专利名称：一种避蚊假捻丝及其制造方法
技术领域：
本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种具有驱避蚊虫功能的避蚊假捻丝及其制造方法技术，IPC主分类号拟为Int.C17D01F1/10。
背景技术：
避蚊纤维是一种实用的功能纤维。避蚊纤维产品及其制造方法国内外都在积极研究。例如，中国专利CN 1468983A介绍了一种具有避蚊功能的聚丙烯纤维的制造方法。该方法是通过聚丙烯树脂与驱蚊剂均匀混合后，造粒，再经熔融纺丝而制成的具有驱蚊功能的聚丙烯纤维。该纤维中的驱蚊剂含量为1.0～3.0％；中国专利CN 1468984A报道了一种制造具有避蚊功能的聚丙烯纤维方法。该方法是用粉状聚丙烯树脂与驱蚊剂均匀混合，驱蚊剂含量控制为5～10％，经熔融造粒制得母粒，再用这种母粒与普通聚丙烯粒子均匀混合，共混纺丝而制成的具有驱蚊功能的聚丙烯纤维。又例如，日本专利特开平8-188966公开了避蚊和拒水布料的制造方法(吸血害虫忌避および拨水布帛の制造方法)。它采用避蚊安，聚胺酯、磷等对纤维进行涂层整理，赋予纤维防蚊效果；日本专利特开平7-279050也公开了一种涤纶纤维制品的避蚊加工方法(ポリエステル系纤维制品の害虫忌避加工方法)。它是先将涤纶纤维制品放入含有避蚊安的水溶液中进行浸渍处理，然后在密闭条件下热处理；日本专利特开2000-226768则报道了一种具有防蚊效果的纤维结构体(防蚊效果を有する纤维构造体)。该纤维的表面与中空部分有宽0.2～10μm、长5～20μm的连通孔，采用往中空纤维的中空部分填充带有防蚊成分可缓慢释放的吸水性树脂的凝胶体，凝胶体的填充量为基体中空纤维的1％，最好达到5％(在非膨润的干燥状态下)。
在上述的现有技术中，采用涂层和浸渍等方法制成的避蚊纤维水洗后容易脱落，驱蚊持续效果较差。而将驱蚊剂与聚丙烯共混熔融纺丝制造避蚊纤维的方法，在熔融纺丝时需要使用240℃以上的高温条件，熔融体从喷丝板喷出后驱蚊剂挥发很快，损失很大，纤维中的驱蚊剂含量大为降低，影响了纤维的驱蚊效果和驱蚊功能的持续性。采用带有防蚊成分的吸水性树脂的凝胶填充表面具有与中空部分的连通孔的避蚊纤维主要缺点是一是制造这种表面带孔的纤维难度较大，连通孔的大小和均匀程度很难保持一致，并且制造工艺路线较长；二是带有防蚊成分的吸水性树脂的凝胶体填充量较低，难以达到有效的驱蚊效果，也影响功能的保持性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种具有驱避蚊虫功能的避蚊假捻丝及其制造方法技术。该避蚊假捻丝驱蚊效果明显，可耐水洗，有持久性，并且使用安全。该避蚊假捻丝的制造方法采用皮芯复合纺丝方法，在纤维的芯层可以保有大量的驱蚊剂，同时改变纤维的皮芯结构，使驱蚊剂可以从纤维侧面缓慢释放，以达有效和长期驱避蚊虫的效果。
本发明解决所述避蚊假捻丝技术问题的技术方案是设计一种避蚊假捻丝，其具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-7∶3；其纤维配方为皮层料全部为线形聚合物，包括聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或融熔指数为25-50的聚丙烯中的一种；所述避蚊假捻丝芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物93-98％、驱蚊剂2-7％；所述的芯层聚合物为聚乙烯、聚丙烯或熔点为150～200℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种；所述避蚊假捻丝横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形。
本发明解决所述避蚊假捻丝技术问题的另一技术方案是设计一种避蚊假捻丝，其具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-7∶3；其纤维配方为皮层料全部为线形聚合物，包括聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或融熔指数为25-50的聚丙烯中的一种；所述芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物80-97％、驱蚊剂2-10％、增容剂1-10％；所述芯层聚合物为聚乙烯、聚丙烯或熔点为150～200℃的聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种；所述驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种；所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯、聚乙二醇或石蜡中的一种或两种；所述避蚊假捻丝横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形。
本发明解决所述避蚊假捻丝制造方法技术问题的技术方案是设计一种避蚊假捻丝的制造方法，该制造方法按照本发明所述避蚊假捻丝的结构和配方以及下述皮芯复合纺丝工艺进行1.制造避蚊假捻丝芯层料按所述配方把所述的芯层聚合物、驱蚊剂均匀混合后，在150-220℃温度下，经双螺杆机挤出，造粒，获得避蚊假捻丝芯层料；2.制造避蚊预取向丝将上述1步所得的避蚊假捻丝芯层料，用所述皮层聚合物，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机，适当的喷丝组件，纺制出预取向丝；纺丝速度为2400～3500米/分钟；所述适当的喷丝组件是指根据避蚊假捻丝横截面设计需要在可使纤维芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形喷丝组件中对应选择一种；3.制造避蚊假捻丝将2步所得的避蚊预取向丝在假捻机上加工假捻丝，工艺参数为拉伸1.1-2.5倍，第一热板温度135-185℃，第二热板温度115-140℃，卷绕速度300～1000米/分钟，即可制成所述的避蚊假捻丝。
与现有技术相比，本发明的避蚊假捻丝由于采用了皮芯复合结构和设计了特殊横截面结构，使驱蚊剂内藏于纤维的芯层，但却可沟通于纤维的皮层表面，既可以增加纤维的药量，也便于保存和长期释放，保证避蚊效果，并且可耐水洗，具有持久性避蚊功能；同时驱蚊剂主要藏于纤维的芯层，可避免或减少皮肤与含药纤维的直接接触，使用更为安全。本发明避蚊假捻丝的制造方法采用皮芯复合纺丝方法，在纤维的芯层可以保有大量的避蚊剂，同时改变纤维的皮芯结构，设计纤维的芯层与纤维的皮层表面沟通，使避蚊剂可以从纤维侧面缓慢释放，保证纤维具有有效和长期驱避蚊虫的效果。
图1为本发明避蚊假捻丝一种横截面为C形实施例的示意图；图2为本发明避蚊假捻丝一种横截面为一字形实施例的示意图；图3为本发明避蚊假捻丝一种横截面为三角形实施例的示意图；
图4为本发明避蚊假捻丝一种横截面为十字形实施例的示意图。
具体实施例方式
本发明设计的避蚊假捻丝具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-7∶3，优选3∶7-6∶4。如果设计纤维的皮层比例过大，则芯层比例就太小，纤维芯层的驱蚊剂含量就很低，效果不明显；反之，如果纤维的皮层比例过小，则芯层比例就太大，这虽然有利于驱蚊剂含量的增加，但会影响纤维的物理机械性能，因此要求皮芯层体积比在所述的范围内。
所述避蚊假捻丝的皮层料全部为线形聚合物，包括聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇(PBT)、聚己内酰胺(PA-6)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或融熔指数为25-50的聚丙烯(PP)中的一种；所述避蚊假捻丝芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物93-98％、驱蚊剂2-7％；所述芯层聚合物为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或熔点为150～200℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种；所述驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种，所选的避蚊药物均为符合国家标准对人安全和对环境无影响的物质。
一般的皮芯结构长丝，皮层料包裹着芯层料。如果芯层料是需要释放的功能物质，例如本发明的驱蚊剂药物，那么这种结构的长丝就不利于功能物质的对外释放，也即驱蚊效果不能很好地实现。本发明设计了特别结构的纤维横截面，使纤维的芯层与纤维皮层表面有沟通渠道，也即使纤维的芯层药物通过所述的沟通渠道比较容易并且稳定缓慢地向纤维外释放。根据所述纤维芯层与纤维皮层表面沟通渠道的数量，本发明避蚊假捻丝横截面可以设计为一个通道的C形、两个通道的一字形、三个通道的三角形，或者是四个通道的十字形(参见图1-4)。一般而言，在药物含量一定的条件下，所述的沟通渠道越多，纤维芯层药物释放的就越多，功效就越强，但功效的持久性会下降。反之，纤维芯层药物释放的就越少，功效就越弱，但功效的持久性会增加。本发明避蚊假捻丝横截面实施例优选C形或一字形。这主要是考虑制造方法的简单。在能够实际解决制造设备和工艺问题的条件下，本发明避蚊假捻丝不排除所述的沟通渠道更多的横截面设计。
在所述避蚊假捻丝结构或者横截面形状确定的情况下，为了保证避蚊假捻丝后续加工需要的机械强度和药效功能释放的稳定和持久，本发明所述纤维横截面中芯层与纤维皮层表面沟通部分或弧长占纤维街面周长的1～40％。所占比例过小，药物释放量太少，避蚊功能不明显；而所占比例过大，药物释放量太多，避蚊功能持久性变差，因此应当设计适当。
为了改进避蚊假捻丝的功效，增加驱蚊剂的含量，在本发明所述避蚊假捻丝的配方中可以加入适量的增容剂，同时对应减少芯层聚合物。避蚊假捻丝具体改进的重量比配方为芯层聚合物80-97％、驱蚊剂2-10％、增容剂1-10％；所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯(EVA)、聚乙二醇(PEG)或石蜡中的一种或两种。余同前述配方。
本发明同时设计了所述避蚊假捻丝的制造方法，该制造方法按照本发明所述的避蚊假捻丝结构和配方以及下述皮芯复合纺丝工艺进行1.制造避蚊假捻丝芯层料按所述配方把所述的芯层聚合物、驱蚊剂均匀混合后，在150-220℃温度下，经双螺杆机挤出，造粒，获得所述具有驱避蚊虫功能的避蚊假捻丝芯层料；当采用所述的避蚊假捻丝改进配方时，制造避蚊假捻丝芯层料还要按照要求把所述的增容剂加入到芯层料的配方中，共混造粒；2.制造避蚊预取向丝(POY)将上述第1步所制得的避蚊假捻丝芯层料，用所述的皮层聚合物，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机，适当的喷丝组件，纺制出预取向丝(POY)，纺丝速度为2400～3500米/分钟；所述适当的喷丝组件是指根据避蚊假捻丝横截面形状设计需要而对应选择的喷丝组件。喷丝组件可根据避蚊假捻丝横截面形状设计需要在可使避蚊假捻丝横截面的芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形喷丝组件中对应选择一种；3.制造假捻丝(DTY)将上述第2步所制得的预取向丝(POY)在假捻机上加工假捻丝，设计工艺参数为拉伸1.1-2.5倍，第一热板温度135-185℃，第二热板温度115-140℃，卷绕速度300～1000米/分钟，即可制成所述的避蚊假捻丝。
本发明未述及之处适用于现有技术。
以下给出本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制
实施例1避蚊假捻丝的配方为皮层料为干燥后的聚对苯二甲酸乙二醇酯；芯层料为聚乙烯80份，避蚊安10份、石蜡6份、乙烯-醋酸乙烯4份。将所述的芯层料按配方充分混合后，在150℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；将所得芯层料与所述的皮层料充分烘干后，按7∶3的纤维皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机，C形喷丝组件，在3300米/分钟速度下，纺制出预取向丝(POY)；再将预取向丝(POY)在假捻机上进行加工，参数为拉伸1.1倍，第一热板温度180℃，第二热板温度140℃，卷绕速度1000米/分钟，制成避蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为C字形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的1％。
实施例2取融熔指数50的聚丙烯用于纤维皮层料；取聚丙烯85份，氯菊酯6份，丁香酚2份，乙烯-醋酸乙烯(EVA)4份，聚乙二醇(PEG)3份，经充分混合后，在180℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；将皮、芯料充分烘干后，按纤维皮、芯6∶4的体积比，在皮芯复合纺丝机、一字形喷丝组件、2500米/分钟速度下，纺制出预取向丝(POY)；再将预取向丝(POY)在假捻机上进行加工，参数为拉伸1.7倍，第一热板温度是140℃，第二热板温度为120℃，卷绕速度为500米/分钟，制成避蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为一字形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的10％。
实施例3取聚干燥后的对苯二甲酸丙二醇酯做纤维的皮层料；取熔点180℃的聚酯90份，聚乙二醇5份，丙稀菊酯2份，戊菊酯3份，经充分混合后，在200℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；按纤维皮、芯4∶6的体积比，在皮芯复合纺丝机、三角形喷丝组件、3100米/分钟速度下，纺制出预取向丝(POY)；再将预取向丝(POY)在假捻机上进行，拉伸2倍，第一热板温度是160℃，第二热板温度为130℃，卷绕速度为800米/分钟，制成所述的避蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为三角形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的20％。
实施例4
取干燥后的聚己内酰胺用于纤维皮层料；取聚乙烯82份，聚丙烯10份，聚乙二醇4份，甲醚菊酯2份，丙稀菊酯2份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；按纤维皮、芯5∶5的体积比，在皮芯复合纺丝机、三角形喷丝组件、3500米/分钟速度下，纺制出预取向丝(POY)；再将预取向丝(POY)在假捻机上进行加工，参数为拉伸2倍，第一热板温度是160℃，第二热板温度为130℃，卷绕速度为700米/分钟，制成驱蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为三角形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的30％。
实施例5取干燥后的聚对苯二甲酸丁二醇酯用于纤维皮层料；取聚丙烯97份，三氯杀虫酯2份，乙烯-醋酸乙烯(EVA)1份，经充分混合后，在170℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；按纤维皮、芯3∶7的体积比，在皮芯复合纺丝机、十字形喷丝组件、3200米/分钟速度下，纺制出预取向丝(POY)；再将预取向丝(POY)在假捻机上进行，拉伸2倍，第一热板温度是160℃，第二热板温度为130℃，卷绕速度为600米/分钟，制成驱蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为十字形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的40％。
实施例6取干燥后的聚对苯二甲酸丁二醇酯用于纤维皮层料；取聚丙烯98份，三氯杀虫酯2份，经充分混合后，在170℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；其余按实施例2进行，制成避蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为一字，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的10％。
实施例7取融熔指数50的聚丙烯用于纤维皮层料；取聚丙烯93份，氯菊酯6份，丁香酚1份，经充分混合后，在180℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；其余按实施例1进行，制成避蚊假捻丝。所得避蚊假捻丝的截面为C字形，芯层与皮层沟通部分占该纤维周长的5％。
权利要求
1.一种避蚊假捻丝，其具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-7∶3；其纤维配方为皮层料全部为线形聚合物，包括聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或融熔指数为25-50的聚丙烯中的一种；所述避蚊假捻丝芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物93-98％、驱蚊剂2-7％；所述的芯层聚合物为聚乙烯、聚丙烯或熔点为150～200℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种；所述避蚊假捻丝横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形。
2.一种避蚊假捻丝，该避蚊假捻丝具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-7∶3；其纤维配方为皮层料全部为线形聚合物，包括聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或融熔指数为25-50的聚丙烯中的一种；所述芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物80-97％、驱蚊剂2-10％、增容剂1-10％；所述的芯层聚合物为聚乙烯、聚丙烯或熔点为150～200℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种；所述增容剂为乙烯-醋酸乙烯、聚乙二醇或石蜡中的一种或两种；所述避蚊假捻丝横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形。
3.根据权利要求1或2所述的避蚊假捻丝，其特征在于所述的皮芯体积比为3∶7-6∶4；所述避蚊假捻丝横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形或一字形。
4.根据权利要求1或2所述的避蚊假捻丝，其特征在于所述纤维横截面中芯层与纤维皮层表面沟通部分占纤维周长的1～40％。
5.一种避蚊假捻丝的制造方法，该制造方法按照权利要求1所述的避蚊假捻丝结构和配方以及下述皮芯复合纺丝工艺进行(1)制造避蚊假捻丝芯层料按所述配方把所述的芯层聚合物、驱蚊剂均匀混合后，在150-220℃温度下，经双螺杆机挤出，造粒，获得避蚊假捻丝芯层料；(2)制造避蚊预取向丝将上述(1)步所得的避蚊假捻丝芯层料，用所述皮层聚合物，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机，适当的喷丝组件，纺制出预取向丝；纺丝速度为2400～3500米/分钟；所述适当的喷丝组件是指根据避蚊假捻丝横截面设计需要在可使纤维芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形喷丝组件中对应选择一种；(3)制造避蚊假捻丝将(2)步所得的预取向丝在假捻机上加工假捻丝，工艺参数为拉伸1.1-2.5倍，第一热板温度135-185℃，第二热板温度115-140℃，卷绕速度300～1000米/分钟，即可制成所述的避蚊假捻丝。
6.一种避蚊假捻丝的制造方法，该制造方法按照权利要求2所述的避蚊假捻丝结构和配方以及下述皮芯复合纺丝工艺进行(1)制造避蚊假捻丝芯层料按所述配方把所述的芯层聚合物、驱蚊剂和增容剂均匀混合后，在150-220℃温度下，经双螺杆机挤出，造粒，获得所述具有驱避蚊虫功能的避蚊假捻丝芯层料；(2)制造避蚊预取向丝将上述(1)步所得的避蚊假捻丝芯层料，用所述皮层聚合物，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机，适当的喷丝组件，纺制出预取向丝；纺丝速度为2400～3500米/分钟；所述适当的喷丝组件是指根据避蚊假捻丝横截面设计需要在可使纤维芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形喷丝组件中对应选择一种；(3)制造避蚊假捻丝将(2)步所得的避蚊预取向丝在假捻机上加工假捻丝，工艺参数为拉伸1.1-2.5倍，第一热板温度135-185℃，第二热板温度115-140℃，卷绕速度300～1000米/分钟，即可制成所述的避蚊假捻丝。
全文摘要
本发明涉及一种避蚊假捻丝及其制造方法。其具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8－7∶3；其纤维配方为皮层料全部为线形聚合物，包括PTT、PBT、PA－6、PET或融熔指数为25－50的PP中的一种；所述芯层料的重量百分比配方为芯层聚合物93－98％、驱蚊剂2－7％；芯层聚合物为PE、PP或熔点为150～200℃的PET中的一种；驱蚊剂为避蚊安、氯菊酯、丙稀菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯杀虫酯中的至少一种；所述避蚊纤维横截面为芯层与纤维皮层表面沟通的C形、一字形、三角形或十字形。其制造方法按照本发明所述的避蚊纤维结构和配方以及皮芯复合纺丝工艺进行。该假捻丝避蚊效果明显，可耐水洗，具有持久避蚊功能。
文档编号D01D5/34GK1772979SQ200510016028
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者齐鲁, 叶建忠, 邹建柱 申请人:天津工业大学