CN101440534A - 纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米竹炭粘胶抗菌纤维以及其制造方法,尤其是湿法纺丝来生产纳米竹炭粘胶抗菌纤维。将纳米银与纳米竹炭混合,然后可制得纳米竹炭抗菌液体浆料。将其与甲种纤维素混合,按照粘胶工艺生产方法,经湿法纺丝以及后处理可制得纳米竹炭粘胶抗菌纤维。本发明的优点是竹炭是可再生资源,来源丰富;可以利用现有设备,调整部分工艺条件即可生产;通过试验以及检测,其抗菌率达到98%以上;纳米竹炭粘胶抗菌纤维的手感强于常规的涤纶,穿着和使用的舒适性较好,同时其在交通、环保、医疗等行业也有广泛用途。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种抗菌纤维,特别是纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法。
【背景技术】
在环境污染越来越严重的今天,我们的生活环境中都存在着各种各样的细菌。这就要求我们加强对自身的保护,而在这方面,我们的最基本的防护就是我们日常所用的内衣,袜子,外套,床单,被套等相关服饰产品。如今随着人们对服饰的要求越来越高,由抗菌纤维制成的服饰必将会受到人们的欢迎。同时,由于石油资源的不断减少,可再生资源获得越来越多的发展,尤其是环保的要求。而竹炭来源广泛,制备简单,同时又符合环保的要求。最主要的是,竹炭纤维具有良好的优点。竹炭具有特殊的结构,其分子结构为六角形,炭质致密,比重大,孔隙多。含有钾、镁、铁、钙、锆等丰富的天然矿物质,比表面积大,具有较好的吸附、消臭、吸湿、抑菌及远红外、抗紫外、负离子发射功能,因此得到了纺织行业的开发应用。但目前从竹炭纤维的加工和应用看,仍存在上述功能未能充分发挥,特别是抗菌功能。目前的抗菌纤维采用原丝改性法和后处理法,其中原丝改性法会产生毛丝和断头,不能得到较好光滑手感的纤维;后处理会使用一些抗菌剂,尤其是一些金属元素如铅,铜存在于纤维之中,因为其将与人体接触,将会对人体产生一定的危害;另外,一些抗菌剂通过浸渍,吸附等方式对纤维表面进行处理,而纤维经过多次洗涤,也可能会使抗菌剂脱落,抗菌效果将会降低。竹炭纤维的载体多为涤纶等化纤原料,手感不柔软,穿着和使用不舒适。通过以上分析,不难发现现有技术的缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出(1)纳米竹炭抗菌纤维;(2)纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方法来实现的:
1.抗菌纤维的原料选择
本发明是为了达到纤维具有良好的抗菌效果,选择纳米级银粉做为抗菌纤维的主要材料。银是灭菌作用最强的金属,对细菌、霉菌有很强的杀灭作用,对人无毒副作用,其抗菌功能具有广谱、长效、安全、无副作用等特点。当银粉粒径达到纳米级后,其表面能增加,活性增强,抗菌功能也随之增强,因此,抗菌材料采用纳米级银粉是最佳的选择。
当竹炭粉粒径达到纳米级后,其比表面积增加、表面能增强功能突出,其主要功能如吸附性、远红外、负离子功能较为明显,同时有一定的抑菌功能,但它不能灭菌、杀菌,通过和纳米银的结合,可大大解决和提高其抗菌功能。采用纳米竹炭粉与一般竹炭粉相比,优势更为突出。
粘胶纤维是以天然再生纤维素纤维为原料,本发明采用粘胶纤维为载体,可大大改善其服用性,不仅具有上述的功能外,而且手感柔软,穿着和使用舒适。
2.纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制备:
①纳米竹炭抗菌液体浆料的制备
将纳米竹炭粉与纳米银粉混合,分散剂、消泡剂和去离子水混合均匀,经分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料。
②湿纺工艺法纺丝
在粘胶溶液中,加入制备好的纳米竹炭抗菌液体浆料,按照粘胶工艺生产方法,经湿法纺丝制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。
本发明纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制备方法:
1.纳米竹炭抗菌液体浆料制备
用纳米竹炭粉和纳米银粉,分散剂、消泡剂、去离子水混合均匀,经分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料,其各组份配比:(质量分数)
纳米竹炭粉: 1~30%
纳米银粉: 1~12%
分散剂: 1.0~2.0%
消泡剂: 0.5~1.5%
去离子水: 65~85%
纳米竹炭粉粒径为50~300nm,纳米银粉粒径为20~200nm,分散剂为水溶性分散剂,消泡剂为聚硅氧烷消泡剂,分散度>85%。
2.纳米竹炭粘胶抗菌纤维加工
甲种纤维素:(质量分数) 85~99%
纳米竹炭抗菌液体浆料: 1.0~15%
其生产工艺流程:
甲种纤维素碱化、黄化、溶解、一次过滤熟成、脱泡、二次过滤、三次过滤(或四次过滤)后加入制备好的纳米竹炭抗菌液体浆料、湿法纺丝,后处理制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。纳米竹炭粘胶抗菌纤维中纳米竹炭的含量为1~7%,纳米银的含量为0.5~3%。
以上所述:
粘胶制备的主要指标:
甲纤重量比含量7.8~9.8%,碱重量比含量5.5~5.9%,熟成度7.5~12.5ml,粘度25~38秒。
纺丝工艺要求:
纺丝速度45~75m/min,喷丝头拉伸-5~38%,导盘拉伸20~45%,塑化拉伸9~22%,纺丝车间温度24~28℃,相对湿度65~75%。
凝固浴组成:
硫酸120~135g/l,硫酸锌9~12g/l,硫酸钠270~350g/l,浴温45~55℃。
后处理工艺:
脱硫浓度4~12g/l,温度65~80℃,上油浓度3~6g/l,温度40~50℃,烘干后纤维含水率<8%。
本发明所公开的纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法,其优点表现在:
(1)利用现有设备,调整部分工艺即可生产;
(2)通过检测,纤维各项指标达到了国家标准,除具有优良的吸附、吸湿、远红外、负离子、抗紫外等功能外,抗菌率达到98%以上,与一般竹炭产品比,具有优良的抗菌、杀菌功能,而且手感柔软,穿着和使用舒适;
(3)本发明的纳米竹炭粘胶抗菌纤维不仅可以用来制作服装、内衣、袜子、家纺床上用品,还可以用于医疗保健、环保运动、军用等行业的抗菌材料;
(4)本发明的原料之一竹炭是可再生资源,来源广泛,且经济环保。
【具体实施方式】
实施例1
1.纳米竹炭抗菌液体浆料制备:(质量分数)
纳米竹炭粉:20%
纳米银粉: 5%
分散剂: 1%
消泡剂: 0.5%
离子水: 73.5%
将以上材料搅拌均匀,分散处理(分散度>85%)制成纳米竹炭抗菌液体浆料。纳米竹炭粉粒径80~240nm,纳米银粉粒径20~150nm。
2.纳米竹炭粘胶抗菌长丝纤维生产工艺
①生产流程:
以浆粕为原料,经三次过滤后,在粘胶溶液中加入纳米竹炭粘胶抗菌液体浆料,经湿法纺丝制成纳米竹炭粘胶抗菌长丝。
②粘胶溶液主要指标:
甲种纤维素重量比含量9.0%,碱重量比含量5.8%,熟成度9.5ml,粘度30秒。
③纺丝工艺:
采取连续式纺丝工艺,纺丝速度67.5m/min,喷丝头拉伸-0.8%,导盘拉伸25%,塑化拉伸10%,纺丝温度26℃,相对湿度70%。
④凝固浴组成:
硫酸129g/l,硫酸锌11.5g/l,硫酸钠301g/l,浴温52℃,酸浴落差2.8g/l。
⑤后处理工艺:
脱硫浓度7g/l,温度73℃,经洗涤、烘干制成所需要的纳米竹炭粘胶抗菌长丝纤维。
⑥在制成的纳米竹炭粘胶长丝中纳米竹炭粉的质量分数3%,纳米银粉为1%。
实施例2:
1.纳米竹炭抗菌液体浆料的制备(质量分数)
纳米竹炭粉:25%
纳米银粉: 10%
分散剂: 1.5%
消泡剂: 1.0%
去离子水: 62.5%
将以上材料搅拌均匀,分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料,分散度≥85%,纳米竹炭粉粒径70~250nm,纳米银粉粒径30~160nm。
2.纳米竹炭粘胶抗菌短纤生产工艺(原料:浆粕)
①甲种纤维素碱化→黄化→溶解→一次过滤→熟成、脱泡→二次过滤→湿法纺丝→塑化牵伸→切断→后处理→上油→烘燥→成包。
②粘胶溶液主要指标:
甲种纤维素重量比含8.7%,碱重量比含量5.5%,熟成度9.9ml,粘度34秒。
③纺丝工艺:
纺丝速度50m/min,纺丝间温度27℃,相对湿度68%,喷丝头拉伸-2.5%,导盘拉伸33%,塑化拉伸16.1%。
④凝固浴组成:
硫酸116g/l,硫酸锌11.2g/l,硫酸钠318g/l,浴温49℃,酸浴落差8.6g/l。
⑤后处理工艺:
脱硫浓度4.8g/l,温度70℃,经上油(上油浓度3.5g/l)烘干后纤维含水率<8%,最后打包,制成所需纳米竹炭粘胶抗菌短纤维。
⑥纳米竹炭粘胶抗菌短纤维长度:
棉型38~50mm,毛型76~114mm,中长型51~76mm。
⑦纳米竹炭粘胶抗菌短纤维中纳米竹炭粉的质量分数为4%,纳米银粉的质量分数为1.2%。
Claims (3)
1.一种纳米竹炭粘胶抗菌纤维,其特征在于:所述的纳米竹炭粘胶抗菌纤维由纳米竹炭粉,纳米银以及甲种纤维素组成,纳米竹炭粉的质量分数为1~7%,纳米银的质量分数为0.5~3%,甲种纤维素的质量分数为90~98.5%。
2.根据权利1的要求所述的纳米竹炭粘胶抗菌纤维,其特征在于:所述的纳米竹炭的粒径范围50~300nm,纳米银粉粒径范围20~200nm。
3.一种纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制造方法,其包含如下步骤:
(1)原料按一定比例混合,经分散处理制取纳米竹炭抗菌液体浆料;
(2)将纳米竹炭抗菌液体浆料与甲种纤维素混合,经湿法纺丝以及后处理可得到纳米竹炭粘胶抗菌纤维;
所述步骤(1)的方法在于:在纳米竹炭抗菌液体浆料中,纳米竹炭粉质量分数为1~30%,纳米银粉的质量分数为1~10%,分散剂的质量分数为1.0~2.0%,消泡剂的质量分数为0.5~1.5%,去离子水的质量分数为65~85%,原料混合后经分散处理制取纳米竹炭抗菌液体浆料;
所述步骤(2)的方法在于:甲种纤维素的质量分数为85~99%,纳米竹炭抗菌液体浆料的质量分数为1.0~15%;将其混合后,按照粘胶生产工艺法,经湿法纺丝以及后处理制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。
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