CN104975364A - 一种纤维织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌性和吸湿排汗性能良好的纤维织物，其至少一部分纤维含有铜，所述铜是在纺丝过程中添入纤维的。本发明还涉及一种纤维织物的制备方法，包括将铜粉添入该织物所用的至少一部分纤维中的步骤，其中使所述铜粉与熔融态的纤维或聚合物母粒混合。本发明的纤维织物的纤维具有X形截面，其相比与普通纤维而言，其表面张力较大，并且能形成多条微小的排水透气管道，提高纤维织物的吸排水和透气能力；本发明在纺丝阶段就已经将铜元素植入纤维中，和纤维均匀紧密的结合，能够提高杀菌效果，而且铜元素能够长久保持，能够在反复洗涤之后仍然具有良好的抗菌、除臭效果。

Description

一种纤维织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种织物，特别地，涉及一种带有抗菌及吸湿排汗功能的纤维织物。本发明还涉及该织物的制备方法。
背景技术
铜元素具有优良的抗菌性能，近年来，人们广泛利用这一点制造铜纤维服饰、被褥等纺织品，以求达到抑制环境细菌，减少皮肤与细菌的接触感染，提高使用者健康水平。然而，普通的铜纤维服饰往往在纺织过程快要结束的时候才加入铜元素，用此类工艺制成的纺织品经过多次洗涤后，附着上去的铜含量就会随着洗涤过程逐次降低，普通纺织品在经过10次洗涤之后基本就会丧失杀菌效果。为了解决上述问题，很多企业采取电镀、染色等化学方式将铜元素附着与纱线上，这一类化学处理不仅引入了额外的工艺，提高了成本，而且选用溶液、助剂等会引入其他化学物质的残留，对人体产生危害。
文献1（CN101701370A）公开了一种将纳米级别的氧化铜在终缩聚阶段添加并合成于聚酯纤维中。其需要使用多种原料改变纤维聚合反映步骤，工艺较为复杂，操作难度大。
文献2（CN102677215B）公开了一种将抗菌母粒添加入原料中，经氯化亚铜溶液浸泡后纺丝制备抗菌织物，其同样需要使用大量化学反应方法，还要单独制备抗菌母粒，工艺非常复杂。
上述的文献中，均利用了复杂的工艺将铜纤维用化学方法融入纤维中，其成本较高，同时，上述的文献中记载的纤维制品，具有一定的抗菌效果，但是纤维制品往往容易在多次洗涤之后逐渐丧失抗菌能力，文献1和文献2均没有记载该问题的方案。
另一方面，普通纤维织物，尤其是人工纤维织物不像棉纤维那样透气吸水，贴身穿着不利于透气排汗，长时间穿着既不舒适，也不利于健康。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术中抗菌纤维制备工艺复杂，抗菌效果易逐渐丧失的问题，提出一种抗菌性能持久的纤维织物。
本发明的另一目的在于提供一种吸湿排汗性能较好的纤维织物。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种纤维织物，其至少一部分纤维含有铜，所述铜是在纺丝过程中添入纤维的。在纺丝过程中的添加较为容易，且与纤维的结合较为紧密。
对上述铜的存在形式没有特殊要求，只要以具有杀菌效果的形式存在即可。所述铜优选为铜粉末，其粒度在5～50nm。铜粉在纳米级的粒度下，与纤维结合较为紧密，不易被洗涤分离，而且分散更均匀，能够提高杀菌效果。
进一步的，所述铜优选为电解铜。电解铜相比于一般的制铜方法，其生产的铜纯度极高，有助于提高杀菌效果。
另一方面，根据本发明的纤维织物中铜的含量在700ppm以上。700ppm以上一般适合梭织等织物结构紧密的织法，纤维之间相互比较接近，因而700ppm即可达到杀菌效果。
进一步的，根据本发明的纤维织物中铜的含量优选在1500～2000ppm。此处的含量高于之前的700ppm，一般适用于针织等织物较为松散的织法，此时织物纱线之间的间距较大，其缝隙间隔中的除菌难度更大，提高铜含量有助于整体杀菌效果。
根据本发明的纤维织物使用的纤维优选为选自于尼龙纤维、涤纶纤维或氨纶纤维中的至少一种。上述纤维均为常见纤维，原料容易获取，适宜编织。
根据本发明的纤维织物优选包括具有横截面呈X形的纤维，其占纤维织物的纤维总量的5重量%以上。将X型截面的异性纤维混入织物，可以使织物的微观结构改变，提高透气排汗性能，含量方面，少量X型截面的纤维均匀混入即可改变纤维整体的缜密结构，达到上述效果，不会增加很多成本。
此外，所述含有铜的纤维在20℃、65%相对湿度下的电阻率不超过10-7Ω·cm。此时纤维具有弱导电性，制成手套可以方面使用者操作电子产品的触摸屏。
根据本发明的另一方面，还公开了一种纤维织物的制备方法，包括将铜粉末添入该织物所用的至少一部分纤维中的步骤。
所述添入步骤优选包括使所述铜粉末与熔融态的纤维或聚合物母粒相混合。添加方式和混合方式没有特殊要求，只要能够将所需含量的铜粉末与纤维混匀即可。
进一步的，所述铜粉末的粒度在5～50nm。所述铜粉末优选为电解铜。
作为一个优选方案，所述纤维织物中铜的含量在700ppm以上，进一步优选在1500～2000ppm。所述纤维织物使用的纤维可以选自于尼龙纤维、涤纶纤维或氨纶纤维中的至少一种。所述纤维织物优选包括具有横截面呈X形的纤维，其占纤维织物的纤维总量5重量%以上。所述含有铜的纤维在20℃、65%相对湿度下的电阻率优选为不超过10-7Ω·cm。
本发明的有益效果在于：（1）本发明的纤维具有X截面，其相比与普通纤维而言，其表面张力较大，并且能形成多条微小的排水透气管道，提高纤维织物的吸排水和透气能力；同时，具有X形截面的纤维相比于普通的，具有圆形截面的纤维而言，其外侧表面积更大，从而增加了织物潮湿部分与空气的接触面，相对于普通织物具备快干性能；另外，相比于普通纤维，X截面能使纱线之间接触的缺口更大，与皮肤接触的面积更小，从而密度更小，质量更轻，且触感更为爽滑，而且具有X截面的纤维相比于普通纤维更不易弯折，因而能够比普通纤维更好的抗皱和防止起球。（2）本发明在纺丝阶段就已经将铜元素植入纤维中，和纤维均匀紧密的结合，能够提高杀菌效果，而且铜元素能够长久保持，能够在反复洗涤之后仍然具有良好的抗菌、除臭效果。（3）尼龙、氨纶等铜纤维材料比一般纤维具有更好的弹性，其制成的衣物对受伤的肌肉有支持作用，可以加快血液循环和伤口愈合速度。（4）混入铜后具有弱导电性的纤维可以作为手套，带在受伤时也可以使用触摸屏。（5）电解铜粉末纯度较高，优于普通的铜矿石或其他自然含铜原料的纯度，纤维性能更好，同时，铜粉粒度越小，越容易混匀并融入纤维中，被聚合物包裹更为紧密，结合牢度更强，其抗菌和耐洗涤效果就越好。
附图说明
图1为本发明所选用的具有X截面的纤维的截面结构的对比电镜图；
左侧为本发明所选用的具有X截面的纤维在纺纱后得到的纱线的截面结构的电镜图；右侧为本发明所选用的具有X截面的纤维与普通纤维共同纺纱后得到的纱线的截面结构的电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例和实验数据说明本发明的优选实施方式及实施效果，显然，本部分的内容旨在便于理解本发明的技术方案，不应被理解为对本发明保护范围的限制。
根据本发明的含铜纤维的制备方法如下：
以尼龙66纤维为例，从纺丝机进料口放入聚合物母粒和粒度在5～50nm电解铜粉，在挤出段中加热至母粒熔融（普通尼龙6约270℃左右即可），将铜粉与母粒一并搅拌混匀，通过挤出机挤出，挤出温度设定在210℃，将挤出的混合物定量压入纺丝部，由喷丝板喷出，卷绕，在120℃的环境下进行3倍牵伸，至断裂伸长率约30%，冷却。其中，所需的带有X截面的纤维可以通过特制截面的喷丝口喷出，在纺纱时加入面料织物中。
对于氨纶纤维、涤纶纤维等，与上述实施例类似，均是将对应纤维加热至其熔融状态的和铜粉混匀，然后一并继续纺丝过程。
对于X型，应包括在纺丝过程中会出现X型，四角星形等与X型接近的形状，因为纺丝过程中，丝线在成形，挤出和冷却等工艺中丝线截面会产生少量形变，X的边角部分的长短容易发生变化（参见图1及图2所示），并挤压或拉伸中部，使丝线截面产生变化。
面料1
PF13-T0608含铜元素压力面料。
面料组织：横向每英寸52路
1.70D/72F、S捻尼龙6x6加40D氨纶纱合并成一股纱，尼龙和氨纶按1:1。
2.70D/48F、Z捻尼龙6x6加40D氨纶纱合并成一股纱，尼龙和氨纶按1:1。
3.以上两股纱交织，下面再埋入20D/7F的含铜尼龙纱。
4.面料成份：80%尼龙6x6，8%铜尼龙，12%氨纶。
5.面料克重：170gsm。
6.面料门幅：155cm。
本面料经针织后该织物含铜量为1500ppm，其中，具有X截面的纤维占纤维总重量的5%，具有X截面的纤维与上述氨纶中的丝一并纺为氨纶纱。
对上述面料进行测试，测试结果如下：
洗涤40次，洗涤方式：AATCC135-2012标准，测试编号：（1）IIIA（ii），机洗，水温105华氏度，用4磅陪衬布，普通洗涤循环,低温翻滚干燥。（Washing Procedure：AATCC135-2012；Test No.(1)IIIA(ii);Machinewash at105degree F with41b loading,normal cycle，tumbledry low）
面料1的洗涤后抗菌性能测试
测试方法：AATCC100-2012抗菌纺织材料评测
测试菌种：克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）ATCC4352及金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC6538。
测试结果：
（注：共滴取8份，每次于直径4.8cm的圆形区域接种1ml菌种）
将上述面料染成黑色，测试抗紫外线能力，按照AS/NZS4399:1996标准测试290～400nm区间的紫外线防护能力，测试仪器为labspheretransmittance analyzer UV1000，测得紫外线防护系数UPF为20+。
进一步地，对上述面料表面进行吸湿排汗测试。
测试标准AATCC198-2011
吸湿距离（mm）：纵向85，横向77。
吸湿时间（s）：300。
水平吸湿率：17.13mm2/s。
换用AATCC197-2011测试吸湿能力，将样本裁剪为25mm×200mm大小，用杆挂与玻璃烧杯上，在烧杯内倒入5mm蒸馏水与面料接触。
测试结果：
纵向吸水20mm需12s，150mm需1800s。
横向吸水20mm需13s，150mm需1800s。
另外，我们将一滴水滴上织物（约50mg），测试其最大扩散面积，以说明其吸湿透水性能。
棉布 尼龙 面料1
扩散面积mm2 约1000 不足200 大于1700
面料2
PF14-T0608(GILK-374)含铜元素细斜纹梭织面料
面料组织：
1.经向：40s精梳棉。
2.纬向：60s两股涤纶纱加40D氨纶纱合并成一股纱，60s两股含铜涤纶纱加40D氨纶纱合并成一股纱，最后涤氨纶纱和铜氨纶纱交织。
3.密度：135x75。
4.面料成份：52%棉，22.5%涤纶，22.5%铜涤纶，3%氨纶。
5.面料克重：155gsm。
6.面料门幅：57/58。
本面料经梭织后该织物含铜量为700ppm。
面料2抗菌性能测试
测试方法：AATCC100-2012抗菌纺织材料评测
测试菌种：克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）ATCC4352及金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC6538。
测试结果：
（注：共滴取8份，每次于直径4.8cm的圆形区域接种1ml菌种）
将上述同样的面料2样品洗涤40次后再次进行抗菌测试。
洗涤40次，洗涤方式：AATCC135-2012标准，测试编号：（1）IIIA（ii），机洗，水温105华氏度，用4磅陪衬布，普通洗涤循环,低温翻滚干燥。（Washing Procedure：AATCC135-2012；Test No.(1)IIIA(ii);Machinewash at105degree F with41b loading,normal cycle，tumbledry low）
测试方法：AATCC100-2012抗菌纺织材料评测
测试菌种：克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）ATCC4352及金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC6538。
测试结果：
（注：共滴取8份，每次于直径4.8cm的圆形区域接种1ml菌种）
面料3
PF14-002(GILK-373)含铜元素细斜纹梭织面料
面料组织：
1.经向：16s精梳棉。
2.纬向：300D涤纶加60s的四股含铜涤纶纱。
3.密度：102x66。
4.面料成份：60%棉，20%涤纶，20%铜涤纶。
5.面料克重：260gsm。
6.面料门幅：57/58。
本面料经梭织后该织物含铜量为700ppm，同样按照上述测试方式，在洗涤40次后仍能保持对克雷伯氏肺炎杆菌及金黄色葡萄球菌的杀菌性能（杀菌率均高于99.7%）。
对比例1
面料成分：87%尼龙及13%氨纶。
面料重量：300gm/m2。
面料幅宽：60″
在纺织完成后用含铜染液（氯化亚铜，25℃饱和溶液）将铜离子以染色的形式附着于面料上。
抗菌测试（30次洗涤后）：
洗涤30次，洗涤方式：AATCC135-2004标准，测试编号：（1）IVA（i），机洗，水温120华氏度，用4磅陪衬布，普通洗涤循环,150±10华氏度恒温翻滚干燥。（Washing Procedure：AATCC135-2004；Test No.(1)IVA(i);Machinewash at120degree F with41b loading,normalcycle，tumble dry sturdy at150±10degree F）
测试方法：AATCC100-2012抗菌纺织材料评测
测试结果（对照组为不含铜面料）：
（注：共滴取8份，每次于直径4.8cm的圆形区域接种1ml菌种）
以上对比例中，30次洗涤后，对比面料已经丧失杀菌效果，只是略微抑制了菌种的过快繁殖（相比于对照组）。
上述的测试说明本发明在洗涤前后都具有良好的抗菌性能，洗涤40次后抗菌性能亦无明显降低，可以长久的保持抗菌效果。同时，本发明在没有专门对面料添加紫外线防护技术手段的前提下，也能够具有初步的紫外线防护效果。
根据以上说明书中的阐述，本领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种纤维织物，其特征在于：其至少一部分纤维含有铜，所述铜是在纺丝过程中添入纤维的。
2.根据权利要求1所述的纤维织物，其特征在于：所述铜为铜粉末，其粒度在5～50nm。
3.根据权利要求1或2所述的纤维织物，其特征在于：所述铜为电解铜。
4.根据权利要求1或2所述的纤维织物，其特征在于：所述纤维织物中铜的含量在700ppm以上。
5.根据权利要求4所述的纤维织物，其特征在于：所述纤维织物中铜的含量在1500～2000ppm。
6.根据权利要求1或2所述的纤维织物，其特征在于：所述纤维织物使用的纤维选自于尼龙纤维、涤纶纤维或氨纶纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的纤维织物，其特征在于：所述纤维织物包括具有横截面呈X形的纤维，其占纤维织物的纤维总重量的5%以上。
8.根据权利要求1或2所述的纤维织物，其特征在于：所述纤维在20℃、65%相对湿度下的电阻率不超过10-7Ω·cm。
9.一种纤维织物的制备方法，其特征在于：包括将铜粉末添入该织物所用的至少一部分纤维中的步骤。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述添入步骤包括使所述铜粉末与熔融态的纤维或聚合物母粒相混合。
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述铜粉末的粒度在5～50nm。
12.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述铜粉末为电解铜。
13.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述纤维织物中铜的含量在700ppm以上。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述纤维织物中铜的含量在1500～2000ppm。
15.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述纤维织物使用的纤维选自于尼龙纤维、涤纶纤维或氨纶纤维中的至少一种。
16.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述纤维织物包括具有横截面呈X形的纤维，其占纤维织物的纤维总重量的5%以上。
17.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：所述纤维在20℃、65%相对湿度下的电阻率为不超过10-7Ω·cm。
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