一种梯度密度高吸收芯体的制备方法与流程

本发明涉及一次性卫生用品，尤其涉及一种梯度密度高吸收芯体的制备方法。

背景技术：

1、吸收芯体是纸尿裤、卫生巾、成人失禁用品等一次性吸收制品的核心部件，其吸液速度、防回渗性能及芯体利用率，直接决定产品使用品质。行业芯体技术持续迭代，从绒毛浆与高分子吸水树脂（sap）混合结构，逐步发展为无尘纸、绒毛浆与sap复合结构，现阶段主流为非织造布包覆sap颗粒的复合芯体，行业始终追求薄型化、高sap含量及更优吸液性能的芯体产品。

2、目前通用复合芯体采用上层吸收层、中间隔离导流层、下层吸收层的多层复合结构（如专利cn119499042a），各层sap颗粒通过独立撒料工序施加，各层颗粒粒径独立设定，导致层间存在明显粒径突变界面。液体渗透时易在界面横向铺展、纵向下渗速度放缓，且层间无粒径过渡结构，sap颗粒易随液流迁移、局部富集甚至渗出，造成产品回渗量高、液体扩散范围小，下层芯体难以充分发挥吸收作用，整体芯体利用率偏低。

3、为解决上述问题，现有技术提出阶梯密度、梯度密度芯体方案（如专利cn108670556a、cn114886667a），通过分区、分层精准投料实现sap厚度方向的密度梯度分布。但该类方案存在明显短板：依赖多套撒料设备成型，梯度结构成型后固定，无法原位构建连续过渡的粒径级配结构；且梯度精度越高，设备需求越多，大幅提升工艺复杂度和生产成本。

4、同时，多层芯体的中间导流层存在孔径设计两难问题：孔径过大会导致下层细小sap颗粒上窜，破坏层间功能分区；孔径过小则会增大液体下渗阻力，降低吸液速度。此外，常规非织造布导流层吸液饱和后孔隙易塌陷，湿态孔径稳定性差，反复吸液后导流性能持续衰减，进一步加重产品回渗问题。

技术实现思路

1、因此，针对上述问题，本发明提出一种梯度密度高吸收芯体的制备方法，其解决了现有制备工艺无法在成型过程中原位构建有序粒径级配、无法保持隔离导流层湿态孔隙结构、无法实现横向面密度梯度精确控制等技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种梯度密度高吸收芯体的制备方法，所制备的梯度密度高吸收芯体包括依次复合设置的第一包覆层、第一吸收层、隔离导流层、第二吸收层和第二包覆层，所述第一吸收层包含第一高分子吸水树脂颗粒并具有第一粒径分布，所述第二吸收层包含第二高分子吸水树脂颗粒并具有第二粒径分布，所述第二粒径分布的中位粒径大于所述第一粒径分布的中位粒径，所述隔离导流层为非织造布并具有贯通其厚度方向的贯通孔隙；所述制备方法包括如下步骤：

3、s1、放卷第一包覆层，定义输送方向为纵向md、宽度方向为横向cd；

4、s2、在所述第一包覆层上平铺施加所述第一高分子吸水树脂颗粒，形成所述第一吸收层；

5、s3、将所述隔离导流层复合于第一吸收层上，所述隔离导流层复合前进行受限热收缩定径处理，所述受限热收缩定径处理的条件为：张力3～8n/m、纵向拉伸比不大于1.03、处理温度为130℃～145℃，处理后冷却定型；

6、s4、对所述第一吸收层施加负压抽吸与低频振动，使所述第一吸收层中粒径不大于d的颗粒向上穿过贯通孔隙，在所述隔离导流层的孔隙内部及其上下表面±0.1mm厚度区间形成级配过渡区；随后在所述隔离导流层上分区撒料，形成所述第二吸收层，所述第二吸收层沿芯体宽度方向呈现中间高、两侧低的梯度面密度分布；

7、s5、覆盖复合第二包覆层，得到梯度密度高吸收芯体复合体；

8、其中，所述贯通孔隙为沿芯体厚度方向自第二吸收层侧向第一吸收层侧渐缩的锥形孔道，所述贯通孔隙的干态特征孔径d满足：d97＜d＜d3，d97为所述第一粒径分布中体积累计97%对应的粒径，d3为所述第二粒径分布中体积累计3%对应的粒径，d97和d3采用激光衍射法测得，d采用气泡点法测得；所述隔离导流层经质量分数为0.9%的氯化钠水溶液吸液饱和、沥干后的湿态孔径保持率dwet/ddry不低于85%，dwet为湿态特征孔径，ddry为干态特征孔径；所述级配过渡区内，来自所述第一吸收层的颗粒质量占比为2%～8%，来自所述第二吸收层的颗粒质量占比不大于1%，所述第二吸收层中粒径大于d的颗粒被所述隔离导流层截留而不能向下透过。

9、进一步的，所述锥形孔道靠近第二吸收层侧的最大端孔径不大于0.95×d3，靠近所述第一吸收层侧的最小端孔径不小于1.05×d97；

10、在步骤s3之前，采用锥形针具对所述隔离导流层由单侧穿刺，或采用两端孔径不同的针具由两侧分别穿孔，以形成所述锥形孔道；所述隔离导流层的定向导液比rd不小于1.3，rd＝tr/tf，tf为质量分数为0.9%的氯化钠水溶液正向渗透2ml的时间，tr为反向渗透2ml的时间。

11、进一步的，步骤s3中所述受限热收缩定径处理使隔离导流层的湿态孔径保持率dwet/ddry为85%～95%；所述隔离导流层经三次吸液-沥干循环后的湿态孔径保持率不低于80%；所述隔离导流层在2kpa压缩载荷下的湿态厚度保持率不低于90%。

12、进一步的，所述第一高分子吸水树脂颗粒的保水能力不低于33g/g，盐水吸收速度不大于35s；所述第二高分子吸水树脂颗粒的干态导流率不低于60×10-7cm³·s/g，且其三次吸液后湿干导流率比值不低于0.60；其中，所述第二高分子吸水树脂颗粒的干态导流率为第一高分子吸水树脂颗粒的2.0倍以上，所述第一高分子吸水树脂颗粒的保水能力为第二高分子吸水树脂颗粒的1.10倍以上。

13、进一步的，步骤s4中沿芯体横向cd方向设置至少三个独立的给料口进行分区撒料，位于中央的给料口的落料量为两侧给料口落料量的1.6～2.6倍，使所述第二吸收层中央区面密度为两侧边缘区面密度的1.6～2.6倍；所述第二包覆层为带印刷基准标记的无纺布，步骤s5中以所述印刷基准标记为定位基准进行复合，使芯体中央高吸收区与印刷基准标记中心的对齐偏差不超过±1mm。

14、进一步的，所述隔离导流层为聚丙烯热风非织造布或打孔非织造布，其纤维为聚丙烯纤维或聚丙烯/聚乙烯双组分纤维；步骤s3中所述受限热收缩定径处理时间为45～75s。

15、进一步的，步骤s4中所述负压抽吸的压力为-0.8kpa～-1.5kpa，所述低频振动的频率为30～40hz。

16、进一步的，所述级配过渡区成型后，所述第一高分子吸水树脂颗粒向上穿过隔离导流层并富集于级配过渡区，其进一步向上渗入所述第二吸收层主体的质量占比不大于1%；所述第二高分子吸水树脂颗粒向下透过隔离导流层渗入第一吸收层及隔离导流层下表面的质量占比不大于0.1%；

17、沿芯体厚度方向，所述第一高分子吸水树脂颗粒的质量分数自第一吸收层向第二吸收层连续、单调下降，层间无离散颗粒团簇、无粒径突变界面。

18、通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

19、本发明通过设置干态特征孔径满足d97＜d＜d3的隔离导流层，在厚度方向上形成小粒径在下、大粒径在上的分级隔离结构，消除了层间粒径突变界面，液体能够沿厚度方向连续传导；

20、隔离导流层湿态孔径保持率不低于85%，吸液饱和后贯通孔隙仍保持导流能力，抑制了湿态塌孔引发的回渗；

21、级配过渡区内来自第一吸收层的颗粒质量占比为2%～8%、来自第二吸收层的颗粒质量占比不大于1%，在隔离导流层内形成粒径连续过渡的颗粒富集区，避免了层间离散颗粒团簇与粒径突变界面，有利于液体由上层大颗粒间隙向下层小颗粒堆积体连续传递；

22、第二吸收层沿芯体宽度方向中间高、两侧低的梯度面密度分布，使液体优先在芯体中央高吸收区被快速吸收并沿厚度方向传导，减少了液体向两侧边缘扩散造成的侧漏与边缘浪费；

23、贯通孔隙为自第二吸收层侧向第一吸收层侧渐缩的锥形孔道，赋予隔离导流层定向导液能力，湿态下液体反向回渗受到抑制；

24、制备方法通过受限热收缩定径处理对非织造布孔隙定型，再配合负压抽吸与低频振动驱动小粒径颗粒可控上迁，能够在隔离导流层内稳定形成级配过渡区，实现颗粒沿厚度方向的连续单调分布，提高了制造一致性与产品合格率。