專利名稱：多功能納米安全高效抑菌纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多種保健功能性的纖維，特別是涉及能釋放負離子、發(fā)射遠紅外及具有抑菌效果的纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人民生活水平的提高，紡織行業(yè)的技術(shù)也在日新月異地進步，繼差別化纖維之后，近年來市場上合成纖維又涌現(xiàn)出了多功能性的纖維。出現(xiàn)較多的有遠紅外線發(fā)射纖維、負離子發(fā)射纖維、紫外線阻斷纖維、抑菌纖維等多種單功能纖維。伴隨人們生活的改善，健康意識不斷增強，加之多種功能性纖維的出現(xiàn)，使得人們在衣著上不再只是保暖和遮體，而是期望著具有多功能性。于是，具有保健功能的纖維產(chǎn)品越來越受到人們的青睞。以功能性纖維為原料織造的織物深受市場的歡迎。隨著時間的推移，人們對功能纖維織物體會到了其相應(yīng)的弱點，如纖維功能單一，即一種纖維，一個功能；抑菌纖維抑菌效率低下，特別是對人體個別部位產(chǎn)生的真菌難以抑制。另外，有些功能是以浸漬和涂附的方式賦予纖維織物，經(jīng)過多次水洗，功能就會消失，持久性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決如上功能纖維功能性單一、纖維抑菌效果低下、纖維功能缺乏持久的問題特提出本方案——多功能納米安全高效抑菌纖維。
按如上構(gòu)思本方案提出的多功能納米安全高效抑菌纖維，其特征是它的工藝過程如下①制備多功能高效抑菌母粒(1)取高效抑菌劑Ag+6.5％、二氧化鈦93.5％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在140～160℃下除水處理4～6小時，在140～160℃及4000rpm混和；(2)取高效遠紅外發(fā)射劑納米級氧化鋯45％、二氧化鈦55％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在140～160℃下除水處理4～6小時，在140～160℃及4000rpm下混和；(3)取高強負離子發(fā)射劑納米級電氣石粉體75％、二氧化鈦25％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在130～140℃下除水處理3～4小時，在130～140℃及4000rpm下混和；
(4)將前面三部分產(chǎn)物按1∶1∶0.75高速攪拌混合活化，在140℃±5℃及4000rpm下攪拌20分鐘；(5)加入耐氧劑PKB中B215在4000rpm下攪拌5分鐘；(6)在低速500rpm下加入高聚物載體切片，加入PP或PET或PA，加入比例為高聚物∶混劑＝72.5∶27.5，溫度在載體軟化點以上并低于熔點40～50℃，在高速4000rpm下攪拌20分鐘；(7)加入有機分散劑高分子聚乙烯，加入量為切片量的5％，高速攪拌5～7分鐘，再轉(zhuǎn)入低速200rpm攪拌；(8)在室溫下冷卻至28℃，盡量減少與空氣接觸的時間；(9)在雙螺桿擠壓機上擠壓成條，溫度在250℃左右；(10)在30℃的水中水浴冷卻；(11)用風刀式吹干機吹干；(12)切粒并篩選出多功能高效抑菌母粒。
②多功能納米高效抑菌纖維紡絲過程(1)聚合物干切片加入母粒，紡PA-6絲須用氮氣保護下進入紡絲擠壓機，溫度較常規(guī)纖維紡絲溫度低8～10℃；(2)經(jīng)熔體過濾器，到紡絲箱體，箱體溫度低于常規(guī)纖維用的5～8℃；(3)在紡絲組件上調(diào)整紡絲，阻件處熔體壓力應(yīng)較常規(guī)纖維紡絲為低；(4)紡絲冷卻，風速、風壓較常規(guī)纖維低，風溫略高；(5)初纖維第一道加油加水，油水略高于常規(guī)紡；(6)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初纖維第二道加油加水，油水略高于常規(guī)紡；(7)紡出多功能予取向纖維、多功能取向纖維或多功能全欠伸纖維；(8)采取內(nèi)欠伸假捻加熱加彈方法將POY原絲加工成DTY加彈絲，再加油加水3～3.5％；(9)得出產(chǎn)品DTY即多功能納米安全高效抑菌彈力纖維。
采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①纖維的功能性是通過把具有功能的無機鹽加入來獲得。為了解決功能纖維功能性單一的問題，本方案加入了三種功能無機鹽，使纖維具有多種功能性，這三種無機鹽分別是a負離子發(fā)射劑b高效抑菌劑c遠紅外線發(fā)射劑，由于這三種無機鹽同時加入纖維之中，使纖維同時具有殺菌抑菌作用以及對人體有益的遠紅外線和負離子發(fā)射功能的作用；②一般的抑菌纖維只對陰性菌如大腸桿菌、陽性菌如金色葡萄球菌有抑制作用，而對真菌如白色念球菌缺乏抑菌作用。本方案使用高含量的Ag+抑菌劑含量在6.5％，這樣就使本方案的纖維對白色念球菌的抑制作用可達到99％以上；③將上述三種無機鹽溶于紡絲熔體之中進行紡絲，使纖維中的無機鹽不會失掉其功能，從而使纖維功能持久不變；④本方案充分體現(xiàn)出織物的保健功能，具有多功能、安全、高效抑菌特性。其抑菌率高達95％以上，遠紅外線的發(fā)射率為85％以上，負離子發(fā)射率在7000個/cm3以上(見檢測報告)。三種功能無機鹽組合，均以納米級粉體組成，并且通過工藝解決各組分在高聚物中的分散性，避免了紡絲熔體中的熔膠粒子產(chǎn)生。這樣不但充分顯示了小尺寸、大比表面積的活化特性，又能使各功能的作用發(fā)揮更加充分，經(jīng)熔融紡絲可順利進行。


圖1是本方案多功能納米高效抑菌母粒制作工藝過程流程圖。
圖2是本方案多功能納米高效抑菌纖維紡絲工藝過程流程圖。
具體實施例方式●本方案的纖維加入的三種功能無機鹽配方組合①遠紅外線發(fā)射劑納米級氧化鋯45％、二氧化鈦55％，硅烷基偶聯(lián)劑(占以上物質(zhì)重量的3％)；②負離子發(fā)射劑納米級電氣石粉體75％、二氧化鈦25％，硅烷基偶聯(lián)劑(占以上物質(zhì)重量的3％)；③高效抑菌劑Ag+6.5％、二氧化鈦93.5％，硅烷基偶聯(lián)劑(占以上物質(zhì)重量的3％)；④耐氧劑PKB中B215(瑞士商品牌號)；⑤有機分散劑高分子聚乙烯。
●本方案改進點和創(chuàng)新點在于①為了達到纖維具有多功能，本方案經(jīng)過研究將高效遠紅外線發(fā)射劑、高效負離子發(fā)射劑和高效抑菌劑，按其在纖維中的比例分別為2％、2％、1.5％，加入紡絲熔體中進行紡絲，目的是將含量多的無機鹽能夠充分的與紡絲熔體相容；選擇了合適的硅烷基偶聯(lián)劑作為無機鹽的粒子表面處理劑，促使無機鹽與高分子進行界面反應(yīng)；功能無機鹽在進行水洗使用過程中不會析出，從而以保持纖維的多功能性，使纖維功能更加持久。
②纖維中含有少量的Ag+將難以抑制真菌，而大比例的Ag+又難以加入到高聚物中去。本方案采用非晶體的絮狀二氧化鈦作為Ag+的植入床而加入，解決了大比例Ag+的加入問題，達到了纖維對真菌的抑制功效。
③納米材料的使用本方案使用無機鹽納米材料，納米材料的小尺寸、大比表面積反映出其較大的活性，充分地發(fā)揮了多功能無機鹽的功能性。較小的比例的加入便可得到大的效果。但使用納米級粒子加入紡絲熔體中就存在分散困難問題。本方案采取各種粒子單獨處理，即用表面處理劑處理，再用一次粉劑來做分散劑，如負離子發(fā)射劑是以電氣石為主用二氧化鈦為分散體來進行初步分散。然后再混入熔體前再加入高分子聚乙烯作為熔體分散劑，進而制成紡絲熔體。經(jīng)如上單獨處理納米級粉體及兩次分散，則可得到不存在凝膠粒子且分散性極好的熔體，有利于紡絲的正常進行。
④母粒法生產(chǎn)多功能纖維作為母粒法是將多功能無機鹽首先分散在少量載體中(PP、PET或PA)制成母粒，然后再按定比摻入紡絲的熔體中去進行紡絲。這樣不但又增加一次熔體分散而且可根據(jù)市場需要進行多品種少批量安排生產(chǎn)。
●多功能納米安全高效抑菌母粒制作工藝參數(shù)的確定①高效抑菌配方組合(J)及高強負離子和遠紅外線發(fā)射劑(F)高溫除水活化溫度140℃-160℃；時間3～6h；J∶F＝1∶2。
溫度高，時間過長會有組分結(jié)塊；溫度低，時間過短則會使粉劑失水不足，達不到活化目的。
②能配方組分表面處理(高攪處理)溫度140℃±5℃；處理劑硅烷基表面處理劑；高攪轉(zhuǎn)數(shù)4000rpm；時間20分鐘。
溫度同上①的溫度；處理劑加入量過大會造成粉劑粘結(jié)，高攪轉(zhuǎn)數(shù)不足，時間過短會造成粉劑結(jié)塊，分散不勻。
③高聚物載體的加入(低速加入高速攪拌)溫度在高聚物軟化點之上低于高聚物熔點40℃-50℃；低速200rpm；高速4000rpm；時間20分鐘。
溫度過低會降低粉劑的活化，溫度過高會使高聚物接近熔點，影響粉劑分散。在低速短時間攪拌會使粉劑分散不均。
④高速攪拌加入有機分散劑及耐溫耐氧助劑分散劑選取高分子聚乙烯，溫度高于分散劑熔劑熔點10℃；時間5～7分鐘；助劑加入量高聚物重量*(3～5％)。
高分子分散劑聚乙烯其熔點在114℃左右，熔點溫度采用分散劑熔點+10℃。
溫度過高，時間過長分散劑黏度過低，則包裹不均；反之黏度太高，高聚物切片無法包裹。助劑加入量過少，聚合物黏度損失過大；反之聚合物易變色。
⑤雙螺桿溫度雙螺桿溫度一般取高聚物熔點+(10-15℃)；溫度過低不利于成條(成粒)，粉劑及助劑分散不均。
●多功能納米安全高效抑菌纖維制作工藝參數(shù)的確定①紡絲溫度紡絲溫度比常規(guī)紡絲溫度低8-15℃；一般加入粉劑及助劑的高聚物熔點低于常規(guī)紡絲高聚物溫度的8-10℃過高過低紡絲溫度都會影響紡絲熔體流動性，造成紡絲困難。
②紡絲冷卻條件風速、風壓略低于常規(guī)紡絲；風濕、風溫高于常規(guī)紡絲；由于含粉劑高聚物熔點略低于常規(guī)高聚物熱函較低，加快冷卻會影響紡絲欠伸。
③紡絲一、二道油劑紡絲一、二道油劑應(yīng)略高于常規(guī)紡絲的5％左右；含粉劑高聚物吸水性較強，油水低會影響紡絲欠伸和POY的成型。
●本方案的工作原理在于將三種功能無機鹽同時賦于一種纖維之中使其具備多功能以更加全面的促進人體保健作用。
①高效抑菌其原理多以活性極強的Ag+呈游離，其到達帶負電荷的微生物細胞時，由于庫侖引力兩者牢固吸附，Ag+透過細胞壁進入細胞并與“·SH”反應(yīng)，破壞細胞合成酶的活性，細胞喪失分裂增殖能力而死亡。(見檢測報告)。
②納米級負離子無機鹽，具有發(fā)射高強負離子的功能(7000個/cm3以上)。人體接受后，達到活化血液、解除疲勞、平衡植物神經(jīng)的功效。負離子的吸入引起人體生物效應(yīng)，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)大腦皮層的功能對循環(huán)系統(tǒng)有著很好的改善作用。由于負離子的存在，則可吸附臭味改善環(huán)境條件。
③遠紅外與無機鹽的配方組合可發(fā)射出人體能吸收的2～14um的遠紅外線。
以上三種納米級無機鹽功能配方組合，通過具體工藝分散在高聚合物載體中，制成母粒。將母粒又定量分散在高聚物中制成功能高聚熔體。再通過特殊紡絲工藝，高速紡成功能纖維FDY即多功能全欠身向纖維、POY即多功能予取向纖維、HOY即多功能取向纖維、DTY即多功能納米安全高效抑菌彈力纖維。為紡絲織物企業(yè)開發(fā)新的功能織物提供良好的紡織原料。
權(quán)利要求
1.一種多功能納米安全高效抑菌纖維，其特征是它的工藝過程如下①制備多功能高效抑菌母粒(1)取高效抑菌劑Ag+6.5％、二氧化鈦93.5％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在140～160℃下除水處理4～6小時，在140～160℃及4000rpm混和；(2)取高效遠紅外發(fā)射劑納米級氧化鋯45％、二氧化鈦55％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在140～160℃下除水處理4～6小時，在140～160℃及4000rpm下混和；(3)取高強負離子發(fā)射劑納米級電氣石粉體75％、二氧化鈦25％，再加入硅烷基偶聯(lián)劑，加入硅烷基偶聯(lián)劑占以上物質(zhì)重量的3％，在130～140℃下除水處理3～4小時，在130～140℃及4000rpm下混和；(4)將前面三部分產(chǎn)物按1∶1∶0.75高速攪拌混合活化，在140℃±5℃及4000rpm下攪拌20分鐘；(5)加入耐氧劑PKB中B215在4000rpm下攪拌5分鐘；(6)在低速500rpm下加入高聚物載體切片，加入PP或PET或PA，加入比例為高聚物∶混劑＝72.5∶27.5，溫度在載體軟化點以上并低于熔點40～50℃，在高速4000rpm下攪拌20分鐘；(7)加入有機分散劑高分子聚乙烯，加入量為切片量的5％，高速攪拌5～7分鐘，再轉(zhuǎn)入低速200rpm攪拌；(8)在室溫下冷卻至28℃，盡量減少與空氣接觸的時間；(9)在雙螺桿擠壓機上擠壓成條，溫度在250℃左右；(10)在30℃的水中水浴冷卻；(11)用風刀式吹干機吹干；(12)切粒并篩選出多功能高效抑菌母粒。②多功能納米高效抑菌纖維紡絲過程(1)聚合物干切片加入母粒，紡PA-6絲須用氮氣保護下進入紡絲擠壓機，溫度較常規(guī)纖維紡絲溫度低8～10℃；(2)經(jīng)熔體過濾器，到紡絲箱體，箱體溫度低于常規(guī)纖維用的5～8℃；(3)在紡絲組件上調(diào)整紡絲，阻件處熔體壓力應(yīng)較常規(guī)纖維紡絲為低；(4)紡絲冷卻，風速、風壓較常規(guī)纖維低，風溫略高；(5)初纖維第一道加油加水，油水略高于常規(guī)紡；(6)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初纖維第二道加油加水，油水略高于常規(guī)紡；(7)紡出多功能予取向纖維、多功能彈力纖維或多功能全欠伸纖維；(8)采取內(nèi)欠伸假捻加熱加彈方法將POY原絲加工成DTY加彈絲，再加油加水3～3.5％；(9)得出產(chǎn)品DTY即多功能納米安全高效抑菌彈力纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有多種保健功能的纖維。為解決已有技術(shù)中功能性纖維功能單一、抑菌效率低及抑菌壽命短的問題特提出本方案。它是將具有高效的人體能夠接受的遠紅外線發(fā)射功能、高效負離子發(fā)射功能及高效抑菌功能的納米級無機鹽熔于紡絲熔體中進行紡絲。用絮狀二氧化硅作為植入床解決大比例Ag
文檔編號D01D5/08GK1888159SQ20061001489
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者劉燕平 申請人:劉燕平