TWM653633U

TWM653633U - 抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維

Info

Publication number: TWM653633U
Application number: TW112213131U
Authority: TW
Inventors: 許壬申
Original assignee: 許壬申
Filing date: 2023-11-30
Publication date: 2024-04-01

Abstract

一種抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維，包含一呈長條狀的腈綸纖維本體及多顆嵌設在腈綸纖維本體的多孔球體。每一多孔球體包括一粒徑200~500nm的植物源芯層及一包覆植物源芯層的多孔殼層。多孔球體由凝膠進行乾燥所製得，凝膠由包含植物源芯層、鹼性溶液及包括前驅物的組分溶液的第一混合物進行溶膠-凝膠反應所形成。植物源芯層選自紫杉醇、丁香提取物、青蒿提取物、綠原酸、葡萄提取物、甜橙提取物、蒲公英提取物、蛋白粉及水溶生薑提取物中至少一者。前驅物選自奈米纖維素、膠原蛋白、大豆蛋白、酚醛樹脂-六亞甲基四胺及矽酸乙酯中至少一者。

Description

抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維

本新型是有關於一種天然或人造的線或纖維，特別是指一種人造並兼具抗靜電、抗起球、抗菌及保暖功能的功能性纖維(functional fiber)。

腈綸是由丙烯腈含量為85%(質量百分比)以上的丙烯腈共聚物構成的合成纖維。腈綸因性能極似天然羊毛，不僅蓬鬆捲曲柔軟且保暖性比天然羊毛高15%，所以又稱為「合成羊毛」，現今廣泛應用於服飾、家紡、嬰童用品等，並多應用於秋冬季的產品。

由腈綸所製得的服飾被使用者穿著時，至少存在以下三種缺點：（1）纖維間因相互摩擦而易發生電荷堆積，從而產生靜電；（2）腈綸具有良好的抗彎曲性，所以纖維間即使相互摩擦也不易發生脫落，但會衍生出易起毛、起球甚至產生微塑膠(microplastic)的問題，從而對穿著美觀及生態環境有不良影響；及（3）由於腈綸本身的結構緊密而不具備良好的透氣性，所以汗液易積聚而滋生細菌，從而對使用者的皮膚健康有不良影響。

此外隨著消費理念的升級，人們對紡織品的功能提出更高的要求，例如對於秋冬季紡織品的需求不僅需要防寒保暖，還需要有效阻止病原微生物傳播。然而，目前的技術仍只能使腈綸具有抗靜電或抗起球或抗菌或保暖的單一功能，而無法使腈綸同時具有多種功能。

例如中國公告專利第101818386號揭示，一種抗起球腈綸纖維的製備方法，是將93.5～94.5wt%丙烯腈、5.25～6.05wt%醋酸乙烯和0.25～0.45wt%甲基丙烯磺酸鈉三種單體混合，並將其混合後的濃度調至30～40wt%，於58～62℃及pH為2.5～3.5下連續進行水相懸浮聚合反應；反應後的聚合物經螯合反應終止，用汽提塔脫出未反應的單體，然後經水洗過濾機除去鹽分、水分，造粒成型後經烘乾得到的粉狀聚合物與二甲基乙醯胺混合溶解，經升溫、降溫，過濾製得的紡絲原液經調溫調壓、過濾後於0.7～0.9MPa壓力，90～95℃的溫度下進行紡絲，二甲基乙醯胺凝固浴液濃度為40～50wt%，凝固浴溫度為38～50℃，經雙擴散成型、水洗、上油、烘乾、捲曲，其牽伸倍數為4～7倍，通過120～200KPa定型壓力定型，得到抗起球性能等級＞4級、其鉤強為0.6±0.2CN/dtex的抗起球腈綸纖維。該中國公告專利所製得的抗起球腈綸纖維僅具有抗起球的單一功能。

因此，為了使腈綸纖維具備多功能性，本新型的目的，即在提供一種新穎的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維。

於是，本新型抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維，包含一呈長條狀的腈綸纖維本體，以及多顆嵌設在該腈綸纖維本體的多孔球體。每一多孔球體包括一植物源芯層，以及一包覆該植物源芯層的多孔殼層。該等多孔球體藉由將凝膠進行乾燥所製得，該凝膠藉由將包含植物源粉末、鹼性溶液及包括前驅物的組分溶液的第一混合物進行溶膠-凝膠反應所形成。該植物源芯層由該植物源粉末所構成，該植物源粉末選自於紫杉醇、丁香提取物、青蒿提取物、綠原酸、葡萄提取物、甜橙提取物、蒲公英提取物、蛋白粉及水溶生薑提取物中至少一者，該植物源粉末的平均粒徑範圍為200nm至500nm。該前驅物選自於奈米纖維素、膠原蛋白、大豆蛋白、酚醛樹脂-六亞甲基四胺及矽酸乙酯中至少一者。

本新型的功效在於：在本新型抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維中，因每一多孔球體包括起抗靜電、抗起球及抗菌功能的該植物源芯層，以及起保暖功能且包覆該植物源芯層的該多孔殼層，而共同賦予該抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維兼具良好的抗靜電、抗起球、抗菌及保暖功能。

在本新型被詳細描述前，應當注意在以下的內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本新型抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維的一個實施例包含一腈綸纖維本體1，以及多顆嵌設在該腈綸纖維本體1的多孔球體2。

該腈綸纖維本體1的構成材料為丙烯腈-醋酸乙烯酯共聚物，該丙烯腈-醋酸乙烯酯共聚物中的丙烯腈含量至少85%(質量百分比)。

如圖2所示，每一多孔球體2包括一植物源芯層21，及一包覆該植物源芯層21的多孔殼層22。每一多孔球體2的形狀為橢圓球狀或正圓球狀。

該等多孔球體2藉由將凝膠進行乾燥所製得，該凝膠藉由將包含植物源粉末、鹼性溶液及包括前驅物的組分溶液的第一混合物進行溶膠-凝膠反應所形成。

該植物源芯層21由該植物源粉末所構成，該植物源粉末選自於紫杉醇、丁香提取物、青蒿提取物、綠原酸、葡萄提取物、甜橙提取物、蒲公英提取物、蛋白粉及水溶生薑提取物中至少一者。藉由該植物源粉末構成的植物源芯層21，讓該抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維不僅具有抗靜電、抗起球及抗菌功能，還具有上色性、吸濕性及蓬鬆度。因為該植物源粉末的粒徑範圍為200nm至500nm，使得該等多孔球體2的平均粒徑範圍為1μm以下，從而確保後續的紡絲能連續順利進行。此外，該等多孔球體2的平均粒徑範圍為1μm以下，符合業界對於紡絲程序中添加劑顆粒的平均粒徑範圍須小於2μm的要求。

該前驅物選自於奈米纖維素、膠原蛋白、大豆蛋白、酚醛樹脂-六亞甲基四胺及矽酸乙酯中至少一者。藉由該前驅物形成的多孔殼層22，讓該抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維不僅具保暖功能還具有蓬鬆度。此外，因為由該前驅物形成的該多孔殼層22是多孔網狀結構，所以該多孔殼層22還能以物理吸附的方式吸附異味氣體而起到消臭的作用。更值得一提的是，若直接使用該植物源粉末及該前驅物進行紡絲，該植物源粉末及該前驅物很容易在紡絲過程中流失，以致所形成的纖維其實無法具有足夠的抗靜電、抗起球、抗菌及保暖功能；反觀在本新型中因該多孔殼層22包覆該植物源芯層21，得以即使在經過複雜的紡絲程序後，所製得的該抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維中有足夠的該等多孔球體而確實具有良好的抗靜電、抗起球、抗菌及保暖功能，且該抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維經過多次的水洗後仍保有良好的抗靜電、抗起球及抗菌功能。

在本新型的一些具體實施態樣中，以每一多孔球體2的總量為100wt%計，該植物源芯層21的質量占比範圍為20wt%至30wt%。

本新型將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，所述實施例僅為例示說明用，而不應被解釋為本新型實施的限制。

〈實施例 1 〉抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維

(a).將植物源粉末(種類為紫杉醇；平均粒徑為200nm)加至溶質濃度為10wt%的鹼性溶液(溶質為一水合氨；溶劑為水)中充分攪拌，形成該植物源粉末的質量占比為5wt%的混合溶液。然後於該混合溶液中以1d/s的滴速逐滴加入組分溶液(前驅物為矽酸乙酯，且該前驅物的質量為該植物源粉末的質量的3倍；溶媒為水)，得到第一混合物。於該第一混合物中，該植物源粉末與該前驅物的質量比例為1：3。然後將該第一混合物於常溫(25℃)以1800r/min的轉速進行溶膠-凝膠反應50min並靜置，得到凝膠前驅物。接著將該凝膠在-0.05MPa且-30℃的環境中乾燥10hr，得到多顆平均粒徑為0.6μm的多孔球體。每一多孔球體包括一由該植物源粉末形成的植物源芯層，及一由該前驅物所形成且包覆該植物源芯層的多孔殼層，以每一多孔球體的總量為100wt%計，該植物源芯層的質量占比為27wt%。

(b).將丙烯腈、醋酸乙烯酯、該等多孔球體、引發劑(種類為偶氮二異丁腈)及濃度為45wt%的反應溶液(種類為硫氰酸鈉水溶液)混合，得到第二混合物。於該第二混合物中，該丙烯腈、該醋酸乙烯酯及該等多孔球體的質量比例為9：1：7，且該丙烯腈、該醋酸乙烯酯及該等多孔球體的總占比大於85%，該引發劑與該丙烯腈的質量比例為1：100。接著將該第二混合物於55℃進行聚合反應50min得到紡絲原液。

(c).將該紡絲原液進行紡絲處理而形成初生纖維，詳細過程是將該紡絲原液在氮氣保護下依序進行攪拌、過濾及脫泡得到預處理紡絲液，再將該預處理紡絲液於85℃進行加熱後自一個噴絲板中擠出而形成該初生纖維。接著將該初生纖維依序進行輻射處理及加工處理，得到抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維。該輻射處理的操作參數如下：具體種類為電子束輻射，輻射量為53kGy，溫度為25℃，時間為90sec。該加工處理包括依序進行的水洗、牽伸、上油、烘乾及定型。該水洗的操作參數如下：溫度為80℃，流量為3000L/h。該牽伸的操作參數如下：牽伸倍數為4.5倍，速度為50m/min。

〈比較例 1 〉功能性纖維

比較例1與實施例1的差別在於：比較例1的製法沒有進行步驟(a)，且在步驟(b)中以「矽酸乙酯」替代多孔球體。

〈比較例 2 〉功能性纖維

比較例2與實施例1的差別在於：比較例2的製法沒有進行步驟(a)，且在步驟(b)中以「紫杉醇」替代多孔球體。

〈評價項目〉

對實施例1的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維，以及比較例1及2的功能性纖維進行以下評價項目的檢測，檢測的結果如表1所示。

抗靜電測試：參照標準檢測方法GB/T 14342-2015《化學纖維短纖維比電阻試驗方法》。

抗起球測試：參照標準檢測方法GB/T 4802.2-2008《紡織品織物起毛起球性能的測定第2部分：改型馬丁代爾法》。

抗菌測試：參照標準檢測方法GB/T 20944.3-2008《紡織品抗菌性能的評價第3部分：振盪法》。該抗菌測試所使用的菌株分別為以下四種：金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯氏菌及莫拉氏菌。

耐水洗測試：參照標準檢測方法GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》。

保暖測試：參照標準檢測方法GB/T 30127-2013《紡織品遠紅外性能的檢測和評價》。

性質測試–乾斷裂強度：參照標準檢測方法GB/T 14337-2022《化學纖維短纖維拉伸性能試驗方法》。

性質測試–上色率：參照標準檢測方法GB/T 16602-2008《腈綸短纖維和絲束》附錄A。

性質測試–回潮率：參照標準檢測方法GB/T 9995-1997《紡織材料含水率和回潮率的測定烘箱乾燥法》。

性質測試–蓬鬆度：參照標準檢測方法SN/T 4237-2015《進出口羽毛絨蓬鬆度檢驗方法多功能蓬鬆度儀測試法》。

純度測試–白度：參照標準檢測方法GB/T 17644-2008 《紡織纖維白度色度試驗方法》。

純度測試–丙烯腈含量：參照標準檢測方法FZ-T 01057-2007《紡織纖維鑒別試驗方法》。

表1

評價項目	實施例1	比較例1	比較例2
抗靜電測試	電阻率(Ω·cm)	5.8×10 ⁵	1.0×10 ⁶	1.5×10 ⁷
抗起球測試	抗起球等級(級)	5	--	--
抗菌測試	平均抑菌率(%)	98.2	52.0 ^*	75.0
耐水洗測試	經100次水洗後的平均抑菌率(%)	96.5	-- ^#	43.0
保暖測試	遠紅外線放射率	0.90	0.85	0
遠紅外線升溫前後的最大溫差(℃)	14	10	0
性質測試	乾斷裂強度(cN/dtex)	3.73	3.10	2.75
上色率(%)	86	--	--
回潮率(%)	6	--	--
蓬鬆度(cm ³/g)	25	--	--
純度測試	白度(%)	85	--	--
丙烯腈含量(%)	≥ 87	--	--
備註： 1. 「--」表示沒有進行測試。 2. 「*」表示不能殺死莫拉氏菌。 3. 「#」表示因平均抑菌率過低而不進行水洗測試。 4. 平均抑菌率是針對單一種菌株(金黃色葡萄球菌)測試三次並取平均的結果。

由表1可知，實施例1的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維具有良好抗靜電、良好抗起球、良好抗菌、良好耐水洗、良好保暖性、良好抗拉伸、良好上色率、良好吸濕性(回潮率)、良好蓬鬆度、良好白度及丙烯腈含量為85%以上。

再者，相較於使用紫杉醇製備紡絲原液的比較例2功能性纖維，使用多孔球體製備紡絲原液的實施例1抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維具有更佳的抗靜電、抗菌、耐水洗及保暖功能，驗證了透過多孔球體中多孔殼層包覆植物源芯層的結構設計，即便在經過步驟(c)中的多道程序後仍讓所製得的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維確實具有良好的抗靜電、抗菌及保暖功能，也讓所製得的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維即便經過多次的水洗測試仍具有良好的耐水洗效果。

綜上所述，該植物源芯層21及該多孔殼層22共同賦予每一多孔球體2具有抗靜電、抗起球、抗菌及保暖的功能，讓包含該等多孔球體2的本新型抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維兼具良好的抗靜電、抗起球、抗菌及保暖功能，因此，確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型的實施例而已，當不能以此限定本新型實施範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋的範圍內。

1:腈綸纖維本體 2:多孔球體 21:植物源芯層 22:多孔殼層

本新型的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本新型抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維的一個實施例的剖視示意圖；及圖2是該實施例中的多孔球體的剖視示意圖。

1:腈綸纖維本體

2:多孔球體

Claims

一種抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維，包含：一腈綸纖維本體，呈長條狀；及多顆多孔球體，嵌設在該腈綸纖維本體，且每一多孔球體包括一植物源芯層及一包覆該植物源芯層的多孔殼層，其中，該等多孔球體藉由將凝膠進行乾燥所製得，該凝膠藉由將包含植物源粉末、鹼性溶液及包括前驅物的組分溶液的第一混合物進行溶膠-凝膠反應所形成，該植物源芯層由該植物源粉末所構成，該植物源粉末選自於紫杉醇、丁香提取物、青蒿提取物、綠原酸、葡萄提取物、甜橙提取物、蒲公英提取物、蛋白粉及水溶生薑提取物中至少一者，該植物源粉末的平均粒徑範圍為200nm至500nm，該前驅物選自於奈米纖維素、膠原蛋白、大豆蛋白、酚醛樹脂-六亞甲基四胺及矽酸乙酯中至少一者。
如請求項1所述的抗靜電抗起球抗菌保暖功能性纖維，其中，以每一多孔球體的總量為100wt%計，該植物源芯層的質量占比範圍為20wt%至30wt%。