CN110541222A

CN110541222A - 一种抗菌弹性包覆线及其生产方法

Info

Publication number: CN110541222A
Application number: CN201810526171.6A
Authority: CN
Inventors: 张玉梅; 魏红英; 余小乐; 王彪
Original assignee: Shaoxing Yygw New Mstar Technology Ltd
Current assignee: Shaoxing Yygw New Mstar Technology Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-06
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: CN110541222B

Abstract

本发明提供了一种具有抗菌弹性包覆线及其生产方法，所述抗菌弹性包覆线包括：皮层材料与芯线，所述皮层材料包覆在芯线外，其中，所述皮层材料的至少部分区域晶相与非晶相发生相分离，所述皮层材料、芯线中的一种或几种含有抗菌剂。本发明所述的抗菌弹性包覆线，皮层材料晶相与非晶相发生相分离，实现了皮层径向收缩、与芯线轴向收缩(即径向膨胀)相结合，皮层与芯线紧密结合，从而提高了强度、抗弯折性、耐刮耐磨性以及弹性恢复率，拉伸、弯曲和压缩回弹率超过99％；拉伸、弯折和挤压时，芯线与皮层不易剥离。抗菌剂均匀分布于包覆线的皮层材料或者芯线之中，具有良好的抗菌抑菌效果，且耐水洗。

Description

一种抗菌弹性包覆线及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种纤维及其生产方法，尤其涉及一种抗菌弹性包覆线及其生产方法。

背景技术

较高强度的长丝或纱线，是很多鞋子、户外用品、背包等的首选材料；通常长丝或纱线是由很多根细小的单丝组成的复丝，在使用过程中存在易勾丝、不耐磨、不防水等缺点。目前的解决方法通常是对纺织品进行浸胶、涂层或覆膜处理，但处理后，纺织品特有的纤维间的空隙被覆盖，牺牲了纺织品的透气性、柔软性、光泽、纹路感等，而且涂层和织物间经常因为收缩差异影响其使用性、贴合性等。如果把复丝换成同等粗细的单丝，虽然能解决勾丝的问题，但单丝具有手感硬、舒适性差、不耐弯折、不防水的缺陷。

为解决上述问题，以高强复丝为芯线进行外层包覆防水层制备包覆线的方法已有生产和应用，这样既可以保留原有复丝的柔软的优点，又可以克服其易勾丝、不耐磨、不防水的缺点。目前，包覆防水层采用的原料以PVC为主，也有专利技术采用PE、PP等，这些材料由于回弹性较差，导致包覆线不耐弯折、包覆层与芯线结合不牢容易剥离等问题，尤其是PVC加工性能差，需要大量的加工助剂，如增塑剂等。

在现代生活中，人们不可人们不可避免地要接触到各种各样的细菌、真菌等微生物。这些微生物在合适的环境条件下会迅速生长繁殖，并通过接触传播疾病、影响人们的身体健康。抗菌纺织品一直备受青睐。目前市面上已存在大量的抗菌纺织品，这些抗菌纺织品多采用对纺织品表面进行抗菌涂层处理的方法制得，抗菌性能好，但耐洗性差，而且抗菌涂层严重影响了织物的透气性等服用性能。目前也有使用银纤维与棉等其他纤维混纺制得抗菌纺织品，但银纤维刚性大，纱线均匀度差，制成织物易起毛起球，耐磨性差，舒适性差。

发明内容

鉴于上述现有技术方法的缺陷，本发明提供一种具有抗菌性能、弹性回复率高、耐弯折、高强度兼具防水等特性的抗菌弹性包覆线及其生产方法。

本发明提供一种抗菌弹性包覆线，包括：皮层材料与芯线，所述皮层材料包覆在芯线外，其中，所述皮层材料的至少部分区域晶相与非晶相发生相分离，所述皮层材料、芯线中的一种或几种含有抗菌剂。

本发明所述的至少部分区域晶相与非晶相发生相分离，优选地是指沿长度方向，至少部分非晶相与至少部分晶相前后交替出现、和/或至少部分晶相分布于不同层内。

在一种优选实施例中，本发明所述的皮层材料中，所述部分区域为至少40％区域，更有选为至少60％区域，更有选为至少80％区域。

在一种优选实施例中，所述皮层材料与芯线之间可以是粘合或不粘合。

在一种优选实施例中，所述皮层材料通过弹力包覆在芯线表面。

在一种优选实施例中，皮层材料熔融温度＜200℃，更优选为≤180℃，更优选地所述皮层材料熔融温度为至少为50℃，更优选为80-180℃，更优选为100-150℃。

在一种优选实施例中，芯线熔融温度≥200℃，更优选为≥220℃，更优选为≥250℃。

在一种优选实施例中，皮层材料包括第一皮层材料和第二皮层材料，其中：所述第一皮层材料熔融温度T1满足：120<T1<200℃，更优选为140-180℃；所述第二皮层材料熔融温度T2优选为40-120℃，更优选为50-100℃，更优选为50-80℃。

其中，第一皮层材料和第二皮层材料可以是混合物，和/或：也可以是嵌段共聚物，例如，第一皮层材料与第二皮层材料作为嵌段共聚物的不同嵌段。

在一种优选实施例中，所述芯线强度优选为≥0.5cN/dtex，更优选为≥1cN/dtex，更优选为≥1.5cN/dtex，更优选为≥2cN/dtex，更优选为≥2.5cN/dtex，更优选为≥3cN/dtex，更优选为≥3.5cN/dtex，更优选为≥4cN/dtex，更优选为≥4.5cN/dtex。

在一种优选实施例中，所述皮层材料厚度为0.01-0.8mm，更优选为0.05-0.8mm，更有选为0.1-0.5mm。

在一种优选实施例中，所述皮层材料为热塑性弹性体。

更优选地，所述热塑性弹性体，可以是加成聚合物或缩聚物，所述加成可以是均聚物或共聚物，所述共聚物可以是嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物、接枝共聚物中的一种或几种。

更优选地，所述热塑弹性体可以是苯乙烯类热塑弹性体、双烯类热塑弹性体、聚氨酯类热塑弹性体、烯烃类热塑弹性体、聚氨酯类热塑弹性体、聚酯类热塑弹性体、聚酰胺类热塑弹性体、有机硅树脂中的一种或几种。更优选地，所述热塑弹性体可以是聚氨酯热塑弹性体(TPU)、聚醚酯热塑弹性体(TPEE)或聚醚酰胺热塑弹性体中的一种或几种的混合。

优选地，所述热塑性弹性体，可以含有质量比例不高于1％的颜料或染料。

优选地，所述热塑性弹性体，可以含有质量比例不高于10％的着色母粒。

优选地，所述热塑弹性体，可以含有助剂，所述助剂可以是包括、但不限于：增强剂、阻燃剂、防腐剂、润滑剂、抗老化剂中的一种或几种。更优选地，所述助剂不包括增塑剂。

更优选地，所述助剂在所述热塑性弹性中质量比例不高于5％，更优选为不高于3％，更优选为不高于1％。

优选地，所述抗菌剂在所述抗菌弹性包覆线中质量比例不高于8％，优选为1％-8％，更优选为3％-5％。

优选地，所述抗菌剂，可以以微胶囊的形式存在于所述热塑性弹性体中。

优选地，所述抗菌剂，可以是包括、但不限于：天然抗菌剂、有机抗菌剂、无机抗菌剂中的一种或几种。

其中，所述天然抗菌剂可以是核聚糖、芥末、蓖麻油、山葵中的一种或几种。

其中，所述有机抗菌剂可以是季铵盐、季鏻盐、双胍，醇类，酚类，有机金属类中的一种或几种。

其中，所述无机抗菌剂可以是银离子抗菌剂，磷酸盐类抗菌剂，溶解性玻璃类抗菌剂、光催化抗菌剂中的一种或几种。

优选地，所述芯线，可以是包括、但不限于：植物纤维、动物纤维、再生纤维、合成纤维中的任意一种或几种。

其中，所述植物纤维可以是亚麻纤维、竹纤维、棉纤维中的一种或几种。

其中，所述动物纤维可以是羊毛、骆驼毛、兔毛、蚕丝纤维中的一种或几种。

其中，所述合成纤维可以是聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、碳纤维、腈纶、丙纶中的一种或几种。

本发明所述芯线优选为至少包括合成纤维，具体可以包括PET、PBT、PA6、PA66工业长丝中的一种或几种的组合。

优选地，所述芯线，也可以是有色的。

在一种优选实施例中，所述芯线为长丝，并优选为复丝。

在一种优选实施例中，所述长丝可以是加捻或不加捻的丝。

其中，所述长丝连续长度优选为至少为1m，更优选为至少10m，更优选为至少100m，更优选为至少1000m。

本发明第二个方面是提供所述抗菌弹性包覆线的生产方法，所述生产方法包括：

皮层材料熔融，通过包覆机与芯线一起挤出，将皮层材料包覆在芯线表面，形成包覆线；皮层材料与芯线中的一种或几种含有抗菌剂；

在小于等于皮层材料熔融温度的温度下，皮层材料凝固在芯线表面，凝固过程中，对包覆线施加拉伸张力，在张力和温度共同作用下，皮层材料结晶与相分离同时发生；所述相分离是指晶区与非晶区的分离；

冷却成型。

在一种优选实施例中，所述抗菌剂负载于芯线。

在一种优选实施例中，所述抗菌剂可以是与皮层材料混合后熔融，或者在皮层材料熔融之后加入到皮层材料中。

在一种优选实施例中，所述温度为皮层材料玻璃化转变温度与熔融温度之间的任意温度值或温度区间，优选地，不包括皮层材料玻璃化转变温度、皮层材料熔融温度。

更优选地，所述温度为皮层材料熔融温度之下50℃至芯线熔融温度以下。更优选地，将温度加热至皮层材料熔融温度之下30℃至芯线熔融温度以下。

在一种优选实施例中，所述皮层材料在挤出温度下熔体粘度为至少500Pa·s，更优选为800～2000Pa·s，优选为1000-1500Pa·s。

在一种优选实施例中，所述施加拉伸张力是通过拉伸包覆线的速度大于挤出速度来实现。更优选地，拉伸包覆线的速度至少为挤出速度的1.01倍，更优选为1.01-1.5倍，更优选为1.05-1.2倍，如1.1倍。

在一种优选实施例中，所述拉伸包覆线的速度为1-1000m/min，优选为2-900m/min，更优选为5-800m/min。

本发明上述内容中，所给出的数值范围均可以是指从该范围内选取一个或更多个固定数值或者数值区间。

本发明所述抗菌弹性包覆线以及生产所述抗菌弹性包覆线的方法，具有如下优点：

1)经过热定型工艺，实现了皮层径向收缩、与芯线轴向收缩(即径向膨胀)相结合，皮层与芯线紧密结合，从而提高了强度、抗弯折性、耐刮耐磨性以及弹性恢复率，拉伸、弯曲和压缩回弹率超过99％；拉伸、弯折和挤压时，芯线与皮层不易剥离；

2)本申请采用熔融加工，不使用溶剂和增塑剂，产品安全无毒；

3)芯线采用高强度复丝的情况下，具有柔软、强韧特效，为包覆线提供良好的拉伸强度和弯折强度；

4)皮层和芯线为热塑性材料的情况下，可通过回收再利用。

5)抗菌剂或抗菌微胶囊均匀分布在皮层材料或者芯线之中，具有良好的抗菌抑菌效果，且耐水洗。

具体实施方式

本发明生产的抗菌弹性包覆线，由皮层和芯线组成，皮层为热塑性弹性体，例如可以是聚氨酯(TPU)、聚醚酯(TPEE)或聚醚酰胺中的一种或几种的混合。所述芯线为长丝，例如可以是聚酯、聚酰胺6、聚酰胺66工业长丝中的一种或几种的组合。

实施例1(EX1)

皮层的材料选用聚氨酯热塑弹性体，芯线选用不加捻聚酯长丝。热塑性弹性体可以含有质量比例不高于1％的颜料或染料，通过加入颜料或染料，使包覆线具有相应的颜色效果，可免去后续纺织品加工过程中的染色工艺。同样，芯线也可以是有色的。

抗菌弹性包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

将熔融后的聚氨酯中加入质量比例为3％的抗菌剂并混合均匀，通过包覆机包覆挤出，包覆在芯线的表面，得到包覆线。挤出温度为大于聚氨酯熔融温度，并控制挤出过程中聚氨酯熔体粘度为16000Pa·S。

步骤2

挤出的包覆线降温至聚氨酯熔融温度以下、玻璃化转变温度以上，聚氨酯凝固并均匀分布在聚酯长丝芯线的表面，另一端卷绕在辊上。

本发明中，卷绕过程中，卷绕对包覆线形成拉伸，拉伸速度大于挤出速度，如拉伸速度/挤出速度＝1.2，则对包覆线形成一个拉伸张力。

从而在张力和温度的共同作用下，皮层材料发生结晶的同时，结晶相与非晶相在拉伸过程中发生相分离。

进过该热定型工艺，皮层沿径向方向向芯线收缩；同时芯线内部应力消除，发生轴向收缩，即沿径向方向向皮层膨胀，芯线长丝与向内渗透的皮层材料紧密结合。皮层和芯线长丝的结晶度和取向度都得到了提升，从而皮层与芯线紧密结合。

步骤3

冷却成形，打卷。

本实施例得到的抗菌弹性包覆纱皮层厚度为0.1mm，弹性回复率为99％以上。

实施例2(EX2)

皮层的材料选用聚醚酯，芯线选用聚酯长丝与聚酰胺长丝的组合(可以是不加捻或加捻)，聚酯与聚酰胺长丝的质量比例为2:1。

抗菌弹性包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

将含有质量比例为5％的抗菌剂的聚醚酯材料熔融后，通过包覆机包覆挤出，包覆在芯线的表面，得到包覆线。挤出温度为150℃。

步骤2

挤出的包覆线降温至聚醚酯熔融温度以下、玻璃化转变温度以上，聚醚酯凝固并均匀分布在聚酰胺长丝芯线的表面，另一端卷绕在辊上。

本发明中，卷绕过程中，卷绕对包覆线形成拉伸，拉伸速度大于挤出速度，如拉伸速度/挤出速度＝1.05，则对包覆线形成一个拉伸张力。

步骤3

本实施例得到的抗菌弹性包覆纱皮层厚度为0.2mm，弹性回复率为99％以上。

实施例3(EX3)

皮层的材料选用聚醚酰胺，芯线选用PA66长丝。

抗菌弹性包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

将熔融后的聚醚酰胺材料加入质量比例为3％的抗菌剂并混合均匀，通过包覆机包覆挤出，包覆在芯线的表面，得到包覆线。挤出温度为180℃。

步骤2

挤出的包覆线降温至聚醚酰胺熔融温度以下、玻璃化转变温度以上，聚醚酰胺凝固并均匀分布在PA66长丝芯线的表面，另一端卷绕在辊上。

步骤3

实施例4(EX4)

皮层的材料选用聚醚酰胺，芯线选用PET长丝。

抗菌弹性包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

步骤2

挤出的包覆线降温至聚醚酰胺熔融温度以下、玻璃化转变温度以上，聚醚酰胺凝固并均匀分布在PET长丝芯线的表面，另一端卷绕在辊上。

本发明中，卷绕过程中，卷绕对包覆线形成拉伸，拉伸速度大于挤出速度，如拉伸速度/挤出速度＝1.1，则对包覆线形成一个拉伸张力。

步骤3

冷却成形，打卷。

本实施例得到的抗菌弹性包覆纱皮层厚度为0.15mm，弹性回复率为99％以上。

对比例1(P1)

皮层的材料选用PE，芯线选用不加捻聚酯长丝。

包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

将熔融后的PE通过包覆机包覆挤出，包覆在芯线的表面，得到包覆线。挤出温度为100℃。

步骤2

挤出的包覆线经过冷水或冷空气降温至室温，PE凝固并包覆在聚酯长丝芯线的表面，另一端卷绕在辊上。

卷绕速度等于挤出速度，未形成拉伸张力。

步骤3

冷却成形，打卷。

对比例2(P2)

皮层的材料选用PE，芯线选用不加捻聚酯长丝。

包覆纱的制备方法步骤为：

步骤1

步骤2

卷绕速度大于挤出速度，形成拉伸张力，但由于冷却过快，无法形成相分离。

步骤3

冷却成形，打卷。

本发明所得抗菌弹性包覆线性能检测方法如下：

1、防水性

使用接触角仪(接触角测量仪、表面张力仪)测量材料与水的表面接触角，接触角越大，则防水性越好。

2、强度检测

根据GB/T 14344-2008测试弹性包覆线的强度。

3、弹性回复率检测

根据FZ/T70006-2004测试弹性回复率。

4、耐刮耐磨

马丁代尔法测试抗起毛球等级。

5、抗菌性

根据AATCC 100—2004纺织品抗菌整理的评定。

本发明所得弹性包覆线性能检测结果如下：

表1，本实施例1-4包覆线检测结果

	EX1	EX2	EX3	EX4	P1	P2
							对水接触角(度)	150	155	157	153	-	-
拉伸断裂强度(cN/dtex)	4.0	3.7	3.6	3.3	-	-
							钩接强度率(％)	＞95	＞95	＞95	＞95	-	-
弹性回复率(％)	＞99	＞99	＞99	＞99	52	53
							抗起毛起球等级	5	5	5	5	差	差
细菌减少率(％)	52	65	71	40	0	0

可见，本申请提供的制备弹性包覆线的方法，由于结晶与相分离同时发生，从而确保了皮层材料良好的弹性回复率和抗弯折性、以及耐磨性，皮层材料中加入抗菌剂，确保了包覆线良好的抗菌抑菌性能。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种抗菌弹性包覆线，其特征在于，包括：皮层材料与芯线，所述皮层材料包覆在芯线外，其中，所述皮层材料的至少部分区域晶相与非晶相发生相分离，所述皮层材料、芯线中的一种或几种含有抗菌剂。

2.根据权利要求1所述的抗菌弹性包覆线，其特征在于，所述部分区域为至少40％区域。

3.根据权利要求1所述的抗菌弹性包覆线，其特征在于，皮层材料包括第一皮层材料和第二皮层材料，其中：所述第一皮层材料熔融温度T1满足：120<T1<200℃，所述第二皮层材料熔融温度T2为40-120℃。

4.根据权利要求1所述的抗菌弹性包覆线，其特征在于，所述抗菌剂选自天然抗菌剂、有机抗菌剂、无机抗菌剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的抗菌弹性包覆线，其特征在于，所述抗菌剂在所述抗菌弹性包覆线中质量比例为1％-8％。

6.一种生产抗菌弹性包覆线的方法，其特征在于，包括：

冷却成型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度为皮层材料玻璃化转变温度与熔融温度之间的任意温度值或温度区间。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述施加拉伸张力是通过拉伸包覆线的速度大于挤出速度来实现。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，皮层材料熔融温度＜200℃，芯线熔融温度≥200℃。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述皮层材料在挤出温度下熔体粘度800～2000Pa·s。