TWI739613B - 抗菌奈米銅纖維紗製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，包含下列步驟：原料混合作業以及紡絲作業，原料混合作業係混合粒徑大小不超出48nm之乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中，紡絲作業，其包含：混合攪拌奈米銅粉末和纖維漿液，以使奈米銅粉末均勻分佈於纖維漿液而製備成一混合材料；烘乾混合材料；熱熔抽絲混合材料，其烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，形成一第一階段線材；拉伸延展，使第一階段線材通過多個輥輪予以拉伸第一階段線材；自然冷卻第一階段線材而形成一第二階段線材；以及收紗，集中第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品。

Description

抗菌奈米銅纖維紗製造方法
本發明為一種抗菌纖維紗製造方法，特別是有關於一種將奈米級銅粉末加入高分子聚合物漿液混練紡絲而成的抗菌奈米銅纖維紗製造方法。
常見的人造纖維產品通常應用於人類或寵物穿戴，如編織的布料、衣物、圍巾、口罩、手套等製品，惟這些最貼近人類或寵物的纖維製品也是最容易沾染細菌、孳生病菌而危害使用者的，因而有抗菌效果的的纖維製品的需求。
一般所謂「抗菌」主要是指，控制微生物的寄生和增加，抑制危害人體之細菌繁殖及事先防止菌類產生，而對於纖維、紡織品而言，它容易吸附汗水及人體體液或皮膚的排泄物，而這些排泄物則是細菌最好的滋生場所，細菌大都以這些汗水排泄物做為養料生長繁殖，同時也分解出許多難聞的味道與氣體。
根據世界衛生組織於瑞士所舉辦的第一屆國際預防及感染控制會議上發表的一項新研究，在醫院內使用抗菌銅表面可幫助減少院內感染(HAI)的機率達40%，並能有效殺死97%的細菌、許多病毒及真菌病原。
銅是人體內本身就含有的生命元素，所以銅離子的化合物都可溶解，進入人體的銅，也進行正常的新陳代謝排出體外，對人體皮膚無刺激性及過敏現象，對人體健康安全無虞。
2009年，英國南安普頓大學比爾基維爾教授發表研究報告，指出銅可抑制甲型H1N1(A H1N1)流感病毒，6小時後銅表面幾乎找不到存活的流感病毒；對照不鏽鋼表面，24小時後仍有50萬病毒粒子存活。同年，美國國家環境保護局(EPA)規範下的一項測試顯示，在室溫下，銅合金可在兩個小時內殺滅其表面上99.9%的超級病菌MRSA。
銅離子抗菌纖維是一種機能性纖維，具有阻斷疾病傳播、消除異味、修復皮膚等效果，是新型的抗菌紡織品。早在2008年，美國環境保護機構(NRDC)就登記核准了五種銅合金用於抗菌材料，這些銅合金可以在2小時內殺滅物體表面99%的細菌。
本發明的目的在於提供一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，藉由奈米尺寸的銅粒子均勻混合於高分子纖維漿液再進行紡絲抽紗而為如口罩、衣物等抗菌奈米銅纖維紗成品。
為達成上述目的，本發明提供一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，包含：原料混合作業：混合乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中；以及紡絲作業，其包含：混合攪拌該些奈米銅粉末和該纖維漿液，以使該些奈米銅粉末均勻分佈於該纖維漿液而形成一混合材料；烘乾該混合材料，以去除多餘水分；熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，形成一第一階段線材；拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪予以拉伸該第一階段線材；自然風冷該第一階段線材，以定型該第一 階段線材而形成一第二階段線材；以及收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品。
為達成上述目的，本發明提供另一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其步驟包含：原料混合作業：混合乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中，形成一混合原料；混練造粒作業：經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒；以及紡絲作業，其包含：混合攪拌該些抗菌奈米銅母粒和多個熱可塑性聚氨酯膠粒，以形成一混合材料；烘乾該混合材料，以去除多餘水分；熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，並同時在該紗線抽出口，使其該些熱可塑性聚氨酯膠粒熱熔後包覆在該紗線的外側周圍而使整體形成第一階段線材；以一冷卻槽對該第一階段線材進行水冷降溫，使該第一階段線材予以定型；拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪，將該第一階段線材予以拉伸；自然風冷該第一階段線材，以減少該第一階段線材表面的變形及該第一階段線材內部的定型，使該第一階段線材形成一第二階段線材；以及收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品。
在一些實施態樣中，該奈米銅粉末係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維漿液，進一步地，其較佳範圍為20%至24%。
在一些實施態樣中，該纖維漿液包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
在一些實施態樣中，該收紗，集中該第二階段線材步驟後， 更進一步對其進行烘乾，以降低該第二階段線材內的濕度。
在一些實施態樣中，進行該第二階段線材的烘乾時間為48小時。
在一些實施態樣中，該收紗步驟係應用撓捲的方式捲收該第二階段線材於一輪盤上或一容器內。
在一些實施態樣中，該混合攪拌該些抗菌奈米銅母粒和多個熱可塑性聚氨酯膠粒步驟中可同時添加去該多個熱可塑性聚氨酯膠粒染色之色料。
本發明的特點在於：本發明的採用不超出48nm粒徑大小的銅粉末與纖維漿液混合，其可提升後續製成纖維紗狀態的銅離子附著力，以提高纖維紗的抗菌持續力。本發明係以奈米級銅粉末混合於纖維，使其纖維材料本身即均勻附帶抗菌奈米銅材料，有別於傳統在纖維表面浸泡抗菌劑的製程，具有長效型抑制細菌繁殖與成長功能。本發明可應用熔融的熱可塑性聚氨酯膠粒，在抽絲時同時在外週形成具有黏性的表層，增加其應用上的彈性。
步驟S11~步驟126:第一實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法
步驟S21~步驟237:第二實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法
圖1 為本發明第一實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法；及
圖2 為本發明第二實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法。
茲配合圖式將本創作實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本創作有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形 狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。
另外，在圖式中未必按比例繪製，舉例來說，圖中的一些元件之尺寸可能增大或減小，以幫助改進對各種實施方式的理解。同樣地，為了討論某些實施方式，一些組件及/或操作可能被分為不同的區塊或組合為單一區塊。此外，儘管已於圖式中例示性地繪示特定實施例，並且在下文中詳細描述，本領域技術人員可看出修改、等同物以及替代物會落入所附申請專利範圍內。
請先參照圖1所示之本發明一實施例。本實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法的步驟，其步驟包含：原料混合作業(步驟S11)以及紡絲(Spinning)作業(步驟S12)。
該原料混合作業(步驟S11)係混合不超出48nm粒徑大小之乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中；
該紡絲作業(步驟S12)，其包含：
混合攪拌該些奈米銅粉末和該纖維漿液，並使該些奈米銅粉末均勻分佈於該纖維漿液而形成一混合材料(步驟S121)；
烘乾該混合材料，以去除多餘水分，其進行烘乾的溫度控制在100℃至150℃(步驟S122)；
熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，形成一第一階段線材(步驟S123)；
拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪予以拉伸該第一階段線材(步驟S124)；
自然風冷該第一階段線材，以定型該第一階段線材而形成一 第二階段線材(步驟S125)；及
收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品(步驟S126)。
請再參照圖2所示之本發明另一實施例。本實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法的步驟，其步驟包含：
原料混合作業：混合粒徑大小不超出48nm的乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中，形成一混合原料(步驟S21)；
混練造粒作業：經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒(步驟S22)，實務上，本步驟可經雙螺桿混練機，在控制適當的停留時間與溫度下進行混練造粒；以及
紡絲作業(步驟S23)，其包含：
混合攪拌該些抗菌奈米銅母粒和多個熱可塑性聚氨酯膠粒，以形成一混合材料(步驟S231)；
烘乾該混合材料，以去除多餘水分，其進行烘乾的溫度控制在100℃至150℃(步驟S232)；
熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，並同時在該紗線抽出口使其該些熱可塑性聚氨酯膠粒熱熔後包覆在該紗線的外側周圍而使整體形成第一階段線材(步驟S233)；
以一冷卻槽對該第一階段線材進行水冷降溫，使該第一階段線材予以定型(步驟S234)；
拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪，將該第一階段線材予以拉伸(步驟S235)；
自然風冷該第一階段線材，以減少該第一階段線材表面的變形及該第一階段線材內部的定型，使該第一階段線材形成一第二階段線材(步驟S236)；以及
收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品(步驟S237)。
在一實施例中，前述收紗步驟(步驟S126或步驟S237)係可應用撓捲的方式捲收該第二階段線材於一輪盤上或一容器內。
當然，進行前述收紗步驟，即步驟S126或步驟S237(集中該第二階段線材步驟)之後，可更進一步對其進行烘乾，以降低該第二階段線材內的濕度。該第二階段線材的烘乾時間為48小時
上述二實施例中，該纖維漿液的原料包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。而在紡絲成紗時可採用單紗、撚紗、合紗、合撚紗的方式成形。另外，其可採用單一成份，也可使用二種以上的纖維漿液的原料的紗混紗而形成該抗菌奈米銅纖維。
在上述步驟S231或步驟S121中，可進一步再加入適當比例、配方之色料，以對熱可塑性聚氨酯膠或纖維漿液進行調色。
步驟S11~步驟126:第一實施例之抗菌奈米銅纖維紗製造方法

Claims (9)

  1. 一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其步驟包含：原料混合作業：混合粒徑大小不超出48nm之乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中；以及紡絲作業，其包含：混合攪拌該些奈米銅粉末和該纖維漿液，以使該些奈米銅粉末均勻分佈於該纖維漿液而形成一混合材料；烘乾該混合材料，以去除多餘水分，其進行烘乾的溫度控制在100℃至150℃；熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，形成一第一階段線材；拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪予以拉伸該第一階段線材；自然風冷該第一階段線材，以定型該第一階段線材而形成一第二階段線材；以及收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品；其中，該纖維漿液包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
  2. 一種抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其步驟包含：原料混合作業：混合粒徑大小不超出48nm的乾燥的奈米銅粉末至一纖維漿液中，形成一混合原料；混練造粒作業：經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒；以及紡絲作業，其包含：混合攪拌該些抗菌奈米銅母粒和多個熱可塑性聚氨酯膠粒，以形成一混合材料；烘乾該混合材料，以去除多餘水分，其進行烘乾的溫度控制在100℃至150℃； 熱熔抽絲該混合材料，該烘乾的混合材料經由一抽絲機抽出一紗線，並同時在該紗線抽出口，使其該些熱可塑性聚氨酯膠粒熱熔後包覆在該紗線的外側周圍而使整體形成第一階段線材；以一冷卻槽對該第一階段線材進行水冷降溫，使該第一階段線材予以定型；拉伸延展，使該第一階段線材通過多個輥輪，將該第一階段線材予以拉伸；自然風冷該第一階段線材，以減少該第一階段線材表面的變形及該第一階段線材內部的定型，使該第一階段線材形成一第二階段線材；以及收紗，集中該第二階段線材，使其成為抗菌奈米銅纖維紗成品；其中，該纖維漿液包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
  3. 如請求項1或2所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中該奈米銅粉末係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維漿液。
  4. 如請求項1或2所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中加入至該纖維漿液中的該奈米銅粉末的重量百分比範圍為20%至24%。
  5. 如請求項1或2所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中該收紗，集中該第二階段線材步驟後，更進一步對其進行烘乾，以降低該第二階段線材內的濕度。
  6. 如請求項5所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中進行該第二階段線材的烘乾時間為48小時。
  7. 如請求項1所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中該收紗步驟係應用撓捲的方式捲收該第二階段線材於一輪盤上。
  8. 如請求項1所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中該收紗步驟係應用撓捲的方式捲收該第二階段線材於一容器內。
  9. 如請求項2所述抗菌奈米銅纖維紗製造方法，其中該混合攪拌該些抗菌奈米銅母粒和多個熱可塑性聚氨酯膠粒步驟中可同時添加該多 個熱可塑性聚氨酯膠粒染色之色料。
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