡沫產生；將擦拭過的此用具中殘留的水倒入下一個要清洗的用具中，重復上述過程。在對逐個待洗用具的擦拭過程中因水會不斷損失，所以應視需要隨時補充適量的水〔以少量為宜〕以保障緩釋洗滌纖維中表面活性劑的逐步溶解，及對未被吸油纖維吸走的油漬及其它污漬的乳化增溶需要；每片產品在正確使用的情況下，一般可清洗15 25個家用碗碟，擦拭15 25個家用碗碟約用水100-150ml，將擦拭完成的本片產品不要沖洗直接丟棄至垃圾桶內〔丟棄的該片產品帶著吸咐的油漬及尚未來得及溶解的表面活性劑進入了固體垃圾渠道〕，將擦拭過的用具用清水沖凈即可。本發明由于上述技術方案，其產品具有以下優點1、能有效降低油漬及洗滌劑進入生活污水中的總量，降低城鎮污水處理負荷。因產品呈幾何圖形分區域分布了具有拒水吸油特性的吸油纖維，以及能讓表面活性劑逐步溶解的緩釋洗滌纖維，使本發明的產品具有了現有產品不具備的特點。在現有含洗滌劑成分的各種廚房洗滌用品中，尚未發現有考慮降低油漬及洗滌劑成分進入生活廢水中的產品。無論是用洗潔精加抹布，還是用簡單地含有表面活性劑的一次性清潔紙〔巾〕，這些產品都無一例外地使過量的洗滌劑成分及全部的油漬在洗滌過程完成后統統進入了生活廢水中。在用本發明的產品進行清洗的過程中， 產品中的吸油纖維在油漬尚未被乳化之前就將其大部分吸附至纖維的管腔結構內，又因吸油纖維有拒水特性以及在毛細管作用效果下，使得已吸附的油漬不容易脫離管腔而進入水體中，吸附過程會直至纖維管腔結構及纖維間的空隙達到飽和狀態為止。經測試吸油纖維的吸油能力在飽和狀態下可吸附的油漬是自身重量的8-12倍。在洗滌過程中，水會浸透產品中的緩釋洗滌纖維，纖維內的表面活性劑因包含在纖維管腔結構內，不能完全與水充分接觸，只能是在纖維管腔兩端暢開的端口與水接觸的部分逐漸溶解，溶解在水中的表面活性劑達到CMC濃度后即可將油漬及其它污垢分散、乳化、增溶至水中。在此過程中，表面活性劑不斷從纖維管腔中溶解釋放，達到CMC濃度后即被油漬及污垢所消耗，表面活性劑溶解釋放的速度幾乎跟消耗的速度一致，故而在水體中不太存在多余的表面活性劑。還有，器具上經吸附后殘留下來的油漬所消耗的表面活性劑的量，相比于器具上全部油漬所需消耗的表面活性劑會明顯減少。所以在本發明的產品中表面活性劑的用量配比會相對減少許多。因本品是一次性用品，用本品擦拭完用具后不需再行用水沖洗本品而直接丟棄至垃圾桶內，該片產品所吸附的油漬及剩余的表面活性劑則進入了固體垃圾處理系統，可有效減少油漬及多余的表面活性劑進入生活污水中。2、正確使用時，與現有含洗滌劑成分的廚房洗滌用品相比能節約用水50%以上。每片本發明所述產品在正確使用的情況下，可擦拭清潔15 25個家庭用碗碟，需用水150 250ml，在擦拭完成后的碗碟沖洗過程中，因碗碟沒有粘附多余的表面活性劑，所以過水非常容易，用少量水就可以沖洗得非常干凈。如果用噴淋的方式沖洗，經測試沖洗15 25個擦拭完成后的碗碟需用水1500 2000ml即可，全程用水1650 2250ml。以上過程如果換成用洗潔精及抹布來完成，在溶解洗潔精進行擦拭的過程中需耗水1500 2000ml，過水過程因碗碟粘附有未消耗完的表面活性劑而不太容易沖洗需耗水4000 6000ml，抹布的清洗過程再耗水1500 2000ml，全程用水7000 IOOOOml0兩者耗用水量的差別顯而易見。3、對皮膚的刺激性低。本發明所述的產品所含表面活性劑的配比相對現有產品要低許多，在使用過程中，溶液中表面活性劑的濃度始終維持在CMC濃度左右，溶液中表面活性劑的濃度比現有產品的實際使用濃度要低得多。通常， 對皮膚的刺激作用來自于洗滌劑中的表面活性劑、防腐劑、香精等刺激性組分。與現有產品不同，本發明所述的產品不含防腐劑不含香精，在使用過程中表面活性劑的濃度又低，故而相比之下對皮膚的剌激性要小許多。此外，本發明所述產品還有去油干凈容易、使用方便、 不存在二次污染、節省包裝和物流成本、便于攜帶等優點。本發明所述產品尚有如下缺點
1、當所要清除的油漬為固態時，本產品所體現的吸附效果較差。不能發揮產品的吸油優勢。
2、當所要清除的液態油漬過量時，本產品的吸附呈飽和狀態，不能繼續吸附。建議在清潔前將固體殘渣及油漬用草紙或特制的紙預掃一遍，使粘留的油漬及其它污垢盡可能少，這樣， 用本品清潔起來就更為容易與節省，清洗過程中進入生活污水中油漬與洗滌劑就更少。


圖1為吸油纖維的制備工藝流程。圖2為緩釋洗滌纖維的制備工藝流程。圖3為成品的制備工藝流程。圖4為電鏡下木棉纖維截面圖。圖5為電鏡下的木棉緩釋洗滌纖維端面圖。圖6為纖維中表面活性劑在不同時間段釋放量的變化。圖7為吸油纖維與緩釋洗滌纖維在紙幅上的分布。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。如圖3所示，本發明所述的產品〔成品〕是由預先制備的吸油纖維、緩釋洗滌纖維分別與雙組分纖維充分混合通過干法造紙技術中的熱合、膠合成型工藝制成，本發明的重點技術體現在產品的關鍵構造是由吸油纖維和緩釋洗滌纖維組成。如何制備有效適用的吸油纖維、緩釋洗滌纖維，并能建立起檢測評價體系來檢驗吸油纖維、緩釋洗滌纖維的實際效果是本發明的關鍵。一 吸油纖維的制備制備吸油纖維，選用材料十分重要，用何種材料將直接影響纖維的吸油效果。從理論上分析，吸油纖維應該具備多孔中空、低堆密度、比表面積大、拒水等特征，為達到預期目的，結合了原料應價廉易得等要求，本實施例選用了木棉果絮的纖維木棉纖維及木纖維中的未處理杉木絨毛漿作為基本原材料。木棉纖維是我國天然纖維家族中的一種，它由木棉花樹的果絮加工而成。木棉花樹廣泛分布于中國云南、四川、兩廣、臺灣等地，木棉纖維具有獨特的薄壁大中空結構，表面有較多的臘質使纖維光滑、不吸水、不易纏結、防蟲有質輕拒水吸油的特點。木棉纖維縱向外觀呈圓柱型，不顯轉曲，抱合力較差；截面為圓形或橢圓形， 中段較粗，根端鈍圓，梢端較細，兩端封閉，截面細胞未破裂時呈氣囊結構，破裂后纖維呈扁帶狀，細胞中充空氣，纖維的中空度高達80% 90%。木棉纖維長度8 34mm，纖維中段直徑18 45 μ m,平均30 36 μ m,壁厚0. 5 2 μ m，纖維細度為0. 9 3. 2dtex,單纖維密度僅為0. ^g/cm3。木棉纖維具有良好的化學性能，其耐酸性好，常溫下稀酸對其沒有影響， 醋酸等弱酸對其也沒有影響，且木棉纖維耐堿性能良好，常溫下NaOH對木棉沒有影響(肖紅，于偉東，施媚梧，木棉纖維的特征與應用前景[J]，東華大學學報〔自然科學版〕)、(李志賢，木棉纖維及其應用，山東紡織科技，2006，3，52 53)。本實施例利用木棉纖維的特點特性，將木棉纖維作剪切處理，將纖維長度由8 34mm剪切為長度0. 5 2mm，將纖維管腔封閉的兩端打開，使中空的管腔兩端完全暴露在外，剪切后的纖維斷面在顯微鏡下的狀態見圖4。這樣，便能在本實施例中充分發揮木棉纖維大中空結構拒水特性，以達到吸油量大的效果。鑒于木棉纖維表面光滑，抱合力較差，不易纏結，若單獨使用，在產品成型及產品的綜合使用效果和原料成本方面都存在一定的缺陷。為彌補木棉纖維的不足，以期達到一個較理想的效果，本實施例還選用了未處理杉木絨毛漿纖維。木纖維的吸油作用主要是通過纖維表面吸附，利用纖維間隙和管腔的毛細管作用對油進行吸附，這時纖維特性對其吸油性能影響較大，因所含的纖維素羥基多，有較大的親水性，故減弱了其吸油能力，同時也影響了其對油的保持能力，當在油水中長時間放置時，所吸著的油易被水所置換而析出。本實施例所選用的未處理杉木絨毛漿纖維是目前市售的常見大宗商品，其性能特征物理化學指標各生產商都有規范標準，在這里不再陳述。跟絕大多數木纖維一樣，未處理杉木絨毛槳纖維表面也是親水性較強，有非常好的吸水吸油能力，要使其只具備良好的吸油性能，提高吸油量，并能盡可能降低其吸水量，就必須要對纖維表面進行改性，將纖維表面由親水性改性為親油性。在本實施例中，纖維表面的改性分二步進行(如附圖1所示)，第一步是將杉木漿板開松后對纖維表面進行親油性表面活性劑的噴涂處理，用2%的三聚甘油雙異硬酯酸酯 〔也可選用HLB值在1 5的其他表面活性劑〕的95%乙醇溶液對纖維表面按重量比1 5%進行均勻噴涂，然后在真空狀態下將乙醇去除回收。這樣，纖維表面及管腔內壁就分布了親油性的表面活性劑，纖維由親水性轉變為親油性。為了強化效果使纖維的親油性更強， 本實施例對纖維進行了第二步的熱解處理，將完成第一步的纖維維持在200 320°C之間 15 45min進行中度熱解，纖維中親油性熱分解產物生成并且附著在纖維表面[黃律先，木材熱解工藝學[M]北京中國林業出版社，1996，3 18]，親油性熱分解產物的生成可通過苯-乙醇抽出物量的變化測試得到檢驗；同時也因膠聯作用使得噴涂上的表面活性劑的附著力大大增強，增大了纖維的親油性和選擇性吸油的能力，通過以上二步將未處理杉木絨
7毛漿纖維改性成為親油性纖維。第三步，將剪切后長度為0. 5 2mm的木棉纖維與改性后的未處理杉木絨毛漿纖維按重量比0.5% 30% 70% 95%進行均勻混合，即制成了本實施例的吸油纖維。吸油纖維的吸油拒水效果可通過以下方法來進行測定評價在IOOOml錐形瓶中加入500ml蒸餾水，再加入25ml色拉油后，在振蕩機上振蕩5min〔 120r/min，20°C〕， 形成乳濁液！稱取約Ig試樣纖維加入錐形瓶中，振蕩lOmin，振蕩后過孔徑為495 μ m篩，靜置aiiin，浙去過剩的水與油后稱量，由吸油前后試樣質量之差計算出吸水吸油總量；接著將該試樣移入IOOml量筒內，加入50ml正己烷，輕微搖動后靜置30min，使試樣中油水相分離，油相溶入正己烷中，水相下沉至量筒底部，讀取水層體積，作為試樣的吸水量，將吸水吸油總量減去吸水量，即得試樣的吸油量，計算吸油量與吸水量之間的比率即可評價試樣的吸油拒水能力。經測試，本實施例所制得的吸油纖維與未處理杉木絨毛漿纖維對比吸油拒水效果見表一。從表一所表示的結果可以看出本實施例制得的吸油纖維吸油量大且拒水作用明顯。表一，纖維吸油吸水性能對比
權利要求
1.一種具有逐漸釋放表面活性劑成分的緩釋洗滌纖維，其特征在于將天然或人工纖維剪切成0. 5 2mm長的短纖維，將表面活性劑成分以固態形式儲存在該纖維的管腔結構內，管腔的兩端敞開于外，表面活性劑在外部溶劑的作用下通過纖維的管腔端口逐漸釋放。
2.根據權利要求1所述的緩釋洗滌纖維，其特征在于，天然纖維是木棉纖維。
3.一種具有逐漸釋放表面活性劑成分的緩釋洗滌纖維的制備方法，其特征在于，采用以下步驟，1)將天然或人工纖維剪切成0.5 2mm長的短纖維，然后置于一特制容器內抽真空；2)維持真空度0.05 0. 08MPa約5 15min，使纖維管腔也處于真空狀態，繼續保持真空度，將洗滌類表面活性劑在真空狀態下吸入容器內，讓短纖維完全浸泡在液體內，靜置 10 45min ；3)液體進入纖維管腔內，解除真空，通入壓縮空氣將容器內部加壓至0.IMPa，維持壓力5 30min，使纖維管腔內充滿表面活性劑溶液；4)將纖維初步浙干，用特制離心設備并控制好轉速將游離在纖維之間的表面活性劑溶液盡可能去除；5)將得到的纖維用90 150°C干燥空氣進行熱風干燥，并將干燥后的纖維作松開處理，即可制得緩釋洗滌纖維。
4.一種洗滌類產品，其以權利要求1所述的緩釋洗滌纖維作為原料制得。
5.一種兼具吸油、逐漸釋放洗滌成分的洗潔紙或洗潔巾，其特征在于，含有權利要求1 所述的緩釋洗滌纖維及拒水吸油纖維。
6.根據權利要求6所述的洗潔紙或洗潔巾，其特征在于，拒水吸油纖維可選用以下材料的一種或將兩種材料混合使用1)多管腔結構的天然木質纖維，木質纖維的表面-進行拒水親油處理；2)質輕拒水中空度高的天然纖維，天然纖維切割成合適長度，同時使纖維的中空管腔結構的端口更多地暴露于外，使其具有較強的拒水吸油能力。
7.根據權利要求6所述的洗潔紙或洗潔巾，其特征在于，吸油纖維與緩釋洗滌纖維在紙幅上呈幾何圖形分區域分布。
8.一種兼具吸油、逐漸釋放洗滌成分的洗潔紙或洗潔巾的制備方法，其特征在于，1)將吸油纖維與雙組分纖維以重量比65 90% 10 35%在1#混合器充分混合；2)將緩釋洗滌纖維、開松后未處理杉木絨毛漿纖維和雙組分纖維以重量比30 55% 30 55% 10 在2#混合器充分混合；3)將1#混合器與姊混合器中的纖維分區域定向進入特制的成型頭設備，并按幾何圖形形成紙幅；4)將熱合溫度控制在130 150°C對紙幅進行熱合成型；壓花；將紙幅二面分別進行噴膠；將紙幅卷筒、分切、包裝，即制成潔洗紙(巾)成品。
全文摘要
本發明公開了一種具有逐漸釋放表面活性劑成分的緩釋洗滌纖維，本發明還涉及該纖維的制造方法以及含有該纖維的洗滌類產品，尤其是洗潔紙(巾)，以及洗潔紙(巾)的制造方法。利用了某些天然纖維的大中空管腔結構及木質纖維的毛細管結構制作出吸油纖維與緩釋洗滌纖維，并將它們作為重要原料應用在本發明的產品中。
文檔編號D21H27/00GK102499605SQ20111034249
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者李湘佩 申請人:李湘佩