以静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布的方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种以静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布的方法，尤其指一种具有低制造成本及不会造成环境污染的环保制程，其制得的不织布成品属于长纤维型态，且具有防霉、抗菌及除臭功能，进而可被应用于纺织品、医疗卫生材料、过滤材料、生物科技材料及光电晶圆擦拭等用途上。
【背景技术】
[0002]目前人造合成纤维所制成的不织布，是由熔融的高分子聚合原料，以直接挤出法(spunlaid)经过挤出延伸形成连续的长纤维后，再将其堆栈成网形而成不织布成品，因长纤维能赋予不织布具有良好的透气性与吸水率等物性，故已大量地被广泛应用在诸如卫生用品、擦拭材、医疗防护与过滤材等领域上；而根据美国不织布工业协会(INDA)的统计，该人造合成纤维不织布的市占率已从1994年的33.5% (第二位)成长至2009年的43.7%(第一位)，整体的产量并达到每年2.7百万吨，而其生产中所使用的最大量原料，依序为聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)与尼龙(Nylon)，共计占总使用量的96%，故当这些大量人造合成纤维不织布经使用后成为废弃物时，由于无法被自然环境分解，反而对环境产生巨大的不良冲击结果。
[0003]另几丁质、几丁聚醣是由单体N-乙酰葡萄胺醣与葡萄胺醣以β_1，4键结而成的直链状高分子聚合物；几丁质类物质在自然界中分布很广，虾蟹壳中也含有相当丰富的几丁质，就食品加工废弃物利用的观点，几丁质和几丁聚醣相当值得加以开发利用。此外，虾蟹加工的产量及产值，是中国台湾水产加工品长久以来的主要项目，其废弃物中富含蛋白质、虾红素、几丁质等有价值之组成，如不加以处理，极易造成生态环境的负担，若能将之利用以制造高价值的产品，不仅能解决废弃物的问题，又能增加经济的价值，可谓一举数得。
[0004]再者，虾蟹类的甲壳经适当的纯化后约可得到20?30%的几丁质类物质，若欲得到多种不同乙酰化程度的几丁聚醣，只需将几丁质经高温热碱的去乙酰处理便可获得，且几丁质/几丁聚醣具有生物分解性与生物兼容性，除对环境无伤害外，更具有优异的防霉、抗菌及除臭功能等效果。
[0005]因此，如何以天然纤维原料及低成本制程来制得具有优异防霉、抗菌及除臭功能的长纤维型态的不织布产品，便成为急待突破的要务。
[0006]专利CN 102127841Α公开了一种以湿式熔喷具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布的制法。刚制法是将经过功能修饰与纳米化的天然几丁聚醣高分子加入以木浆与氧化甲基玛琳所调配成的浆液中，使其相混合溶解成黏液，再以熔喷方式将该黏液从纺口喷出形成不织布丝网，经水雾凝固再生，最后经水洗、水针乳、干燥及卷取等程序后，即可制得连续长纤丝型态且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纤维素不织布。通过该方法制备的纤维素不织布虽然具有防霉、抗菌及除臭功能，但其抗菌持久性还有待进一步提高，尤其是经过多次水洗后抗菌性能有所下降。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种抗菌性能持久的纤维素不织布的制备方法，其通过高压静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布，利用聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的协同作用，并配合高压静电喷浆可制得连续长纤丝型态且具有持久防霉、抗菌及除臭功能的天然纤维素不织布；由于该制程短使得制造成本降低，该制成的天然纤维素不织布经水洗50次仍能保有原来的防霉、抗菌及除臭功能。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为:
[0009]—种静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布的方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0010]a.以木浆为原料；选用α —纤维素含量在85%以上的长、短纤维的木浆纤维素，其纤维素聚合度介于500-1200 ;
[0011]b.将聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合溶液加入木浆中，并溶解调配成木浆与聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合浆液；
[0012]c.将经过功能修饰与纳米化的天然几丁聚醣高分子加入上述木浆与聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉所调配成的混合浆液中，并使其相混合形成黏液；其是利用卧式调浆机，将该木浆纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合溶液及经过功能修饰与纳米化的天然几丁聚醣一起置入后，以40-50°C低温进行高速搅拌，再利用真空薄膜蒸发器以80°C?120°C加热，在5分钟内蒸发溶解混合后的水份排除至5-13%，即可形成黏液；该黏液的纤维素含量为12-15wt%，该黏液黏度为1500-2000，该黏液透光指数为1.55-1.60，该黏液熔融指数为740-1000 ;
[0013]d.以静电喷浆的方式将黏液从纺口喷出形成纤维素丝束，其中喷浆电压为3-4KV ；
[0014]e.喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，再依序经水洗、水针乳、干燥及卷取等程序，即制得连续长纤丝型态且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纤维素不织布。
[0015]其中，该黏液的纤维素含量可为12wt%、13wt%、14wt%S 15?七％等；该黏液的黏度可为1500、1600、1700、1800、1900或2000等；该黏液的透光指数可为1.55、1.56、1.57、
1.58、1.59或1.60等；该黏液的熔融指数可为740、800、850、900、950或1000等。
[0016]其中，喷浆电压可为3KV、3.5KV或4KV等。
[0017]其中，该步骤c中天然几丁聚醣是以废弃虾蟹壳为原料，经过酸、碱处理后使其分离纯化，其所制得几丁聚醣的脱乙酰化度介于50-99%之间。
[0018]其中，该步骤b中聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的质量比为(3-5):1，例如3:1、4:1或5:1等，优选为4:1。其中，步骤e中该天然纤维素不织布是为连续的长纤丝，该天然纤维素纤维不织布的纤维纤度为20-25 μ m，例如20 μ m、21 μ m、22 μ m、23 μ m、24 μ m或25 μ m等，该天然纤维素不织布的基重为 150-200g/m2，例如 150g/m2、160g/m2、170g/m2、180g/m2、190g/m2或 200g/m2等。
[0019]其中，步骤c中该几丁聚醣的分子量为10，000-520, 000。
[0020]其中，步骤c中该几丁聚醣占纤维素纤维的含量为0.1-7.0wt%。
[0021]其中，步骤e中该连续长纤丝型态天然纤维素不织布的卷取速度为每分钟2-200公尺。
[0022]其中，该酸、碱处理所用的酸是盐酸或硫酸。
[0023]其中，该酸、碱处理所用的碱是为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0024]本发明采用静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布的方法，其优点及功效在于:利用聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的协同作用，并配合高压静电喷浆可制得连续长纤丝型态且具有持久防霉、抗菌及除臭功能的天然纤维素不织布，该制成的天然纤维素不织布经水洗50次仍能保有原来的防霉、抗菌及除臭功能。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]本发明以静电喷浆制备具有防霉、抗菌及除臭功能纤维素不织布，所述制备方法包括以下步骤:
[0027]a.以木浆为原料；选用α —纤维素含量在85%以上的长、短纤维的木浆纤维素，其纤维素聚合度介于500-1200 ;
[0028]b.将聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合溶液加入木浆中，并溶解调配成木浆与聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的浆液；
[0029]c.将经过功能修饰与纳米化的天然几丁聚醣高分子加入上述木浆与聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉所调配成的混合浆液中，并使其相混合形成黏液；其是利用卧式调浆机，将该木浆纤维素、氧化甲基吗啉溶剂及经过功能修饰与纳米化的天然几丁聚醣一起置入后，以40-50°C低温进行高速搅拌，再利用真空薄膜蒸发器以80°C -120°C加热，在5分钟内蒸发溶解混合后的水份排除至5-13%，即可形成黏液；
[0030]d.以静电喷浆的方式将黏液从纺口喷出形成纤维素丝束，其中喷浆电压为3-4KV ；
[0031]e.喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，再依序经水洗、水针乳、干燥及卷取等程序，即制得连续长纤丝型态且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纤维素不织布。
[0032]其中，步骤b中聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮和氧化甲基吗啉的质量比为(3-5): 1，优选为4:1。
[0033]其中，步骤c中天然几丁聚醣高分子主要以废弃虾蟹壳为原料，先经过酸、碱处理予以分离纯化成几丁质，再经由热碱处理后去除N-乙酰基形成几丁聚醣，最后藉由控制NaOH浓度、加热温度及时间，而将该几丁聚醣施以脱乙酰化