CN104334776B - 用于制造包含天然纤维纳米颗粒的纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造天然纤维产品的方法，所述方法包括脆化天然纤维并且使所脆化的纤维破碎成纳米颗粒，形成所述纤维纳米颗粒在可纺织的液体中的悬浮液，以及从所述悬浮液中纺织纤维。所述方法可以被用来制造具有羊绒的尺寸和性质的纤维。

Description

用于制造包含天然纤维纳米颗粒的纤维的方法
本发明涉及纤维的生产。
天然纤维是植物纤维比如棉和亚麻或动物纤维比如羊毛或蚕丝。人造纤维包括通过溶解木浆并且从溶液中纺织纤维而从植物纤维素中获得的纤维素纤维、人造丝以及纤维胶；以及从熔融的聚合物材料纺成的合成纤维比如聚乙烯和尼龙。
数千年来，天然纤维已经发展成适合于与纺织品的要求相称的目的，并且被广泛用于制造用于服装和其他产品的织物。在人造纤维和完全合成纤维被开发以前，天然纤维是用于此类目的的唯一可利用的纤维。现在，其仍然是非常受欢迎的，并且拥有高昂的价格，因为其性质通常表明是优秀的，特别是在外观和‘手感’-对不同的人意味着不同的事物但与织物感觉和表现的方式有关的有些主观的术语。人们评定天然纤维的手感不同于并且通常优于人造材料和合成材料的手感。
某些天然纤维比其他的更高地被定价。羊绒是来自山羊的细绒毛，并且因为其纹理的精细度、轻重量、强度以及绝热性质是高价的纺织品。其容易被纺织成纱线并且被机织或被针织成织物。来自山羊的羊绒纤维的平均年产量是约150克。除了安哥拉山羊之外，皮毛包括细绒毛和被称为针毛的粗纤维，所述针毛可以占羊毛重量的约80％，并且必须通过精梳被分出。虽然有用于针毛的用途比如在刷子或垫子中，但其中的大部分被简单地扔掉。羊绒是昂贵的纤维。
绵羊被饲养主要为了肉类，但也生产大量的羊毛。虽然羊毛是用于多种最终用途例如男人的西服料和羊毛衫的高价纤维，但比可以被用于此类产品的羊毛远远更多的羊毛被生产。
本发明提供新颖的纺织品纤维材料和制造本质上是天然纤维但能够具有增强的性质比如在通常高价值纤维中发现的但以减少的成本的纺织品纤维材料的新颖的方式。
本发明包括用于制造天然纤维产品的方法，所述方法包括脆化天然纤维并且使脆化的纤维破碎成纳米颗粒，形成纤维纳米颗粒在可纺织的液体(spinnableliquid)中的悬浮液，以及从悬浮液中纺织纤维。
纤维可以通过冷冻如通过被冷却到-40℃来脆化，并且然后可以以如保留其化学特性(chemicalidentity)和性质的方式被磨碎或研磨成纳米颗粒。纳米颗粒可以具有30微米或更少、优选地15微米或更少的最大尺寸。纤维可以包括在羊绒生产期间分出的针毛。
可纺织的液体可以包括丝蛋白，所述丝蛋白可以从蚕(家蚕(Bombyxmori))的蚕茧中回收。
蚕茧可以通过在去离子水中的0.5％(w/v)Na2CO3溶液中煮沸一次或更多次来脱胶，在这之后其可以用去离子水洗涤。其然后可以在室温下被干燥。
产生的干燥的蚕丝然后可以在80℃下被溶解在1:8:2摩尔比的CaCl2:水:乙醇的溶液中持续两小时，并且此蚕丝溶液被处理例如通过在纤维素管对(against)去离子水中的渗析以除去盐。渗析可以被继续4-5天。
渗析的溶液可以被过滤，并且在室温下被风干。这可以耗费2-3天。干燥的蚕丝然后可以以15％(w/v)被溶解在甲酸中并且在超声摇动器中被搅拌。这可以被继续2-3天。
毛发的纳米颗粒然后可以被添加到此溶液中并且再次被搅拌以形成充分混合的悬浮液。这可以在超声摇动器中耗费2-3天。
悬浮液然后可以被电纺丝。其可以在6000V的电位差下从22规格的(22-gauge)针以0.1ml/h的进给速率被电纺丝到在15cm的距离处的收集器。
如果收集器是具有接地线的针布梳针(wirecard)，纤维可以按有秩序的方式被收集并且经历梳理、拈线以及合股的通常的程序以制造纱线、缆线、绳索以及可以被针织或被机织成用于服装和其他最终用途的织物的其他长形的结构。
悬浮液还可以被湿纺，并且例如可以被湿纺到甲醇溶液内。
本发明还包括一种纺成的纤维，所述纺成的纤维包括天然纤维的纳米颗粒。天然纤维纳米颗粒可以是羊毛颗粒，并且可以属于羊绒。纳米颗粒可以包含在丝蛋白纤维中。
丝蛋白可以被纺织而不包含纳米颗粒，但仅仅需要足够的丝蛋白以构成基体以容纳纳米颗粒，并且因此纳米颗粒可以以从0％到80％(w/w)的量存在。
纺成的纤维可以作为非纺织织物被收集或特别地，当电纺丝被使用时，可以被收集在针布梳针上并且通过梳理和其他纺织操作进一步被加工以制造纺成的纱线，所述纺成的纱线可以被用来制造针织的或机织的织物，并且本发明包括无捻粗纱、纱线、缆线、绳索以及其他长形的结构，所述其他长形的结构包括纤维和从其制造的机织的和针织的织物。
现在将参考附图描述根据本发明的天然纤维产品和用于制造其的方法，其中：
图1是用于制造羊绒纤维的工艺的框图；并且
图2是电纺丝设备的简图。
附图示出用于制造天然纤维产品的方法，所述方法包括通过脆化天然纤维并且使脆化的纤维破碎成纳米颗粒的脆化，形成纤维纳米颗粒在可纺织的液体中的悬浮液，以及从悬浮液中纺织纤维。
来自山羊的针毛从较精细的羊绒纤维中分离，步骤A1，图1；该羊绒纤维被送去按通常的方式加工。
在步骤A2中，针毛纤维通过冷冻、通过被冷却到-40℃来脆化并且以如保留其化学特性和性质的方式被研磨或磨碎成纳米颗粒。纳米颗粒具有30微米或更少、优选地15微米或更少的最大尺寸。
可纺织的液体包括从蚕(家蚕)的蚕茧中回收的丝蛋白。
蚕茧通过在去离子水中的0.5％(w/v)Na2CO3溶液中煮沸一次或更多次来脱胶，步骤B1，图1；在这之后其用去离子水洗涤。其然后在室温下被干燥。
产生的干燥的蚕丝然后在80℃下被溶解在1:8:2摩尔比的CaCl2:水:乙醇的溶液中持续两小时，步骤B2；并且此蚕丝溶液被处理以例如通过在纤维素管对去离子水中的渗析以除去盐，步骤B3。渗析被继续4-5天。
渗析的溶液被过滤，步骤B4；并且在室温下被风干。这可以耗费2-3天。干燥的蚕丝然后以15％(w/v)被溶解在甲酸中并且在超声摇动器中被搅拌，步骤B5。这被继续2-3天。
毛发的纳米颗粒被添加到此溶液中，步骤C1；并且再次被搅拌以形成充分混合的悬浮液。这在超声摇动器中耗费2-3天。
悬浮液然后被电纺丝，步骤C2。
电纺丝的设备被示出在图2中。用于悬浮液的容器21具有包括22规格的针23的喷嘴22，图2。静电设备24维持到收集器25的6000V的电位差，所述收集器25包括梳理机，其中仅示出其纱框。收集器25离针2315cm的距离，并且悬浮液以0.1ml/h的进给速率被引导到收集器25。
收集器25是具有接地线的针布梳针，其中纤维按有秩序的方式被收集并且经历梳理、拈线以及合股的通常的程序以制造纱线、缆线、绳索以及可以被针织或被机织成用于服装和其他最终用途的织物的其他长形的结构。
可选择地，悬浮液可以转到常规的湿纺工艺，步骤C3，图1，进入甲醇溶液内。

Claims (19)

1.一种用于从在羊绒生产期间分出的针毛制造羊绒类纤维的方法，所述方法包括：脆化所述针毛；使所脆化的针毛破碎成纳米颗粒，形成所述纳米颗粒在包含丝蛋白的可纺织的液体中的悬浮液；以及从所述悬浮液中纺织纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维通过冷冻来脆化，并且然后以保留它们的化学特性和性质的方式被研磨或磨碎成纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述纤维通过被冷却到-40℃来脆化。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述丝蛋白从蚕的蚕茧中回收。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述丝蛋白从家蚕的蚕茧中回收。
6.根据权利要求4所述的方法，其中蚕茧通过在去离子水中的0.5％w/vNa2CO3溶液中煮沸一次或更多次来脱胶。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在脱胶后所述蚕茧用去离子水洗涤并且在室温下干燥。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其中所述丝蛋白在80℃下被溶解在1:8:2摩尔比的CaCl2:水:乙醇的溶液中持续两小时，并且然后被处理以除去盐。
9.根据权利要求8所述的方法，其中盐通过渗析除去。
10.根据权利要求9所述的方法，其中渗析在纤维素管对去离子水中进行。
11.根据权利要求9所述的方法，其中渗析被继续4-5天。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所渗析的溶液被过滤并且在室温下被风干。
13.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述丝蛋白以15％w/v被溶解在甲酸中并且在超声摇动器中被搅拌并且毛发的所述纳米颗粒被添加到此溶液中以形成充分混合的悬浮液。
14.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述悬浮液被电纺丝。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述悬浮液在6000V的电位差下从22规格的针以0.1ml/h的进给速率被电纺丝到在15cm的距离处的收集器。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述收集器是具有接地线的针布梳针。
17.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述悬浮液被湿纺。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述悬浮液被纺织到甲醇溶液内。
19.一种纺成的羊绒类纤维，所述纺成的羊绒类纤维包含在羊绒生产期间分出的针毛的包含在丝蛋白中的纳米颗粒。
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