CN101195930A - 一种抗菌聚酰胺6纤维及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗菌聚酰胺6纤维及其制作方法。它将粒径为0.4－0.8μ的抗菌无机材料与偶联剂、抗氧化剂和表面活性剂一同加入到汽流膜混合器中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酰胺6载体在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，其工作温度较常规制作锦纶6色母粒温度低20－30℃，以保证原料载体不降解、银离子不氧化，将上述得到的抗菌母粒和聚酰胺6切片经计量加料器计量混合，然后送至抗菌纤维的螺杆纺丝机进行纺丝。本发明抗菌率达99％，使用安全，对皮肤无任何刺激，可广泛应用在贴身内衣、衬衣、游泳衣、袜子等和肌肤直接接触的织物上。

Description

一种抗菌聚酰胺6纤维及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌纤维及其制作方法，特别是一种通过添加抗菌母粒制作而成的抗菌聚酰胺6纤维及其制作方法。

背景技术

抗菌纤维及织物的加工主要采用以下两种方法：后整理法和纤维改性法，后整理法占加工纤维抗菌的70％，以有机抗菌剂为主，如季胺盐型抗菌剂，但是由于该法是将抗菌有效成分附着在纤维表面，制得的抗菌产品不耐洗涤、持久性差、易产生耐药性，同时该法耐热性差，具有一定的毒性和挥发性，易产生残留物。80年代后期，通过对纤维直接进行改性来生产抗菌纤维逐渐受到重视，主要有通过改变高分子结构的化学改性和通过添加抗菌剂到成纤高聚物中的共混改性，其中又以共混改性为主。

通常所采用的抗菌剂有各种天然矿石，如沸石、奇冰石、具有抗菌功能的陶瓷等，但由于它们的抗菌性能较弱，用量较大，纺丝加工困难，从而对纤维的力学性能造成严重影响。其它具有抗菌作用的金属元素如Cu、Hg、Pb、Cr、Zr等不仅抗菌能力不强，而且有些元素还具有毒副作用，对人类造成伤害。

目前，国内还未见有银系抗菌锦纶6纤维在批量生产方面的相关报道，一些学术研究也尚处于起步阶段，这主要是由于在银系抗菌锦纶6纤维的批量生产方面，技术上还存在较大的瓶颈。主要表现在：钠米银离子很容易氧化黄变及引起锦纶6纤维变色；抗菌粉体如果粒径过大，或分散性不好，则易在纺丝过程中造成过滤网阻塞和喷丝孔堵塞，引起飘丝、断头及组件压力迅速上升，甚至无法正常生产；纳米尺度的抗菌粉体极易在制造抗菌母粒和纺丝过程中产生团聚，成为粗大颗粒堵塞过滤网和喷丝孔；无机粒子的加入改变了纤维的表面摩擦性能，纤维在制作过程中极易产生毛羽，引起纤维的物理指标下降，从而不能满足后道加工的要求。

发明内容

本发明解决了现有技术所存在的上述问题，提供了一种持久、广谱、高效抗菌聚酰胺6纤维和它的制作方法。

一种抗菌聚酰胺6纤维，其特征在于它是将抗菌母粒在纺丝过程中添加到聚酰胺6切片中混合而制成，其中银离子在纤维中的重量百分比≥0.3％，所述的抗菌母粒是由载银复合无机抗菌粉体、偶联剂、表面活性剂、抗氧化剂和聚酰胺6切片混合制成。

本发明专利所采用的载银复合无机抗菌粉体具有其它抗菌剂无法比拟的优点，克服了一般银系抗菌剂所固有的一些缺点，如加工和使用过程中易变色，银离子交换率太低，成本较高等。本发明的载银复合无机抗菌粉体是银离子与可溶性磷酸盐进行离子交换制得，粉体的平均粒径0.4-0.6μ。本发明所采用的抗菌粉体其优点主要体现在：①其抗菌性能强，用较小量的抗菌剂就能达到比普通抗菌剂高出多倍的抗菌效果；②选用了特殊结构银离子载体，保证了银离子在加工和使用过程中稳定不易变色；③使用了新的加工技术，银离子交换率提高，省略了干燥过程，其成本大大降低等。

将粒径在0.4-0.8μ载银复合无机抗菌粉体结合适量的添加剂后需要高度分散到聚酰胺6切片中才制成所述的抗菌母粒，其各成分所占它们总重量的重量百分比为：

粒径为0.4-0.8μm的层状载银复合无机抗菌粉体：15-30％

偶联剂：             1-3％

表面活性剂：         0.5-1.8％

抗氧化剂：           0.3-1.2％

聚酰胺6：           余量

再将上述抗菌母粒在纺丝过程中添加到聚酰胺6中混合制成抗菌锦纶6POY、HOY、FDY、DTY等纤维，其中抗菌母粒和聚酰胺6切片所占其总重量的重量百分比为：

抗菌母粒：       4-5％

聚酰胺6切片：    余量

为了获得较好质量的本发明所的纤维，本发明所述的纤维可采用如下方法制作。

将粒径为0.4-0.8μ的银离子抗菌粉体与偶联剂、抗氧化剂和表面活性剂按所述重量比一同加入到汽流膜混和器中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酰胺6载体在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，其工作温度为235-265℃，较常规制作锦纶6色母粒温度低20-30℃，实践证明这可以保证原料载体不降解、银离子不氧化，将上述得到的抗菌母粒和聚酰胺6切片经计量加料器计量混合，然后送至螺杆纺丝机进行纺丝，最后得到的成品即为本发明持久、广谱、高效抗菌锦纶6POY、HOY、FDY纤维。再采用叠盘摩擦式加弹机对抗菌POY纤维进行再加工，加工成抗菌锦纶6DTY纤维。

所选用的载银复合无机抗菌粉体是以银离子为抗菌活性体，载银复合无机抗菌粉体是银离子与可溶性磷酸盐进行离子交换制得，粉体的平均粒径0.4-0.6μ。例如将氧化银和可溶性的酸性磷酸盐溶液交换制得。将银离子载入纳米磷酸盐的特殊结构中，这样降低了银离子在母粒制作、纤维纺制过程中与氧气接触的机率，解决了银离子易氧化变色，从而导致抗菌性能降低的难题。由于在银离子交换过程采用了新的技术，银离子交换率大大提高，同时又省略了干燥过程，因此该抗菌粉体的成本大大降低，又由于高价态的银离子活性高，用较少的母粒就可达到良好的抗菌性能。

本发明优先选用粒径分布0.4-0.8μ且平均粒径为0.6μ的载银复合无机抗菌粉体。该抗菌粉体虽然经过了表面处理，但若不选择上述粒径分布范围，则仍然达不到理想的分散状态。若粒径小于0.2μ，纳米粉体之间的团聚现象将会很明显，出现断丝和纺丝组件压力迅速升高，影响纤维生产过程的平稳进行；若粒径大于0.8μ也会导致上述问题，而且对设备的磨损也很大。

在抗菌母粒制造过程中，优先选用大分子量的硬醋酸钙做分散剂，很好地解决了载银复合无机抗菌粉体在聚酰胺6聚合物中的分散和相容性。制备母粒的双螺杆挤出机系统中增设了两道过滤精度为40μ的过滤器，将造粒过程中因团聚产生的粗大颗粒及聚酰胺6聚合物降解产生的部分凝胶过滤掉，保证纤维纺制过程中组件的使用周期。

在该纤维制作过程中采用低温纺丝技术，选用的热媒沸点为243℃，螺杆各区温度和箱体温度均控制在248-255℃，以保证原料载体不降解、银离子不氧化，最终避免了纤维的变色和保证了银离子的抗菌效能。

该纤维的仿丝制作过程中可选用30-40μ比利时产的金属无纺布和40-60目比利时产的金属砂来过滤熔体，过滤压力控制12.5-13.5MPa。若采用40目以下的滤砂以及40μ以上的金属丝网过滤，则过滤层对熔体的过滤和均化的作用较差，过滤网孔易堵塞；若采用60目以上的滤砂以及30μ以下的金属丝网过滤，则过滤层易堵塞，两者组件压力都上升较快，使用周期比较短；另一方面，滤砂也可以采用三氧化二铝、海砂、玻璃珠等，但三氧化二铝、海砂、玻璃珠易吸附抗菌粉体引起颗粒的团聚，阻塞过滤层，造成纺丝困难，因此优先采用金属砂。

因为在抗菌纤维中均匀分布着抗菌粉体，改变了纤维与纤维、纤维与陶瓷导丝器之间的动静摩擦系数，增大了纺制过程中纤维与所接触的陶瓷导丝器之间的摩擦力，使纤维极易产生毛羽与断头，因此在POY、HOY、FDY纺制过程中采用等离子喷涂陶瓷卷绕机导辊来加工纤维，与纤维接触的导丝器均采用表面做过梨地处理的陶瓷导丝器，在DTY加工过程中采用表面摩擦系数为Ra＝0.85的软陶瓷盘，与纤维接触的导丝器采用表面做过钻石抛光处理的陶瓷导丝器，止捻器选用日本汤浅公司产的表面做过梨地处理的金属止捻器，从而最大限度地减少纤维的损伤，保护纤维的机械物理性能。

在纤维纺制过程中，对冷却条件、加工速度、定型温度等加工艺条件进行了优化，充分考虑给予纤维较缓和的加工条件，降低对丝的损伤。

本发明具有如下特点：

1.本锦纶6抗菌纤维在含银离子＜1％时，就能达到了持久、高效、广谱的抗菌效果，对金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、白色念珠菌等多种细菌、真菌、病毒有抑杀作用，抗菌率≥99.9％。

2.本发明纤维经过100次洗涤后，抗菌率≥99％。

3.本发明纤维对人安全、无毒，并对皮肤无刺激、无过敏，安全指标LD50≥5000mg/kg

4.本发明纤维各种力学机械指标相同于普通锦纶6，完全满足后道织布、后整理的技术要求。

具体实施方式

实施例1

(a)母粒制备

取平均粒径为0.8μ载银复合无机抗菌粉体30份、偶联剂TF-22.5份、抗氧化剂APG 1份和表面活性剂硬醋酸钙1.6份一同加入到汽流膜混和器中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酰胺6载体65份在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，切粒。具体工艺如下：

(b)抗菌锦纶6DTY的加工工艺

取上述抗菌母粒5分，聚已内酰胺95份共混纺丝，具体工艺如下：

①POY加工工艺

②DTY加工工艺

实施例2

(a)母粒制备

取平均粒径为0.4μ载银复合无机抗菌粉体20份、偶联剂TF-22份、抗氧化剂APG0.8份和表面活性剂硬醋酸钙1.2份一同加入到汽流膜混和器中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酰胺6载体76份在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，切粒。具体工艺如下：

(b)抗菌锦纶6HOY、FDY的加工工艺

取上述抗菌母粒4分，聚已内酰胺96份共混纺丝，具体工艺如下：

Claims (6)

1.一种抗菌聚酰胺6纤维，其特征在于它是将抗菌母粒在纺丝过程中添加到聚酰胺6中混合而制成。

2.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺6纤维，其特征在于抗菌母粒是由载银复合无机抗菌粉体、偶联剂、表面活性剂、抗氧化剂和聚酰胺6混合制成，重量百分比分别是15-30％、1-3％、0.5-1.8％、0.3-1.2％、余量。

3.根据权利要求2所述的抗菌聚酰胺6纤维，其特征是载银复合无机抗菌粉体是银离子与可溶性磷酸盐进行离子交换制得，粉体的平均粒径0.4-0.6μ。

4.根据权利要求2所述抗菌聚酰胺6纤维，其特征在于表面活性剂可是硬醋酸锌、硬醋酸钙、硬醋酸、亚乙基双硬脂酞胺中的一种或多种。

5.制作如权利要求2所述抗菌聚酰胺6纤维的方法，包括以下步骤：

①将载银复合无机抗菌粉体、偶联剂、抗氧化剂、表面活性剂一同加入到汽流膜混合器中进行干法表面处理，制得超细材料粉体；

②将超细材料粉体与聚酰胺6载体充分混合后，送入双螺杆挤出机中共混挤出制得抗菌母粒，双螺杆挤出机的工作温度为235-265℃；

③将得到的抗菌母粒和聚酰胺6切片经计量加料器计量混合，然后送入螺杆纺丝机中进行纺丝，制得的成品即为本发明的抗菌锦纶6纤维，其中银离子在纤维中的重量百分比≥0.3％。

6.根据权利要求5所述的制作抗菌聚酰胺6纤维的方法，该方法的特征在于：

①在抗菌母粒制备过程中，熔体在双螺杆挤出机中挤出前经过了两道精度为40μ的滤芯过滤。

②在该纤维的纺丝过程中，螺杆各区温度和箱体温度控制在248-255℃。

③在该纤维的纺丝过程中，选用30-40μ的金属无纺布和40-60目的金属砂过滤熔体，过滤压力控制在12.5-13.5MPa。

④在该纤维的纺丝过程中，采用等离子喷涂陶瓷卷绕机导辊来加工纤维，与纤维接触的导丝器均采用表面做过梨地处理的陶瓷导丝器。