CN1164806C

CN1164806C - 含功能性矿物粉末纤维的制法及由此制备的纤维

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Publication number: CN1164806C
Application number: CNB011178612A
Authority: CN
Inventors: 石美秀
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Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2004-09-01
Anticipated expiration: 2021-04-04
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Abstract

含功能性矿物粉末的纤维的制法，其包括步骤：首次粉碎晶形为轴面体的功能性矿物。第二次精密粉碎首次粉碎的功能性矿物粉末，使其粒度小于所需要细度的1/3，将0.1-10重量%的第二次粉碎的功能性矿物粉末与90-99.9重量%的化学树脂混合并合成；然后将该功能性矿物粉末与化学树脂的混合物纺丝。

Description

含功能性矿物粉末纤维的制法及由此制备的纤维

发明背景

本发明涉及含矿物粉末的纤维制法，更具体涉及含功能性矿物粉末的纤维制法，该粉末的晶形(解理形)为轴面体，或含两种功能性矿物粉末，其第一晶形为轴面体，而第二晶形为棱柱体、棱锥体、菱面体、六面(立方)体、八面体、十二面体，以及涉及由此制备的纤维。

最近，在纤维领域，使用的功能性矿物，如淡英斑岩、角闪石、金红石、沸石、锆石、富铝红柱石、玉石或电气石，或者由其制造的人工合成的功能性矿物。

这些功能性矿物起远红外线辐射、抗菌、除臭、隔离电子波、隔离紫外线、吸附性、吸湿性、负离子辐射、抗静电的作用。

制备含矿物粉末的纤维的一般方法是，在将矿物粉末与化学树脂简单混合并合成矿物粉末后，通过纺丝、牵伸、烧结、切断或织造而完成。

然而，在纤维的常规制备方法中，所用功能性矿物粉末的每种晶形可以不同，如棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体、十二面体，因此磨损设备的配件，如综片、罗拉和导丝件。进而，由于功能性矿物粉末前述的固有颗粒结构，所以不可能得到具有光滑表面的纤维，并且纤维经常断头。

发明概述

本发明的目的是，提供一种含功能性矿物粉末，特别是含页硅酸盐矿物粉末的纤维的制法，该粉末起远红外线辐射、控制血压、缓解疼痛、抗菌、除臭、隔离电子波、隔离紫外线、吸附性、吸湿性、负离子辐射、抗静电的作用，其中这些功能性矿物粉末的晶形为轴面体。

本发明的另一目的是，提供一种含混合的功能性矿物粉末的纤维的制法，该混合功能性矿物粉末包括页硅酸盐矿物粉末和特定的矿物粉末，它起如远红外线辐射、控制血压、缓解疼痛、抗菌、除臭、隔离电子波、隔离紫外线、吸附性、吸湿性、负离子辐射和抗静电的作用。其中，这些矿物粉末的晶形为轴面体、棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体、或十二面体。

本发明的再一目的是，用上述方法制备纤维，以使该纤维的表面因页硅酸盐矿物粉末分布在其表面上而变得光滑，并且因设备配件如综片、罗拉、导丝件不受磨损，从而提高生产率。

为了达到上述目的，根据本发明，含功能性矿物粉末的纤维，其制法之一包括步骤：首先粉碎晶形为轴面体的功能性矿物；其次将首次粉碎的矿物粉末更精密粉碎到其粒度为所需细度的1/3；将0.1-10重量％的二次粉碎功能性矿物粉末与90-99.9重量％的化学树脂混合并合成；并且将该功能性矿物粉末与化学树脂的混合物纺丝。

根据本发明，含功能性矿物粉末的纤维，其另一种制法包括步骤：首先粉碎第一和第二功能性矿物，其中第一功能性矿物的晶形为轴面体，第二功能性矿物粉末的晶形为棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体或十二面体；其次更精密粉碎已粉碎的第一、第二功能性矿物粉末，使其粒度小于所需要细度的1/3；混合第一和第二功能性矿物粉末；将0.1-10重量％的第一和第二功能性矿物粉末与90-99.9重量％的化学树脂混合并合成；并且将该第一和第二功能性矿物粉末与化学树脂的混合物纺丝。

附图简述

包括的附图是为了帮助进一步理解本发明，结合附图并使其构成本说明书的一部分，用其举例说明本发明的实施方案，并与说明书一起解释本发明原理。

图中：

图1是矿物各种晶形的示意图。

图2是流程图，显示本发明含有矿物粉末纤维的制备方法。

图3是流程图，显示本发明含有矿物粉末纤维的另一种制备方法。

图4是侧视图，显示按图2方法所制造的纤维。

图5是侧视图，显示按图3方法所制造的纤维。

发明详述

现在详细说明本发明的优选实施方案。结合附图说明其实例。

图1显示了矿物的不同晶形。

参见图1，(a)代表轴面体晶形，(b)代表棱柱体晶形、(c)代表菱面体晶形、(d)代表六面体晶形、(e)代表八面体晶形、(f)代表十二面体晶形。

下面对前述矿物晶形进行详细描述。

(a)轴面体晶形：辉铜矿、磁黄铁矿、白铁矿、硫锑铜银矿、金绿玉、钛铁矿、板钛矿、铌铁矿、黑稀金矿、铌钇矿、三水铝矿、水镁石、水铝石、勃姆石、水菱镁矿、杂卤石、硬绿泥石、粒硅镁石、榍石(钛铁矿)、蜜蜡石、异极矿、褐帘石、绿纤石、钙铁辉石、古铜辉石、紫苏辉石、硅灰石、蔷薇辉石、叶蜡石、滑石、钠云母、珍珠云母、葡萄石、白云母、金云母、黑云母、鳞云母、铁锂云母、贝得石、蒙脱土、囊脱石、滑石粉、蛭石、叶绿泥石、斜绿泥石、蠕绿泥石、鳞绿泥石、高岭土、叶蛇纹石、镁绿泥石、克铁蛇纹石、埃洛石、玻璃长石、片沸石、辉沸石、纤铜铁钒等等。

(b)棱柱体晶形：锑银矿、刚玉、金红石、水锰矿、蓝铜矿、孔雀石、长石、四水硼砂、钙芒硝、独居石、钽铁矿、硬硼钙石、水胆矾、磷铁锂矿、磷灰石、绿松石、硅铍石、硅锌矿、锆石、红柱石、蓝晶石、黄玉、十字石、硅钙硼石、硅铍钇矿、钪钇石、硬柱石、黑柱石、斜黝帘石、易变辉石、透辉石、辉石、锂辉石、霓石、霓辉石、顽辉石、透闪石、一般角闪石、蓝闪石、钠闪石、钠铁闪石、直闪石、霞石、歪长石、正长石、微斜长石、钠长石、钙霞石、钠柱石、钙钠柱石、钠钙柱石、钙柱石、杆沸石、浊沸石、丝光沸石、蜜蜡石、柱晶松脂石、淡英斑岩、角闪石、电石、富铝红柱石、玉、电气石等。

(c)菱面体晶形：方解石、白云石岩等。

(d)六面体晶形：岩盐等。

(e)八面体晶形：氟石等。

(f)十二面体晶形：闪锌矿等。

然而，绿鳞石和海绿石是代表性的鳞状体晶形。

本发明中尤其涉及功能性矿物的晶系以及它们的晶形。

在下文，将描述单斜晶系的代表性的功能性矿物：

^*单斜晶系：螺状硫银矿、硫锑铜银矿、脆硫锑矿、硫锑铅矿、雄黄、雌黄、冰晶石、水锰矿、蓝铜矿、孔雀石、水锌矿、泡碱、硼砂、四水硼砂、硬硼钙矿、钙芒硝、水胆矾、独居石、天蓝石、钾矾铀矿、硬绿泥石、粒硅镁石、榍石(钛铁矿)、硅钙硼石、硅铍钇矿、硅钙铀矿、石墨、钪钇矿、斜黝帘石、绿帘石、褐帘石、绿纤石、斜顽火石、易变辉石、透辉石、钙铁辉石、辉石、锂辉石、硬玉、霓石、霓辉石、透闪石、阳起石、一般角闪石、蓝闪石、钠闪石、钠铁闪石、叶蜡石、水镁石、钠云母、白云母、海绿石、绿鳞石、珍珠云母、金云母、黑云母、锂云母、铁锂云母、黑硬绿泥石、贝得石、蒙脱石、绿脱石、滑石粉、蛭石、叶绿泥石、斜绿泥石、蠕绿泥石、鲕绿泥石、鳞绿泥石、叶蛇纹石、纤蛇纹石、克铁蛇纹石、埃洛石、坡缕石、柯石英、透长石、正长石、钙沸石、浊沸石、片沸石、辉沸石、钙十字沸石、交沸石、斜发沸石、鳞石蜡等。

如前述，实现发明目的所需的矿物优选特性是晶形为轴面体，晶系为单斜晶系。另外，它们的硬度应当低。

其结果是，在各种熟知的矿物当中，为满足上述条件，优选页硅酸盐矿物。

^*页硅酸盐矿物

-叶蜡石{Al₂Si₄O₁₀(OH)₂}

-滑石{Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂}

-双八面体组

1.钠云母{NaAl₂(Al，Si₃)O₁₀(OH)₂}

2.白云母{KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH，F)₂}

3.海绿石{(K，Na)(Al，Fe³⁺.Mg)₂(Al，Si)₄O₁₀(OH)₂}

4.绿鳞石{K(Mg，Fe)(Fe，Al)Si₄O₁₀(OH)₂}

5.珍珠云母{CaAl₂(Al₂Si₂)O₁₀(OH)₂}

6.云母片岩

7.铁黑云母{KFeALSio(OH，F)}

-黑云母组

1.金云母{KMg₃(AlSi₃)O₁₀(F，OH)}

2.锂云母{K(Li，Al)₃(Si，Al)₄O₁₀(F，OH)₂}

3.铁锂云母{KLiFe⁺²Al(Al，Si₃)O₁₀(F，OH)₂}

4.黑硬绿泥石{K(Fe⁺²，Fe⁺³，Al)₁₀Si₂₂O₃₀(OH)₁₂}

-蒙脱石组

1.贝得石{(Na，Ca/2)_0.03Al₂(Al，Si)₄O₁₀(OH)₂·nH₂O}

2.蒙脱石{(Na，Ca)_0.33(Al，Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O}

3.绿脱石{Na_0.33Fe₂ ⁺³(Al，Si)₄O₁₀(OH)₂·nH₂O}

4.滑石粉{(Ca/2，Na)_0.33(Mg，Fe)₃(Si，Al)₄O₁₀(OH)₂·4H₂O}

5.蛭石{(Mg，Fe，Al)₃(Al，Si)₄O₁₀(OH)₂·4H₂O}

-绿泥石组

1.叶绿泥石

2.斜绿泥石{(Mg，Fe²⁺)₅Al(Si，Al)₄O₁₀(OH)₈}

3.蠕绿泥石＝铁绿泥石{(Mg，Fe，Al)₆(Si，Al)₄O₁₀(OH)₈}

4.鲕绿泥石{(Fe²⁺，Mg，Fe³⁺)₅Al(Si₃Al)O₁₀(OH，O)₈}

5.鳞绿泥石

-高岭石-蛇纹石组

1.高岭石{Al₂Si₂O₅(OH)₄}

2.叶蛇纹石{(Mg，Fe)₃Si₂O₅(OH)₄}

3.纤蛇纹石{Mg₃Si₂O₅(OH)₄}

4.镁铝蛇纹石{(Mg₂Al)(AlSi)O₅(OH)₄}

5.克铁蛇纹石

6.埃洛石{Al₂Si₂O₅(OH)₄·2H₂O}

(经脱水的Al₂Si₂O₅(OH)₄)

7.坡缕石＝硅镁土{(Mg，Al)₂Si₄O₁₀(OH)·4H₂O]

根据本发明的第一方面，通过将一种或多种上述页硅酸盐矿物与化学树脂混合并合成，制备功能性纤维，该化学树脂选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯腈、粘胶纤维和醋酸纤维。

另外，根据本发明的第二方面，通过将一种页硅酸盐矿物和一种官能性非-轴面体晶形的矿物制备为混合物后，再把该混合物与化学树脂混合并合成制备成功能性纤维。

图2是本发明含功能性矿物粉末纤维制备方法的流程图。

参见图2，根据本发明的第一方面制备含功能性矿物粉末的纤维的方法进一步阐述如下。

首先，将晶形为轴面体的功能性矿物粉碎(步骤101)。其次，经第一步粉碎的功能性矿物粉末进行精密粉碎，以使其粒度小于所需要细度的1/3(步骤103)。第三，将0.1-10重量％的第二次粉碎的功能性矿物粉末与90-99.9重量％的化学树脂混合并合成(步骤105)；第四，将该功能性矿物粉末与化学树脂的混合物通过常规的纺丝方法或通过采用双喷嘴的双纺丝方法纺丝(步骤107)；最后，经牵伸、烧结、切断、或织造(步骤109)产生具有功能性矿物粉末的纤维。

该功能性矿物优选为页硅酸盐矿物，其中，晶系是单斜晶系并且硬度低。

图3是本发明含功能性矿物粉末纤维另一种制备方法的流程图。

参见图3，根据本发明的第二方面，制备含有多种功能性矿物粉末的纤维的另一方法阐述如下。

首先，粉碎第一功能性矿物和第二功能性矿物，其中第一功能性矿物粉末晶形为轴面体，而第二功能性矿物粉末的晶形为棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体或十二面体(步骤201)。

第二，将经首次粉碎的第一和第二功能性矿物粉末精密粉碎，使其细度满足小于所需粒度的1/3(步骤203)。第三，将第二次粉碎的第一、第二功能性矿物粉末进行混合(步骤205)；第四，将0.1-10重量％的第一、第二功能性矿物粉末与90-99.9重量％的化学树脂混合并合成(步骤207)；第五，将该第一和第二功能性矿物粉末与化学树脂的混合物用常规纺丝方法或通过用双喷嘴的双纺丝方法纺丝(步骤209)；最后，经过牵伸、烧结、切断或织造而制备成具有功能性矿物粉末的纤维(步骤211)。

另一方面，在根据本发明第一和第二方面的方法中，为了增加抗菌性，可以在其中添加无机抗菌剂。这时，该无机抗菌剂是通过将0.5-5重量％的Ag离子载带到95-99.5重量％的沸石、磷酸钙，或锆上而制备。优选的无机抗菌剂的混合比为3-30重量％。

另外，为了除去该矿物中的杂质，在上述方法中，可以增加600-1200℃下的烧制过程，这时，该烧制过程可以在第一次粉碎之前或在第二次精密粉碎步骤之后进行。

此外，除去金属元素的步骤是在功能性矿物粉末与水混合情况下用电磁体除去金属元素，并用压力使该功能性矿物粉末通过过滤器膜而得到经矿物精细粉末。也可分别用沉淀法或离心法以分离大颗粒和小颗粒并分离收集小的微粉末颗粒而获得。

在上述方法中，这些矿物的混合比适合于小于3旦的纤维。大于3旦的纤维，这些矿物的混合比值就要改变，这时，在小于3旦的纤维纺丝中，矿物粉末的粒度必须小于细度的1/3，特别优选3微米，更优选小于1微米的矿物粉末。

小于3旦的纤维，在化学树脂中优选添加0.1-3重量％，的矿物粉末，本发明的目的是有多种复合机能，为制造生产性、柔软性都好的丝，更优选添加1.5-2.5重量％的矿物粉末，而大于3旦的纤维，优选将10重量％，更优选为2-6重量％的矿物粉末与化学树脂混合。

图4和5的侧视图显示根据图2和3方法制备的纤维。

参看图4，纤维100中有矿物粉末(轴面体)200，它围绕在纤维100的表面顺次排列，从而该纤维具有良好的触感和基于矿物200的天然特征。

参看图5，纤维100具有在纤维100周围表面顺次排列着第一矿物粉末200和不规则地排列在纤维100内部的第二矿物粉末300，第二矿物粉末300的晶形为棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体或十二面体。因为第一矿物粉末200包围着第二矿物粉末300，故该纤维触感好，并且同时具有基于第一和第二矿物200、300的天然特征。

以下详细描述不同的实施例，以下实施例不限制本发明，本发明可有各种改变。

实施例1

为了制备2旦的可辐射对人体有利的远红外线且质量优良的纤维，首先将轴面体晶形的白云母粉碎为325目，然后在800℃下烧结首次粉碎的白云母后，第二次精密粉碎白云母粉末，以致白云母粉末的最大粒度为小于1微米。接着，在将矿物粉末与水混合下用电磁体除去金属元素，并用压力将矿物粉末通过过滤器，而获得精细矿物粉末。

另外，将17重量％的白云母粉末与无机抗菌剂混合，该混合粉末用聚酯进行聚合处理。由此在283℃时用常规的纺丝方法制备出2重量％的含有上述混合粉末的纤维。其结果是，配件如综片、罗拉、导丝件的磨损以及纤维的断裂都没有发生。纤维具有光滑的表面和优良的品质。

实施例2

除了用聚酰胺代替聚酯之外，本实施例按实施例1相同的方法进行。

实施例3

如实施例1，在聚合中使用聚酯处理该混合粉末之后，在290℃的聚合温度下，用间歇聚合的方法制备含有2重量％矿物粉末的切片，其粘度系数为2700泊。接着，在283℃的温度下纺制1.4旦的短纤维。结果未发生配件的磨损和纤维的切断，获得光滑表面和优良品质的纤维。

实施例4

为了制备1.4旦、辐射对人体有利远红外线、并除臭、抗菌、吸潮的丙烯腈短纤维，在烧结工序后，首先粉碎晶形不是轴面体的淡英斑岩以及晶形为轴面体的白云母。接着进一步二次粉碎该淡英斑岩和白云母粉末，使得该粉末的最大粒度均小于1微米。然后将22重量％的淡英斑岩粉末、61重量％的白云母粉末和17重量％的沸石粉末混合，该沸石粉末承载3重量％的Ag离子的无机抗菌剂。最后，将该混合粉末与聚丙烯腈合成，接着采用常规的纺丝方法制备含有2重量％该混合粉末的纤维，结果没有发生配件磨损和纤维切断，获得表面光滑且品质优良的纤维。

实施例5

除了用粘胶纤维代替聚丙烯腈之外，以实施例4相同的方法进行本实施例，从而制造了含2重量％该混合粉末的纤维。

实施例6

除了用醋酸纤维代替粘胶纤维之外，以实施例4相同的方法进行本实施例，从而制造了含2重量％该混合粉末的纤维。

实施例7

为了制备6旦、可辐射对人体有利的远红外线和负离子的聚酯短纤维，首先粉碎晶形为轴面体的白云母和晶形为非-轴面体的电气石。然后第二次精密粉碎白云母和电气石粉末，使得这些粉末的最大粒度均小于5微米。然后，将70重量％的白云母粉末、15重量％的电气石粉末和15重量％的沸石粉末混合，该沸石粉末承载2重量％的Ag离子无机抗菌剂。接着，20重量％的该混合粉末和80重量％的聚酯混合，并熔融以制备为母粒切片。最后，将25重量％的母粒切片和75重量％的聚酯切片进行合成，采用常规纺丝方法制备含有2重量％该混合粉末的纤维，结果没有发生配件磨损和纤维切断，获得表面光滑且品质优良的纤维。

在上述实施例中，列举了天然功能性的矿物，但是根据本发明的精神，也能应用人工的功能性矿物。

根据本发明，通过仅使用一种功能性矿物，特别是页硅酸盐矿物，其晶形为轴面体，或使用多种功能性矿物，其晶形为棱柱体、棱锥体、菱面体、六面体、八面体或十二面体，它们与晶形为轴面体的矿物进行混合，由于页硅酸盐矿物粉末的颗粒围绕在纤维表面分布，而由此制备具有光滑表面的纤维，并且由于没有磨损设备的配件，如综片、罗拉、导丝件，而提高了生产率。

另外，根据本发明，通过使用功能性矿物，特别是页硅酸盐矿物，由此制备多功能的纤维，如红外线辐射、控制血压、减轻疼痛、抗菌、除臭、隔绝电子波、隔绝紫外线、吸湿、负离子辐射及抗静电。

由公开的本发明的说明书和实施例，本发明的其它实施方案对本领域的普通技术人员而言会显而易见。

应当指出，这些说明和实例仅应作为示范，而本发明的真正范围和精神应由以下的权利要求和它们的等效物揭示。

Claims

1.一种含功能性矿物粉末的纤维的制法，其包括步骤：

首次粉碎晶形为轴面体的页硅酸盐矿物；

第二次精密粉碎首次粉碎的矿物粉末，使其粒度小于所需细度的1/3；

将0.1-10重量％的二次粉碎的矿物粉末与90-99.9重量％的化学树脂混合并合成；并且

将该页硅酸盐矿物粉末和化学树脂的混合物纺丝。

2.根据权利要求1的方法，其中，该页硅酸盐矿物是天然的或人工的矿物。

3.根据权利要求1的方法，其中页硅酸盐矿物选自叶蜡石、滑石、钠云母、白云母、蒙脱石、蠕绿泥石。

4.根据权利要求1的方法，进一步包括将3-30重量％的无机抗菌剂混合的步骤。

5.根据权利要求4的方法，其中无机抗菌剂是通过将Ag离子负载到沸石、磷酸钙或锆的上面而制造的。

6.根据权利要求1的方法，其中该化学树脂选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯腈、粘胶纤维和醋酸纤维。

7.根据权利要求1的方法，其中该混合和合成步骤包括将该矿物粉末与选自聚酯或聚酰胺的化学树脂进行混合和聚合的步骤。