CN112617392A

CN112617392A - 一种纺丝刷毛的制造方法以及含有其纺丝刷毛制成的刷具

Info

Publication number: CN112617392A
Application number: CN202011468608.9A
Authority: CN
Inventors: 阳春; 蓝小平; 舒利英
Original assignee: Dongguan Global Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Global Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明涉及一种纺丝刷毛的制造方法，包括以下步骤：将熔融物以均匀地速率、通过喷丝板的喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，将冷却后的丝束油浸、拉伸。其中使用特定成分的油剂以及多辊拉伸的工艺选择，相比于现有技术常规的制造方法中，本发明工艺制备的纺丝刷毛具有优于现有技术的物理性质：线密度≥3.0 tex、断裂强度≥40 cN/tex、断裂伸长率≥10％、断裂模量≥500 cN/tex；同时还具有良好的生物降解特性，对环境友好。

Description

一种纺丝刷毛的制造方法以及含有其纺丝刷毛制成的刷具

技术领域

本发明涉及一种刷具，尤其涉及一种纺丝刷毛的制造方法以及含有其纺丝刷毛制成的刷具

背景技术

市场上的刷毛用具包括牙刷、沐浴球丝、化妆刷的材材在很长一段时间内是由天然毛材例如马毛、山羊毛、松鼠毛等制成。天然毛材在肌肤上的触感良好，并且对化妆材料例如粉材的拾取性以及释放性也良好。在市场上有各种由天然毛材制成的化妆刷。但是，由于天然毛材供应量有限，并且各个供应商提供的毛材的质量也不尽相同，甚至各个批次的毛材的质量也不尽相同，所以，近年来提出使用合成单丝来代替天然毛材。目前现有技术中，对于合成刷毛用的人工单丝一般都是采用熔融聚合物纺丝来制备成品纺丝，经模具加工后得到最终刷具。

CN108514211A公开了一种刷毛、化妆刷、刷毛的制备方法及刷毛的挤出模具，该化妆刷包括刷杆和刷头，刷头上具有刷毛，刷毛的末端具有两个或两个以上的毛峰；该制备方法依次包括树脂干燥、挤出纺丝和氧化出峰；该挤出模具包括模具本体，模具本体上开设有若干贯穿模具本体的挤出孔道，挤出孔道的内壁上沿周向突出设置有若干凸位，通过凸位而于产品表面成型出若干内凹位，并通过内凹位而使产品的端部形成多个外扩头部。本发明在每根刷毛的末端设置两个或两个以上的毛峰，生产出来的化妆刷的刷毛触感更细腻、柔软、舒适，并且相邻的两毛峰之间间距减小，峰形更挺、更耐用，并且增大了刷毛的表面积、提高了毛峰的细腻度，吃粉程度更高，使用舒适，实用性强。

CN1176623C公开了一种以天然高分子材料蚕丝作为主要原料制备而成的刷毛，它以脱胶后的蚕丝粘并在一起为芯线，外围以蚕丝蛋白为包覆层，经烘干、高压汽蒸法或酒精浸泡法硬化和不溶化处理后，使蚕丝纤维具有一定的硬度。由于蚕丝蛋白对人体无毒性，无刺激作用，具有良好的生物相容性，因此，本发明所提供的蚕丝刷毛特别适合于作为牙刷、化妆刷等与人体直接接触的刷类制品的刷毛，具有广阔的应用前景。

CN105803563A公开了一种化妆刷用单丝，其由以下组合物构成：92-100重量％的聚对苯二甲酸丙二醇酯，0-5重量％的其它聚合物，和0-3重量％的着色剂；其中，所述其它聚合物选自PBT、PET和PA；所述单丝的一端或两端呈圆锥状并且表面上具有凹凸状致密网纹；从圆锥的尖端至圆锥的底部的高度为1.0-5.0mm；所述单丝的直径为0.05-0.2mm；所述凹凸状致密网纹是通过将包含单丝的丝束的一端或两端浸入加热到100-120℃的碱性处理液中保持100-140分钟，然后用酸性处理液中和100-140分钟形成的。这种单丝具有优异的将粉抓起并施于指定表面的能力。本发明还涉及上述化妆刷用单丝的制备方法和由其制成的化妆刷。

虽然现有技术中对纺丝刷毛的制造方法存在不少的研究，但是目前存在一些不足，如工艺处理对纺丝刷毛成品性质不可控，从而影响了对刷毛进一步商业化应用的限制。

发明内容

本发明的目的，提供一种通过优化工艺，尤其优化热态拉伸工序前后的工序，来对纺丝刷毛的特性作出调控的纺丝刷毛的制造方法。

本发明纺丝刷毛的制备方法中，主要对以下工艺方面作出优化以实现对成品性质作出调控：

首先是熔融物通过喷丝板后的处理，优化油浸工序。油浸的作用在于使用纤维产生一定的集束性而不致散乱，同时还赋予纤维一定的平滑性，使其摩擦时不损害纤维本身。因此油浸油剂的选择可以影响丝束的拉伸性能。因此，本发明优选从已知的纺丝油剂混合物中选择产生相对最低的纤维摩擦的混合物。本发明中，优选选择油浸时的油品含有类似表面活性剂、稳定剂的成分，有利于降低表面基团的排斥力，降低摩擦阻力。

油浸后的拉伸工艺对决定纺丝成品性质的有着重要的影响。本发明在热态拉伸时，采用双辊拉伸，相比于单辊拉伸，双辊拉伸的速率更加平稳，成品可以直接成型在拉伸机的加热辊上；优选的，本发明在热态拉伸时，发现适当时间的预热丝束对整个拉伸效果具有积极的作用，如软化丝束，使拉伸更加流畅，不易出现断丝等。优选的，本发明采用温度不同的两个加热辊来实现温度梯度。更优选的，第一加热辊的温度设定为60～80℃，所述第二加热辊的温度设定为90～100℃，如此的温度区间设定对成品纺丝的性质有积极的改善，如线密度以及强度方面都有提升。

具体的，本发明提供的一种纺丝刷毛的制造方法如下：

一种纺丝刷毛的制造方法，包括以下步骤：

1)将熔融物以均匀地速率、通过喷丝板的喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化，其中熔融物含有质量分数为90-95％的具有生物可降解性的聚合物以及5-10％的丙烯酸甲酯；

2)将冷却后的丝束油浸，其中油剂成分中含环氧乙烷或二甲基甲酰胺的质量分数为50％以上；然后通过在拉伸机的加热辊之间进行热态拉伸，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛；其中以所述丝束的初始长度为基准，拉伸机设定好拉伸倍率后在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为60～80℃，所述第二加热辊的温度设定为90～100℃。

优选的，步骤2中，在油浸后排油，立即进行一个将所述丝束进行干燥的工序。由于在干燥过程中可能会出现轻微的收缩，这通常对随后的拉伸有利。但是，在设定收缩程度时，必须确保丝束在通过干燥辊时始终处于张力状态。优选的，干燥操作是在温度设定恒温、无氧条件下的干燥箱内进行；优选温度设定为45～65℃。

优选的，生物可降解聚合物可选择聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的一种或其组合。

优选的，步骤2中，拉伸倍率设定为3.5～5倍。

优选的，步骤1中，喷丝板的喷丝孔的形状为圆形、三角形、四角形的一种。

具体地，本发明还提供一种该制造方法得到的纺丝刷毛制成的刷具，其特征在于，刷具包括纺丝刷毛和承载上述纺丝刷毛的载体。

优选的，所述载体的材料选择为硬质塑料材料；优选的，选择苯乙烯丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯丁二烯的一种或组合。

相比于现有技术常规的制造方法中，本发明工艺制备的纺丝刷毛具有如下优良的物理性质：线密度≥3.0tex、断裂强度≥40cN/tex、断裂伸长率≥10％、断裂模量≥500cN/tex。同时，制备得到的纺丝刷毛具有生物可降解效果，达到国家垃圾填埋标准，对环境友好。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明制造纺丝刷毛的工艺详细阐述如下：

本发明纺丝刷毛的原材料，选择生物可降解聚合物，生产出的纺丝刷毛具有生物可降解性对环境比较友好；同时其具有良好的韧性，特别是具有高的(初始)断裂模量。一般通过溶剂纺丝生产具有生物可降解聚合物的纺织纤维和长丝。为促进熔融物质的流动性和表面活性，一般在生物可降解聚合物中加入一些表面活性剂，本发明中选择丙烯酸甲酯。本发明中，将熔融物以均匀地速率、通过喷丝板的喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化，其中熔融物含有质量分数为90-95％的聚合物以及5-10％的丙烯酸甲酯。另外，视具体需要，还可以加一些无机增强粉末，如SiO₂。

油浸工艺时，选择特定的油剂，能够降低丝束间的摩擦阻力，同时增加集束性。将冷却后的丝束油浸，其中油剂成分选择环氧乙烷或二甲基甲酰胺的质量分数为50％以上，然后通过拉伸机的加热辊之间进行热态拉伸。拉伸时，以所述丝束的初始长度为基准，得到纺丝，其中拉伸机设定好拉伸倍率设定为3.5～5倍后在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为60～80℃，所述第二加热辊的温度设定为90～100℃。步骤2中，在排油后，可以加入一个立即将所对丝束进行干燥的工序。由于在干燥过程中可能会出现轻微的收缩，这通常对随后的拉伸有利。但是，在设定收缩程度时，必须确保丝束在通过干燥辊时始终处于张力状态。应选择滚筒的温度，以确保当丝束离开干燥机时，其残留水分非常低，即理想情况下小于1％。优选的，干燥操作是在温度设定恒温、无氧条件下的干燥箱内进行；优选温度设定为45～65℃。

喷丝板的喷丝孔的形状为圆形、三角形、四角形的一种，优选圆形。本发明得到的长丝优选具有大于2.5至约30tex的线密度。圆形横截面的纺丝，则其对应于约0.05至0.20mm的直径。

另外，本发明还提供一种含有其纺丝刷毛制成的刷具，其特征在于，刷具包括纺丝刷毛和承载上述纺丝刷毛的载体。

优选的，载体的材料选择为硬质塑料材料；优选的，选择苯乙烯丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯丁二烯的一种或组合。

可以采用注塑成型的方法制造刷具，在第一模具中，由熔融载体材料填充，制造出的载体具有手柄件、颈部件和头部件；第二模具中，排列放置切割好的纺丝刷丝，然后通过注塑成型的方法，将熔融的载体的材料注入第二模具中，成型刷具，刷具可以为牙刷或化妆刷。

实施例1

1)将组成为95％的聚乳酸以及5％的丙烯酸甲酯的熔融物，以均匀地速率、通过喷丝板的圆形喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化，其中；2)将冷却后的丝束油浸，油剂成分含有环氧乙烷质量分数为50％以上；油浸后在干燥箱内恒温45℃进行干燥60min；然后通过拉伸机的加热辊进行热态拉伸，以所述丝束的初始长度为基准，其中拉伸机设定为5倍的拉伸倍率，在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为80℃，所述第二加热辊的温度设定为100℃，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛。

实施例2

1)将组成为90％的聚丁二酸丁二醇酯以及10％的丙烯酸甲酯的熔融物，以均匀地速率、通过喷丝板的圆形喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化；2)将冷却后的丝束油浸，油剂成分含有环氧乙烷质量分数为60％；油浸后在干燥箱内恒温45℃进行干燥50min；然后通过拉伸机的加热辊进行热态拉伸，以所述丝束的初始长度为基准，其中拉伸机设定为3.5倍的拉伸倍率，在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为70℃，所述第二加热辊的温度设定为100℃，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛。

实施例3

1)将组成为92％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯以及8％的丙烯酸甲酯的熔融物，以均匀地速率、通过喷丝板的圆形喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化；2)将冷却后的丝束油浸，油剂成分含有二甲基四酰胺质量分数为50％；油浸后在干燥箱内恒温45℃进行干燥60min；然后通过拉伸机的加热辊进行热态拉伸，以所述丝束的初始长度为基准，其中拉伸机设定为4倍的拉伸倍率，在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为70℃，所述第二加热辊的温度设定为100℃，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛。

实施例4

1)将组成为91％的聚丁二酸丁二醇酯以及9％的丙烯酸甲酯的熔融物，以均匀地速率、通过喷丝板的圆形喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化；2)将冷却后的丝束油浸，油剂成分含有环氧乙烷质量分数为70％；油浸后在干燥箱内恒温50℃进行干燥60min；然后通过拉伸机的加热辊进行热态拉伸，以所述丝束的初始长度为基准，其中拉伸机设定为5倍的拉伸倍率，在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为85℃，所述第二加热辊的温度设定为95℃，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛。

实施例5

1)将组成为99％的聚乳酸以及1％的丙烯酸甲酯的熔融物，以均匀地速率、通过喷丝板的圆形喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化，其中；2)将冷却后的丝束油浸，油剂成分含有环氧乙烷质量分数为70％；油浸后在干燥箱内恒温50℃进行干燥55min；然后通过拉伸机的加热辊进行热态拉伸，以所述丝束的初始长度为基准，其中拉伸机设定为4倍的拉伸倍率，在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为70℃，所述第二加热辊的温度设定为100℃，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛。

对比例

将实施例1中的热态拉伸改成恒温80℃、单辊拉伸，其余工艺参数不变，得到的纺丝刷毛为对比例样品。

对上述实施例和对比例得到样品作性能测试，结果如表1所示。

表1

本发明工艺方法制备出来的纺丝刷毛产品，其具有线密度≥3.0tex，断裂强度≥40cN/tex、断裂伸长率≥10％、断裂模量≥1500cN/tex的特性，都优异于相比于现有技术纺丝刷毛的性质，经久耐用。

对实施例1-5的纺丝刷毛样品，在受控堆肥条件下，进行180天以内相对生物分解率的测试，结果如表2。

表2

样品	降解率％
		实施例1	93.9％
实施例2	92.6％
		实施例3	93.4％
实施例4	96.1％
		实施例5	92.9％

由表2生物降解测试可以看出，本发明的生物降解纺丝刷毛降解速率快，在受控堆肥条件下，180天以内相对生物分解率应超过90％，符合标准EN13432中的规定。

同时，本发明制造的纺丝刷毛还能够用来制成刷具，刷具包括纺丝刷毛和承载上述纺丝刷毛的载体。优选的，载体的材料选择为硬质塑料材料；优选的，选择苯乙烯丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯丁二烯的一种或组合。

其实施方式为：

采用注塑成型的方法制造刷具，第一模具中，由熔融载体材料填充，制造出的载体具有手柄件、颈部件和头部件，其中载体的材料选择苯乙烯丙烯腈；第二模具中，排列放置切割好的纺丝刷丝，然后通过注塑成型的方法，将熔融的载体的材料注入第二模具中，成型得到化妆刷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种纺丝刷毛的制造方法，包括以下步骤：

1）将熔融物以均匀地速率、通过喷丝板的喷丝孔以获得均匀的纺丝丝束，使所述纺丝的丝束在喷丝孔出来后均匀冷却以硬化，其中熔融物含有质量分数为90-95%的具有生物可降解性的聚合物以及5-10%的丙烯酸甲酯；

2）将冷却后的丝束油浸，其中使用的油剂成分中含环氧乙烷或二甲基甲酰胺的质量分数为50％以上；然后通过在拉伸机的加热辊之间进行热态拉伸，冷却后裁剪得到设定长度的纺丝刷毛；其中以所述丝束的初始长度为基准，拉伸机设定好拉伸倍率后在第一加热辊与第二加热辊之间拉伸所述丝束，将所述第一加热辊的温度设定为60～80℃，所述第二加热辊的温度设定为90～100℃。

2.如权利要求1所述的一种纺丝刷毛的制造方法，其特征在于，步骤2中，在油浸后排油，立即进行干燥，干燥操作是在温度设定恒温、无氧条件下的干燥箱内进行，温度设定为45～65℃。

3.如权利要求1所述的一种纺丝刷毛的制造方法，其特征在于，步骤2中，拉伸倍率设定为3.5～5倍。

4.如权利要求1所述的一种纺丝刷毛的制造方法，其特征在于，步骤1中，所述具有生物可降解性的聚合物为聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的一种或其组合。

5.如权利要求1所述的一种纺丝刷毛的制造方法，其特征在于，步骤1中，喷丝板的喷丝孔的形状为圆形、三角形、四角形的一种。

6.一种该制造方法得到的纺丝刷毛制成的刷具，其特征在于，刷具包括如权利要求1-4之一制造方法得到的纺丝刷毛和承载上述纺丝刷毛的载体。

7.如权利要求5所述的刷具，其特征在于，所述载体的材料选择为硬质塑料材料。

8.如权利要求6所述的刷具，其特征在于，所述硬质塑料选择苯乙烯丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯或者苯乙烯丁二烯的一种或组合。