专利名称：母粒和纤维及其制造方法
母粒和纤维及其制造方法本申"i青是申请号为200610014896.4、申请日为2006年7月24日、发明 名称为《多功能纳米安全高效抑菌纤维》的申请的分案申请。 4支术领域本发明涉及一种具有多种保健功能性的纤维，特别是涉及能释放负离子、 发射远红外及具有抑菌效果的母粒和纤维及其制造方法。
背景技术：
随着现代工业技术的发展及人民生活水平的提高，纺织行业的技术也在 日新月异地进步，继差别化纤维之后,近年来市场上合成纤维又涌现出了多 功能性的纤维。出现较多的有远红外线发射纤维、负离子发射纤维、紫外线 阻断纤维、抑菌纤维等多种单功能纤维。伴随人们生活的改善，健康意识不 断增强，加之多种功能性纤维的出现，使得人们在衣着上不再只是保暖和遮 体，而是期望着具有多功能性。于是，具有保健功能的纤维产品越来越受到 人们的青睐。以功能性纤维为原料织造的织物深受市场的欢迎。随着时间的推移，人们对功能纤维织物体会到了其相应的弱点，如纤维功能单一，即一 种纤维， 一个功能；抑菌纤维抑菌效率低下，特别是对人体个别部位产生的 真菌难以^^制。另外，有些功能是以浸渍和涂附的方式赋予纤维织物，经过 多次水洗，功能就会消失，持久性差。发明内容本发明4是供了一种母粒和纤维及其制造方法，以解决如上功能纤维功能 性单一、纤维抑菌效果低下、纤维功能缺乏持久等问题。本发明提供了 一种远红外线发射剂，该远红外线发射剂包括纳米级固态氧化锆和二氧化钛，且氧化锆的重量百分比为45%, 二氧化钛的重量百分比 为55%。本发明提供了一种负离子发射剂，该负离子发射剂包括纳米级电气石粉 体和二氧化钛，且电气石粉体的重量百分比为75%， 二氧化钛的重量百分比 为25%。本发明提供了一种抑菌剂，该抑菌剂包括可溶性银和二氧化钛，且银的 重量百分比为6.5%， 二氧化钛的重量百分比为93.5%。 本发明提供了一种母粒的制造方法，该方法包括在抑菌剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占抑菌剂重量的3 %，在140~ 160。C下除水处理4 ~ 6小时，在140~ 16(TC及4000rpm混和， 形成抑菌剂混合物；在远红外线发射剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占远红外 线发射剂重量的3%,在40 16(TC下除水处理4~6小时，在140 - 160。C 及4000rpm下混和，形成远红外线发射剂混合物；在负离子发射剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占负离子发 射剂重量的3%,在130~ 140。C下除水处理3-4小时，在130 - 140。C及4 OOOrpm下)'昆和，形成负离子发射剂混合物；将抑菌剂混合物、远红外线发射剂混合物和负离子发射剂混合物按 1: 1: 0. 75高速搅拌混合活化，在135°C ~ 145。C及4000rpm下搅拌20分钟；加入耐氧剂PKB中B215在4000rpm下搅拌5分钟；在低速500rpm下加入高聚物载体切片，加入比例为高聚物混剂 =72. 5: 27. 5,温度在载体软化点以上并低于熔点40 - 50°C,在高速4000rpm 下搅拌20分钟；加入有机分散剂，加入量为切片量的5 % ,高速搅拌5 ~ 7分钟，再转入 低速200rpm搅拌；在室;显下冷却至28°C;在双螺杆挤压机上挤压成条，温度为高聚物熔点+ (10-15°C );在30X:的水中水浴冷却；用风刀式吹干4几吹干。本发明提供了一种纤维的制造方法，该方法包括聚合物干切片加入母粒，纺PA-6丝需用氮气保护下进入纺丝挤压机，温 度较常纟见纤维纺丝温度低8 ~ l(TC;经熔体过滤器，到纺丝箱体，箱体温度低于常规纤维用的5~8°C;在纺丝组件上调整纺丝；纺丝冷却；初纤维第一道加油加水，油水高于常规纺的5%; 经网^各初纤维第二道加油加水，油水高于常规纺的5%; 纺出多功能予取向纤维、多功能弹力纤维或多功能全牵伸纤维； 采取内牵伸〗叚捻加热加弹方法将POY原丝加工成DTY加弹丝，再加油加 水，重量占DIY加弹丝的3~ 3. 5%;得出产品DTY即多功能纳米抑菌弹力纤维。采用本方案能体现如下的优越性①纤维的功能性是通过把具有功能 的无机盐加入来获得。为了解决功能纤维功能性单一的问题，本方案加入 了三种功能无机盐，使纤维具有多种功能性，这三种无机盐分别是a负离 子发射剂b高效抑菌剂c远红外线发射剂，由于这三种无机盐同时加入纤 维之中，^f吏纤维同时具有杀菌抑菌作用以及对人体有益的远红外线和负离 子发射功能的作用；②一般的抑菌纤维只对阴性菌如大肠杆菌、阳性菌如 金色葡萄J求菌有抑制作用，而对真菌如白色念球菌缺乏抑菌作用。本方案 使用高含量的Ag+抑菌剂含量在6.5%，这样就使本方案的纤维对白色念 球菌的抑制作用可达到99%以上；③将上述三种无机盐溶于纺丝熔体之中 进行纺丝，使纤维中的无机盐不会失掉其功能，从而使纤维功能持久不变；④本方案充分体现出织物的保健功能，具有多功能、安全、高效抑菌特性。其抑菌率高达95%以上，远红外线的发射率为85%以上，负离子发射率 在7000个/cm'以上(见检测报告)。三种功能无机盐组合，均以纳米级粉 体组成，并且通过工艺解决各组分在高聚物中的分散性，避免了纺丝熔体 中的熔胶粒子产生。这样不但充分显示了小尺寸、大比表面积的活化特性， 又能使各功能的作用发挥更加充分，经熔融纺丝可顺利进行。
图1是本方案多功能纳米高效抑菌母粒制作工艺过程流程图。 图2是本方案多功能纳米高效抑菌纤维纺丝工艺过程流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 *本方案的纤维加入的三种功能无机盐配方组合① 远红外线发射剂纳米级氧化锆占远红外线发射剂重量的45%、 二 氧化钛占远红外线发射剂重量的55%,硅烷基偶联剂(占以上物质重量的 3 %);② 负离子发射剂纳米级电气石粉体占负离子发射剂重量的75%、 二 氧化钛占负离子发射剂重量的25%,硅烷基偶联剂(占以上物质重量的3 %);③ 高效抑菌剂Ag+占高效抑菌剂重量的6.5%、占高效抑菌剂重量的 二氧化钛93.5%,硅烷基偶联剂(占以上物质重量的3%);④ 耐氧剂PKB中B215(瑞士商品牌号)，其中，PKB为复合抗氧剂系列, B215是抗氧剂四季戊四醇酯(ky-7910)和抗氧剂亚磷酸三酯(pky-168) 的复配物；⑤ 有机分散剂高分子聚乙烯。*本方案改进点和创新点在于① 为了达到纤维具有多功能，本方案经过研究将高效远红外线发射 剂、高效负离子发射剂和高效抑菌剂，按其在纤维中的比例分别为2%、 2 %、 1.5%,加入纺丝熔体中进行纺丝，目的是将含量多的无机盐能够充 分的与纺丝熔体相容；选择了合适的硅烷基偶联剂作为无机盐的粒子表面 处理剂，il使无机盐与高分子进行界面反应；功能无机盐在进行水洗使用 过程中不会析出，从而以保持纤维的多功能性，使纤维功能更加持久。② 纤维中含有少量的Ag+将难以抑制真菌，而大比例的Ag+又难以加 入到高聚物中去。本方案采用非晶体的絮状二氧化钛作为Ag+的植入床而 加入，解决了大比例Ag+的加入问题，达到了纤维对真菌的抑制功效。③ 纳米材料的使用本方案使用无机盐纳米材料，纳米材料的小尺寸、大比表面积反映出 其较大的活性，充分地发挥了多功能无机盐的功能性。较小的比例的加入 便可得到大的效果。但使用纳米级粒子加入纺丝熔体中就存在分散困难问 题。本方案采取各种粒子单独处理，即用表面处理剂处理，再用一次粉剂 来做分散剂，如负离子发射剂是以电气石为主用二氧化钛为分散体来进行 初步分散。然后再混入熔体前再加入高分子聚乙烯作为熔体分散剂，进而 制成纺丝熔体。经如上单独处理纳米级粉体及两次分散，则可得到不存在 凝胶粒子且分散性极好的熔体，有利于纺丝的正常进行。④ 母粒法生产多功能纤维作为母粒法是将多功能无机盐首先分散在少量载体中(PP、 PET或PA)制成母粒，然后再按定比掺入纺丝的熔体中去进行纺丝。这样不但又增加 一次熔体分散而且可根据市场需要进行多品种少批量安排生产。 *多功能纳米安全高效抑菌母粒制作工艺参数的确定 ①高效抑菌配方组合(J)及高强负离子和远红外线发射剂(F)高温除水活化温度14(TC-160。C; 时间3 ~ 6h; J: F=l: 2。温度高，时间过长会有组分结块；温度低，时间过短则会使粉剂失水 不足，达不到活化目的。② 能配方组分表面处理(高搅处理) 温度140。C ±5。C;处理剂硅烷基表面处理剂； 高搅转数4000rpni; 时间20分钟。温度同上①的温度；处理剂加入量过大会造成粉剂粘结，高搅转数不 足，时间过短会造成粉剂结块，分散不匀。③ 高聚物栽体的加入(低速加入高速搅拌)温度在高聚物软化点之上低于高聚物熔点40°C-50°C; 低速2 00rpm; 高速4000rpm; 时间20分钟。温度过低会降低粉剂的活化，温度过高会使高聚物接近熔点，影响粉 剂分散。在低速短时间搅拌会使粉剂分散不均。④ 高速搅拌加入有机分散剂及耐温耐氧助剂分散剂 选取高分子聚乙烯，温度高于分散剂熔剂熔点10°C; 时间5 ~ 7分钟助剂加入量高聚物重量*(3~ 5%)。高分子分散剂聚乙烯其熔点在iirc左右，熔点温度采用分散剂熔点+10°C。温度过高，时间过长分散剂教度过低，则包裹不均；反之黏度太高， 高聚物切片无法包裹。助剂加入量过少，聚合物黏度损失过大；反之聚合 物易变色。⑤双螺杆温度双螺杆温度一般取高聚物熔点+ (10-15 。C); 温度过低不利于成条(成粒)，粉剂及助剂分散不均。 *多功能纳米安全高效抑菌纤维制作工艺参数的确定① 纺丝温度纺丝温度比常规纺丝温度低8-15°C:一般加入粉剂及助剂的高聚物熔点低于常规纺丝高聚物温度的8 -10°C;过高过低纺丝温度都会影响纺丝熔体流动性，造成纺丝困难。② 纺丝冷却条件风速、风压略低于常规纺丝； 风湿、风温高于常规纺丝；由于含粉剂高聚物熔点略低于常规高聚物热函较低，加快冷却会影响 纺丝牵伸。③ 纺丝一、二道油剂纺丝一、二道油剂应略高于常规纺丝的5%左右； 含粉剂高聚物吸水性较强，油水低会影响纺丝牵伸和P0Y的成型。 參本方案的工作原理在于将三种功能无机盐同时赋于一种纤维之中使其具备多功能以更加全面的促进人体保健作用。①高效抑菌其原理多以活性极强的Ag+呈游离，其到达带负电荷的微生物细胞时，由于库仑引力两者牢固吸附，Ag+透过细胞壁进入细胞并与 " SH"反应，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。(见检测报告)。② 纳米级负离子无机盐，具有发射高强负离子的功能(7000个/ci^以 上)。人体接受后，达到活化血液、解除疲劳、平衡植物神经的功效。负 离子的吸入引起人体生物效应，调节中枢神经和植物神经系统。调节大脑 皮层的功能对循环系统有着很好的改善作用。由于负离子的存在，则可吸 附臭味改善环境条件。③ 远红外与无机盐的配方组合可发射出人体能吸收的2 ~ 14um的远红 外线。以上三种纳米级无机盐功能配方组合，通过具体工艺分散在高聚合物 载体中，制成母粒。将母粒又定量分散在高聚物中制成功能高聚熔体。再 通过特殊纺丝工艺，高速纺成功能纤维FDY即多功能全欠身向纤维、POY 即多功能予取向纤维、HOY即多功能取向纤维、DTY即多功能纳米安全高 效抑菌弹力纤维。为纺丝织物企业开发新的功能织物提供良好的纺织原 料。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分4支术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方 案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种远红外线发射剂，其特征在于包括纳米级固态氧化锆和二氧化钛，且氧化锆的重量百分比为45％，二氧化钛的重量百分比为55％。
2、 一种负离子发射剂，其特征在于包括纳米级电气石粉体和二氧化钛， 且电气石4分体的重量百分比为75%, 二氧化钛的重量百分比为25%。
3、 一种抑菌剂，其特征在于包括可溶性银和二氧化钛，且银的重量百 分比为6. 5 % ， 二氧化钛的重量百分比为93. 5 % 。
4、 一种母粒，其特征在于包括抑菌剂混合物，占母粒的重量百分比为10%,其中，该抑菌剂混合物中 硅烷基偶联剂占抑菌剂重量的3 % ;远红外线发射剂混合物，占母粒的重量百分比为10%,其中，该远红外 线发射剂混合物中硅烷基偶联剂占远红外线发射剂重量的3 % ;负离子发射剂混合物，占母粒的重量百分比为7.5%，其中，该负离子 发射剂混合物中硅烷基偶联剂占负离子发射剂重量的3 %;高聚物载体切片，占母粒的重量百分比为72. 5%。
5、 根据权利要求4所述的母粒，其特征在于所述高聚物载体切片为PP、 PET或PA。
6、 一种母粒的制造方法，其特征在于包括在抑菌剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占抑菌剂重量的3 %，在140 160。C下除水处理4-6小时，在140~ 16(TC及4000rpm混和， 形成抑菌剂混合物；在远^L外线发射剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占远红外 线发射剂重量的3%，在140 16(TC下除水处理4~6小时，在140~160 及4000rpm下混和，形成远红外线发射剂混合物；在负离子发射剂中加入硅烷基偶联剂，加入的硅烷基偶联剂占负离子发 射剂重量的3%，在130~ 140。C下除水处理3~4小时，在130 14(TC及4000^111下^<和，形成负离子发射剂混合物；将抑菌剂混合物、远红外线发射剂混合物和负离子发射剂混合物按 1: 1: 0. 75高速搅拌混合活化，在135°C ~ 145。C及4000rpm下搅拌20分钟；加入耐氧剂PKB中B215在4000rpm下搅拌5分钟；在低速500rpm下加入高聚物载体切片，加入比例为高聚物混剂 =72.5:27.5，温度在载体软化点以上并低于熔点40 ~ 50°C ，在高速4000rpm 下搅拌20分钟；加入有机分散剂，加入量为切片量的5%,高速搅拌5 7分钟，再转入 低速200卬m搅拌；在室温下冷却至28°C;在双螺杆挤压机上挤压成条，温度为高聚物熔点+ (10-15°C );在30'C的水中水浴冷却；用风刀式吹干机吹干。
7、 才艮据权利要求6所述的母粒的制造方法，其特征在于所述高聚物载 体切片为PP、 PET或PA。
8、 才艮据权利要求6或7所述的母粒的制造方法，其特征在于所述有机 M剂为高分子聚乙烯。
9、 一种纤维的制造方法，其特征在于包括聚合物干切片加入母粒，纺PA-6丝需用氮气保护下进入纺丝挤压机，温 度较常规纤维纺丝温度低8 ~ IO'C;经熔体过滤器，到纺丝箱体，箱体温度低于常规纤维用的5~8°C;在纺丝组件上调整纺丝；纺丝^令却；初纤维第一道加油加水，油水高于常规纺的5%;经网纟各初纤维第二道加油加水，油水高于常规纺的5%;纺出多功能予取向纤维、多功能弹力纤維或多功能全牵伸纤维；采取内牵伸假抢加热加弹方法将P0Y原丝加工成DTY加弹丝，再加油加 水，重量占DIY加弹丝的3~ 3. 5%;得出产品DTY即多功能纳米抑菌弹力纤维。
10、 一种应用权利要求9的制造方法制造的纤维，其特征在于包括母粒 和聚合物干切片。
全文摘要
本发明涉及母粒和纤维及其制造方法，其中，母粒的制造方法为将上述抑菌剂、远红外线发射剂和负离子发射剂混合物按1∶1∶0.75高速搅拌混合活化，在一定温度、速度下搅拌一定时间；加入耐氧剂进行搅拌；加入高聚物载体切片在一定温度、速度下搅拌一定时间，加入比例为高聚物∶混剂＝72.5∶27.5；加入有机分散剂，加入量为切片量的5％，高速搅拌5～7分钟，再转入低速200rpm搅拌；在室温下冷却至28℃；在双螺杆挤压机上挤压成条，温度为高聚物熔点+(10-15℃)；在30℃的水中水浴冷却；吹干。上述方法使用远红外线、负离子发射剂、抑菌剂制造的母粒，及使用上述母粒制造的纤维具有多种功能。
文档编号D01D5/00GK101255329SQ20081000743
公开日2008年9月3日 申请日期2006年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者刘燕平 申请人:刘燕平