TWI458763B - 一種功能性母粒的製備方法 - Google Patents

Description

一種功能性母粒的製備方法

本發明是有關於一種功能性母粒，且特別是有關於一種儲熱抗菌母粒。

儲熱抗菌紡織品因具有儲熱、抗菌與抑菌等效果，所以儲熱抗菌紡織品已經廣泛的運用在醫療織品和生活用布料上，因此消費者對於儲熱抗菌紡織品的需求也逐漸增加。竹炭粉因具有調濕性、抗菌性以及具有蓄熱保溫等效果，其常運用於儲熱抗菌紡織品中。習知製備儲熱抗菌紡織品的方法係將竹炭粉末與聚合物混合，再將其進行紡絲和混紡，以製備竹炭紡織品。然而，竹炭紡織品具備有儲熱與抗臭等機能，但其抗菌效果不顯著，未能滿足消費者需求。

此外，習知用來提升織品抗菌效果的方法為，將抗菌成分附著於纖維上，再與其他纖維混紡以製備抗菌紡織品。但此種抗菌纖紗線較粗，且抗菌成分容易因洗滌而產生磨耗脫落等問題，因此限制了抗菌紡織品的運用性。

因此本發明的目的是在提供一種功能性母粒的製備方法，其製備方法包含如下。提供一組成物，組成物包含貝殼粉、炭粉以及至少一分散劑，組成物中之貝殼粉的含量為至少2重量百分比，炭粉的含量為至少0.5重量百分比。 接著，機械複合上述組成物，以形成功能性複合粉體，其中機械複合的轉速為1000-1400rpm及時間為30-60分鐘。然後將功能性複合粉體加入至熔紡聚合物中，再進行混煉加工形成功能性母粒，其中貝殼粉與炭粉佔上述功能性母粒之重量百分比為小於25。

根據本發明之一實施方式，貝殼粉的粒徑為約800-1000nm，炭粉的粒徑為約400-600nm。

根據本發明之一實施方式，分散劑的成分為蒙脫蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、酯化蠟、醯胺蠟、微粉聚乙烯蠟、微粉酯化蠟、部份酯化部份皂化之蠟、潤滑劑、矽烷系偶合劑、鈦酸鹽類偶合劑、鋁酸鹽類偶合劑或鋯酸酯偶合劑

根據本發明之又一實施方式，貝殼粉與炭粉可先分別與第一分散劑與第二分散劑混合後再互相混合。其中，第一分散劑與該貝殼粉的重量比為1：10，第二分散劑與該炭粉的比為1：5，且第一分散劑和第二分散劑的成分可為上述成分的任意組合。

根據本發明之一實施方式，炭粉係選自由竹炭粉、椰殼炭粉、木炭粉、備長炭粉、活性炭粉和海藻炭粉所組成的族群

根據本發明之另一實施方式，功能性複合粉體的粒徑小於1μm

根據一本發明之又一實施方式，熔紡聚合物係選自由聚酯系聚合物、聚醯胺系聚合物、聚亞醯胺系聚合物、聚烯烴系聚合物所組成之族。

根據本發明之又一實施方式，混煉加工的溫度為210-240℃，該混煉加工的螺桿轉速為300-400rpm。

因外，本發明之另一目的是在提供一種功能性纖維，係由上述功能性母粒熔融紡絲而得。

根據本發明之一實施方式，熔融紡絲的溫度為230-260℃，熔融紡絲的捲取速度為2000-3200公尺/分鐘。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施方式之一種功能性母粒的製備流程圖。其中，製備功能性母粒的步驟包含提供組成物(步驟110)、機械複合組成物(步驟120)、混煉加工功能性複合粉體與熔紡聚合物(步驟130)以及熔融紡絲功能性母粒(步驟140)。

在步驟110中，提供一組成物，此組成物包含貝殼粉、炭粉以及分散劑。其中，貝殼粉的含量為佔組成物至少2重量百分比，炭粉的含量為佔組成物至少0.5重量百分比。根據一實施方式，炭粉可為竹炭粉、椰殼炭粉、木炭粉、備長炭粉、活性炭粉、海藻炭粉或上述之組合，且其係由原料在溫度約為300-1200℃下燒製後粉碎而成。在此實施方式中，炭粉的粒徑為約400-600nm。根據另一實施方式，貝殼粉可為蚵殼粉、蜆殼粉、扇貝殼粉或相關生物鈣化型 態之殼體，且其係由原料在溫度約為300-1200℃燒製後粉碎而成。貝殼粉的粒徑為約800-1000nm。

上述分散劑的成分可為蒙脫蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、酯化蠟、醯胺蠟、微粉聚乙烯蠟、微粉酯化蠟、部份酯化部份皂化之蠟、潤滑劑、矽烷系偶合劑、鈦酸鹽類偶合劑、鋁酸鹽類偶合劑、鋯酸酯偶合劑或上述之組合。

依據一實施方式，貝殼粉和炭粉也可分別先與第一分散劑和第二分散劑進行預混合，再讓兩種混合物一起經過後續機械複合的加工步驟(步驟120)，形成功能性複合粉體。此種作法可使得功能性粉體在熔紡聚合物中有較佳之分散性。前述所用之第一、第二分散劑可為上述分散劑中之任兩種分散劑。而上述貝殼粉與第一分散劑的混合重量比例如可約為1：10，炭粉與第二分散劑的混合重量比例如可約為1：5。

在步驟120中，機械複合組成物以形成功能性複合粉體。其中，機械複合的轉速為1000-1400rpm及時間為30-60分鐘。其中，機械複合的機器可為產生高剪切力且適用於複合粉體與聚合物的機器。在此步驟中，組成物經過機械複合加工過後，可得炭粉和分散劑均勻分散在貝殼粉表面的複合粉體。根據一實施方式，功能性複合粉體的粒徑小於1μm。此步驟可提升在隨後步驟中複合粉體與熔紡聚合物混煉的均勻性，以得到複合粉體分散性較佳的功能性母粒。

在步驟130中，先將功能性複合粉體加入至熔紡聚合物中，再進行混煉加工，以得功能性母粒。混煉加工之目 的係在於使複合粉體均勻地分散於熔紡聚合物中。混煉機可執行的加工步驟包含有押出、冷卻固化以及切粒，其中之押出設備可為單螺桿或雙螺桿型押出機。在此實施方式中，為了讓熔紡聚合物可以完全地包覆貝殼粉與炭粉，貝殼粉與炭粉佔功能性母粒之重量百分比需小於25。根據一實施方式，熔紡聚合物係選自由聚酯系聚合物、聚醯胺系聚合物、聚亞醯胺系聚合物、聚烯烴系聚合物所組成之族群。例如，聚酯系聚合物可為聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯或上述之組合。聚醯胺系聚合物及聚亞醯胺系聚合物可為耐隆6、耐隆66或上述之組合。聚烯烴系聚合可為聚乙烯、聚丙烯或上述之組合。

在步驟140中，熔融紡絲上述步驟130所得之功能性母粒，以得功能性纖維。其中，熔融紡絲的溫度為230-260℃，熔融紡絲的捲取速度為2000-3200公尺/分鐘。根據一實施方式，功能性纖維之長纖維具有纖度約70-300d、強度大於約2g/d以及細度在範圍約1-20d，其符合工業用紡織纖維之規格。此外，所得之功能性纖維可再更進一步混紡，以製備功能性紡織品。

實驗例一：貝殼粉的量對功能性母粒的影響

實驗例1-3之組成物之貝殼粉為蜆殼粉，炭粉皆為竹炭粉，第一分散劑與第二分散劑分別為微粉酯化臘與醯胺臘。實驗例1-3之熔紡聚合物皆為耐隆6，貝殼粉與炭粉佔 功能性母粒之5-12.5wt%。製備的方法如第1圖步驟110-130所示，組成物的之炭粉及貝殼粉比例、機械複合組成物的轉速和時間皆列示在表一中。比較例1為耐隆6。接下來，將實驗例1-3所得之功能性母粒以及比較例1分別進行升溫值、蓄熱值以及抗菌活性測試，其所得結果如表一所示。升溫值及蓄熱值測試係將上述所得之母粒經過500W的鹵素燈，以距離100cm，45度角的角度照射該織品10分鐘，並記錄照射前後的溫度差。其中，升溫值為各實驗例為光照射的前後溫度差，蓄熱值為各實驗例在織品關燈冷卻30秒後與照射前的溫度差。

¹ 由紅外線熱顯像偵測儀測量

² 由紅外線熱顯像偵測儀測量

³ 根據JIS Z2801：2000/-AMD1：2006標準測試，其中抗菌活性值>2.0，表示樣品有抗菌效果。

由表一之結果可得知，實驗例1-3之功能性母粒皆具有升溫值在5.46-5.78℃以及蓄熱值在4.08-4.21℃，且功能性母粒具有對金黃色葡萄球菌以及肺炎桿菌之抗菌效果。此外，另外可觀察到隨著貝殼粉的比例上升，對金黃色葡萄球菌的抗菌性亦同時增加。

實驗例二：不同炭粉對功能性母粒的影響

實驗例4-5之組成物之貝殼粉為蜆殼粉，炭粉皆為椰殼炭，第一分散劑與第二分散劑分別為微粉酯化臘與醯胺臘。實驗例4-5之熔紡聚合物為耐隆6，貝殼粉與炭粉佔功能性母粒之5-7.5wt%。製備的方法如第1圖所示，組成物的比例、機械複合組成物的轉速和時間皆列示在表二中。接下來，將實驗例4-5所得之功能性母粒分別進行升溫值、蓄熱值以及抗菌活性測試，測試方法同上所述，其所得結果如表二所示。

¹ 由紅外線熱顯像偵測儀測量

² 由紅外線熱顯像偵測儀測量

³ 根據JIS Z2801：2000/-AMD1：2006標準測試，其中抗菌活性值>2.0，表示樣品有抗菌效果。

由表二之結果可得知，實驗例4-5之功能性母粒皆具有升溫值在6.10-6.23℃以及蓄熱值在4.52-4.60℃，且功能性母粒具有對金黃色葡萄球菌以及肺炎桿菌之抗菌效果。此外，實驗例4與實驗例1相比，椰殼炭可使功能性 母粒具有較高之母粒升溫值與蓄熱值。

實驗例三：功能性母粒之濾網壓力試驗

將上述實驗例3所得之功能性母粒以及比較例2經過濾網試驗，測試其壓升狀況。此試驗目的在於藉由評估功能性母粒通過濾網之壓升值，來推測功能性母粒的分散性以及紡絲作業性。其中，比較例2製備方法為直接將組成物與耐隆6混煉加工(未經過機械複合)，比較例2的組成物的組成比例皆與實驗例3相同。接下來，將比較例2和實驗例3母粒個別與耐隆6母粒混合，以進行稀釋。而所得之稀釋比較例2母粒和稀釋實驗例3母粒，其貝殼粉和炭粉佔總母粒之含量分別為2以及0.5重量百分比。之後，再取各1公斤的稀釋母粒分別置入濾網試驗機中，其濾網大小為40μm，並測試其壓升狀況。稀釋比較例2母粒和稀釋實驗例3母粒之壓升結果分別表示於第2圖及第3圖中。

由第2圖可知比較例2經過濾網時，壓升值會隨著通過的時間增加而上升，其代表未經過機械複合之組成物在耐隆6中的分散性較差，通過濾網較為不順。由第3圖可知實驗例3經過濾網的壓升值較平穩，通過濾網較為順利。由此得知，經過組成物機械複合之後，可製備出分散性較佳之功能性母粒，所以使得功能性母粒可順利通過濾網，以使製備功能性纖維的產率較高。

實驗例四：功能性紡織品之抗菌效果

實驗例6-7之組成物之貝殼粉為蜆殼粉，炭粉皆為竹炭，第一分散劑與第二分散劑分別為微粉酯化臘與醯胺臘。實驗例6-7之熔紡聚合物為耐隆6，貝殼粉與炭粉佔功能性纖維之2-3wt%。製備的方法如第1圖所示，所得之功能性纖維再經過加工，而得功能性紡織品。比較例3-4為耐隆6的紡織品。

接下來，將實驗例6-7所得和比較例3-4之紡織品分別進行升溫值、蓄熱值以及抗菌活性測試，測試方法同上所述。之後，並將實驗例6-7之紡織品分別進行前處理(沸水煮30分鐘)以及染色，且測試其抗菌效果，所得結果如表三所示。

¹ 由紅外線熱顯像偵測儀測量

² 由紅外線熱顯像偵測儀測量

³ 根據JIS L1902：2008標準測試，抑菌活性值>2.0表示樣品有抗菌防臭效果。

⁴ 根據JIS L1902：2008標準測試，殺菌活性值>0.0表示樣品有制菌效果。

由表三可得知，實驗例7之襪帶具有蓄熱效果，且其經前處理或染色後皆對金黃色葡萄球菌以及肺炎桿菌具有抗菌效果。此外，可明顯觀察到，實驗例6-7因加入貝殼粉的關係，其襪帶與比較例4相比具有較佳之白度。

由上述本發明實施例可知，本發明所揭露之功能性母粒具有炭粉和貝殼粉，其具有蓄熱以及抗菌之效果。此外，本發明之製備功能性母粒的步驟包含機械複合組成物，此步驟可使所得之功能性母粒具有較佳之分散性，使其在隨後纖維紡絲過程較順利，而提升製備功能性纖維的效率以及降低製程的成本。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110-140‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種功能性纖維的製備流程圖。

第2圖以及第3圖分別表示比較例2以及實驗例3所得之功能性母粒通過濾網之壓力試驗值。

110-140‧‧‧步驟

Claims (11)

1. 一種功能性母粒的製備方法，該製備方法包含：提供一組成物，該組成物包含一貝殼粉、一炭粉以及至少一分散劑，該組成物中之該貝殼粉的含量為至少2重量百分比，該炭粉的含量為至少0.5重量百分比，其中該組成物為粉狀；機械複合該組成物，以形成一功能性複合粉體，其中機械複合的轉速為1000-1400rpm及時間為30-60分鐘，且該功能性複合粉體的粒徑小於1μm；以及混煉加工該功能性複合粉體與一熔紡聚合物，其中該貝殼粉與該炭粉佔該功能性母粒之重量百分比小於25。
2. 如請求項1所述之製備方法，其中該貝殼粉的粒徑為約800-1000nm，該炭粉的粒徑為約400-600nm。
3. 如請求項1所述之製備方法，其中該分散劑的成分為蒙脫蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、酯化蠟、醯胺蠟、微粉聚乙烯蠟、微粉酯化蠟、部份酯化部份皂化之蠟、潤滑劑、矽烷系偶合劑、鈦酸鹽類偶合劑、鋁酸鹽類偶合劑或鋯酸酯偶合劑。
4. 如請求項1所述之製備方法，其中該分散劑包含：一第一分散劑，其係選自由蒙脫蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、酯化蠟、醯胺蠟、微粉聚乙烯蠟、微粉酯化蠟、部 份酯化部份皂化之蠟、潤滑劑、矽烷系偶合劑、鈦酸鹽類偶合劑、鋁酸鹽類偶合劑和鋯酸酯偶合劑所組成的群組，其中該第一分散劑與該貝殼粉的重量比為1：10；以及一第二分散劑，其係選自由蒙脫蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、酯化蠟、醯胺蠟、微粉聚乙烯蠟、微粉酯化蠟、部份酯化部份皂化之蠟、潤滑劑、矽烷系偶合劑、鈦酸鹽類偶合劑、鋁酸鹽類偶合劑和鋯酸酯偶合劑所組成的群組，其中該第二分散劑與該炭粉的比為1：5。
5. 如請求項1所述之製備方法，其中該炭粉係選自由竹炭粉、椰殼炭粉、木炭粉、備長炭粉、活性炭粉和海藻炭粉所組成的族群。
6. 如請求項1所述之製備方法，其中該貝殼粉係選自由蚵殼粉、蜆殼粉、扇貝殼粉或相關生物鈣化型態之殼體。
7. 如請求項1所述之製備方法，其中該熔紡聚合物係選自由聚酯系聚合物、聚醯胺系聚合物、聚亞醯胺系聚合物、聚烯烴系聚合物所組成之族群。
8. 如請求項1所述之製備方法，其中該混煉加工的溫度為210-240℃，該混煉加工的螺桿轉速為300-400rpm。
9. 一種功能性纖維，其係由如請求項1-8任一項所述之功能性母粒熔融紡絲而得。
10. 如請求項9所述之功能性纖維，其中該功能性纖維具有一纖度約70-300d、一強度大於約2g/d以及一細度在1-20d。
11. 如請求項9所述之功能性纖維，其中該熔融紡絲的溫度為230-260℃，熔融紡絲的捲取速度為2000-3200公尺/分鐘。