CN102605458B - 一种茶炭涤纶单丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种茶炭涤纶单丝，其原料质量百分比：茶炭涤纶母粒为1～10％；聚酯为余量；制备方法的具体步骤：以所述茶炭聚酯母粒与聚酯切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝。本发明的优点：具有吸附、消除异味功能；含有大量对身体有益的微量元素；具有远红外、负离子发射、抗菌保健功能；织物的手感柔软，舒适功能佳；安全性高，与皮肤接触安全、舒适；内置微纳米茶炭，表现出优秀的耐洗性，面料功能能长期保持；应用广泛。
Description
【技术领域】
本发明涉及涤纶技术领域，具体地说，是一种茶炭涤纶单丝及其制备方法。
【背景技术】
茶炭素有“黑钻石”的美誉，富含大量对身体有益的微量元素。茶炭采用回收茶叶，茶渣为原料，经特殊工艺烧制而成的一种具有微孔、中孔、小孔的多孔性材料，具有很大的比表面积和超强的吸附性能，具有除臭、吸附异味等特殊功效。茶炭具有除湿、调节环境温度的特殊功能，可使吸附的水分呈弱碱性，具有漂白、美肤等功效。另外，由于其特殊的分子结构和超强的吸附功能，茶炭具有弱导电性，起到防静电、抗电磁辐射作用。茶炭也可以放射远红外线，激发产生负离子，加快血液循环，改善人体环境。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种茶炭涤纶单丝及其制备方法；本发明提供一种含有茶炭的涤纶单丝，其主要目的在于克服现有涤纶丝产品在生产过程中大都经过工业染色，对人体健康存在一定的损害的缺点。由于茶炭本身就具有黑色的颜色，因此在生产过程中省去了染色这一道工序，避免了工业染料对人体的损害。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种茶炭涤纶母粒，其原料质量百分比
茶炭粉末 10～30％
功能陶瓷粉 1～5％
聚合物载体 余量
茶炭粉末的制备：
茶叶用沸水浸泡处理30～60min，需处理三次(晾置时间10～30min)浸泡后，在100～150℃烘干，烘干后使用粉碎机对茶叶进行初步粉碎，处理时间为1～6h。
然后采用石英管式炉进行茶叶的分段炭化：以10～15℃/min的升温速率升至250℃，茶叶在250℃下炭化30～60min，然后以10～15℃/min的升温速率升至450℃，再在450℃炭化30～60min，最后以10～12℃/min的升温速率升至650℃，并在该温度下炭化处理1～6h。
炭化工艺对茶炭结构的影响：在上述分段炭化温度及时间下，可以保证获得具有超细微孔的高比表面茶炭粉末，微孔的尺寸可以控制在0.01～1μm。
炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到茶炭粉末，茶炭粉末的粒径为0.05～5μm。
气流钝化处理，为热空气气流加热钝化，去掉茶炭颗粒尖角，减少对纺丝设备的损伤，同时增加茶炭粉末在聚合物载体中的流动，增加分散均匀性。
功能陶瓷粉为ZrO超细粉末或者纳米银材料，如ZrO超细粉末(远红外发射率高)，利用茶炭粉末的多孔结构，吸附功能陶瓷粉，产生协同效应，提高远红外发射效果，增加纤维的功能。也可以吸附纳米银进行复配，增加抗菌效果。
茶炭涤纶母粒的制备：
采用低粘度聚合物载体，如PTT，PBT，适度支化改性聚酯(如星形聚酯，大分子链易形成球状线团，与PET共混过程中增加流动性)，聚合物载体在共混熔体挤出过程中趋向于迁移到纤维表面，并形成富集，在保证纤维功能性同时大大减少母粒的用量，降低成本。
选用微纳米级茶炭粉经硅表面活性剂处理后，与低粘度聚合物载体共混造粒制备出茶炭聚酯母粒，首先将微纳米级茶炭粉与低粘度聚合物载体至于粉碎机中进行初步混合2～10小时，然后在双螺杆挤出机中进行共混造粒，共混造粒过程温度控制在250～320℃之间；其中所述微纳米级茶炭粉的粒径为0.05～5μm，所述微纳米级茶炭粉占聚酯切片的质量百分比为10～30％。
一种茶炭涤纶单丝，其原料质量百分比：
茶炭涤纶母粒 1～10％
聚酯 余量
一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其具体步骤：
以所述茶炭聚酯母粒与聚酯切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝，其中拉伸工序拉伸倍率3.5～4.5倍。
茶炭涤纶单丝纺丝工艺：
纺丝温度为280～320℃；
冷却风温度为15～25℃，风速0.1m/s～5m/s，或自然冷却；
纺丝速度为1000～1200m/min。
根据产品的不同要求在聚酯切片中添加不同比例茶炭聚酯母粒，经纺丝得到茶炭涤纶单丝，茶炭在茶炭涤纶单丝中的质量含量一般在2％～3％，最多不超过7％。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)由于茶炭本身就具有黑色的颜色，因此在生产过程中省去了染色这一道工序，避免了工业染料对人体的损害。
(2)茶炭有回收茶叶和茶渣经过特殊工艺烧结而成。成本低廉，更加环保；与竹炭，咖啡炭，椰炭相比，烧结温度低，因此具有低能耗的优点。
(3)茶炭与聚酯母粒混熔得到茶炭涤纶纤维，具有除臭，吸附异味，除湿，抗静电等多重功效。
(4)茶炭本身具有黑色的颜色，因此在纺丝过程中，省去了染色这一道工序。不仅降低了成本，而且避免了化学染料对人体的伤害。
(5)该纤维具有吸附、消除异味功能；含有大量对身体有益的微量元素；具有远红外、负离子发射、抗菌保健功能；织物的手感柔软，舒适功能佳；安全性高，与皮肤接触安全、舒适；内置微纳米茶炭，表现出优秀的耐洗性，面料功能能长期保持；应用广泛于内衣、外衣、运动服、袜子、医用品、床上用品、网布、过滤材料等。
【附图说明】
图1本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种茶炭涤纶单丝及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
请参见附图1，一种茶炭涤纶母粒，其原料质量百分比
茶炭粉末 10％
功能陶瓷粉 1％
聚合物载体 89％
茶炭粉末的制备：
茶叶用沸水浸泡处理30～60min，需处理三次(晾置时间10～30min)浸泡后，在100～150℃烘干，烘干后使用粉碎机对茶叶进行初步粉碎，处理时间为1～6h。
然后采用石英管式炉进行茶叶的分段炭化：以10～15℃/min的升温速率升至250℃，茶叶在250℃下炭化30～60min，然后以10～15℃/min的升温速率升至450℃，再在450℃炭化30～60min，最后以10～12℃/min的升温速率升至650℃，并在该温度下炭化处理1～6h。
炭化工艺对茶炭结构的影响：在上述分段炭化温度及时间下，可以保证获得具有超细微孔的高比表面茶炭粉末，微孔的尺寸可以控制在0.01～1μm。
炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到茶炭粉末，茶炭粉末的粒径为0.05～5μm。
气流钝化处理，为热空气气流加热钝化，去掉茶炭颗粒尖角，减少对纺丝设备的损伤，同时增加茶炭粉末在聚合物载体中的流动，增加分散均匀性。
功能陶瓷粉为ZrO超细粉末或者纳米银材料，如ZrO超细粉末(远红外发射率高)，利用茶炭粉末的多孔结构，吸附功能陶瓷粉，产生协同效应，提高远红外发射效果，增加纤维的功能。也可以吸附纳米银进行复配，增加抗菌效果。
茶炭涤纶母粒的制备：
采用低粘度聚合物载体，如PTT，PBT，适度支化改性聚酯(如星形聚酯，大分子链易形成球状线团，与PET共混过程中增加流动性)，聚合物载体在共混熔体挤出过程中趋向于迁移到纤维表面，并形成富集，在保证纤维功能性同时大大减少母粒的用量，降低成本。
选用微纳米级茶炭粉经硅表面活性剂处理后，与低粘度聚合物载体共混造粒制备出茶炭聚酯母粒，首先将微纳米级茶炭粉与低粘度聚合物载体至于粉碎机中进行初步混合2～10小时，然后在双螺杆挤出机中进行共混造粒，共混造粒过程温度控制在250～320℃之间；其中所述微纳米级茶炭粉的粒径为0.05～5μm，所述微纳米级茶炭粉占聚酯切片的质量百分比为10～30％。
一种茶炭涤纶单丝，其原料质量百分比：
茶炭涤纶母粒 2％
聚酯 98％
一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其具体步骤：
以所述茶炭聚酯母粒与聚酯切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝，其中拉伸工序拉伸倍率3.5～4.5倍。
茶炭涤纶单丝纺丝工艺：
纺丝温度为280～320℃
冷却风温度为15～25℃，风速0.1m/s～5m/s，或自然冷却；
纺丝速度为1000～1200m/min。
实施例2
请参见附图1，一种茶炭涤纶母粒，其原料质量百分比
茶炭粉末 20％
功能陶瓷粉 2％
聚合物载体 78％
茶炭粉末的制备：
茶叶用沸水浸泡处理30～60min，需处理三次(晾置时间10～30min)浸泡后，在100～150℃烘干，烘干后使用粉碎机对茶叶进行初步粉碎，处理时间为1～6h。
然后采用石英管式炉进行茶叶的分段炭化：以10～15℃/min的升温速率升至250℃，茶叶在250℃下炭化30～60min，然后以10～15℃/min的升温速率升至450℃，再在450℃炭化30～60min，最后以10～12℃/min的升温速率升至650℃，并在该温度下炭化处理1～6h。
炭化工艺对茶炭结构的影响：在上述分段炭化温度及时间下，可以保证获得具有超细微孔的高比表面茶炭粉末，微孔的尺寸可以控制在0.01～1μm。
炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到茶炭粉末，茶炭粉末的粒径为0.05～5μm。
气流钝化处理，为热空气气流加热钝化，去掉茶炭颗粒尖角，减少对纺丝设备的损伤，同时增加茶炭粉末在聚合物载体中的流动，增加分散均匀性。
功能陶瓷粉为ZrO超细粉末或者纳米银材料，如ZrO超细粉末(远红外发射率高)，利用茶炭粉末的多孔结构，吸附功能陶瓷粉，产生协同效应，提高远红外发射效果，增加纤维的功能。也可以吸附纳米银进行复配，增加抗菌效果。
茶炭涤纶母粒的制备：
采用低粘度聚合物载体，如PTT，PBT，适度支化改性聚酯(如星形聚酯，大分子链易形成球状线团，与PET共混过程中增加流动性)，聚合物载体在共混熔体挤出过程中趋向于迁移到纤维表面，并形成富集，在保证纤维功能性同时大大减少母粒的用量，降低成本。
选用微纳米级茶炭粉经硅表面活性剂处理后，与低粘度聚合物载体共混造粒制备出茶炭聚酯母粒，首先将微纳米级茶炭粉与低粘度聚合物载体至于粉碎机中进行初步混合2～10小时，然后在双螺杆挤出机中进行共混造粒，共混造粒过程温度控制在250～320℃之间；其中所述微纳米级茶炭粉的粒径为0.05～5μm，所述微纳米级茶炭粉占聚酯切片的质量百分比为10～30％。
一种茶炭涤纶单丝，其原料质量百分比：
茶炭涤纶母粒 4％
聚酯 96％
一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其具体步骤：
以所述茶炭聚酯母粒与聚酯切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝，其中拉伸工序拉伸倍率3.5～4.5倍。
茶炭涤纶单丝纺丝工艺：
纺丝温度为280～320℃
冷却风温度为15～25℃，风速0.1m/s～5m/s，或自然冷却；
纺丝速度为1000～1200m/min。
实施例3
请参见附图1，一种茶炭涤纶母粒，其原料质量百分比
茶炭粉末 30％
功能陶瓷粉 5％
聚合物载体 65％
茶炭粉末的制备：
茶叶用沸水浸泡处理30～60min，需处理三次(晾置时间10～30min)浸泡后，在100～150℃烘干，烘干后使用粉碎机对茶叶进行初步粉碎，处理时间为1～6h。
然后采用石英管式炉进行茶叶的分段炭化：以10～15℃/min的升温速率升至250℃，茶叶在250℃下炭化30～60min，然后以10～15℃/min的升温速率升至450℃，再在450℃炭化30～60min，最后以10～12℃/min的升温速率升至650℃，并在该温度下炭化处理1～6h。
炭化工艺对茶炭结构的影响：在上述分段炭化温度及时间下，可以保证获得具有超细微孔的高比表面茶炭粉末，微孔的尺寸可以控制在0.01～1μm。
炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到茶炭粉末，茶炭粉末的粒径为0.05～5μm。
气流钝化处理，为热空气气流加热钝化，去掉茶炭颗粒尖角，减少对纺丝设备的损伤，同时增加茶炭粉末在聚合物载体中的流动，增加分散均匀性。
功能陶瓷粉为ZrO超细粉末或者纳米银材料，如ZrO超细粉末(远红外发射率高)，利用茶炭粉末的多孔结构，吸附功能陶瓷粉，产生协同效应，提高远红外发射效果，增加纤维的功能。也可以吸附纳米银进行复配，增加抗菌效果。
茶炭涤纶母粒的制备：
采用低粘度聚合物载体，如PTT，PBT，适度支化改性聚酯(如星形聚酯，大分子链易形成球状线团，与PET共混过程中增加流动性)，聚合物载体在共混熔体挤出过程中趋向于迁移到纤维表面，并形成富集，在保证纤维功能性同时大大减少母粒的用量，降低成本。
选用微纳米级茶炭粉经硅表面活性剂处理后，与低粘度聚合物载体共混造粒制备出茶炭聚酯母粒，首先将微纳米级茶炭粉与低粘度聚合物载体至于粉碎机中进行初步混合2～10小时，然后在双螺杆挤出机中进行共混造粒，共混造粒过程温度控制在250～320℃之间；其中所述微纳米级茶炭粉的粒径为0.05～5μm，所述微纳米级茶炭粉占聚酯切片的质量百分比为10～30％。
一种茶炭涤纶单丝，其原料质量百分比：
茶炭涤纶母粒 10％
聚酯 90％
一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其具体步骤：
以所述茶炭聚酯母粒与聚酯切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝，其中拉伸工序拉伸倍率3.5～4.5倍。
茶炭涤纶单丝纺丝工艺：
纺丝温度为280～320℃；
冷却风温度为15～25℃，风速0.1m/s～5m/s，或自然冷却；
纺丝速度为1000～1200m/min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种茶炭涤纶单丝，其特征在于，原料质量百分比：
茶炭涤纶母粒 1～10％
聚酯 余量
茶炭涤纶母粒的原料质量百分比：
茶炭粉末 10～30％
功能陶瓷粉 1～5％
聚合物载体 余量
所述的茶炭粉末的制备方法为：
茶叶用沸水浸泡处理30～60min，需处理三次浸泡后，晾置时间10～30min，在100～150℃烘干，烘干后使用粉碎机对茶叶进行初步粉碎，处理时间为1～6h；
然后采用石英管式炉进行茶叶的分段炭化：以10～15℃／min的升温速率升至250℃，茶叶在250℃下炭化30～60min，然后以10～15℃／min的升温速率升至450℃，再在450℃炭化30～60min，最后以10～12℃／min的升温速率升至650℃，并在该温度下炭化处理1～6h；
炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到茶炭粉末，茶炭粉末的粒径为0.05～5μm；
然后再气流钝化处理，为热空气气流加热钝化，得到茶炭粉末。
2.如权利要求1所述的一种茶炭涤纶单丝，其特征在于，所述的聚合物载体为PTT或者PBT。
3.如权利要求1所述的一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其特征在于，其具体步骤：
以茶炭涤纶母粒与聚酷切片作为纺丝原料，通过高速熔融纺丝工艺制得含茶炭成分的U型涤纶单丝，其中所述茶炭聚酯母粒占聚酯切片的质量百分比为1～10％；所述纺丝过程采用UDY-DT工艺；其中冷却方式采用吹风冷却或自然冷却，获得含茶炭成分的涤纶未取向丝，再经拉伸获得茶炭涤纶单丝，其中拉伸工序拉伸倍率3.5～4.5倍。
4.如权利要求3所述的一种茶炭涤纶单丝的制备方法，其特征在于，茶炭涤纶单丝纺丝工艺：纺丝温度为280～320℃；冷却风温度为15～25℃，风速0.1m／s～5m／s，或自然冷却；纺丝速度为1000～1200m/min。
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