一种柔性抑菌纱线制备方法与流程

2021-01-21 14:01:59|

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本发明涉及纺织材料技术领域中的纱线制备技术，具体涉及一种柔性抗菌纱线制备方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们对消费品的要求也越来越高，其中，对于织物产品的要求，已经从最开始追求的保暖向舒适、美观、有益健康等功能性方向发展，功能性纺织品应运而生；各种功能性织物产品被不断被开发，其中，对于抗菌织物而言，人们除了要求其具有普通织物的吸湿排汗性能外，还具有较佳的抗菌性能。

现有技术的抗菌纱线的取得，最常用且有效的方法是采用抗菌纤维作为原料混纺制成纱线。其原理是将抗菌纤维和普通纤维按照一定比例混纺而成，而相应抗菌纤维的获得方式主要有天然抗菌纤维、熔融纺丝方法、湿法纺丝、表面金属化整理方法以抗菌剂浸泡法这几类。其中，天然抗菌纤维的抗菌效果一般，需要大比例使用才能获得较佳的抗菌效果；而熔融纺丝方法与湿法纺丝获得的抗菌纤维由于纤维表面的抗菌物质有限，当形成纱线时，必须要有足够的含量，这导致整个纱线及织物的性能都受到抗菌纤维的极大影响，同时，由于使用了化学试剂，存在损坏织物的手感和风格，甚至对皮肤造成二次伤害；而表面金属化整理方法能通过较少的金属用量即可实现良好的抗菌性能，但金属化表面容易被氧化，抗菌性能随使用时间的增加而呈快速下降状态，不能保持持久的抗菌性；而抗菌剂浸泡法通常不耐洗涤，在洗涤过程中，会损失大部分抗菌剂，导致抗菌效果快速下降，和在多次洗涤效果下仍具有较佳抗菌效果的持续性抗菌性能要求相去甚远。

基于上述原因，在一种抗菌纱线的制备方法(申请号：201910972027.x)提供了一种利用漂白大豆蛋白纤维进行硝酸甘氨酸螯合银浸泡液和纳米二氧化钛溶胶的间隙填充改性处理制备抗菌纱线的方法，但是该方法制备的抗菌纱线虽然抗菌效果较好，但是整体弹性差，且易吸水变形，在制造成织物后织物的面料性能，易折皱变形，缩水率大，尺寸稳定性差。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种柔性抗菌纱线制备方法，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种柔性抗菌纱线制备方法，具体包括以下操作步骤：

s1将漂白大豆蛋白纤维进行预处理，处理时将漂白大豆蛋白纤维加入50～60℃的温水中恒温浸泡1～2h后取出，然后取出进行速冷处理得到内部具有空隙的改性漂白大豆蛋白纤维；将莱赛尔纤维利用溶胀剂对进行莱赛尔纤维进行纤维溶胀处理，获得溶胀度为35％～45％的溶胀莱赛尔纤维；

s2将改性漂白大豆蛋白纤维与溶胀莱赛尔纤维加入硝酸甘氨酸螯合银浸泡液中浸泡6～8h，然后投入纳米二氧化钛溶胶中，在300～400w的设备功率下超声分散处理20～30min后挤出多余溶胶，流水冲洗10～20s后热风烘干；

s3将50～60wt％的经过步骤s2处理的改性漂白大豆蛋白纤维、20～35wt％的经过步骤s2处理的溶胀莱赛尔纤维与7～20wt％的涤纶纤维长丝以及余量的甲壳素纤维进行预混合处理，然后依次进行和毛、梳棉和预并条处理，得到第一纤维预并条；

s4将长绒棉和细绒棉进行预混，混合均匀后加入85～90℃的热水中进行浸泡预处理10～15min，浸泡预处理完成后取出自然晾干；

s5将晾干后的预混棉加入容器中，一并加入40～45℃的温水并保持，按照容器内用水量，顺次加入0.5～1g/l的渗透剂fks、2～3g/l的氢氧化钠、10～30ml/l的1mol/l的醋酸以及0.3～0.5g/l的羧甲基纤维素，上述药剂顺次加入，且加入间隔不少于5min，在羧甲基纤维素加入后将水温提至90～95℃，保持30～45min，使得预混棉得到充分的浸泡，然后将浸泡完成后的预混棉取出，晾干得到预混棉纤维；

s6将经过步骤s5处理的预混棉纤维加入硝酸甘氨酸螯合银浸泡液中浸泡6～8h，然后投入纳米二氧化钛溶胶中，在300～400w的设备功率下超声分散处理20～30min后挤出多余溶胶，流水冲洗10～20s后热风烘干；

s7将经过步骤s6处理的75～85wt％的预混棉纤维与余量的粘胶纤维混合后依次经梳棉和预并条处理得到第二纤维预并条；

s8将亲肤类纤维依次经混合、开清棉工艺及梳棉工艺得到第三纤维预并条；

s9将第一纤维预并条、第二纤维预并条、第三纤维预并条按照1:1:1的比例在梳棉机上处理，得到混合梳棉生条，将混合梳棉生条依次经过并条、粗纱、细纱处理后，自动落纱处理得到成品柔性抗菌纱线。

作为进一步限定，所述步骤s1中，进行速冷处理的方法为在冰水中浸泡120～150min或者在-18～-25℃的温度条件下保持30～50min。

作为进一步限定，所述步骤s2中，硝酸甘氨酸螯合银浸泡液的制备方法为：

称取甘氨酸10质量份，氧化银15质量份作为原料，将甘氨酸用300～500质量份的去离子水完全溶解，然后加稀硝酸调整溶液ph值至4.2以下，然后缓慢加入氧化银，在300～400w的设备功率下进行超声分散，然后将ph值缓慢调至中性，滤去不溶物，得到硝酸甘氨酸螯合银浸泡液。

作为进一步限定，所述步骤s2中，二氧化钛溶胶的制备方法为：

将钛酸丁酯9质量份、冰乙酸12质量份，加入150～300质量份的去离子水中，搅拌均匀后加入稀硝酸，调整溶液ph值至5以下，在40～50℃的温度条件下搅拌反应30～40min，然后自然冷却后陈化，得到二氧化钛溶胶。

作为进一步限定，所述步骤s2以及所述步骤s6中进行热风烘干处理时，热风温度为45～50℃，风速为5～6m/s。

作为进一步限定，所述步骤s4中长绒棉和细绒棉的最优添加比例为质量比3:1～5:1。

作为进一步限定，所述步骤s8中所述亲肤类纤维为棉纤维、麻纤维、竹纤维、羊毛纤维中的一种或者棉纤维或者麻纤维或者竹纤维或者羊毛纤维与莫代尔、聚酯纤维、氨纶、莱卡的任意比例的混合物纤维。

有益效果：本发明的一种柔性抗菌纱线制备方法制备的抗菌纱线表面柔和、手感绵软优秀，其制成织物后具有稳定的定型效果，不易折皱变形，在洗水后形变较小，尺寸稳定性好，且能综合利用螯合银离子以及本身的纤维特性进行抗菌，具有较佳的抗菌效果，能有效防止细菌的扩散和传播；同时，耐洗涤性能优异，在多次洗涤后依然能保持较佳的抗菌抗菌效果。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

在下述实施例中，本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

在本实施例中，柔性抗菌纱线按照以下步骤制备：

制备时，首先制备改性漂白大豆蛋白纤维以及溶胀莱赛尔纤维，首先将漂白大豆蛋白纤维加入56℃的温水中恒温浸泡2h，然后取出进行速冷处理，速冷处理时，可以是在冰水中浸泡120～150min也可以是在-18～-25℃的温度条件下保持30～50min，在本实施例中，速冷处理方式为在-22℃的温度条件下保持40min，其处理更快，效率更高，而在冰水中进行浸泡处理时，其成型的纤维尺寸的稳定性更好。

漂白大豆蛋白纤维是利用大豆蛋白为原料，经湿法纺丝而成。具有良好的物理、化学性能，其单纤细度低，而强度高于羊毛、棉、蚕丝等天然纤维，具有良好的可纺性，适宜开发高支高密的高档面料；而大豆蛋白纤维外层基本上都是蛋白质，含有人体必需的多种氨基酸，因此人体亲和性较高，且具有一定的保健功能。同时，漂白大豆蛋白纤维作为植物蛋白纤维，其本身具有大豆蛋白的特性，而大豆蛋白纤维通过恒温浸泡，可使得其表面胀发，此时通过速冷能破坏植物蛋白的内部结构，导致纤维内部组织结构发生改变，诱导油体进行相互融合，并破坏其部分蛋白体，并与油体发生聚集，使得漂白大豆蛋白纤维的内部体系中出现较大的空隙和通道，因此，温水浸泡操作能使得漂白大豆蛋白纤维吸水、膨胀并打开，然后进行的速冷操作产生内部具有空隙的改性漂白大豆蛋白纤维。

而莱赛尔纤维在本实施例中，利用温水加质量分数3％的naoh作为溶胀剂进行溶胀处理，得到溶胀度为40％的溶胀莱赛尔纤维。溶胀莱赛尔纤维保水值和比表面积均有所增加，同时纤维力学性能影响较小，兼具较佳的弹性和结构稳定性。

通过对改性漂白大豆蛋白纤维和莱赛尔纤维利用螯合银浸泡，来并通过二氧化钛溶胶进行纤维表面的稳定，阻止螯合银析出，进而巩固螯合银离子的抗菌特性；处理时，将改性漂白大豆蛋白纤维与溶胀莱赛尔纤维加入硝酸甘氨酸螯合银浸泡液中浸泡7h，然后投入纳米二氧化钛溶胶中，在350w的超声功率下处理25min后挤出多余溶胶，流水冲洗15s，洗去表面浮浆后用50℃的热风烘干。

其中为获得较佳的处理效果，在本实施例中，用于浸泡的螯合银溶液为硝酸甘氨酸螯合银浸泡液，其制备时，称取甘氨酸10质量份，氧化银15质量份作为原料，将甘氨酸用400质量份的去离子水完全溶解，然后加稀硝酸调整溶液ph值至4.1，然后缓慢加入氧化银，在350w的设备功率下进行超声分散，然后将ph值缓慢调至中性，滤去不溶物，得到用于浸泡处理的硝酸甘氨酸螯合银浸泡液。而二氧化钛溶胶制备时将钛酸丁酯9质量份、冰乙酸12质量份，加入220质量份的去离子水中，搅拌均匀后加入稀硝酸，调整溶液ph值至4.8以下，在45℃的温度条件下搅拌反应40min，然后自然冷却后陈化12h，得到作为处理原料的二氧化钛溶胶。

在本实施例中，速冷破坏后的漂白大豆蛋白纤维虽然可以用于吸收和固定螯合银离子，但是纤维本身的韧性下降，容易变脆而失去弹性，同时表面手感也会受到影响，需要利用其他弹性纤维来进行弹性和稳定性的维持；溶胀莱赛尔纤维一方面本身可以与甲壳素纤维用来配合漂白大豆蛋白纤维吸收一定量的螯合银离子作为抗菌功能辅助，同时，溶胀莱赛尔纤维具有较佳的弹性和结构稳定性，配合涤纶纤维长丝可以保证成束的包含漂白大豆蛋白纤维的混合物纤维束的整体强度、韧性和结构稳定性；而配合溶胀莱赛尔纤维与涤纶纤维长丝、甲壳素纤维在本实施例的比例条件下，还能有效弥补纤维的亲肤感缺陷。

为获得该上述效果作用，经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理的改性漂白大豆蛋白纤维、经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理的溶胀莱赛尔纤维、涤纶纤维长丝、甲壳素纤维的质量比用量分别为：50～60wt％、20～35wt％、7～20wt％以及5～8wt％，四组分的总用量为100wt％，而在本实施例中，经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理的改性漂白大豆蛋白纤维为55wt％、经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理的溶胀莱赛尔纤维为30wt％、涤纶纤维长丝为10wt％，而甲壳素纤维为5wt％，将符合上述质量比的原料进行预混合处理，然后依次进行和毛、梳棉和预并条处理，得到第一纤维预并条。

然后将原料长绒棉和细绒棉按照质量比3:1的比例进行预混，混合均匀后加入90℃的热水中进行浸泡预处理10min进行开胀并提高吸水性，浸泡预处理完成后取出自然晾干，并在晾干后将混合物棉纤维加入45℃的温水并保持，并以容器内用水量作为参照量，加入渗透剂fks，渗透剂fks的加入量为0.8g/l，5min后加入氢氧化钠，氢氧化钠的加入量为2.5g/l、8min后加入醋酸，醋酸为1mol/l的醋酸水溶液，加入量为20ml/l，10min后加入羧甲基纤维素，羧甲基纤维素的加入量为0.4g/l，羧甲基纤维素加入后将容器中的水温提至90℃，保持40min，使得棉纱线得到充分的浸泡，然后将浸泡完成后的棉纱线取出，晾干。上述操作步骤主要用于对棉纱线进行改性，提高棉纱线的渗透性能来方便后续操作中进行利用螯合银浸泡，来并通过二氧化钛溶胶进行纤维表面的稳定，阻止螯合银析出，进而巩固螯合银离子的抗菌特性的持久性和稳定性。

将经过上述方案处理的80wt％的预混棉纤维与20wt％的粘胶纤维进行混合，并在混合后依次经梳棉和预并条处理得到第二纤维预并条。由于经过预混棉纤维具有较为持久的抗菌效果，但由于经过二氧化钛凝胶处理，其吸湿性和手感都会下降，需要通过粘胶纤维进行性能弥补，粘胶纤维性质接近于棉，且具有比棉更加优异的柔软手感、吸湿性和透气性，通过比例混合后，其纤维预并条的纤维质感接近于棉纤维预并条，同时，长绒棉和细绒棉的比例预混棉纤维还能保持第二纤维预并条的抗缩水性能，并能抵抗粘胶纤维本身尺寸稳定性差的缺陷。

在本实施例中，以60wt％的棉纤维以及25wt％的莱卡以及15wt％的氨纶作为亲肤类纤维，依次经混合、开清棉工艺及梳棉工艺得到第三纤维预并条。将第一纤维预并条、第二纤维预并条、第三纤维预并条按照1:1:1的比例在梳棉机上处理，得到混合梳棉生条，将混合梳棉生条依次经过并条、粗纱、细纱处理后，自动落纱处理得到成品柔性抗菌纱线。

在上述实施例的制备工艺条件下，其制备的成品柔性抗菌纱线具有较佳的弹性、亲肤舒适性，抗菌效果明显且持续性价，尤其适合于作为内衣、内裤等贴身面料的基础织造原料。

为了对上述制备工艺进行表征，在实施例组一中测试第一纤维预并条的性能：按照第一纤维预并条的原料、比例关系以及操作步骤进行选择性缺失，然后将第一纤维预并条进行两股并条，并依次粗纱、细纱处理后，自动落纱处理得到纱线，并进行性能测试，每组试样为10个，取平均值：

纱线的纤维强度以纤维拉伸仪直接测量获得；

进行纱线的抗菌性能测试时以纱线与棉纱线进行同工艺条件下的纺纱织布得到相应的面料：

进行抗菌测试：以gb/t20994.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》对上述抗菌面料进行抗菌率定量测试；测试包括新制织物面料测试以及利用洗衣机强力洗程序模式洗涤20次后测试两次；

亲肤质感以随机抽取的50名人员，对面料进行抚摸后记录的第一感受，包括亲肤舒适度和柔软度，分成优秀、合格、一般、差进行分级评价，将分级比例最大的作为结果，其结果如下表。

其中：上表中所述的经过抗菌处理是指经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理。

由上表内容可以看出，在第一纤维预并条的制备过程之中，漂白大豆蛋白纤维的改性处理以及莱赛尔纤维的溶胀处理能在有效提高第一纤维预并条的抗菌处理效果的同时有效提高抗菌效果的抗洗涤效果，在长期洗涤的过程中保证其抗菌效果，而棉纤维的替代虽然也能获得抗菌效果，但是这种抗菌效果的持续性和稳定性较差；而莱赛尔纤维及涤纶纤维长丝的比例加入能有效提高纤维成型后的强度和弹性，并适当提高纤维的柔软度，而甲壳素纤维的加入则能有效提高第一纤维预并条的舒适性，并且还能少量提升抗菌效果以及抗菌效果的持续性，因为甲壳素纤维中本身含有抑菌类物质。

而在本发明的实施例中，第二纤维预并条和第三纤维预并条的加入主要是为了在保证纱线的抗菌性能的同时，提高纱线本身的亲肤性和舒适性，并获得接近于天然纤维的质感，在本实施例中，将制得的柔性抑菌纱线、市售同细度的一款民用抗菌纱线和一款医用抗菌纱线进行性能测试，每组试样为10个，取平均值，并分别作为实施例九、对比例一以及对比例二：

纱线的纤维强度以纤维拉伸仪直接测量获得；

纱线的抗菌性能测试以柔性抑菌纱线、市售同细度的一款民用抗菌纱线和一款医用抗菌纱线进行同工艺条件下的纺纱织布得到相应的面料并分别对应实施例九、对比例一以及对比例二：

亲肤质感以随机抽取的50名人员，对面料进行抚摸后记录的第一感受，包括亲肤舒适度和柔软度，分成优秀、合格、一般、差进行分级评价，将分级比例最大的作为结果，其结果如下：

其中：上表中所述的经过抗菌处理是指经过螯合银溶液浸泡和纳米二氧化钛溶胶处理。

由上表内容可以看出，本申请文件的实施例九为基于本具体实施方式中实施例的制备步骤制备的成品柔性抗菌纱线，相比于对比例一中的民用抗菌纱线，其抑菌效果和抑菌效果的耐洗涤性能要明显优于对比例一，且断裂强度和舒适性要更佳；而相对于对比例二的医用抗菌纱线，虽然其抑菌效果和抑菌效果的耐洗涤性能要稍弱，但是，对比例二的医用抗菌纱线的断裂强度较差，在使用过程中容易断裂，同时舒适度和柔软度也较差。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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