CN102995158A - 生物光素锦纶6纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供一种利用生物光素来生产生物光素锦纶6纤维的方法，是在一种生物光素及其制备工艺的发明基础上的后续应用开发，本发明主要步骤为：（1）生物光素粉体制备，（2）生物光素功能性母粒制备，（3）生物光素锦纶6纤维制备，本发明针对纺丝级功能添加剂的特殊要求，对粉体进行了表面处理及细化及生产工艺的优化，解决该生物光素粉体在细化、母粒化、共混纺丝、假捻变形等加工过程中的各种技术瓶颈，具有抗菌、美容、调节生理机能、促进微循环等保健功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性锦纶6纤维，特别涉及一种生物光素锦纶6纤维及其制备方法。
背景技术
生物光素的概念在90年代提出，是指自然界部分能产生对人体有益的宇宙能量的生物材料，这些生物材料能发出对人体有益的光波。英国剑桥大学、诺丁汉特伦特大学均开展了对生物光素材料的研究。近年来，人们开始尝试将生物光素物质添加到纺织品中，穿上含生物光素的服饰，由于人的体温作用，使之发5～25微米的光波。光波渗透到人体皮肤血液微循环系统，并迅速被人体皮肤和皮下组织所吸收，与人体细胞产生共振，形成局部的生物温热效应，激活整个系统内失调的大量免疫因子，加快新陈代谢，从根本上提高人体自身的免疫功能。
自然界中存在的生物光素的物质较多，其中既能产生生物光素又对人体有益的主要有：玉石、珍珠、甲壳素、二氧化硅、氧化锌、宝玉等。其中：玉石中含有丰富的对人体有益的矿物质和微量元素，长期贴附在人体的皮肤上，进行释放，能改善血液微循环，促进新陈代谢，从而达到预防疾病、消除疲劳的作用；珍珠能入药治病、美容养颜、保健防衰，珍珠微粒与皮肤接触，在皮肤表面弱酸性条件下，其各种营养成分易被人体吸收，达到亲肤护肤、养颜美容、保健防衰的功能；甲壳素主要成分几丁质与几丁聚糖与机体细胞有良好的生物兼容性，不具毒性且可被生物体分解，具有良好的生物活性、生物可降解性、生物相容性和抗菌性等；二氧化硅、氧化锌为远红外材料，具有吸收外界能量，并将其转化成远红外光，对人体产生电磁波效应，促进人体血液循环。近几年，由于环境的恶化、人口老龄化及人们经济条件的改善，保健概念服饰开始热销，鉴于生物光素对人体机能的有益性得到了肯定，国内外掀起了生物光素类纺织品开发潮流。
面对纺织品市场的需求，国内外有了将玉石、珍珠粉、甲壳素、二氧化硅、氧化锌其中一种生物光素加入纤维共混熔融纺丝的报道，市场中也有了玉石纤维、珍珠纤维、甲壳素纤维及氧化硅远红外纤维等一些产品出现，但同时将玉石、珍珠粉、甲壳素、二氧化硅四种生物光素添加到纤维中在国内外还末见有相关文献报道。
公告号CN1253158C的发明专利公开了一种生物光素及其制备工艺，由玉石、珍珠粉、甲壳素、二氧化硅组成，所得生物光素粉体的粒度D50≤2μm。该专利未对制得的产品生物光素粉体的具体应用给出技术启示，生物光素粉体具体应用时存在技术难点，这限制了生物光素粉体的推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用生物光素来生产生物光素锦纶6纤维的方法，是在公告号CN1253158C一种生物光素及其制备工艺的发明基础上的后续应用开发，针对纺丝级功能添加剂的特殊要求，对粉体进行了表面处理及细化及生产工艺的优化，解决该生物光素粉体在细化、母粒化、共混纺丝、假捻变形等加工过程中的各种技术瓶颈，具有抗菌、美容、调节生理机能、促进微循环等保健功能。
本发明还提供了一种生物光素锦纶6纤维的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物光素锦纶6纤维，按重量百分比计，所述生物光素锦纶6纤维由2-8%的生物光素功能性母粒与92-98%的锦纶6切片共混纺丝而成，所述生物光素功能性母粒由生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂混合制成，生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂的重量配比为：生物光素粉体15-25%，分散剂0.1-2%，锦纶6切片余量；所述生物光素粉体各组分的重量百分比如下：玉石40-60%，珍珠粉2-10%，甲壳素1-5%，二氧化硅30-50%。
所选用的分散剂为有极性且分子量与锦纶6相当的亚乙基双硬脂酞胺。
本发明首先对生物光素粉体的组成进行了优选，以获得适合制造生物光素锦纶6纤维的原料，接着，通过生物光素粉体、分散剂及锦纶6切片的配比优化，获得了与锦纶6切片共混性能好，加工性能优良的生物光素功能性母粒，最后，优选生物光素功能性母粒与锦纶6切片的配比，以加工获得保健功能优异的产品，具有抗菌、美容、调节生理机能、促进微循环等保健功能。
作为优选，所述生物光素粉体的粒度D50≤0.5μm。公告号CN1253158C给出的生物光素粉体产品粒度D50≤2μm，经发明人探索实践发现，这样的颗粒度的产品很难与锦纶6切片共混而加工出性能优良的纤维，实施存在很大难度，通过发明人的研究探索，发现生物光素粉体的颗粒度是影响生物光素粉体在锦纶6纤维中应用的关键参数，发明人通过大量实践得出，生物光素粉体的粒度D50必须≤0.5μm，这样才能具有优良的加工性能，从而生产出性能优良的锦纶6保健纤维，解决了生物光素粉体在锦纶6纤维中应用的一大难点。
作为优选，用于制备生物光素功能性母粒的锦纶6切片的特性粘度为2.4-2.6，含水率≤600ppm。
经发明人长期研究发现，用于制备生物光素功能性母粒的锦纶6切片的性能参数需要有特殊要求，它的特性粘度要大大超过常规锦纶6切片，含水率要大大低于常规锦纶6切片（本发明中，与生物光素功能性母粒共混纺丝的锦纶6切片为常规锦纶6切片，其特性粘度为2.2-2.2，含水率≤800ppm）。通过这样控制，才能使得生产出的生物光素功能性母粒的粘度与常规锦纶6切片接近，同时，熔点与常规锦纶6切片接近，这样纺丝时生物光素功能性母粒与常规锦纶6切片的契合性较好，加工性能佳，才能获得性能优良的生物光速锦纶6纤维。
一种生物光素锦纶6纤维的制备方法，所述制备方法步骤如下：
（1）生物光素粉体制备
选用粒度D50≤2μm的生物光素，生物光素各组分的重量百分比如下：玉石40-60%，珍珠粉2-10%，甲壳素1-5%，二氧化硅30-50%；先用粉锤机共混，再采用气流粉碎至粒度D50≤0.5μm得生物光素粉体。通过粉锤机共混，气流粉碎能将四种生物光素组分更好地混和，且将生物光素粉体粒度降至D50≤0.5μm。
（2）生物光素功能性母粒制备
按照重量配比，将生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂在高速混合机中混合，在流量1-5ml/h的高纯氮气保护下，将混合物送至双螺杆挤出机，在温度220-240℃及螺杆熔体压力6-8Mpa的条件下，共混挤出造粒，得生物光素功能性母粒。
生物光素母粒化过程中，能利用生物光素本身组分甲壳素、珍珠粉等有机材料组分做为表面活性剂，减少了助剂的加入；选用的分散剂为有极性且分子量与锦纶6相当的亚乙基双硬脂酞胺提高了生物光素与锦纶6的相容性；采用高纯度氮气保护方式代替传统的添加抗氧剂。
（3）生物光素锦纶6纤维制备
a、物料干燥
将生物光素功能性母粒在高纯氮气保护下，温度110-120℃下干燥至含水率≤1200ppm；这样为了能提高加工性能。
b、熔融纺丝
按照重量配比，将生物光素功能性母粒通过母粒注射器加入锦纶6切片中混合，在流量1-5ml/h的高纯度氮气保护下，送至螺杆挤出机，在加工温度235-250℃挤出熔融成熔体，输送至熔体管道，通过纺丝计量泵计量、增压使熔体进入纺丝组件，经过过滤、混合，然后经喷丝板的喷丝孔挤出，形成熔体细流。
c、冷却成型
采用带双整流装置、具有S形风速分布的侧吹风系统，冷却熔体细流，使熔体细流凝固成纤维。
冷却采用带双整流装置、具有S形风速分布的侧吹风系统，这样营造了较好的缓和冷却成形条件，保证获得性能优良的纤维。
d、上油-预网络-卷绕或上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕
上油-预网络-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置，再卷绕后得到生物光素锦纶6 POY、HOY纤维；
上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置，再经拉伸，110-170℃热定型，卷绕后得到生物光素锦纶6 FDY纤维；
e、假捻变形
将制得的生物光素锦纶6 POY纤维采用叠盘摩擦式加弹机进行假捻变形，加工速度500-700m/min、所用加工盘为表面摩擦系数为Ra=0.85的软陶瓷盘，卷绕后得生物光素锦纶6 DTY纤维。
作为优选，步骤（1）气流粉碎的进料压力为0.8-1Mpa，加工速度为10-15公斤/小时。
作为优选，步骤（2）中所述的锦纶6切片的特性粘度为2.4-2.6，含水率≤600ppm。
作为优选，步骤c侧吹风湿度≥90%，温度为15-20℃，风速为0.30-0.55m/s。这样营造了较好的缓和冷却成形条件，保证获得性能优良的纤维。
作为优选，步骤d预网络压力控制在0.1-0.3Mpa。本发明通过增加预网络装置，并控制压力，预网络装置中的压缩空气紊流增强了上油均匀性。
作为优选，步骤d中生物光素锦纶6 FDY及生物光素锦纶6 HOY的上油质量浓度为12-15%，上油率1.5-2%；生物光素锦纶6 POY纤维的上油质量浓度为9-12%，上油率0.6-1%。采用高浓度、高上油率的方式增强纤维的抱和性、平滑性。
作为优选，步骤d中生物光素锦纶6 POY纤维卷绕速度4000-4300m/min，生物光素锦纶6 FDY纤维卷绕速度4500-4800m/min，生物光素锦纶6 HOY纤维卷绕速度4500-5200m/min。
本发明的有益效果是：制得的生物光素锦纶6纤维同时含有玉石、珍珠粉、甲壳素、二氧化硅四种生物光素，因同时拥有四种生物光素的功能性，而具有抗菌、美容、调节生理机能、促进微循环等保健功能；纤维各种力学机械指标相同于普通锦纶6纤维，能满足织造、后整理的技术要求。经检测，该纤维对多种细菌、真菌有抑杀作用，经100次洗涤抑菌率≥99%；在8～14μm光谱区法向远红外发射率提高值≥0.08。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本发明的原料生物光素粉体各组分的重量百分比如下：玉石40-60%，珍珠粉2-10%，甲壳素1-5%，二氧化硅30-50%。其制备方法参见公告号CN1253158C一种生物光素及其制备工艺的发明。其粒度D50≤2μm。
实施例1
（1）生物光素粉体制备
选用粒度D50≤2μm的生物光素，生物光素各组分的重量百分比如下：玉石55%，珍珠粉2%，甲壳素3%，二氧化硅45%；先用粉锤机共混，将粉锤后的粉体进行气流粉碎，粉碎条件为：负压进料，进料压力0.8-1Mpa、加工速度10-15公斤/小时，气流粉碎两遍，至粒度D50≤0.5μm得生物光素粉体。
（2）生物光素功能性母粒制备
按照重量配比，将生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂在高速混合机中混合，生物光素粉体18%，分散剂1%，锦纶6切片81%（特性粘度为2.4-2.6，含水率≤600ppm）。
在流量1-5ml/h的高纯氮气保护下，将混合物送至双螺杆挤出机，在温度220-240℃及螺杆熔体压力6-8Mpa的条件下，共混挤出造粒，得生物光素功能性母粒。
具体工艺如下：
（3）生物光素锦纶6纤维制备
a、物料干燥
将纯度99.999%的氮气加热至110-120℃温度（本实施例110℃），输送至干燥塔，采用连续式干燥方式干燥生物光素功能性母粒5～6小时至含水率≤1200ppm。
b、熔融纺丝
按照重量配比，将生物光素功能性母粒通过母粒注射器加入锦纶6切片（常规切片，特性粘度为2.2-2.2，含水率≤800ppm）中混合，在流量1-5ml/h的高纯度氮气保护下，送至螺杆挤出机，在加工温度235-250℃挤出熔融成熔体，输送至熔体管道，通过纺丝计量泵计量、增压使熔体进入纺丝组件，经过过滤、混合，然后经喷丝板的喷丝孔挤出，形成熔体细流；
c、冷却成型
采用带双整流装置、具有S形风速分布的侧吹风系统，冷却熔体细流，使熔体细流凝固成纤维；侧吹风湿度≥90%，温度为15-20℃，风速为0.30-0.55m/s。
d、上油-预网络-卷绕或上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕
上油-预网络-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置（预网络压力控制在0.1-0.3Mpa），再卷绕后得到生物光素锦纶6 POY、HOY纤维。
上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置（预网络压力控制在0.1-0.3Mpa），再经拉伸，110-170℃热定型，卷绕后得到生物光素锦纶6 FDY纤维。
生物光素锦纶6 POY纤维卷绕速度4000-4300m/min，生物光素锦纶6 FDY纤维卷绕速度4500-4800m/min，生物光素锦纶6 HOY纤维卷绕速度4500-5200m/min。
生物光素锦纶6 FDY及生物光素锦纶6 HOY的上油质量浓度为12-15%，上油率1.5-2%；生物光素锦纶6 POY纤维的上油质量浓度为9-12%，上油率0.6-1%。
e、假捻变形
将制得的生物光素锦纶6 POY纤维采用叠盘摩擦式加弹机进行假捻变形，加工速度500-700m/min、所用加工盘为表面摩擦系数为Ra=0.85的软陶瓷盘，卷绕后得生物光素锦纶6 DTY纤维。
步骤（3）的具体工艺如下：
(1) 生物光素锦纶6 POY加工工艺
(2) 生物光素锦纶6 DTY加工工艺
表 2 三种规格DTY加工工艺
| 加工规格 | 78dtex/24f |
| POY丝 | 90dtex/24f |
| 加工速度(m/min) | 600 |
| 热箱温度(℃) | 180 |
| 拉伸倍数 | 1.2 |
| D/Y比值 | 1.78 |
| 摩擦盘个数（个） | 1-6-1 |
(3) 生物光素锦纶6 HOY、FDY长丝的加工工艺
表 3 生物光素锦纶6HOY、FDY长丝纺丝工艺
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
1、生物光素各组分的重量百分比如下：玉石48%，珍珠粉10%，甲壳素2%，二氧化硅40%。
2、生物光素功能性母粒各组分的重量百分比如下：生物光素粉体15%，分散剂2%，锦纶6切片83%。
其它同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
1、生物光素各组分的重量百分比如下：玉石40%，珍珠粉5%，甲壳素5%，二氧化硅50%。
2、生物光素功能性母粒各组分的重量百分比如下：生物光素粉体25%，分散剂0.1%，锦纶6切片74.9%。
其它同实施例1。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
生物光素各组分的重量百分比如下：玉石60%，珍珠粉9%，甲壳素1%，二氧化硅30%。
其它同实施例1。
本发明制得的生物光素锦纶6纤维同时含有玉石、珍珠粉、甲壳素、二氧化硅四种生物光素，因同时拥有四种生物光素的功能性，而具有抗菌、美容、调节生理机能、促进微循环等保健功能；纤维各种力学机械指标相同于普通锦纶6纤维，能满足织造、后整理的技术要求。经检测，该纤维对多种细菌、真菌有抑杀作用，经100次洗涤抑菌率≥99%；在8～14μm光谱区法向远红外发射率提高值≥0.08。
应当指出，本发明权利要求所限定的保护范围均是能够实施的，因为实施效果类似，因此，本发明在此不作赘述。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1. 一种生物光素锦纶6纤维，其特征在于：按重量百分比计，所述生物光素锦纶6纤维由2-8%的生物光素功能性母粒与92-98%的锦纶6切片共混纺丝而成，所述生物光素功能性母粒由生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂混合制成，生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂的重量配比为：生物光素粉体15-25%，分散剂0.1-2%，锦纶6切片余量；所述生物光素粉体各组分的重量百分比如下：玉石40-60%，珍珠粉2-10%，甲壳素1-5%，二氧化硅30-50%。
2.根据权利要求1所述的生物光素锦纶6纤维，其特征在于：所述生物光素粉体的粒度D50≤0.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的生物光素锦纶6纤维，其特征在于：用于制备生物光素功能性母粒的锦纶6切片的特性粘度为2.4-2.6，含水率≤600ppm。
4.一种生物光素锦纶6纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
（1）生物光素粉体制备
选用粒度D50≤2μm的生物光素，生物光素各组分的重量百分比如下：玉石40-60%，珍珠粉2-10%，甲壳素1-5%，二氧化硅30-50%；先用粉锤机共混，再采用气流粉碎至粒度D50≤0.5μm得生物光素粉体；
（2）生物光素功能性母粒制备
按照重量配比，将生物光素粉体、锦纶6切片及分散剂在高速混合机中混合，在流量1-5ml/h的高纯氮气保护下，将混合物送至双螺杆挤出机，在温度220-240℃及螺杆熔体压力6-8Mpa的条件下，共混挤出造粒，得生物光素功能性母粒；
（3）生物光素锦纶6纤维制备
a、物料干燥
将生物光素功能性母粒在高纯氮气保护下，温度110-120℃下干燥至含水率≤1200ppm；
b、熔融纺丝
按照重量配比，将生物光素功能性母粒通过母粒注射器加入锦纶6切片中混合，在流量1-5ml/h的高纯度氮气保护下，送至螺杆挤出机，在加工温度235-250℃挤出熔融成熔体，输送至熔体管道，通过纺丝计量泵计量、增压使熔体进入纺丝组件，经过过滤、混合，然后经喷丝板的喷丝孔挤出，形成熔体细流；
c、冷却成型
采用带双整流装置、具有S形风速分布的侧吹风系统，冷却熔体细流，使熔体细流凝固成纤维；
d、上油-预网络-卷绕或上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕
上油-预网络-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置，再卷绕后得到生物光素锦纶6 POY、HOY纤维；
上油-预网络-拉伸-热定型-卷绕：对步骤c得到的纤维进行上油，使纤维表面形成均匀的油膜，上油后的纤维经过预网络装置，再经拉伸，110-170℃热定型，卷绕后得到生物光素锦纶6 FDY纤维；
e、假捻变形
将制得的生物光素锦纶6 POY纤维采用叠盘摩擦式加弹机进行假捻变形，加工速度500-700m/min、所用加工盘为表面摩擦系数为Ra=0.85的软陶瓷盘，卷绕后得生物光素锦纶6 DTY纤维。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）气流粉碎的进料压力为0.8-1Mpa，加工速度为10-15公斤/小时。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的锦纶6切片的特性粘度为2.4-2.6，含水率≤600ppm。
7.根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤c侧吹风湿度≥90%，温度为15-20℃，风速为0.30-0.55m/s。
8.根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤d预网络压力控制在0.1-0.3Mpa。
9.根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤d中生物光素锦纶6 FDY及生物光素锦纶6 HOY的上油质量浓度为12-15%，上油率1.5-2%；生物光素锦纶6 POY纤维的上油质量浓度为9-12%，上油率0.6-1%。
10.根据权利要求4或5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤d中生物光素锦纶6 POY纤维卷绕速度4000-4300m/min，生物光素锦纶6 FDY纤维卷绕速度4500-4800m/min，生物光素锦纶6 HOY纤维卷绕速度4500-5200m/min。
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