CN101874130A - 仿天然植物纤维、其制法及以该纤维制成之织品 - Google Patents

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Abstract

本发明系有关一种仿天然植物纤维、其制法及以该纤维制成之织品，其系采用复数个第一聚烯类碎片、一定量的热可塑弹性体(TPE)和复数个内部包覆有天然植物萃取精油的微胶囊，以双螺杆混练造粒工程，将复数个第一聚烯类、该一定量的热可塑弹性体及该复数个微胶囊辊压混练制成复数个母粒，再取该复数个母粒与复数个第二聚烯类碎片，其中该第二聚烯类与该第一聚烯类为相同材料，并将该复数个母粒与该复数个第二聚烯类碎片熔融共混而成一合成材料，使该复数个微胶囊的最终含量为占该合成材料之1～32％的重量百分比，并将该合成材料经抽丝、冷却、热延伸、加热定型制成纤维，且可以纤维织制成织品，使纤维或其织品具有持久的天然植物芳香功能。

Description

【发明所属之技术领域】
本发明系有关一种仿天然植物纤维、 其制法及以该纤维制成之织品， 尤指一种釆用内部包覆有植物萃取精油之微胶囊、 热可塑弹性体 (TPE)与聚 烯类共混， 并抽丝制成纤维， 并可以该纤维织制成织品， 而使纤维或其织 品具有持久的天然植物芳香功能。
【先前技术】
香熏的神奇力量在 5000年前的古文明时代就出现了， 以植物精油来追 求心灵的平静和身心的健康， 甚至美容保养在古代 "四大文明古国" 的历 史上早有记载。 古人常用的萃炼方法和植物的精粹与现代略有不同。 古代 在芳香疗法中所用 的植物精油甚少以精油的形态出现， 相反地， 树脂、 香 精、 浓液和药膏等都被广泛地使用， 而植物的用途则为香料、 香水、 医药 和宗教仪式等。 古埃及人还利用香精油和乳香的树脂涂在木乃伊上以发挥 防腐作用。
藉由天然植物精油所制成之奈米微胶囊纤维， 可以使产品得到有效控 制时效， 进而补足空气质量中所欠缺大自然元素， 在其它应用上可以得到 辅助情绪及心情的作用。
按习知的技术， 关于精油产品往往釆用熏香或添加异丙醇等人工添加 剂使精油能挥发在空气中， 但容易产生危险及失去原始精油的效果。 将其 包覆在微胶囊内可使精油得到有效控制释放， 不仅具高安全性， 且能有效 控制其时效。 织品乃是目前人类生活所不可或缺， 且是经常可见的， 例如 空气过滤网， 纱窗、 帽子、 坐垫、 睡垫及鞋子等衣物， 以及窗帘等， 大都 是由纤维所织造而成。 由于织品广泛受到人类使用， 而且也悠关到人体的 健康， 因而巳有许多机能性的织品被开发出来， 例如有些技术是制造出具 有抗菌防臭的织品， 以维护人体健康与舒适性， 有些技术则是制造出使织 品具有植物芳香的效果， 以增进使用的舒适性。
惟， 目前所知习用有使织品具抗菌防臭功能， 或是使织品具有植物芳 香效果， 但大部份都是直接在织品披覆一层具有抗菌防臭剂或是芳贅剂， 因其挥发快速， 刚开始效果佳， 但很快就因快速挥发而失效。 再者， 目前 虽有在纤维内混含抗菌剂的技术， 但大都因为被包含在纤维内而无法有效 发挥其功效。 尤其目前习知技术中并无一种较佳而可将植物萃取精油混含 在纤维内部， 并能保持长时间释放芳香的技术。 因此， 本发明人以多年研 发纤维织品的经验， 除了巳开发出具有高经济效益而能产生负离子且具抗 菌防臭的机能性纤维及织物外， 本发明人且同时积极投入研发具持久植物 芳香的纤维。 在研发有成果后， 关于可产生负离子及抗菌防臭的纤维才于
2004年开始提出专利申请， 其技术如台湾申请第 93129156号专利案， 该案 目前巳获准专利即， 而且该技术在经过多次的试验与改良后， 乃又申请美 国专利 11 /416，155号案。 关于仿天然植物芳香纤维的技术， 经不断的研究 与试验而有具体的成果， 乃又提出本案之申请。
目前习用有热塑性弹性体包含植物精油的技术， 例如美国第 6,673,857 号专利案， 其主要是在热塑性弹性体的材料成份做研发， 该热塑性弹性体 是被用来制造玩具等物品。 然而， 该等前案技术均与本发明技术特征不同。 本发明乃本发明人多年研究及制造经验的研发成果， 且经实验证明确具实 用功效， 已符合专利要件， 爰提出专利之申请， 以保障研发心血。
【发明内容】
本发明之目的， 在于提供一种可制成具仿天然植物纤维的方法。 其方 法特征， 系釆用内部包覆有植物萃取精油的微胶囊、 热可塑弹性体 (TPE)与 聚烯类 (polyolefme)以较佳的比例混炼及抽丝制成纤维， 藉以使纤维可释放 本发明之第二目的， 在于提供一种可持久产生植物芳香之纤维。 其纤 维特征， 系于纤维内混 有热可塑弹性体， 并包含有复数个微胶囊， 且于 微胶囊内包覆有植物萃取精油， 藉由热可塑弹性体适当的调控精油的释 放， 而可达到使纤维芳香持久的目的。
【实施方式】
I .本发明的基本技术特征 本发明主要是针对具有仿天然植物芳香之纤维做研发与试验。 其基本 技术特征， 系本发明的纤维由包括有内部包覆有天然植物萃取精油之微胶 囊、 热可塑弹性体与聚烯类所共混制造而成， 进而使纤维具有持久释植物 芳香之功能， 并可供织造成各种织品， 其中， 织品可以是空气过滤网， 或 鞋垫， 或帽子， 或纱窗， 或口罩， 或睡垫， 或靠垫， 或坐垫， 或窗帘， 或 电视护目罩。
Π .关于本发明的纤维
本发明之纤维， 主要为一由复数个内部包覆有天然植物萃取精油之微 胶囊， 一定量的热可塑弹性体 (TPE)及一定量的聚烯类 (polyolefme) (例如聚丙 烯或聚乙烯)共混， 并经由抽丝而制成之纤维。 其藉由热可塑弹性体的作 用， 而使本发明之纤维具有长时间稳定释放植物芳香， 进而让该纤维织品 具有实用功效。
本发明第一种具体实施例， 所制成之纤维线径为 0.005mm〜5mm (最 佳为 0.01mm〜3mm：)。且其所添加的微胶囊占整个纤维的 1〜32%重量百分 比。
本发明制造仿天然植物人造纤维的方法， 包括以下步骤：
(a)准备以下材料， 包括有：
(al)10%〜80 %重量百分比的复数个第一聚烯类 (polyolefme)碎片作为基 材， 第一聚烯类可以是分子量为 3.15 X 105g/mole的聚丙烯， 或是分子量为 1.5〜2.5 X 105g/mole的聚乙烯碎片 （其中， 本发明以下各项试验系以聚丙 烯占为具体实施例做说明）；
(a2)5 %〜40 %重量百分比的复数个微胶囊， 每一微胶囊内部包覆有植 物精油， 其较佳实施例， 植物精油系萃取自天然植物；
(a3):！〜 80 %重量百分比的热可塑弹性体 (TPE或 EPDM) ;
(b)将该复数个第一聚烯类碎片、 该复数个微胶囊及一定量的该热可塑 弹性体， 以双螺杆混练造粒而制成复数个母粒； ..
(c)再取该复数个母粒与复数个第二聚烯类碎片， 其中， 该第二聚烯类 与该第一聚烯类为相同材料， 并将该复数个母粒与该复数个第二聚烯类碎 片混练成一合成材料，使微胶囊的最终含量占该合成材料之 1〜32%的重量 百分比； 及
(d)再将该合成材料经抽丝、 冷却、 热延伸、 加热定型而制成纤维。 其中， 抽丝温度为 200° ( 〜 300°C的范围内 （本发明具体操作之实施例 中抽丝温度聚丙烯 200° (：〜 250°C增温， 聚乙烯 250° (：〜 300°C ) , 牵伸倍率 3 〜8倍 （本发明具体操作之实施例中牵伸倍率为 6倍）， 热延伸温度 130〜 160°C (本发明具体操作之实施例中系以 100°C热水延伸）， 加热定型温度为 70°C〜 100 ：。
上述熔融抽丝是将合成材料加热熔融， 熔融从喷丝孔挤出进入空气， 在空气中冷却的同时， 以一定速度卷曲， 在该阶段合成材料熔体细化的同 时凝固， 即形成纤维， 再进行热拉伸， 以提高纤维的力学等性能。 熔融抽 丝工程， 是将在聚合工序制得的具有可纺性的聚合物在其熔点以上的温度 从喷丝板细孔挤出， 冷却细化成丝状固体， 同时进行卷绕。
m.本发明微胶囊及植物萃取精油的实施例
本发明为了能让纤维产生持久之植物芳香， 其所釆用微胶囊， 于内部 包覆有植物萃取精油。 其中， 该徽胶囊的材料系选自甲壳素、 聚氨脂弹性、 热可塑弹性体及电气石之中的一种或多种。 藉由微胶囊包覆植物精油及结 合热可塑弹性体的技术， 使本发明具有产生持久芳香的效果， 而如后所示 的试验结果显示本发明确实具有使芳香持久的效果。 其中， 一种较佳实施 例， 可于每一微胶囊中包覆二种以上的植物精油， 藉由二种不同的植物精 油的交互作用， 使得其芳香持久性更良好。
其中， 该植物精油系萃取自天然植物， 而天然植物系可选自熏衣草、 柠檬、 桧木、 迷迭香、 尤佳利、 茶树、 檀香、 佛手柑、 松、 茉莉、 玫瑰、 洋甘菊、 依兰、 罗勒、 天竺葵、 白千层、 莖蔻、 麝香、 没药、 肉桂、 茴香、 乳香、 桔、 薄荷、 雪松、 广藿香、 玫瑰草、 丁香、 葡萄袖、 安息香、 姜、 香茅及马郁兰之天然植物中的一种或多种之萃取精油。
rv.本发明之实验例
本发明之实验例， 系以分子量为 3.15 X 105g/mole的复数个聚丙烯碎片 做为基材， 其复数个聚丙烯碎片占整体重量之 20%重量百分比， 所准备的 微胶囊占整体重量之 50%重量百分比， 每一微胶囊内部包覆的植物精油系 萃取自天然植物， 所准备的热可塑弹性体 (TPE)占整体重量之 30%。 在此实 验例中， 本发明的技术特点， 在于先取热可塑弹性体 (30%)的份量大于聚丙 烯 (20%)， 使得微胶囊可以轻易地先与聚丙烯及热可塑弹性体均匀混合。
制造时， 将上述 20%重量百分比的聚丙烯碎片、 50%重量百分比的微 胶囊及 30 %重量百分比的热可塑弹性体， 以双螺杆混练造粒而制成复数个 母粒。 再取该复数个母粒及额外的复数个聚丙烯碎片， 并将该复数个母粒 与该额外的复数个聚丙烯碎片混练成一合成材料， 使微胶囊的最终含量为 占该合成材料之 20%的重量百分比。 再将该合成材料经抽丝、 冷却、 热延 伸、 加热定型制成纤维。 其中， 抽丝温度为 240°C范围内， 牵伸倍率 6倍， 热延伸温度 100°C。
为了做具体的实验， 本发明再取上述的纤维纺织成织品， 即以复数条 呈经向延伸的纤维及复数条呈纬向延伸的纤维编织成织品。
本发明仿天然植物精油纤维的织品之清净能力及芳香持久试验结果如 下。
(i)清净能力分析
本实验的样本尺寸为 101.6mm X 203.2mm(4in X 8in), 经向纤维的单位长 度分布数量为每英吋 42条， 而纬向纤维的单位长度分布数量为每英吋 34 条。 由表 1发现本发明网体能有效含有天然精油成分的清净能力。
化合物名称 （中 化合物名称 （英文） CAS号码 检测结 检测极 检测结 检测极 文） 果（ug) 限 (ug) 果 (ug/g) 限 (ug/g) 丙酮 Acetone 000067-64-1 0.38 0.1 0.25 0.06
2-甲基戊烷 2-methylpentane 000107-83-5 0.11 0.1 0.07 0.06
U-二甲基丙二烯 1 , 1 -Dimethylallene 000598-25-5 0.48 0.1 0.31 0.06
2,4-二甲基己烷 2 ,4-dimethylHexane 000589-43-5 0.22 0.1 0.14 0.06
3，3-二甲基己烷 3,3- dimethylHexane 000563-16-6 0.14 0.1 0.09 0.06
2，3-二甲基己烷 2,3- dimethylHexane 000584-94-1 0.16 0.1 0.11 0.06
4-甲基庚烷 4-methylHeptane 000589-53-7 0.12 0.1 0.07 0.06
2,4-二甲基庚烷 2 ,4-Dimethylheptane 002213-23-2 0.18 0.1 0.12 0.06
4-曱基辛烷 4-methylOctane 002216-34-4 0.13 0.1 0.08 0.06 对异丙基甲苯 PARA CYMENE 000099-87-6 5.62 0.1 3.64 0.06 α-蒎烯 . alpha. -pipene 000080-56-8 36.74 0.1 23.78 0.06 小茴香烯 Fenchene 000471-84-1 0.19 0.1 0.12 0.06 樟脑萜 Camphene 000079-92-5 2.06 0.1 1.33 0.06 桧烯 SABINENE 003387-41-5 21.76 0.1 14.09 0.06 β-蒎烯 Pseudopinene 000127-91-3 164.98 0.1 106.78 0.06 辛醛 n-Octanal 000124-13-0 0.35 0.1 0.23 0.06 对-聚伞花烃 p-Cymene 000099-87-6 6.58 0.1 4.26 0.06 柠檬油精 LIMONENE 000138-86-3 213.81 0.1 138.39 0.06 γ-松油烯 Gamma-Terpinene 000099-85-4 29.63 0.1 19.18 0.06 异松油烯 Terpinolene 000586-62-9 1.85 0.1 1.20 0.06
D-3-蒈烯 ' D-3-carene 013466-78-9 0.98 0.1 0.64 0.06 异两烯基甲苯 Isopropenyltoluene 026444-18-8 12.83 0.1 8.30 0.06
(ii)时效分析
本发明做了以下八个动态的时效分析， 且由实验结果显示其具有长时 间的持久性。 其测试方法系将待测样品 （尺寸 23.5CM X 36.5CM) 置于空 气清净机内 (风速 3.3m3/min)， 并于开启后在实验预定时数时， 剪取适当面 积的本发明网体放入釆气袋中稳定 6小时后， 进行空气采样， 样品以热脱 附装置连接气相层析质谱仪 (GC/MS)分析之。
(1) 0小时的时效分析， 结果如下表： ： 束
； 0小 s:†
.ALPHA.-P1 E E 000080-56-8 ； 0細 I 0.0040 ug/cm2
.sabinena 0033S7-^1-5 ' Q.025 0.0040 ugfcrn¾
.8ETA.-P1 HNE 01S172-67-3 0.160 ug crn2
00013S-a8-3 ！ 0,478 ' 0,0040 ug/cm¾ .gs a. Tsf ΰ 000099-85-4 | 0,050 1 0.0040
OQOGS1-20-3 .oil 0.0040 nsml 0001GS-26-3 1 0.019 0.0040 ug/c n2
000141-27'B 0.014 0.0040
000S44-51-9 \ 0,254 0,0040 j UQfcm2
(2) 600小时的时效分析， 结果如下表:
i Q,mm
(3) 800小时的时效分析， 结果如下表:
(4) 1200小时的时效分析， 结果如下表:
, 结果如下表:
测试结果：
(6) 3000小时的时效分析， 结果如下表:
测试结果:
(7) 3500小时的时效分析， 结果如下表:
测试结果：
(8)4500小时的时效分析， 结果如下表:
a 结果:
(iii)保存时效分析：
由表 2的结果显示， 本发明放置一般环境静置下历经二年仍具有有效 的芳香效果， 足证本发明的制法及所制成的纤维， 可以确保所添加微胶囊 中精油之芳香的持久性。
表 2:添加含有精油之微胶囊的芳香持久测试
试验项目 试验结果 (初始测试） 试验结果 (二年后再测试） 气味官能评估 3.4 4.0 F b.r Raw Material #f ff fS (Polypropylene)
Test kern ¾f 項 1 Result結果 UNIT METHOD標筚
Fiber Fineness ， 0.18 mm ASTM D2130
Mesh m War 經 ， 42 I h ASTM mm
Weft鹼纱 34 Inch ASTM D3775
Weight per squ re m i r早？ ί崇重 ¾ 80 gfm' ASTM D3776
Thickness of fiber . 物厚度 0.21 mm ASTM D5729
Bursting strength 裂 ¾度 26 Kg cra2 ASTM D3786
Breaking s!簡 g h War 經 47 KgSem2 ASTM觸 32 織物斷 ¾^" Weft錄妙 45 KgC¾m2 ASTM D4632
Stretch Pmpm s of Fabric ft物伸畏率 直 6 (%) ASTM D2594 熬 Shrinkage! 1,0 % ASTM D2259 熱 Shrinkage( : 1.5 ■k ASTM D2259
Yam Tear strength . 、 i? ¾ ¾力 3 kg ASTM D2256 ' 遶氣度 ir p rmabili¾? 465 ASTM ?37
Filtration , 1 pc 2 pes 3 pes 4 pes 5 pes ASH¾AE52.1-19 efficiency 杏 二簷 三層 S3層 五層 92„
率 ( E¾ ) Arrestance) 500
30 ！ 61 79 S7 97 CFM重量補集法
:¾力差 ss 】 p<: 2 pes 3 pes 4 pes 5 pes Inch- 1 tacli-Watch difference 三層 S3 五層 watch =250Pa ^ 厂 500 CFM ！ 0.003 0.003 0.03! 0.068 「 0.0? i
1000 CFM ； 0.030 0M5 0,§?5 0.111. 0.143 ί
\
1500 CFM J 0,07 ϊ [ Ο.ΐ ϊθ 0.140 0.185 0.235
2000 CFM j 0J25 ( 0.1S0 0.240 0.300 0.370
2，.) CFM ！ 0;iS2 0265 0.355 0.440 j 0.540
3000 CFM ！ CL251 0375 0,485 0,605 J 0,745
V .结论
本发明添加包含有精油的微胶囊时， 因同时添加有热可塑弹性体， 藉 由弹性体的作用可避免精油快速挥发， 而可使精油以接近定量的方式释 出， 避免浪费及增进耐久性。 而且， 藉由各成份比例的配合， 以及二次混 练的制程， 使得本发明得以具体实施， 而且确实能达成预期的功效。
以上所述， 仅为本发明之可行实施例， 并非用以限定本发明之专利范 围， 凡举依据下列申请专利范围所述之内容、 特征以及其精神而为之其它 变化的等效实施， 皆应包含于本发明之专利范围内。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求 书
    1.一种仿天然植物纤维的制造方法， 包括以下步骤：
    (a)准备有以下材料：
    (al)70 %〜 95 %重量百分比的复数个第一聚烯类 (polyokfme)碎片作为基 材；
    (a2)5 %〜50 %重量百分比的复数个微胶囊， 每一微胶囊内部包覆有至 少一种植物精油； 及
    (a3) 1〜 60 %重量百分比的热可塑弹性体 (TPE)；
    (b)将该复数个第一聚烯类碎片、 该复数个机能性微粒及该热可塑弹性 体混练制成复数个母粒；
    (c)取该复数个母粒与复数个第二聚烯类碎片， 该第二聚烯类与该第一 聚烯类为相同材料， 将该复数个母粒与该复数个第二聚烯类碎片熔融混合 成一合成材料， 使该复数个微胶囊占该合成材料之 1〜32 %的重量百分比； 及
    (d)使该合成材料制成纤维。
    2.如请求项第 1项所述之方法，其中该第一聚烯类及该笫二聚烯类均为 聚丙烯。
    3.如请求项第 2项所述之方法， 其中该聚丙烯之分子量为 3.15 X 105g/mole。
    4.如请求项第 1项所述之方法，其中该第一聚烯类及该第二聚烯类均为 聚乙烯。 ■
    5.如请求项第 4项所述之方法， 其中该聚乙烯之分子量为 1.5〜 5 X 105g/mole。
    6.如请求项第 1项所述之方法， 其中， 该微胶囊之材料系选自甲壳素、 聚氨脂弹性、 热可塑弹性体及电气石其中至少一种。
    7.如请求项第 1项所述之方法， 其中， 步骤 (d)是将该合成材料经抽丝、 冷却、 热延伸及加热定型而制成纤维。
    8.如请求项第 7项所述之方法， 其中， 该抽丝的温度为 240° (：， 该热延 伸的温度为 100° (：， 该加热定型的温度为 90°C。
    9.如请求项第 1项所述之方法， 其中， 该植物精油系萃取自天然植物。
    10.如请求项第 9项所述之方法， 其中， 该天然植物系选自熏衣草、 柠 檬、 桧木、 迷迭香、 尤佳利、 茶树、 檀香、 佛手柑、 松、 茉莉、 玫瑰、 洋 甘菊、 依兰、 罗勒、 天竺葵、 白千层、 芰蔻、 麝香、 没药、 肉桂、 茴香、 乳香、 桔、 薄荷、 雪松、 广藿香、 玫瑰草、 丁香、 葡萄袖、 安息香、 姜、 香茅及马郁兰其中至少一种的萃取精油。
    Π .如请求项第 1项所述之方法， 其中， 该步骤 (a)中的该热可塑弹性体 的份量大于该复数个第一聚烯类的份量。
    12.如请求项第 9项所述之方法， 其中， 该步骤 (a)中的该热可塑弹性体 为 30 %重量百分比， 该复数个第一聚烯类为 20%重量百分比， 而该微胶囊 为 50 %重量百分比。
    13.—种以如请求项第 1项所述之方法制成的纤维， 该纤维线径为
    0.005mn！〜 5mm， i 纤维内部包括有该复数个微胶囊， 每一该微胶囊内部包 覆有该植物精油。
    14.一种以如请求项第 13项所述之纤维制成之织品， 该织品包括有相互 编织的复数条呈经 延伸的该纤维及复数条呈纬向延伸的该纤维。
    15.如请求项第 项所述之织品， 该织品系选自空气过滤网、 鞋垫、 帽 子、 纱窗、 窗帘、 口罩、 睡垫、 靠垫、 坐垫及电视护目罩其中一种。
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