TWI706975B - 一種消臭纖維及其使用的消臭母粒 - Google Patents

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Abstract

一種具有消臭性的纖維，在聚酯材料中藉由添加改質的消臭粉體及分散劑，進行混煉造粒與紡絲而製得，其纖維細度可介於1~10dpf，其纖維消臭效果滿足以下條件：氨氣與醋酸100PPM下，根據ISO17299標準測試，兩小時內可減少70%以上，且洗滌處理0次及10次後消臭效果均為70%以上，可作為戶外運動服飾、家飾織品、鞋材等用紗線，可提升衣物消臭效果與增加織品穿著者的舒適性與快意感。

Description

一種消臭纖維及其使用的消臭母粒
本發明是關於一種消臭纖維，特別是關於一種可多次水洗後，還是具有消臭性的纖維及其使用的消臭母粒。
近年來，消費者對於紡織品的選擇，高度重視使用上的舒適性，包含吸濕快乾、蓄熱保溫、涼爽觸感與抗菌消臭，許多機能性纖維因市場需求，逐步被開發出來，由於戶外運動需求，日漸具增，運動後衣物的異味消除為消費者訴求項目中極為重要一環。除此之外，人體產生的體味，也是消費者希望藉由紡織品上的機能能有所克服。
消臭纖維的習知工藝，是將活性碳類材料，例如竹炭、椰殼碳等多孔性材料，添加於纖維中，將臭味吸附於纖維表面，達到除臭的效果。
消臭材料原理是利用多孔性的材料達到吸附效果，但因多孔性材料吸附會飽和，較佳方式，為化學反應的中和效果，利用材料的化學反應，將氣味中和，透過水洗方式，使消臭材料恢復功能。
過去這種消臭纖維在中國專利公報CN102822411A中提及以聚酯纖維浸漬於羥基酸水溶液中，經熱處理後，可耐水洗滌並兼具消臭效果。
類似的作法在中國專利公報CN103343456A，將織物浸漬二氧化鈦水溶液中，以UV照射後，再經熱處理，使二氧化鈦具有光催化劑特 性，使織物具有抗菌、除臭等特性。
中國專利公報CN1756870A將消臭微粒(0.1~1.5μm)以黏結劑用樹脂與纖維結合後，熱處理後乾燥，水洗滌後，因黏結劑關係，可能造成織品手感較差，另外以後加工處理，都可能造成水洗後消臭效果降低。
中國專利公報CN102978727A，陳述以抗菌劑製作母粒，紡絲後的纖維織物，再經抗菌劑的後整理加工，增加抗菌效果。
為解決上述習知技藝的問題，本發明的主要目的在於提供一種改質消臭粉體，消臭粉體經改質後，可均勻分散於樹脂中，其能有效幫助消臭粉體均勻分佈於纖維中，此粉體為熱穩定性佳的無機粉體，選自Al、Ti、Zn、Si、Fe或Zr元素氧化物或其複合氧化物中的至少一種，此粉體粒徑≦1μm以下。
本發明的改質消臭粉體，含有添加量相對於消臭粉體為0.1~20wt%的矽烷偶合劑或鈦酸酯改質劑，優選為含有添加量相對於消臭粉體為1~10wt%的3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷或硬脂醯鈦酸酯。
本發明的另一主要目的在於提供一種消臭母粒，基於消臭母粒的總重量，包含熱塑性(高分子)樹脂50~95wt%、改質消臭粉體1~30wt%及抗氧化劑0.01~5wt%，且所述改質消臭粉體經過改質後，可以均勻分散於樹脂中，提高所述改質消臭粉體與樹脂的結合性；所述消臭母粒的壓升值小於或等於0.5bar/g，經紡絲製得的消臭纖維，於水洗前後，消臭效果大於70%，都具有良好的消臭效果(>70%)。
本發明的抗氧化劑，選自受阻酚型或亞磷酸酯型抗氧化劑，優選為選自雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。
本發明的又一主要目的在於提供一種消臭纖維，特別是關 於一種在低濃度條件下，可以呈現消臭效果的消臭纖維及其製備方法與應用，即兩小時內臭味可消除70%以上。
本發明的消臭纖維，於水洗前後，具有良好的消臭效果(>70%)。
本發明的消臭粉體，為一種熱穩定性佳的無機粉體，選自Al、Ti、Zn、Si、Fe或Zr元素氧化物或其複合氧化物中的至少一種，此粉體粒徑≦1μm以下，經由粉體表面改質技術，即以矽烷偶合劑或鈦酸酯等改質劑進行粉體表面改質，添加量為粉體重量的0.1~20wt%，優選為1~10wt%。
本發明的矽烷偶合劑，選自乙烯基矽氯仿、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-(2-氮丙環)氨丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯基丙基三乙氧基矽烷、N-β(氮丙環)γ-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、N-β(氮丙環)γ-氨丙基三甲氧基矽烷、N-β(氮丙環)γ-氨丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基矽烷、γ-氯基丙基三甲氧基矽烷、γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、二-(3-[三乙氧基矽烷基]-丙基)-四硫化物(TESPT)或二-(3-[三乙氧基矽烷基]-丙基)-二硫化物；優選為3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷。
本發明的鈦酸酯，選自異硬脂鈦酸酯、硬脂醯鈦酸酯、油 醇鈦酸酯或焦磷酸鈦酸酯；優選為硬脂醯鈦酸酯。
本發明的消臭粉體的改質流程，包含以下步驟：將消臭粉體放置於攪拌槽中，以250rpm轉速進行攪拌，攪拌葉片採用門型葉片，相對消臭粉體重量，取1~10wt%的改質劑3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷，加入異丙醇溶劑，以改質劑/異丙醇=1/6體積比稀釋溶解，逐步滴加於消臭粉體中，葉片攪拌速率調至1000rpm，滴加速率為1ml/min，滴加完成後，將攪拌槽體升溫至120℃攪拌2小時，使異丙醇揮發，獲得改質消臭粉體。
本發明的消臭母粒的製備方法，包含以下步驟：基於消臭母粒的總重量，取所述改質消臭粉體1~30wt%、熱塑性高分子50~95wt%和抗氧化劑0.01~5wt%為原料，其中，所述熱塑性高分子可選自聚酯粉或聚酯顆粒，且所述聚酯粉或顆粒的特性黏度(IV)為0.2~2.0，優選為0.8。上述原料均勻混合為混合粉體後，以雙螺桿押出機進行混練；在混練溫度180~280℃下，以及轉速為250rpm的條件下，熱塑性高分子(或稱樹脂)呈熔融狀，此刻，藉所述消臭粉體上的改質劑的末端基與樹脂相容性極佳，使得所述消臭粉體得以非常均勻地分散於樹脂基材中，經過水冷卻後，乾燥切粒，再於140℃溫度下進行乾燥4~6小時後，製得本發明的消臭母粒。
更具體而言，本發明的改質消臭粉體為無機材料，其表面進行改質後，粉體可以提高分散性完全均勻分散於樹脂中。所以，本發明的消臭母粒，紡絲過程無壓升現象，紡況良好，且可長時間進行紡絲生產。
本發明的抗氧化劑，可選自受阻酚型抗氧化劑(Hindered Phenol Antioxidants)或亞磷酸酯型抗氧化劑(Phosphite Antioxidants)。
所述亞磷酸酯型抗氧化劑可選自3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二甲酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二丙酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二丁酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二戊酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二己酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二庚酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二辛酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯锰化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯镁化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯鈣化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯锌化物；優選為雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。
本發明的消臭纖維，是對乾燥後的消臭母粒進行融熔紡絲製得。所述消臭纖維的纖維結構，可以採用複合紡絲構成芯鞘型結構，芯部為聚酯，鞘部為消臭母粒，芯鞘比(芯/鞘)的變化，介於40/60~60/40。消臭劑分佈於纖維外層，能有效與異味氣體反應。
本發明的消臭纖維製法，包含以下步驟：取本發明的消臭母粒為原料，在紡絲溫度230~290℃及紡絲捲取速度1000~3000公尺/分鐘的條件下，採用複合紡絲構成芯鞘型結構的半延伸消臭紗(POY)，再經假撚過程製成加工紗(DTY)，也就是，本發明的消臭纖維；所述消臭纖維的直徑度為10~30微米(μm)，纖維細度介於1~10dpf。
本發明的消臭纖維，因纖維結構為芯鞘型設計，鞘部消臭粉體包於纖維鞘部，在經過水洗10次後，仍可維持消臭纖維的消臭效果。因此，本發明的消臭纖維，可廣泛應用於纖維應用產業，包含內衣、家飾與戶外運動用紡織產品。
以下，舉出數個製作改質消臭粉體並加工為消臭母粒及消臭纖維之具體實施例(實施例1~4)，並提供一個比較例來協助說明本發明之目的、功效和原理。
各實施例及比較例所製成的改質消臭粉體及消臭纖維，係根據下述方法進行物性評估：
1.壓升測試：消臭母粒稀釋為8%，以過濾壓升試驗機(廠牌：LabTech，型號：LTF34-GP)，濾網為15μm，評估消臭母粒壓升值。壓升值愈低，代表消臭粉體於聚酯樹脂中的分散情況愈佳。
2.消臭測試，依ISO 17299為標準，樣品大小為10cmx10cm針織布，不分正反面，溫度為20℃，65%RH，樣品靜置24h，以3LTedlar-bag通以不同濃度氣體(氨氣或醋酸)，以檢知管，進行測試，記錄120分鐘後袋內氣體濃度，計算氣體減少百分比。
【實施例1】
1.消臭粉體改質：參照表1的配方編號Al，將消臭粉體Al2O3、ZnO、SiO2放置於攪拌槽中，以250rpm轉速進行攪拌，攪拌葉片採用門型葉片，取改質劑3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷相對消臭粉體重量的1wt%，以改質劑/異丙醇=1/6體積比稀釋溶解，逐步滴加於消臭粉體中，葉片攪拌速率調至1000rpm，滴加速率為1ml/min，滴加完成後，將攪拌槽體升溫至120℃攪拌2小時，使異丙醇揮發，獲得改質消臭粉體。
2.消臭母粒製作：參照表2的原料配方，取79.5wt%PET聚酯樹脂與20wt%改質消臭粉體Al，及0.5wt%雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(以下簡稱抗氧化劑RCPEP36)為原料，經過雙螺桿押出機熔融造粒。
3.消臭纖維製作：纖維規格75D/72F，芯部為乾燥後聚酯粒，鞘部則為乾燥 後消臭母粒，芯鞘比50/50，紡絲溫度280℃，紡速為2500m/min，製得部分延伸紗(POY)，續加工為加工紗(DTY)，編織成針織布並經由染色與水洗。
測試製得的消臭母粒的壓升值，其結果如表2所示。消臭母粒紡絲與編織針織布後，經由染色後，測試消臭效果如表3及表4所示。該針織布水洗10次後，測試消臭效果如表5所示，其消臭效果仍可維持在最初水準，水洗前後紗線消臭效果無影響。
【實施例2】
1.同上述實施例1的作法製得改質消臭粉體，但改質劑添加量為消臭粉體重量的5wt%(表1，配方編號A2)。
2.參照表2的原料配方，取79.5wt%PET聚酯樹脂與20wt%改質消臭粉體A2，及0.5wt%抗氧化劑RCPEP36為原料，經過雙螺桿押出機熔融造粒，製得消臭母粒。
測試製得的消臭母粒的壓升值，其結果如表2所示。消臭母粒紡絲與編織針織布後，經由染色後，測試消臭效果如表3及表4所示。該針織布水洗10次後，測試消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可維持在最初水準，水洗前後紗線消臭效果無影響。
【實施例3】
1.同上述實施例1的作法製得改質消臭粉體，但改質劑添加量為消臭粉體重量的10wt%(表1，配方編號A3)。
2.參照表2的原料配方，取79.5wt%PET聚酯樹脂與20wt%改質蓄光粉體A3，及0.5wt%抗氧化劑RCPEP36為原料，經過雙螺桿押出機熔融造粒，製 得消臭母粒。
測試製得的消臭母粒的壓升值，其結果如表2所示。消臭母粒紡絲與編織針織布後，經由染色後，測試消臭效果如表3及表4所示。該針織布水洗10次後，測試消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可維持在最初水準，水洗前後紗線消臭效果無影響。
【實施例4】
1.同上述實施例1的作法製得改質蓄光消臭粉體，但改質劑為硬脂醯鈦酸酯，添加量為消臭粉體的1wt%(表1，配方編號A4)。
2.參照表2的原料配方，取79.5wt%PET聚酯樹脂與20wt%改質消臭粉體A4，及0.5wt%抗氧化劑RCPEP36為原料，經過雙螺桿押出機熔融造粒，製得消臭母粒。
測試製得的蓄光母粒的壓升值，其結果如表2所示。消臭母粒紡絲與編織針織布後，經由染色後，測試消臭效果如表3及表4所示。該針織布水洗10次後，測試消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可維持在最初水準，水洗前後紗線消臭效果無影響。
【比較例1】
1.消臭粉體：未經改質(表1，配方編號A5)。
2.參照表2的原料配方，取79.5wt%PET聚酯樹脂與20wt%消臭粉體A5，及0.5wt%抗氧化劑RCPEP36為原料，經過雙螺桿押出機熔融造粒，製得消臭母粒。
測試製得的消臭母粒的壓升值，其結果如表2所示。消臭母粒紡絲與編織針織布後，經由染色後，測試消臭效果如表3及表4所示。該針織布水洗10次後，測試消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可維持在最初水準，水洗前後紗線消臭效果無影響。
【結果】
1.實施例1-3的消臭粉體經過改質劑3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷處理後與實施例4的消臭粉體經過改質劑硬脂醯鈦酸酯處理後，分別再與樹脂及分散劑進行混煉造粒，消臭母粒經乾燥後，以過濾壓升試驗機評估壓升值，其測試值(參見表2)，皆小於或等於0.5bar/g，代表消臭粉體於聚酯樹脂中分散情況極佳。
2.比較例1的消臭粉體未經過改質，直接與樹脂及分散劑進行混煉造粒，消臭母粒經乾燥後，以過濾壓升試驗機評估壓升值，其測試值(參見表2)為2.4bar/g，大於0.5bar/g，代表消臭粉體於聚酯樹脂中的分散情況不佳。
3.上述兩點結論證實經改質劑處理後的消臭粉體，可以有效幫助消臭粉體分散於聚酯樹脂中，降低粉體團聚現象，且改善壓升，有助於消臭纖維的紡絲製程順暢進行。
4.實施例1-4製得的消臭母粒，經乾燥除水後，以芯-鞘型複合紡絲，芯部為聚酯，鞘部則為消臭母粒，經捲取後，加工成為加工紗，編織針織布與染色後評估效果，明顯消臭粉體經過表面改質後，經過紡絲的紗線，紗線消臭效果高於未改質粉體表面，如表3，在水洗10次後，，亦有相同趨勢，如表4。
5.實施例1-4與比較例1紡絲後，紗線消臭效果水洗前後，均無明顯變化，原因為消臭粉體直接添加於纖維中本體，與樹脂結合，並非透過黏結劑，於針織布表面進行後加工處理(含浸或塗佈)，故水洗前後紗線的消臭效果無影響，如表5。
Figure 107147005-A0305-02-0012-1
Figure 107147005-A0305-02-0012-6
Figure 107147005-A0305-02-0012-2
Figure 107147005-A0305-02-0013-3
Figure 107147005-A0305-02-0013-4
Figure 107147005-A0305-02-0013-5

Claims (8)

  1. 一種消臭纖維，以消臭母粒進行融熔紡絲製得且所述消臭母粒的壓升值小於或等於0.5bar/g，其特徵在於，所述消臭纖維的纖維細度介於1~10dpf，並且基於消臭母粒的總重量，所述消臭母粒包含：a)熱塑性高分子，於所述消臭母粒中的含量範圍是介於50~95wt%之間；選自特性黏度(IV)為0.2~2.0的聚酯粉或聚酯顆粒；b)改質消臭粉體，於所述消臭母粒中的含量範圍是介於1~30wt%之間；選自以矽烷偶合劑或鈦酸酯改質劑進行粉體表面改質的Al、Ti、Zn、Si、Fe或Zr元素氧化物或其複合氧化物中的一種以上，且所述此粉體粒徑≦1μm以下；c)抗氧化劑，於所述消臭母粒中的含量範圍是介於0.01~5wt%之間；且其製得的消臭纖維滿足以下條件：氨氣與醋酸100PPM下，根據ISO17299測試，兩小時內可減少70%以上，且洗滌處理0次及10次後消臭效果均為70%以上。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述消臭纖維的纖維結構為芯鞘型結構，芯部為聚酯，鞘部為消臭母粒，且芯鞘比介於40/60~60/40。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述消臭纖維的直徑度為10~30微米(μm)。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述改質消臭粉體含有添加量相對於消臭粉體為0.1~20wt%的矽烷偶合劑或鈦酸酯改質劑。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述改質消臭粉體含有添加量相對於消臭粉體為1~10wt%的3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷或硬脂醯鈦酸酯。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述熱塑性高分子的特性黏度(IV)為0.8。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述抗氧化劑選自受阻酚型或亞磷酸酯型抗氧化劑。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之消臭纖維，其中，所述抗氧化劑為雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。
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