CN107385549A - 一种咖啡炭纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种咖啡炭纤维及其制备方法,包括如下步骤:(1)将咖啡豆经800‑1200℃煅烧成咖啡炭;(2)将得到的咖啡炭研磨成目数为900‑2000目的咖啡炭颗粒;(3)将所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆搅拌混合,得到咖啡炭原浆;(4)采用高压喷丝机将咖啡炭原浆喷射成咖啡炭纤维。本发明提供了一种咖啡炭纤维的制备方法,该方法工艺简单,成本较低,对设备要求不高,制备的咖啡炭纤维具有抑菌性能好、吸附能力强、回潮率高、速干性好、负离子发射能力高且均一性良好的优点。

Description

一种咖啡炭纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维技术领域,涉及一种咖啡炭纤维及其制备方法。
背景技术
床品,是与人们日常生活息息相关的家庭用品,每个人一生中有近一半时间是在各种床品上度过的。床品通常由各种纤维编织而成,包括聚酯纤维、麻纤维、蚕丝纤维、再生纤维素纤维等。然而,这些纤维大多为疏水性纤维,闷热不透气,不适合贴近肌肤,舒适性较差,在湿热的夏季极易产生异味;同时,由这些纤维编织而成的床品,容易积聚静电和灰尘,沾染的油污难以除去。
咖啡炭纤维是将咖啡豆添加入聚酯纤维中制成的一种功能性聚酯纤维,具有抑菌除臭、产生负离子、净化空气、吸湿排汗等特点。
201210280168.3公开了一种含咖啡炭的抗紫外线功能涤纶短纤维及其制备方法,该方法在利用咖啡渣制备咖啡炭的过程中,先在600-700℃煅烧0.5-2小时,然后再升温至800-1000℃煅烧1-3小时,得到咖啡炭。然而,这种方法需经过两步煅烧,在后续微粉化过程中有利于得到纳米级的咖啡炭粉体,但也使得方法变得繁琐。
201210465617.1公开了一种含咖啡炭的亲水聚酯纤维及其制备方法,该方法同样使用两步煅烧法得到咖啡炭,微粉化后的纳米级咖啡炭粉体与聚酯纤维切片混合、熔融纺丝,最终得到含咖啡炭的亲水聚酯纤维。但是,为了获得均一性良好的含咖啡炭的聚酯纤维,咖啡炭粉体的粒径需要足够小,为了与聚酯纤维切片充分混合需要较长的时间,且对研磨设备和混合设备要求较高,增加了咖啡炭纤维制备过程的物质成本和时间成本。
因此,建立一种简便、快速、低成本的咖啡炭纤维的制备方法,获得抑菌性能好、吸附能力强、回潮率高、速干性好、负离子发射能力高且均一性良好的咖啡炭纤维,对纤维技术领域具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足及实际需求,本发明提供了一种咖啡炭纤维及其制备方法,克服了现有咖啡炭纤维制备时间长、对设备要求高的缺点,制备得到抑菌性能好、吸附能力强、回潮率高、速干性好、负离子发射能力高且均一性良好的咖啡炭纤维。
第一方面,本发明提供一种制备咖啡炭纤维的方法,包括如下步骤:
(1)将咖啡豆经800-1200℃煅烧成咖啡炭;(2)将得到的咖啡炭研磨成目数为900-2000目的咖啡炭颗粒;(3)将所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆搅拌混合,得到咖啡炭原浆;(4)采用高压喷丝机将咖啡炭原浆喷射成咖啡炭纤维。
本发明采用特定温度下的一步煅烧法得到咖啡炭,简化了制备工艺,降低了设备要求;研磨得到的900-2000目的咖啡炭颗粒,具有较强的吸湿吸臭性能和较高的回潮率;采用聚酯纤维原浆与咖啡炭颗粒进行搅拌混合,有利于在较短时间内实现咖啡炭颗粒与聚酯纤维的充分混合,制备得到均一性良好、负离子发射能力高的咖啡炭纤维。
优选地,步骤(1)所述煅烧温度为900-1100℃,例如可以是900℃、920℃、950℃、980℃、1000℃、1020℃、1050℃、1080℃或1100℃,优选为1000℃。
本发明中,发明人发现采用煅烧温度为1000℃的一步煅烧法,不仅可以实现咖啡豆的充分煅烧,获得具有较强吸附性能的咖啡炭,而且简化了制备工艺,降低了对生产设备的要求。
优选地,步骤(2)所述目数为900-2000目,例如可以是900目、910目、920目、950目、980目、1000目、1050目、1100目、1150目、1200目、1250目、1300目、1350目、1400目、1450目、1500目、1550目、1600目、1650目、1700目、1750目、1800目、1850目、1900目、1950目或2000目,优选为1000-1500目,进一步优选为1000目。
优选地,步骤(3)所述的咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比为1:(11-20),例如可以是1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20,优选为1:(11-15),进一步优选为8:92。
本发明中,发明人发现当咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比优化在1:(11-15)时,制备的咖啡炭纤维的性能得到显著提高,当咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比进一步提高到8:92时,制备的咖啡炭纤维抑菌值为2.0,抑菌率达99%,臭气减少率达94%,吸水率达120%,滴水扩散时间为0.6秒,蒸发速度达0.30g/h,芯吸高度经向为182mm,纬向为131mm。
优选地,步骤(3)所述搅拌的温度为200-800℃,例如可以是200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃,优选为300-700℃,进一步优选为400-600℃。
优选地,步骤(4)所述的高压喷丝机的压力为8-40MPa,例如可以是8MPa、10MPa、12MPa、15MPa、18MPa、20MPa、22MPa、25MPa、28MPa、30MPa、32MPa、35MPa、38MPa或40MPa,优选为10-30MPa。
优选地,步骤(4)所述喷射的温度为800-1000℃,例如可以是800℃、820℃、850℃、880℃、900℃、920℃、950℃、980℃或1000℃,优选为850-950℃。
优选地,所述方法还包括将咖啡豆进行前处理的步骤。
优选地,所述前处理具体包括:将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质。
作为优选技术方案,一种制备咖啡炭纤维的方法,包括如下步骤:
(1)前处理:将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质;
(2)将咖啡豆经800-1200℃煅烧成咖啡炭;
(3)将得到的咖啡炭研磨成目数为900-2000目的咖啡炭颗粒;
(4)将所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比1:(11-20)在温度为200-800℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆;
(5)采用8-40MPa高压喷丝机将咖啡炭原浆在温度800-1000℃下喷射成咖啡炭纤维。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述方法制备得到的咖啡炭纤维。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明提供的一种制备咖啡炭纤维的方法,工艺简单、成本较低、降低了对设备的要求;
(2)本发明制备的咖啡炭纤维具有优异的抑菌性能,抑菌值最大为2.0,抑菌率最大为99%,能够有效抑制金黄色葡萄球菌的生长,具有良好的抗菌性能;
(3)本发明制备的咖啡炭纤维具有优异的吸附性能吸水率最高为120%,吸臭率最高为94%,具有优良的吸湿吸臭能力;
(4)本发明制备的咖啡炭纤维具有优异的速干性能,所述咖啡炭纤维蒸发速度最快为0.30g/h,滴水扩散时间最短为0.6秒,可以快速晾干;
(5)本发明制备的咖啡炭纤维芯吸高度经向最大为182mm,纬向为131mm,舒适性能良好,可以作为原料用于床品的制作。
附图说明
图1为本发明制备的咖啡炭纤维的示意图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合实施例对本发明作进一步地说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。
实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件,或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。
实施例1
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,800℃煅烧成咖啡炭,并研磨成2000目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为1:20在温度为200℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在40MPa、800℃下喷射成咖啡炭纤维,咖啡炭纤维结构如图1所示。
实施例2
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,1200℃煅烧成咖啡炭,并研磨成900目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为1:11在温度为800℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在8MPa、1000℃下喷射成咖啡炭纤维。
实施例3
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,900℃煅烧成咖啡炭,并研磨成1500目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为1:15在温度为300℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在30MPa、850℃下喷射成咖啡炭纤维。
实施例4
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,1100℃煅烧成咖啡炭,并研磨成1000目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为1:11在温度为700℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在10MPa、950℃下喷射成咖啡炭纤维。
实施例5
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,1000℃煅烧成咖啡炭,并研磨成1200目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为1:13在温度为400℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在20MPa、900℃下喷射成咖啡炭纤维。
实施例6
将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质后,1000℃煅烧成咖啡炭,并研磨成1000目的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比为8:92在温度为600℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆,采用高压喷丝机将咖啡炭原浆在20MPa、900℃下喷射成咖啡炭纤维。
对比例1
与实施例6相比,去除杂质的咖啡豆先在600-700℃煅烧0.5-2小时,然后再升温至800-1000℃煅烧1-3小时,得到的咖啡炭研磨成纳米级的咖啡炭颗粒,所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维切片混合、熔融纺丝,制得咖啡炭纤维。
对比例2
与实施例6相比,咖啡豆的煅烧温度为750℃,其他条件与实施例6相同。
对比例3
与实施例6相比,咖啡豆的煅烧温度为1300℃,其他条件与实施例6相同。
对比例4
与实施例6相比,咖啡炭颗粒的目数为800,其他条件与实施例6相同。
对比例5
与实施例6相比,咖啡炭颗粒的目数为2100,其他条件与实施例6相同。
对比例6
与实施例6相比,咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比为1:10,其他条件与实施例6相同。
对比例7
与实施例6相比,咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比为1:21,其他条件与实施例6相同。
各实施例和对比例中最终产物润滑油基础油的理化性能如表1所示。
表1本发明咖啡炭纤维的性能
从实施例1-6对比来看,通过将煅烧温度、咖啡炭课题的目数、咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比进一步优化,可以明显提高所述咖啡炭纤维的性能,当煅烧温度为1000℃、咖啡炭颗粒为1000目、咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比为8:92时,制备的咖啡炭纤维具有最优性能,抑菌值为2.0,抑菌率达99%,臭气减少率达94%,吸水率达120%,滴水扩散时间为0.6秒,蒸发速度达0.30g/h,芯吸高度经向为182mm,纬向为131mm。
与实施例6相比,在对比例1中,采用两步煅烧法得到咖啡炭,研磨至纳米级并与聚酯纤维切片混合、熔融纺丝,制备的咖啡炭纤维抑菌性能下降,抑,吸附性能、速干性能和舒适性较差,舒适性能降低;在对比例2和对比例3中,咖啡豆的煅烧温度不在本申请的保护范围内时,制备的咖啡炭纤维无抑菌性能,吸附性能、速干性能和舒适性较差;在对比例4和对比例5中,咖啡炭颗粒的目数不在本申请保护的范围内时,制备的咖啡炭纤维无抑菌性能,吸附性能、速干性能和舒适性较差;在对比例6和对比例7中,咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比不在本申请的保护范围内时,制备的咖啡炭纤维具有较弱的抑菌性能,吸附性能、速干性能和舒适性较差。
综上所述,本发明制备的咖啡炭纤维具有以下优点:
(1)抑菌性能优异:本发明制备的咖啡炭纤维的抑菌值最大为2.0,抑菌率最大为99%,能够有效抑制金黄色葡萄球菌的生长,具有良好的抗菌性能,而对比例中的咖啡炭纤维仅具有较弱的抗菌性能甚至没有抗菌性能;
(2)吸附性能优异:同类咖啡炭纤维的吸水率一般为100%,吸臭率一般为80%,而本发明制备的咖啡炭纤维的吸水率最高为120%,吸臭率最高为94%,具有优良的吸湿吸臭能力;
(3)速干性能优异:同类咖啡炭纤维的蒸发速度一般为0.18g/h,滴水扩散时间一般为5秒,而本发明制备的咖啡炭纤维的蒸发速度最快为0.30g/h,滴水扩散时间最短为0.6秒,可以快速晾干;
(4)舒适性高:同类咖啡炭纤维的芯吸高度经向一般为90mm,纬向为90mm,而本发明制备的咖啡炭纤维的芯吸高度经向最大为182mm,纬向为131mm,舒适性能良好,可以作为原料用于床品的制作。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种制备咖啡炭纤维的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将咖啡豆经800-1200℃煅烧成咖啡炭;
(2)将得到的咖啡炭研磨成目数为900-2000目的咖啡炭颗粒;
(3)将所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆搅拌混合,得到咖啡炭原浆;
(4)采用高压喷丝机将咖啡炭原浆喷射成咖啡炭纤维。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述煅烧温度为900-1100℃,优选为1000℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述目数为1000-1500目,优选为1000目。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆的质量比为1:(11-20),优选为1:(11-15),进一步优选为8:92。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述搅拌的温度为200-800℃,优选为300-700℃,进一步优选为400-600℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的高压喷丝机的压力为8-40MPa,优选为10-30MPa。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述喷射的温度为800-1000℃,优选为850-950℃。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将咖啡豆进行前处理的步骤;
优选地,所述前处理具体包括:将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)前处理:将咖啡豆烘干、萃取净化并去除杂质;
(2)将咖啡豆经800-1200℃煅烧成咖啡炭;
(3)将得到的咖啡炭研磨成目数为900-2000目的咖啡炭颗粒;
(4)将所述咖啡炭颗粒与聚酯纤维原浆按质量比1:(11-20)在温度为200-800℃下搅拌混合,得到咖啡炭原浆;
(5)采用8-40MPa高压喷丝机将咖啡炭原浆在温度800-1000℃下喷射成咖啡炭纤维。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到的咖啡炭纤维。
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