CN113174664B - 一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法。该方法包括：将粘胶短纤维按开清棉工序制得粘胶棉卷，经梳棉工序，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射到梳理后、集束成条前增加的棉网输送装置上，经喇叭口集束，经二道并条，得到粘胶熟条，然后喂入喷气涡流纺纱机，锦纶长丝经导丝装置从前罗拉和第二罗拉的隔距间喂入，涡流纺纱。该方法制备得到的包芯纱具有良好的抗菌持久性，且涡流纺包芯纱能够融合锦纶芯丝强力高、耐磨的优点，条干均匀性好，纺制效率高，具有很好的经济价值。

Description

一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法
技术领域
本发明属于新型纺纱技术领域，特别涉及一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法。
背景技术
随着经济、科技的发展，现代人越来越注重纺织品的功能性，追求纺织品的清洁性、舒适性、防护性。微生物虽然平时见不到，但它却无时无刻不存在于我们的周围环境，流感、霍乱等传染病、手足癣等皮肤病、发臭的衣物等都是由细菌和病毒所引起的。微生物严重地影响了人类的生活，因此能够抗菌、抑菌、防臭的纺织品应运而生。
目前市面上的抗菌纺织品，因考虑到成本的因素，大多采用纺织品后处理的方法制得。主要有(1)对成品进行抗菌涂层整理，该方法生产效率高、短时间内抗菌性能良好，但是因为涂层与纺织品间界面的结合力较弱，几次洗涤后因涂层脱落，丧失抗菌性能；(2)在纤维、纱线或者纺织品表面接枝，该法可以赋予纺织品良好的抗菌性，但流程繁琐、可控性差、制备效率低；(3)通过共混纺丝法将抗菌剂加入高聚物中进行纺丝，该法工艺简单、成本低廉，但其主要适用于部分溶液纺丝，因为熔融纺丝对抗菌剂的耐高温性要求极高，且抗菌剂的用量会影响纤维的纺丝性能。因此，制备成本低廉、工艺简单，满足消费者需求的抗菌纺织品仍在研究和开发中。
纳米材料是当前研究热门的高新材料之一，具有小尺寸效应、量子尺寸效用、表面效用等优势，随着纳米技术的发展，纳米抗菌材料的安全、高效、广谱的优势得到广泛关注和应用。而静电纺丝方法是制备纳米纤维最可控、最高效便捷的方法，且成本低廉，可以产业化。常用的抗菌剂三氯生熔点56-60℃和季铵盐熔点100℃左右，在纺织产品染色(90-100℃)、热定型(160-180℃)以及洗涤烘干过程中易发生分解失去抗菌性能。
喷气涡流纺是目前纺纱系统中一项最新型纺纱技术，国内2005年开始，少数企业引进了喷气涡流纺设备，并取得良好的经济效益。喷气涡流纺直接由棉条纺纱卷绕成筒纱，纺纱工艺流程短；纺纱速度极高，是环锭纺的15-20倍；设备自动化程度高，减少用工；纱线毛羽少、条干好、染色性好。
中国专利CN 106245165 B公开了纳米静电纺丝与短纤维涡流纺纱一体化成纱的方法，该发明专利在涡流纺纱机的每一个牵伸系统的前胶辊上方设纳米粉释放和静电纺丝装置，静电纺喷丝头喷出的纳米纤维喷射到铺放有纳米粉的接受面上，形成了吸附有纳米粉的纳米纤维网，再经输出面喂入涡流纺纱机的前罗拉钳口处，与经牵伸的短纤维须条进行混合，进入涡流纺纱器加捻成纱。该法虽然能纺制出纳米纤维与短纤维复合的涡流纱，但因为是直接将纳米纤维网喷到短纤维须条里，没有经过前道工序的牵伸混合，纳米纤维网很难均匀地分散在纱体内，纳米纤维也因没有牵伸混合易成团簇堵塞涡流纺喷头，特别地纳米纤维网没有与短纤维均匀复合导致纳米纤维在洗涤和日常使用摩擦过程中掉落，造成纳米纤维的功能性难以持久。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法，以克服现有技术中抗菌纺织品抗菌持久性差等缺陷。
本发明提供一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法，包括：
(1)将粘胶短纤维按开清棉工序制得粘胶棉卷；
(2)将抗菌剂加入高聚物溶液中，得到纺丝液，其中抗菌剂为改性季铵盐，纺丝液中高聚物的浓度为8-15wt％，抗菌剂的浓度为2wt％-6wt％；
(3)将步骤(1)中粘胶棉卷经梳棉工序，在梳理后、集束成条前增加棉网输送装置，将步骤(2)中纺丝液进行静电纺丝，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射到棉网输送装置上，使纳米纤维沉积到粘胶棉网上，经喇叭口集束，得到粘胶生条；
(4)将步骤(3)中胶生条经二道并条，得到粘胶熟条，然后喂入喷气涡流纺纱机，锦纶长丝经导丝装置从前罗拉和第二罗拉的隔距间喂入，涡流纺纱，得到喷气涡流纺包芯纱。
优选地，上述方法中，所述步骤(1)中开清棉工序中抓棉机打手转速为740-760r/min，刀片伸出肋条距离为2-3mm，开棉机梳针打手转速为460-500r/min，成卷机综合打手转速为860-880r/min，风扇转速为1100-1200r/min，给棉罗拉与打手隔距为14-16mm，棉卷罗拉转速为10-12r/min，棉卷定量为260-300g/m，棉卷长度为30-32m。
更优选地，所述开清棉工序采用“多梳适打、降低速度、放大隔距”的工艺原则。
上述开清棉工序中，由于粘胶纤维长度长、整齐度好、短绒和杂质少，采用“多梳少打、降低速度、放大隔距”的工艺原则，减少纤维损伤和棉结的产生。
优选地，上述方法中，所述步骤(2)中纺丝液的溶剂为DMF或去离子水；高聚物为聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA或聚氧化乙烯PEO。
优选地，上述方法中，所述步骤(2)中改性季铵盐为季铵盐接枝改性的SBA-15。
优选地，上述方法中，所述步骤(2)中季铵盐包括十二烷基二甲基苄基氯化铵、苯扎溴铵/溴化苄烷铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、(Z)-3-庚基-2-((3-庚基-4-甲基噻唑-2(3H)-亚基)甲基)-4-甲基噻唑-3-鎓碘化物等。
优选地，上述方法中，所述季铵盐接枝改性的SBA-15的制备方法为：将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于混合溶剂中，加入SBA-15(介孔材料)反应，将得到的沉淀物洗涤，干燥，然后煅烧，得到γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15，将季铵盐溶液与过硫酸钾溶液混合，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15反应，洗涤，去除溶剂，烘干，即得。其中SBA-15大大提高了季铵盐的水热稳定性。
更优选地，上述方法中，所述混合溶剂为质量比3:2-4:3的乙醇和去离子水；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与混合溶剂的质量比为1:16-1:18。
更优选地，上述方法中，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与SBA-15的质量比为1:3。
更优选地，上述方法中，所述加入SBA-15反应的条件为：在75-80℃下反应6-8h。
更优选地，上述方法中，所述将得到的沉淀物洗涤是用去离子水洗涤3-4次。
更优选地，上述方法中，所述干燥的条件为：在75-80℃真空环境下干燥24-36h。
更优选地，上述方法中，所述煅烧温度为800-1200℃，煅烧时间为3-4h。
更优选地，上述方法中，所述季铵盐溶液是将季铵盐与DMF按照质量比1:7-1:8混合得到。
更优选地，上述方法中，所述过硫酸钾溶液是将过硫酸钾和去离子水按照质量比1:200混合得到。
更优选地，上述方法中，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15与季铵盐的质量比为12:5-3:1。
更优选地，上述方法中，所述加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15反应条件为：65-70℃水浴加热反应1-1.5h。
更优选地，上述方法中，所述洗涤为：使用45-50℃的DMF与去离子水进行洗涤2-3次。
优选地，上述方法中，所述步骤(3)中梳棉工序中锡林速度为200-210r/min，刺辊速度为440-460r/min，道夫速度为16-18r/min，盖板速度为55-65mm/min，锡林-盖板五点隔距为0.28mm、0.25mm、0.25mm、0.25mm、0.28mm，锡林-道夫隔距为0.2-0.28mm，给棉板-刺辊隔距为0.2-0.28mm，生条定量为16-18g/5m。
更优选地，所述梳棉工序采用“低速度、大隔距”的工艺原则。
上述梳棉工序中，为减少静电、防止缠绕罗拉，锡林与盖板间的隔距偏大掌握，锡林与道夫的隔距可适当放小，有利于纤维顺利转移，由于粘胶纤维长度长、含杂少，为降低纤维损伤、减少产生短绒，采用“低速度”的工艺原则。
优选地，上述方法中，所述步骤(3)中静电纺丝的工艺参数为：采用无针式自由液面静电纺丝喷头，纺丝电压为40-50KV，接收距离16-20cm，喷头配置个数为3-5个，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为30-65％。
上述静电纺丝工艺参数，是在正交实验的基础上得到的优化参数范围，在优化的纺丝电压范围内，所制备的纳米纤维连续且表面光滑，并随着纺丝电压的变大，纳米纤维的直径变小。且要留给纺丝液足够的接收距离用于溶剂挥发，但过大的接收距离不利于产量的提高。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中二道并条的头道并条工序为：采用6根粘胶生条并合，前罗拉线速度为240-260m/min，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为5.53-6.0，后区牵伸倍数为1.70，头道并条定量为18.0g/5m，喇叭口直径为3.6mm；二道并条工序中前罗拉线速度为220-240m/min，6根头道并条并合，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为6.75倍，后区牵伸倍数为1.56倍，熟条定量为16.0g/5m，喇叭口直径为3.4mm。
更优选地，所述二道并条工序采用“顺牵伸、重加压、大隔距”的工艺原则。
上述二道并条工序中，采用二道并合，使粘胶纤维与纳米纤维充分混合均匀、尽量减小纳米纤维损失、降低重量不匀。由于粘胶纤维蓬松，条子中纤维伸直平行度差、存在大量弯钩，采用“顺牵伸”的工艺原则，可有效伸直后弯钩纤维、改善纤维伸直度，头道并条采用较大的后区牵伸倍数，有利于伸直前弯钩。二道并条工序后区牵伸倍数逐渐减小，主牵伸倍数逐渐增大，有利于集中前区牵伸，进一步改善纤维的伸直平行度及条干均匀度。针对粘胶纤维长度长、整齐度好，牵伸力较大，采用“重加压、大隔距”的工艺原则，可有效解决该问题。另外，为改善纤维缠绕罗拉和胶辊，采用经涂料处理的中硬胶辊。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中涡流纺纱的工艺参数为：总牵伸倍数为120～260倍，主牵伸倍数为21～35倍，喷嘴气压为0.55～0.65Mpa，喷嘴引出气压为0.25～0.35Mpa。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中喷气涡流纺包芯纱以粘胶短纤维作为外包纤维，锦纶长丝作为芯丝，锦纶长丝的细度为50-150D，长丝喂入比为0.95-1.01，张力调节器的砝码数确定为两个柱子上各加3个薄张力砝码。外包粘胶短纤维与静电纺纳米纤维均匀混合，外包纤维与芯丝的质量比为4:1。
上述长丝喂入比范围是优选实验后所得，如果喂入比比较小，长丝在纺纱段的张力就会很小，导致长丝外露很多；如果喂入比太高，纺纱段的张力大，长丝可以保持在外层纤维的中心，但是外层纤维的包覆牢度不够，很容易脱落，因此要选用适当的长丝喂入比。
本发明还提供一种上述方法制备得到的喷气涡流纺包芯纱。
本发明还提供一种上述方法制备得到的喷气涡流纺包芯纱的应用。
本发明中纺丝液高聚物浓度、纺丝液中抗菌剂的浓度，都是在经过大量实验的基础上得到的，高聚物浓度过低，不易成丝，会出现不均匀的串珠；高聚物浓度过高，分子间粘度多大，易堵塞喷丝头，不易纺丝。抗菌剂的浓度会对静电纺纳米纤维成型过程、纳米纤维形态产生较大影响，浓度选取不当，甚至难以纺丝。选用的抗菌剂都是温和、安全、无毒副作用的，经过改性后的抗菌剂能抵受住染色、热定型的高温，并基于实验选用了与抗菌剂适配的高聚物。
本发明使含有抗菌剂的静电纺纳米纤维均匀地嵌入涡流纺包芯纱的外包纤维中，抗菌剂耐高温使制得的产品经染整、热定型等工序后，抗菌剂不发生分解依然保有优良的抗菌性，制得的产品抗菌性持久，涡流纺包芯纱条干均匀性好，且能够融合锦纶芯丝强力高、耐磨的优点，成纱结构得到优化，纱线质量更优。
本发明在梳棉工序，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射沉积到粘胶棉网上，经并条工序、喷气涡流纺包芯纱工序制得质量良好的抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱。
有益效果
本发明将传统纺织与静电纺丝技术相结合，传统纺织优良的物理力学性能、纳米纤维的极小尺度效用，融合两者的优势制得质量良好的抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱。纳米纤维经传统纺织的加工工序，均匀嵌入包芯纱的外包纤维，改性后的抗菌剂能抵受住染色、热定型的高温而不发生分解失效，使得该纱线及制成的纺织品经数十次洗涤后依然保有良好的抗菌性，且涡流纺包芯纱能够融合锦纶芯丝强力高、耐磨的优点，条干均匀性好，纺制效率高，具有很好的经济价值。
附图说明
图1为实施例1中涡流纺包芯纱水洗前(A，C)和水洗后(B、D)的抑菌效果，其中A，B是对大肠杆菌的抑菌，C，D是对金黄色葡萄球菌的抑菌，E是大肠杆菌的空白对照组，F是金黄色葡萄球菌的空白对照组。
图2为实施例1中涡流纺包芯纱的显微镜图。
图3为对比例1中涡流纺包芯纱水洗前(A，C)和水洗后(B、D)的抑菌效果，其中A，B是对大肠杆菌的抑菌，C，D是对金黄色葡萄球菌的抑菌，E是大肠杆菌的空白对照组，F是金黄色葡萄球菌的空白对照组。
图4为对比例2中涡流纺包芯纱水洗前(A，C)和水洗后(B、D)的抑菌效果，其中A，B是对大肠杆菌的抑菌，C，D是对金黄色葡萄球菌的抑菌，E是大肠杆菌的空白对照组，F是金黄色葡萄球菌的空白对照组。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
SBA-15是以嵌段共聚物为模板剂，在酸性条件下合成的具有二维六方结构的介孔硅基分子筛。与SBA-3和MCM-41不同的是其二维孔道之间相互连接。购买于北京北科新材科技有限公司，类型：MCM型SBA型。
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γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，型号KH-570硅烷偶联剂，购于南京道熙新材料科技有限公司。
实施例1
以在加装了长丝喂入装置的MVS861型涡流纺纱机上生产29.5tex抗菌持久性的涡流纺包芯纱为例，包芯纱线由中心的锦纶芯丝和外包粘胶短纤维组成，外包粘胶短纤维与静电纺纳米纤维均匀混合，外包纤维与芯丝的质量比为4:1。其生产的具体方案如下：将粘胶短纤维按开清棉工序制得粘胶棉卷；配置含有抗菌剂的高聚物溶液，运用静电纺丝法，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射并沉积到经梳棉机梳理后的粘胶棉网上，经喇叭口集束制得粘胶生条；将制得的粘胶生条经二道并条制得粘胶熟条；将制得的粘胶熟条喂入喷气涡流纺纱机，锦纶长丝经导丝装置从前罗拉和第二罗拉的隔距间喂入，制得一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱。具体为：
(1)开清棉工序：抓棉机打手转速为750r/min，刀片伸出肋条距离为2.5mm，开棉机梳针打手转速为480r/min，成卷机综合打手转速为870r/min，风扇转速为1150r/min，给棉罗拉与打手隔距为15mm，棉卷罗拉转速为11r/min，棉卷定量为280g/m，棉卷长度为30m。
(2)梳棉工序：锡林速度为200r/min，刺辊速度为440r/min，道夫速度为16r/min，盖板速度为55mm/min，锡林-盖板五点隔距为0.28mm、0.25mm、0.25mm、0.25mm、0.28mm，锡林-道夫隔距为0.25mm，给棉板-刺辊隔距为0.26mm，生条定量为16g/5m。
(3)选用改性季铵盐作为抗菌剂加入聚丙烯腈PAN溶液制备纺丝液，纺丝液中高聚物的浓度为12wt％，纺丝液中抗菌剂的浓度为3wt％，纺丝液中溶剂为DMF。抗菌剂的制备：首先，乙醇与去离子水按照质量比3:2置混合溶液，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与混合溶液按照质量比1:16溶于混合溶液中，完全溶解后将SBA-15(介孔材料)与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比1:3加入混合溶液中，在75℃下反应6h，去离子水洗涤沉淀物3次，再在75℃真空环境下干燥24h，1200℃高温煅烧3h，制得γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15。然后，将季铵盐-73与DMF按照质量比1:7混合，将过硫酸钾和去离子水按照质量比1:200混合，待溶液溶解完全，将季铵盐-73溶液与过硫酸钾溶液按质量比2:3混合，将硅烷改性后的SBA-15加入混合溶液，硅烷改性后的SBA-15与季铵盐按照质量比12:5，70℃水浴加热反应1h，反应完成后使用50℃的DMF与去离子水进行洗涤3次，去除溶剂，烘干后得到季铵盐接枝改性的SBA-15。
(4)选用无针式自由液面静电纺丝喷头，静电纺丝工艺参数为：纺丝施加电压为50KV，接收距离18cm，喷头配置个数为4个，纺丝温度为25℃，环境相对湿度为65％。
(5)二道并条工序：头道并条工序中，采用6根粘胶生条并合，前罗拉线速度为240m/min，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为5.53，后区牵伸倍数为1.70，头道并条定量为18.0g/5m，喇叭口直径为3.6mm；二道并条工序中，前罗拉线速度为220m/min，6根头道并条并合，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为6.75倍，后区牵伸倍数为1.56倍，熟条定量为16.0g/5m，喇叭口直径为3.4mm。
(6)涡流纺包芯纱工序：粘胶短纤维作为外包纤维，锦纶长丝作为芯丝，锦纶长丝的细度为50D，长丝喂入比为0.95，张力调节器的砝码数确定为两个柱子上各加3个薄张力砝码，涡流纺纱工序总牵伸倍数为134倍，主牵伸倍数为21倍，喷嘴气压为0.55Mpa，喷嘴引出气压为0.25Mpa。
(7)染色工艺：活性染料一浴两步法，染料的用量为织物重量的2％，浴比为1:13，染料和织物浸泡10min后，每升染液加入60g元明粉，30min后每升染液加入20g碳酸钠，固色温度为65℃，固色时间60min，再经洗涤、皂煮、烘干。最后在160℃下热定型。
经检测，根据上述方法生产抗菌持久性的涡流纺包芯纱的各项指标如下，测试仪器与方法：USTER TESTER-5型条干均匀度测试仪测试纱线的细节、粗节、棉结、条干，测试速度400m/min、测试时间1min。YYG068C型全自动单纱强力仪测试断裂伸长率、断裂强度，拉伸速度为5m/min，试样的夹距为500mm，预加张力为0.5cN。
未染色的包芯纱的各项指标如下：
Figure BDA0002990090860000071
将根据上述方法生产的抗菌持久性的涡流纺包芯纱进行针织工艺，采用型号为BCM/90KJ的单面四跑道针织大圆机进行编织，织物组织结构为简单平针结构，再按照上述染色工艺对织物进行染色和热定型。抗菌实验测试参照标准GB/20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第三部分：振荡法》，对测试样品抗菌性能进行定量检测。1.培养基及PBS缓冲液配置，将琼脂培养基粉末、肉汤培养基粉末、PBS缓冲液粉末按照各自说明书中的比例加入到一定量的蒸馏水中进行配置后备用。2.灭菌准备，抗菌实验中所用的离心管、锥形瓶、试管、移液枪枪头、量筒、琼脂培养基溶液、肉汤溶液、织物试样等在抗菌实验前需经过高压灭菌处理，灭菌温度：120℃，灭菌时间：20min，灭菌压力：103kPa。3.菌液准备(1)菌种复苏：将购买的冻干菌种加入到一定量的配套液体培养基中，将冻干菌种溶解成悬液，然后在37±1℃恒温培养箱中培养24h；(2)浇板：将经过灭菌的营养琼脂溶液取出，用量筒量取15ml后迅速倒至培养皿内，置于超净台内风干是培养基冷却固化；(3)用接种棒取一接种环菌通过划线法将菌液涂覆在冷却后的营养琼脂平板上，然后将培养皿放置在37±1℃的恒温培养箱中培养24h；(4)用接种棒挑取经恒温培养后营养琼脂平板上的单个菌落，接种于20ml营养肉汤中，振荡培养24h，制成接种菌悬液；(5)用移液枪从菌悬液中吸取1.5ml，装入9ml营养肉汤的试管中，充分混匀，然后将其逐步稀释至活菌数目3*105CFU/ml，用于试样接种。4.振荡烧瓶法操作步骤(1)每个织物样品称取0.75±0.05g，剪成5mm*5mm分装于250ml锥形瓶中，然后分别加入至70±0.1ml的PBS缓冲溶液；(2)用移液枪往锥形瓶中加入5ml接种菌液，盖好瓶塞，在恒温振荡器中进行振荡；(3)到规定时间后，量取1ml振荡后的样液，移入装有适量PBS缓冲液的试管中进行稀释，充分混匀；(4)用移液枪吸取稀释后的样液1ml至经过灭菌的培养皿，浇灌营养琼脂培养基，冷却凝固后倒置平皿，在培养箱中培养24h后进行菌落计数；(5)抑菌率按照计算公式进行计算：Y＝(Wt-Qt)/Wt*100％，式中：Y为抑菌率(％)；Wt为空白样品的平均菌落数；Qt为抗菌样品的平均菌落数。
染色后的织物抗菌性能测试结果如下：
Figure BDA0002990090860000081
经显微镜观察，根据上述方法生产抗菌持久性的涡流纺包芯纱(未染色)的外观形态如图2，可知包覆效果优良，无漏芯。
对比例1
本对比例提供一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法。工艺条件与实施例1相同，只是抗菌剂是市面上常用的季铵盐抗菌剂，购于常州斯科尼亚商贸有限公司，型号SK-JAJ。
经检测，抗菌性能测试(测试同实施例1)结果如下：
Figure BDA0002990090860000082
Figure BDA0002990090860000091
由实施例1与对比例1的抗菌结果比较可知，实施例1得到的抗菌织物不管是水洗前还是水洗后抑菌率均大于对比例1，特别是经过50次常温水洗后，实施例1的抗菌织物对大肠杆菌抑菌率依然保有92％的抑菌率，对金黄色葡萄球菌抑菌率保有88％的抗菌率，远远好于对比例1的71％和73％，说明本文改性的季铵盐抗菌剂对抗菌织物的持久性起到了较好的作用。
对比例2
参照中国专利CN 106245165 B“纳米静电纺丝与短纤维涡流纺纱一体化成纱的方法，将静电纺丝装置设置在涡流纺纱机的每一个牵伸系统的前胶辊上方，静电纺丝的接收装置通过绝缘基座设置在涡流纺纱机的摇架上，接收板的一端为输出面呈弧面状，沿前胶辊圆周方向，输出面的头端位于由前胶辊和前罗拉啮合形成的前罗拉钳口进口处，接收板的另一端为平面状接收面，接收面向输出面一侧倾斜，倾斜角度为20-60°，静电纺装置的喷丝头位于接收板的接收面上方，喷丝头与接收板间形成静电场，喷丝头通过连通管连接到静电纺丝装置的计量泵上。与实施例1相比，对比例2取消在梳棉过程中将抗菌纳米纤维喷射沉积在棉网上，而是直接在涡流纺工序，按照对比例2静电纺丝装置的配置，在涡流纺工序将抗菌纳米纤维喷射到接收板上，通过前罗拉钳口与粘胶须条并合。
与实施例1同样地，以在加装了长丝喂入装置的MVS861型涡流纺纱机上生产29.5tex抗菌涡流纺包芯纱为例，包芯纱线由中心的锦纶芯丝和外包粘胶短纤维组成，外包粘胶短纤维与静电纺纳米纤维均匀混合，外包纤维与芯丝的质量比为4:1。其生产的具体方案如下：将粘胶短纤维按开清棉工序、梳棉工序、二道并条工序制得粘胶熟条；配置含有抗菌剂的高聚物溶液，将制得的粘胶熟条喂入喷气涡流纺纱机，锦纶长丝经导丝装置从前罗拉和第二罗拉的隔距间喂入，运用静电纺丝法，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射并沉积到接收板上，通过涡流纺纱机的前罗拉钳口与粘胶须条并合，制得一种抗菌的喷气涡流纺包芯纱。开清棉工序、梳棉工序、二道并条工序、涡流纺包芯纱工序、改性季铵盐作为抗菌剂加入聚丙烯腈PAN溶液制备纺丝液的工艺、染色工序工艺参数同实施例1。静电纺丝工艺调整为：采用单针头喷丝头，配置3个喷丝头，喷丝头与接收板的距离为50mm，外加高压电源电压为30KV，纺丝温度为25℃，环境相对湿度为65％。
检测方法同实施例1，经检测，根据上述方法生产的抗菌涡流纺包芯纱的各项指标如下：
Figure BDA0002990090860000092
Figure BDA0002990090860000101
将根据上述方法生产的抗菌涡流纺包芯纱进行针织工艺，采用型号为BCM/90KJ的单面四跑道针织大圆机进行编织，织物组织结构为简单平针结构，再按照上述染色工艺对织物进行染色和热定型。抗菌实验测试同实施例1，抗菌性结果如下：
Figure BDA0002990090860000102
对比例2和实施例1的包芯纱各项指标比较，对比例2的粗节、棉结明显增多，导致条干恶化，这是因为纳米纤维直接在涡流纺工序喷射到前皮辊与牵伸须条并合，纳米纤维使须条粘连，且得不到充分的牵伸混合，造成粗节和棉结增多，恶化条干。对比例2和实施例1的抗菌性比较，洗前对比例2的大肠杆菌抑菌率和金黄色葡萄球菌抑菌率要差于实例1的，50次常温水洗后对比例2的抑菌率分别降到20％和14％，抗菌性严重损失，这是因为对比例2中纳米纤维直接在涡流纺工序喷射到前皮辊与牵伸须条并合，纳米纤维浮于纱线表面，难以嵌入纱体，在针织工艺织造成织物和染色过程中，损失一小部分纳米纤维，在经历50次常温水洗后，纳米纤维损失严重，最终导致织物的抗菌性损失严重。

Claims (8)

1.一种抗菌持久性的喷气涡流纺包芯纱的制备方法，包括：
（1）将粘胶短纤维按开清棉工序制得粘胶棉卷；
（2）将抗菌剂加入高聚物溶液中，得到纺丝液，其中抗菌剂为改性季铵盐，所述改性季铵盐为季铵盐接枝改性的SBA-15，纺丝液中高聚物的浓度为8-15wt％，抗菌剂的浓度为2wt％-6wt％；
所述季铵盐接枝改性的SBA-15的制备方法为：将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于混合溶剂中，加入SBA-15反应，将得到的沉淀物洗涤，干燥，然后煅烧，得到γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15，将季铵盐溶液与过硫酸钾溶液混合，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性后的SBA-15反应，洗涤，去除溶剂，烘干，即得；
（3）将步骤（1）中粘胶棉卷经梳棉工序，在梳理后、集束成条前增加棉网输送装置，将步骤（2）中纺丝液进行静电纺丝，将含有抗菌剂的纳米纤维喷射到棉网输送装置上，经喇叭口集束，得到粘胶生条；
（4）将步骤（3）中粘 胶生条经二道并条，得到粘胶熟条，然后喂入喷气涡流纺纱机，锦纶长丝经导丝装置从前罗拉和第二罗拉的隔距间喂入，涡流纺纱，得到喷气涡流纺包芯纱，其中涡流纺纱的工艺参数为：总牵伸倍数为120～260倍，主牵伸倍数为21～35倍，喷嘴气压为0.55～0.65Mpa，喷嘴引出气压为0.25～0.35Mpa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中开清棉工序中抓棉机打手转速为740-760r/min，刀片伸出肋条距离为2-3mm，开棉机梳针打手转速为460-500r/min，成卷机综合打手转速为860-880r/min，风扇转速为1100-1200r/min，给棉罗拉与打手隔距为14-16mm，棉卷罗拉转速为10-12r/min，棉卷定量为260-300g/m，棉卷长度为30-32m。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中纺丝液的溶剂为DMF或去离子水；高聚物为聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA或聚氧化乙烯PEO。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中梳棉工序中锡林速度为200-210r/min，刺辊速度为440-460r/min，道夫速度为16-18r/min，盖板速度为55-65mm/min，锡林-盖板五点隔距为0.28mm、0.25mm、0.25mm、0.25mm、0.28mm，锡林-道夫隔距为0.2-0.28mm，给棉板-刺辊隔距为0.2-0.28mm，生条定量为16-18g/5m。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中静电纺丝的工艺参数为：采用无针式自由液面静电纺丝喷头，纺丝电压为40-50KV，接收距离16-20cm，喷头配置个数为3-5个，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为30-65％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中二道并条的头道并条工序为：采用6根粘胶生条并合，前罗拉线速度为240-260m/min，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为5.53-6.0，后区牵伸倍数为1.70，头道并条定量为18.0g/5m，喇叭口直径为3.6 mm；二道并条工序中前罗拉线速度为220-240m/min，6根头道并条并合，罗拉隔距为21mm、20mm、23mm，罗拉加压为296×296×394×394N，总牵伸倍数为6.75倍，后区牵伸倍数为1.56倍，熟条定量为16.0g/5m，喇叭口直径为3.4mm。
7.一种如权利要求1所述方法制备得到的喷气涡流纺包芯纱。
8.一种如权利要求1所述方法制备得到的喷气涡流纺包芯纱的应用。
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