CN101280471B - 一种含有超细炉甘石微粒的纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有炉甘石超细微粒的纤维，属于一种功能性的纤维，系将炉甘石在一定的条件下加工成粒径为1.0～0.1μm的超细产品后再渗入纤维中，从而制成一类具有保健功能的纤维。其中所说的纤维包括天然纤维和合成纤维两大类。

Description

一种含有超细炉甘石微粒的纤维

技术领域

本发明属于一种功能性的纤维及其制备方法，具体涉及一种含有超细炉甘石微粒的功能性纤维及制备方法。

背景技术

众所周知炉甘石为一种常见的中药材(详见中药大辞典1986年第1版，第1450页炉甘石条记载)，原为碳酸盐类矿物、菱锌矿的矿石，其主要成份为碳酸锌，煅烧后成粉末状的氧化锌，由于它对皮肤的创伤具有防腐、收敛、保护作用，故医学上常作为治疗皮肤病的药材用来防治皮肤病与皮肤的意外创伤。

纤维，主要包括天然纤维和合成纤维两大类。其中天然纤维包括以棉代表的植物纤维，以羊绒为代表的动物纤维等；合成纤维是一类由合成高分子化合物制得的化学纤维的总称(参见化学词典，上海辞书出版社，1989年9月版-P322《合成纤维条》)，主要包括：涤纶(聚酯纤维)、锦纶(聚酰胺纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)、丙纶(聚丙烯纤维)和氯纶(聚氯乙烯纤维)，以及半合成性质的大豆蛋白纤维等。

此外，随着社会的进步和科技的发展，近几年来出现了一类功能性的纤维，如含竹炭的纤维，含电气石(托玛琳)的纤维等。

众所周知，人体的最大器官——皮肤，具有许多特殊的功能，如具有保护功能、感觉功能、调节体温、***功能、吸收功能、代谢功能、免疫功能，固此保护皮肤健康亦愈来愈引起人们的关注。因而产业部门和科技工作者很自然地遵照治未病的科技发展观把注意力转移到创造保护皮肤健康的环境方面，来优化人们的生活质量，不断地做好保护皮肤健康这篇“表面”文章。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有超细炉甘石微粒的纤维，由于该类纤维对人体皮肤具有一定的防腐、抗炎功能，所以它亦是一种功能性纤维。当它进一步被加工成服饰后能优化人们的生活环境，有利于皮肤病患者的康复和保健。此外含有超细炉甘石微粒的棉纤维还可以直接作为卫生用品，它不仅为创伤患者的皮肤进行消炎和防腐，而且还为皮肤代谢提供必要的锌元素，从而加速愈合。

本发明的构思是这样的：

选择中药材炉甘石(煅烧后的炉甘石为粉体)作为纤维改性的原料，经改性的纤维具有炉甘石的特有功能，为此需要对炉甘石进行超细加工和表面处理，使炉甘石与纤维良好地“结合”起来，形成一种含有炉甘石超细微粒(纳米级微粒)的纤维。

按照上述构思，本发明是这样实现的：

首先将炉甘石进行超细加工和表面处理：

实验发现煅烧后炉甘石粉体其粒径通常在45微米左右，当它粉碎到数个微米时，这种小微粒的炉甘石具有很强的团聚现象，一旦团聚就很难进一步粉碎，所以炉甘石在超细加工时，必须借助表面活性剂进行处理(或称表面改性)，防止这种团聚现象的出现，使炉甘石被超细加工至粒径1.0～0.1微米，并被分散在水相中，形成一种稳定的浆料。

具体加工过程描述如下：

将市售的粒径为45μm的炉甘石置于球磨机中，先按炉甘石重量比的0.5～1.0％加入表面活性剂，再加入水配制成含固量为10～35％(wt)的混合物，然后借助氧化铝(或刚玉)制成的球(球径0.5～3.0mm)球磨24～48小时；取出后置于沿降式离心分级机中进行分级处理，将未达标的组分，即粒径＞1μm的炉甘石颗粒从分级机中的外圈引出，返回球磨机中继续进行球磨加工；达标的组分，即粒径＜1μm的炉甘石浆料，从分级机中心引出，作为中间产品供下一步使用。其中所说的表面活性剂是以Si离子为代表的一类阳离子型表面活性剂，或以Si和Al离子为代表的一类中性表面活性剂中的一种，或它们的混合物。分级所得的合格产品最大得率为投料量(以炉甘石重量计，下同)的60％(wt)。实验表明：表面活性剂的用量多少，对达标组份的得率有较大的影响，如表面活性剂用量为0.2％时，在用同样的球磨条件下，其达标的炉甘石的得率仅为20％(wt)；当表面活性剂用量为0.5％(wt)，同样球磨48小时，达标炉甘石的得率可达60％(wt)，可见表面活性剂对炉甘石颗粒的超细加工和分散有较大的影响，如果没有足够的表面活性剂来帮助分散，即使已被破碎的炉甘石颗粒，亦会自行团聚成较大的“颗粒”，影响它的合格品的得率；当表面活性剂用量达到1.0～1.5％时，分散物会更加稳定，但得率基本不变，所以表面活性剂的用量以0.5～1.0％(wt)是适宜的。

球磨时间的长短对产品的得率亦有很大的影响；当球磨时间为24小时，即使表面活性剂用量达到1.0％，其达标炉甘石产品得率亦仅为30％左右。

综上可见：表面活性剂的用量在0.5～1.0％，球磨时间为48小时是一种比较经济适宜的 选择。如果产品部门愿意选择较短的球磨时间，如24小时，是可以生产合格的浆料的，但由于未达标的组份所占比例较大，通过分级处理后返回再加工的炉甘石物料较多，需要耗费较多的辅助时间，总体来看，经济上未必合算。其次，将上述所得的炉甘石浆料，用活性水稀释，使稀释后的浆料中炉甘石的含量为2～3％(wt)，它可以作为一种稳定的浆料供下一步使用(可作为一种中间产品供应市场)。

下面就含有炉甘石超细微粒的纤维的制备方法，分别描述如下：

(一)含有炉甘石超细微粒的天然纤维

取棉纤维称重后(其它天然纤维亦同，为描述简便以棉纤维作为天然纤维为代表)，将上述炉甘石超细微粒的浆料，喷淋入棉纤维中，其喷淋量控制炉甘石含量为0.5～1.0％(wt％，以棉纤维为基准的重量百分比)为度，喷完后平衡二小时，利用炉甘石超细微粒和活性水的高渗透力，使炉甘石植入纤维组织的微孔中，形成一种相对稳定的含有炉甘石超细微粒的纤维，然后再烘干或晒干，从而获得一种炉甘石超细微粒的天然纤维产品。

其中所说的活性水，系指缔合度≤6的“小分子”水。众所周知：我们日常用的水，由于环境的污染，其缔合度通常都很高，常常达到46，它是一种“大基团的惰性水”，其渗透力和去污力都是很差的。本发明中所说的活性水。系在实验中将日常用水通过电气石净化装置或普及型的臭氧净化装置激活并除去水中微量的污染物，得到一种缔合度小于6的小基团的水，我们称它为活性水。活性水的另一个特征为，其中PH为7.2左右，自然界中存在的优质水，其缔合度亦小于6，如农夫山泉水就是一中缔合度小于6的小基团的水，其PH值为7.2左右，所以对纯水如其PH值为7.2左右，可以认为它就是小基团的活性水。

此外，含有炉甘石超细微粒的天然纤维的制备方法还包括已将天然纤维加工成纱布的物，将它浸入上述炉甘石的超细微粒的浆料中，并平衡4小时，然后取出后晒干或烘干即可(它可以作为医用纱布或卫生内衣用品)。此外以羊绒为代表的天然动物纤维同样可按上述方法制得含炉甘石超细微粒的纤维产品。

(二)含有炉甘石超细微粒的合成纤维

含有炉甘石超细微粒的合成纤维，除了包括合成纤维类产品外，还包括含有炉甘石超细微粒的合成纤维母粒(作为一种中间产品，以下简称炉甘石母粒)

(1)含有炉甘石超细微粒的合成纤维母粒的制备及其应用

将上述所得的炉甘石超细微粒浆料(指未用活性水稀释的原始浆料)进行烘干，制得炉甘石超细微粒粉体产品，将它按10～35％(wt)比例与合成纤维切片(包括涤纶、丙纶或其它合成纤维切片，即背景技术中所列的全部纤维切片)混合，然后通过混炼、挤压加工等常规工序，制成含炉甘石超细微粒的合成纤维母粒，简称“炉甘石母粒”，它作为一种合成纤维加工用中间产品，供应市场。

当“炉甘石母粒”作为中间产品使用时，系将上述“炉甘石母粒”再与合成纤维原料切片配料混炼，然后按常规工艺在拉丝工段制成一类含炉甘石超细微粒的合成纤维，包括制成涤纶或丙纶等的细旦纤维(≤1.0～1.5旦)、中旦纤维(＞1.5旦)、三维中孔纤维以及五孔和七孔纤维，其中“炉甘石母粒”的用量以控制纤维中炉甘石超细微粒的含量在0.5～1.0％为度。

(2)含有炉甘石超细微粒的合成纤维制备

除了以“炉甘石母粒”作为中间产品，然后再加工成合成纤维产品外，很多场合系将炉甘石超细微粒浆料直接加入到合成纤维原浆料中，包括常见的粘胶、腈纶等一类合成纤维原浆料，以及半合成性质大豆蛋白制成的原浆料，控制浆料中炉甘石的含量为0.5～1.0％(wt)，经充分混均后(可借助助剂搅拌分散或砂磨机分散)，然后按常规的方法在化纤厂的拉丝工段制成一类含炉甘石超细微粒的合成纤维产品，简称“炉甘石合成纤维”，供服饰工业加工成各种具有保健功能的制品，以满足市场需要。

上述所说合成纤维，除了包括聚酯纤维(即涤纶)、聚丙烯纤维(即丙纶)外，还包括聚酰胺纤维(锦纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)和聚氯乙烯纤维(氯纶)，以及半合成性质的大豆蛋白纤维。此外，还可以和“竹炭”、“电气石”之类的功能材料一起加入到上述合成纤维中制成一类多功能纤维产品，从而使人类的生活环境更加丰富多彩。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1

炉甘石超细微粒(粒径为1.0～0.1μm)产品的制备

将市售的粒径为45μm炉甘石250克，置于球磨机中，再加入2.5克表面活性剂(或称分散剂)以及500毫升(相当于含固量为33.4％)水，借助氧化铝或刚玉制成的球(球径为0.5～ 3.0mm)球磨48小时，得到炉甘石浆状物料，取出后置于高速离心沉降分级机中，进行分级处理，其中达标的组分(即粒径≤1μm的炉甘石浆料)集中于分级机的中部，引出后存放于槽中，未达标的粗颗粒炉甘石(粒径＞1μm的浆料组分)以浆料的形式集中分级机外侧，引出后返回球磨机中继续加工。上述所说的达标的组分，可以以浆料的形式直接供下一步加工使用，亦可经烘干、包装后作为粉体产品供应市场。

所说的表面活性剂(或分散剂)为一种以Si离子为代表的阳离子型表面活性剂，或一种以Si和Al离子为代表的中性表面活性剂中的一种，或它们的混合物，具体由于下一步使用对象的不同而不同，产业部门可根据自己实际情况自行选定。

上述所说的达标组分其得率为60％(wt)，以投入实验时的炉甘石重量计。

实施例2

含有炉甘石超细微粒的天然纤维的制备

首先将实施例1所得的达标的炉甘石浆料(粒径为0.1～1.0μm)用活性水稀释，控制炉甘石的含量(重量百分浓度)为2～3％(wt)，然后喷淋入已称重为1000克的棉纤维中(以棉纤维为代表的天然纤维)，其喷淋量以控制棉纤维中含炉甘石含量为0.5～1.0％(以棉纤维重量计)，并继续平衡2小时，使炉甘石超细微粒随活性水一起渗入或者植入棉纤维的组织中，最后晒干或烘干即可得到含有炉甘石超细微粒的棉纤维(作为天然纤维的代表)产品。实验证明：

虽然以植入方式制备成含有炉甘石超细微粒的天然纤维，其炉甘石微粒只吸附在纤维组织上，在其后的使用中当然会脱附(特别是水洗时)，但这个特征，当它制成卫生棉球清理伤口时，能释放出锌氧化物，发挥清理伤口、消炎净化与营养皮肤的作用。

实施例3

含有炉甘石超细微粒的合成纤维母粒(简称“炉甘石母粒”)的制备

将实施例1所得的炉甘石超细粉体产品添加至2Kg的合成纤维切片中，炉甘石的添加量可在10～35％(wt)范围内选取，所说的合成纤维切片为涤纶、丙纶或其它纤维切片中的一种，置于小型的实验室用捏合机中于160℃下充分捏合半小时，然后再置于螺杆机中于260℃下挤压造粒成含炉甘石微粒的合成纤维母粒，简称“炉甘石母粒”，可作为中间产品供应市场。

实施例4

一种含炉甘石超细微粒的合成纤维(或简称“炉甘石纤维”)的制备

将实施例3所得的“炉甘石母粒”与相应的合成纤维切片按一定的比例混合，其中所说的合成纤维切片包括涤纶、丙纶或其它合成纤维切片，所说的“一定比例”系指以相应的合成纤维原料按总重量计时，控制炉甘石的含量为0.5～1.0％(wt)，将混合物充分捏合后然后按化纤厂的常规拉丝工艺制成纤维产品，如加工成细旦(≤1.0～1.5旦)、中旦(1.5旦以上)、三维中孔纤维、五孔或七孔等功能性纤维产品，作为服饰工业的加工原料，供应市场。

实施例5

一种将实施例1所得的炉甘石超细微粒的粉体产品直接加入合成纤维原浆料中制备成纤维产品的方法。

将实施例1所得的炉甘石超细粉体产品直接添加入合成纤维原料浆液中，包括粘胶、腈纶等合成化纤原料浆液或其它合成或半合成性的原料浆液，通过搅拌等常规分散工艺处理后，然后在化纤厂的拉丝工段按常规工艺加工成一类具有炉甘石特性的功能性纤维产品，作为服饰工业的原料，供应市场，其中超细炉甘石粉体产品的添加量宜控制在0.5～1.0％(wt)范围内(以浆液中所含合成纤维原料计)；所说的功能性纤维产品，除了指能加工成实施例4所说的产品外，还可以加工成细旦长丝，从而进一步满足服饰工业对原料选择上的要求。

总之，只要在技术上解决了炉甘石超细粉碎的技术难点后，就可以方便地将炉甘石超细微粒产品(包括浆料和粉体)，渗入到纤维类原料中，制成一类具有保健功能纤维产品(或称功能性纤维产品)，再加工成各种功能性制品，来改善和优化人们生活环境。

Claims (4)

1.一种含有炉甘石超细微粒的纤维，其特征在于：首先将炉甘石加工成粒径1.0～0.1μm的超细产品，然后将前述产品植入或渗入纤维中，控制纤维中的炉甘石的含量，以纤维净重计为0.5～1.0％，制成一类具有炉甘石特征的功能性纤维，其中所说的纤维包括天然植物纤维和天然动物纤维。

2.如权利要求1所述的纤维，其特征在于：其中所说的天然植物纤维为棉纤维。

3.如权利要求1所述的纤维，其特征在于：其中所说的天然动物纤维为羊绒。

4.如权利要求1所述的纤维，其特征在于：其中所说炉甘石超细产品包括炉甘石粒径为1.0～0.1μm含固量为2～3％(wt)的浆料和炉甘石粒径为1.0～0.1μm的粉体产品。