CN102747450A - 甲壳素抗菌防霉丙纶bcf长丝的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法，将聚丙烯切片经螺杆进行熔融喷丝并冷却后，将甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的0.9～1.3%，然后在气压0.4～0.6巴下进行预网络，再进行牵伸、膨化变形、冷却定型、缠结网络和卷绕，制备丙纶BCF长丝；其中所述混合溶液中甲壳素制剂和纺丝油剂的质量比为0.25～0.40:1。由本发明所得甲壳素抗菌BCF长丝制成的地毯经美国ATCC抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌99.4%；肺炎杆菌99.9%。防霉级数：黑曲霉1级。

Description

甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法

技术领域

本发明属于纺织领域，具体涉及一种甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法；这种方法生产的丙纶BCF长丝特别适用于地毯制造。

背景技术

人类的生活环境存在着大量的微生物，包括各种各样的细菌和真菌，它们在一定条件下甚至给人类带来致命的疾病，对社会造成很大危害。据世界WHO组织的统计，全世界每年因细菌传染引起的死亡为1700万人，约占死亡人口的1/3，当前全世界面临的“非典”“德国大肠杆菌”等的危害，使得民众日益关心人类生活周围的材料。甲壳素在国际上已被广泛运用于家居消费的医疗、建材、服装、面料等行业。

BCF是BULK CONTINUOUS FILAMENT的英文缩写，意思是连续的膨体长丝，是地毯绒面材料中最常用、最经济的加工方法，由于BCF的加工工艺的特点，可使纱线形成三维卷曲，其覆盖性能最好，使用最少的材料即可达到最佳的覆盖效果。

有关机构预测甲壳素相关产品在世界的市场规模有400亿美元。预计到2015年会形成超过1000亿美元的市场规模。甲壳素在中国每年有100亿元的市场容量，同时预测甲壳素的经济效益在环境产业中也将占10%的市场，到2020年每年平均以13%的增长速度发展。预计5～10年后的国内市场规模能达到数百亿元。甲壳素正逐渐进入人们的生活并呈现出蓬勃发展的势头。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法。该甲壳素抗菌BCF长丝制成的地毯经美国ATCC抗菌试验标准测试，其抑菌和防霉率可达到较高水平。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法：在聚丙烯切片经螺杆进行熔融喷丝并冷却后，将甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的0.9～1.3%，然后在气压0.4～0.6巴下进行预网络，再进行牵伸、BCF膨化变形、冷却定型、输出、缠结网络和卷绕，制备丙纶BCF长丝；其中所述混合溶液中甲壳素制剂和纺丝油剂的质量比为0.25～0.40:1。

本发明还公开了一种具体的甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法，其包括如下步骤：

（1）预处理：将甲壳素制剂与纺丝油剂按质量比0.25～0.40:1的比例混合均匀，得到调配溶液；

（2）聚丙烯切片经螺杆进行熔融喷丝；

（3）冷却；

（4）将预处理步骤得到的调配溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量控制在初生纤维质量的0.9～1.3%；

（5）预网络，气压0.4～0.6巴；

（6）牵伸；

（7） BCF膨化变形；

（8）冷却定型、输出、缠结网络和卷绕。

本发明中的甲壳素制剂是指的壳聚糖，其平均分子量范围可以在30～40万，优选34～36万；其粘度为0.7～0.9pa.s，优选0.8pa.s。

在上述方法中，所述甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液（即调配溶液）中甲壳素制剂与纺丝油剂的质量比优选为0.25～0.40:1，进一步优选0.25～0.35:1，最优选为0.3:1。预网络时的气压优选为0.5巴。

本方法中对聚丙烯进行纺丝的步骤中，除预处理、喷射和预网络之外的其他步骤可参考常规聚丙烯BCF长丝纺丝步骤。如聚丙烯在220-240℃下经螺杆熔融挤出等。

在一种优选方案中，向初生纤维表面喷射甲壳素制剂和纺丝油剂混合溶液过程中的喷射量为初生纤维质量的0.9～1.3%，优选1.0～1.1%，进一步优选为1%。

本方法所制得的丙纶BCF长丝，由于主要通过化学键与基体高分子材料相连，并辅以特定配比的甲壳素与丙纶及其他组分的协同作用，使得长丝无需再经过其他处理即具有极佳的抑菌和防霉率，非常适合应用于抑菌防霉织造领域，如地毯织造等。本法得到的丙纶BCF长丝在具有较好的抑菌防霉性能的同时，也维持了较好的物理和机械性能，如实施例1所得的丙纶BCF长丝，其断裂强度2.1cN/dtex，断裂伸长率39.3%，沸水收缩率2.5%，网络点25个/米。

由本发明所得甲壳素抗菌BCF长丝制成的地毯经美国ATCC抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌99.4%；肺炎杆菌99.9%。防霉级数：黑曲霉 1级。

采用本法制备的地毯具有极好的性能，预期将带动国内纺丝行业及地毯行业的相关产品发展，形成一个比较完整的产业链。该技术主要通过化学键与基体高分子材料相连，不仅进一步保证了使用的安全性，而且也保证了抗菌效果的长效性。与目前国际市场上的同类产品相比，该产品具有抗菌效果更持久；高效广谱抗菌；使用更安全无毒的突出优势。

具体实施方式

实施例1：

原料：聚丙烯切片，中石化上海金山石化股份有限公司生产，牌号Y2600T，熔融指数：26 

色母粒：宜兴兴扬色母粒厂，牌号：R122加入量：1.5%。

纺丝油剂：意大利卜赛特，型号1753。

甲壳素制剂：华科股份有限公司，型号：HY02（壳聚糖，分子量为35万，粘度为0.8pa.s）

甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法如下：

将甲壳素制剂与纺丝油剂按0.3:1混合，到入溶体搅拌器中低速搅拌1小时后备用；

向聚丙烯切片中加入质量为聚丙烯切片质量1.5%的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为（℃）：螺杆：220、225、225、230、230、235、235，过滤器：235，纺丝箱温度：235。

喷丝：计量泵转速：20.0转/分；

冷却：侧吹风温度：18℃，速度：0.75米/秒；

上油：将调配好的溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的1%；

预网络，气压0.5巴

牵伸：第一牵伸辊：速度653米/分，第二牵伸辊：速度695米/分，温度：85℃，主牵伸辊：速度2420米/分，温度：125℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度155℃；

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度30转/分，第一输出辊：速度2200米/分，第二输出辊：速度2225米/分；缠结网络压力6.0bar，卷绕速度2200米/分，卷绕时间250秒。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝纤度2400分特/150F，热卷曲率25.5%，断裂强度2.1cN/dtex，断裂伸长率39.3%，沸水收缩率2.5%，网络点25个/米。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述甲壳素抗菌防霉丙纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯经美国ATCC TEST METHOD 174-1998抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌99.4%；肺炎杆菌99.9%。防霉级数：黑曲霉 1级，结果如表1所示。

表1

项目	试验菌种	标准	抑菌率	防霉级数
					1	金黄色葡萄球菌	ATCC6538	99.4%	-
2	肺炎杆菌	ATCC4352	99.9%	-
					3	黑霉菌	ATCC6275	-	1级

实施例2：

原料：聚丙烯切片，中石化济南石化股份有限公司生产，牌号Z30S，熔融指数：24

色母粒：唐山丰彩色母粒厂，牌号：B224加入量：2.5%。

纺丝油剂：德国司马化学，型号CP120。

甲壳素制剂：华科股份有限公司，型号：HY02（壳聚糖，分子量为35万，粘度为0.8pa.s）。

甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法如下：

将甲壳素制剂与纺丝油剂按0.3:1混合，到入溶体搅拌器中低速搅拌1小时后备用；

向聚丙烯切片中加入质量为聚丙烯切片质量2.5%的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为（℃）：螺杆：225、225、230、235、235、238、238，过滤器：238，纺丝箱温度：235。

喷丝：计量泵转速：28.5转/分；

冷却：侧吹风温度：18℃，速度：0.8米/秒；

上油：将调配好的溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的1.1%；

预网络，气压0.5巴

牵伸：第一牵伸辊：速度645米/分，第二牵伸辊：速度680米/分，温度：90℃，主牵伸辊：速度2400米/分，温度：128℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度165℃；

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度42转/分，第一输出辊：速度2220米/分，第二输出辊：速度2245米/分；缠结网络压力6.8bar，卷绕速度2210米/分，卷绕时间350秒。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝纤度2800分特/144F，热卷曲率28.5%，断裂强度2.6cN/dtex，断裂伸长率43.1%，沸水收缩率2.4%，网络点23个/米。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述甲壳素抗菌防霉丙纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯经美国ATCC TEST METHOD 174-1998抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌99.5%；肺炎杆菌99.9%。防霉级数：黑曲霉 1级，结果如表2所示。

表2

项目	试验菌种	标准	抑菌率	防霉级数
					1	金黄色葡萄球菌	ATCC6538	99.5%	-
2	肺炎杆菌	ATCC4352	99.9%	-
					3	黑霉菌	ATCC6275	-	1级

对比例1：

原料：聚丙烯切片，中石化济南石化股份有限公司生产，牌号Z30S-2，熔融指数：25

色母粒：唐山丰彩色母粒厂，牌号：G244加入量：2.2%。

纺丝油剂：德国司马化学，型号CP120。

甲壳素制剂：华科股份有限公司，型号：HY02

甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法如下：

将甲壳素制剂与纺丝油剂按0.1:1混合，到入溶体搅拌器中低速搅拌1小时后备用；

向聚丙烯切片中加入质量为聚丙烯切片质量2.2%的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为（℃）：螺杆：225、225、230、235、235、238、238，过滤器：238，纺丝箱温度：235。

喷丝：计量泵转速：28.5转/分；

冷却：侧吹风温度：18℃，速度：0.8米/秒；

上油：将调配好的溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的1%，预网络，气压0.5巴

牵伸：第一牵伸辊：速度648米/分，第二牵伸辊：速度688米/分，温度：90℃，主牵伸辊：速度2420米/分，温度：126℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度175℃；

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度42转/分，第一输出辊：速度2230米/分，第二输出辊：速度2255米/分；缠结网络压力6.6bar，卷绕速度2215米/分，卷绕时间345秒。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝纤度2820分特/144F，热卷曲率26.5%，断裂强度2.3cN/dtex，断裂伸长率43.1%，沸水收缩率2.3%，网络点25个/米。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述甲壳素抗菌防霉丙纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯经美国ATCC TEST METHOD 174-1998抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌79.1%；肺炎杆菌83.3%。防霉级数：黑曲霉 3级，结果如表2所示。

表2

项目	试验菌种	标准	抑菌率	防霉级数
					1	金黄色葡萄球菌	ATCC6538	79.1%	-
2	肺炎杆菌	ATCC4352	83.3%	-
					3	黑霉菌	ATCC6275	-	3级

用此对比例方法生产的甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝织成的地毯经检测抑菌率、肺炎杆菌、及黑霉菌均不达标。

对比例2：

原料：聚丙烯切片，中石化济南石化股份有限公司生产，牌号Z30S-2，熔融指数：25

色母粒：唐山丰彩色母粒厂，牌号：R263加入量：2.8%。

纺丝油剂：德国司马化学，型号CP120。

甲壳素制剂：华科股份有限公司，型号：HY02

甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法如下：

将甲壳素制剂与纺丝油剂按2:1混合，到入溶体搅拌器中低速搅拌1小时后备用；

向聚丙烯切片中加入质量为聚丙烯切片质量2.8%的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为（℃）：螺杆：225、225、230、235、235、238、238，过滤器：238，纺丝箱温度：235。

喷丝：计量泵转速：27.1转/分；

冷却：侧吹风温度：18℃，速度：0.7米/秒；

上油：将调配好的溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的 1%；

预网络，气压0.55巴

牵伸：第一牵伸辊：速度645米/分，第二牵伸辊：速度674米/分，温度：90℃，主牵伸辊：速度2350米/分，温度：122℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度185℃；

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度34转/分，第一输出辊：速度2230米/分，第二输出辊：速度2252米/分；缠结网络压力6.2bar，卷绕速度2205米/分，卷绕时间420秒。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝纤度2750分特/144F，热卷曲率22.5%，断裂强度2.1cN/dtex，断裂伸长率53.4%，沸水收缩率2.1%，网络点21个/米。

所得甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述甲壳素抗菌防霉丙纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯经美国ATCC TEST METHOD 174-1998抗菌防霉试验标准测试抑菌率：金黄色葡萄球菌99.8%；肺炎杆菌99.9%。防霉级数：黑曲霉 1级，结果如表2所示。

表2

项目	试验菌种	标准	抑菌率	防霉级数
					1	金黄色葡萄球菌	ATCC6538	99.8%	-
2	肺炎杆菌	ATCC4352	99.9%	-
					3	黑霉菌	ATCC6275	-	1级

用此对比例方法生产的甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝织成的地毯经检测抑菌率、肺炎杆菌、及黑霉菌均满足要求，但生产过程中断头率较高，纱线物理指标达难以达到较佳状态。

Claims (10)

1.一种甲壳素抗菌防霉丙纶BCF长丝的生产方法，其特征在于聚丙烯切片经螺杆进行熔融喷丝并冷却后，将甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液喷射在初生纤维表面，喷射量为初生纤维质量的0.9～1.3%，然后在气压0.4～0.6巴下进行预网络，再进行牵伸、膨化变形、冷却定型、缠结网络和卷绕，制备丙纶BCF长丝；其中所述混合溶液中甲壳素制剂和纺丝油剂的质量比为0.25～0.40:1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合溶液中甲壳素制剂和纺丝油剂的质量比为0.25～0.40:1。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述混合溶液中甲壳素制剂和纺丝油剂的质量比为0.3:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于向初生纤维表面喷射甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液过程中的喷射量为初生纤维质量的1%，预网络时的气压为0.5巴。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于向初生纤维表面喷射甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液过程中，甲壳素制剂和纺丝油剂的混合溶液的喷射量为初生纤维质量的1%。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于所述甲壳素制剂为壳聚糖。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述壳聚糖的平均分子量为30～40万，粘度为0.7～0.9pa.s。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1） 预处理：将甲壳素制剂与纺丝油剂按质量比0.25～0.40:1的比例混合均匀，得到调配溶液；

（2） 聚丙烯切片经螺杆进行熔融喷丝；

（3） 冷却；

（4） 将预处理步骤得到的调配溶液通过油剂泵定量喷射在初生纤维表面，喷射量控制在为初生纤维质量的0.9～1.3%；

（5） 预网络，气压0.4～0.6巴；

（6） 牵伸；

 （7） 膨化变形；

（8） 冷却定型、输出、缠结网络和卷绕。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述调配溶液中甲壳素制剂与纺丝油剂的质量比为0.25～0.4:1。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于向初生纤维表面喷射甲壳素制剂和纺丝油剂混合溶液过程中的喷射量为初生纤维质量的1%，预网络时的气压为0.5巴。