CN108796647A - 纤维母粒的制造方法及纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纤维母粒的制造方法及纤维，纤维母粒的制造方法包括以下步骤：将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，再将助剂及抗菌剂加热搅拌，以使助剂均匀包覆抗菌剂。之后，将经助剂均匀包覆的抗菌剂与高分子基材进行混练，以形成纤维母粒，其中经助剂均匀包覆的抗菌剂均匀分散于高分子基材中。本发明的纤维母粒的制造方法及纤维，使用较低含量的抗菌剂即可有效地达成抗菌机制，进而减少灭菌剂用量，以降低抗菌纤维成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维母粒的制造方法及纤维，尤其涉及一种使用较低含量的抗菌剂即可有效地达成抗菌机制的纤维母粒的制造方法及纤维。
背景技术
随着生活水准的提升，人类对于居家环境与个人卫生的要求也越来提高。近年来，已开发各种具有抗菌功效的商品，且产品的抗菌功能性为业界不断创新与发展的主要目标。在各种具有抗菌作用的产品中，抗菌纤维为受到高度重视的商品之一，其机制主要是使纤维含有抗菌剂进而使纤维具有抗菌特性。
在现有的抗菌纤维处理中，所使用的抗菌剂粒径约为900nm，在纤维有效浓度较高(约为0.9wt％)时，才能够有效地达成灭菌机制。然而，若需达到较高的纤维有效浓度，则需使用较大量的抗菌剂，因此，导致抗菌纤维的成本提高。基于上述，如何在较低的纤维有效浓度下仍能够有效地达成灭菌机制，减少灭菌剂用量，进而降低抗菌纤维成本，为目前所需研究的重要课题。
发明内容
本发明提供一种纤维母粒的制造方法及纤维，使用较低含量的抗菌剂即可有效地达成抗菌机制。
本发明的纤维母粒的制造方法包括以下步骤。将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，再将助剂及抗菌剂加热搅拌，以使助剂均匀包覆抗菌剂。之后，将经助剂均匀包覆的抗菌剂与高分子基材进行混练，以形成纤维母粒，其中经助剂均匀包覆的抗菌剂均匀分散于高分子基材中。
在本发明的一实施例中，进行湿式研磨后，抗菌剂的粒径为200nm至300nm。
在本发明的一实施例中，以30℃至150℃的温度对助剂及抗菌剂进行加热搅拌步骤。
在本发明的一实施例中，加热搅拌步骤的搅拌速率为30rpm至3000rpm，且搅拌时间为100分钟至140分钟。
在本发明的一实施例中，以纤维母粒的总重量计，抗菌剂的含量为0.3wt％至30wt％，助剂的含量为0.1wt％至3wt％。
在本发明的一实施例中，高分子基材包括聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂或其组合。
在本发明的一实施例中，助剂包括聚醚硅氧烷共聚合物、聚丙烯酸钠盐溶液及具有环氧乙烷基的非离子型聚醚溶液中的至少两者。
在本发明的一实施例中，抗菌剂是由有机物及无机物组成。
在本发明的一实施例中，有机物包括吡啶类聚合物、铵盐类聚合物、磺酰胺类聚合物、二碘甲基类聚合物、咪唑类聚合物、双胍类聚合物或其组合。
在本发明的一实施例中，无机物包括锌的氧化物、硅的氧化物、钙的氧化物或其组合。
本发明的纤维使用含有抗菌剂的纤维母粒经由芯鞘型复合纺丝处理所制成，其中含有抗菌剂的纤维母粒是由上述纤维母粒的制造方法制成。
在本发明的一实施例中，纤维的芯鞘比例为70/30至80/20。
在本发明的一实施例中，抗菌剂在纤维中的纤维有效浓度为0.1wt％至0.2wt％。
在本发明的一实施例中，纤维的纤维细度为70丹/24条。
在本发明的一实施例中，纤维母粒构成所述纤维的鞘层。
基于上述，在本发明纤维母粒的制造方法中，将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，进行湿式研磨后，抗菌剂的粒径为200nm至300nm。如此一来，将上述纤维母粒制成芯鞘型抗菌纤维时，能够使细化的抗菌剂均匀分散于纤维的鞘层，因此，抗菌剂在纤维中的纤维有效浓度为0.1wt％至0.2wt％，仍能够有效地达成抗菌机制，进而减少灭菌剂用量，以降低抗菌纤维成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的纤维母粒的制造方法的流程示意图。
附图标号说明：
S110、S120：步骤
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例的纤维母粒的制造方法的流程示意图。以下，将以图1详细描述依照本发明一实施例的纤维母粒的制造方法。
请参照图1。首先，进行步骤S110，将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，再将助剂及抗菌剂加热搅拌，以使助剂均匀包覆抗菌剂。此处所述的“均匀包覆”，较佳例如是使助剂于抗菌剂的表面上形成厚度大致上具有均一性的披覆层。
在本实施例中，抗菌剂例如是由有机物及无机物组成，其中有机物可包括吡啶类聚合物、铵盐类聚合物、磺酰胺类聚合物、二碘甲基类聚合物、咪唑类聚合物、双胍类聚合物或其组合，无机物可包括锌的氧化物、硅的氧化物、钙的氧化物或其组合。然而，本发明并不以此为限。另一方面，助剂可包括聚醚硅氧烷共聚合物(作用为润湿剂，TEGO-270)、聚丙烯酸钠盐溶液(作用为分散、润湿及降黏，TEGO-715)及具有环氧乙烷基的非离子型聚醚溶液(作用为分散、润湿及降黏，TEGO-760)中的至少两者，其中聚醚硅氧烷共聚合物例如是可溶于有机溶剂(例如是乙醇)的粉体。
在步骤S110中，助剂可对于粉体进行润湿及脱泡作用，以获得更分散稳定的粒子。通过步骤S110加入助剂的湿式研磨，可改善粉体浸入时间、提高研磨效率，同时减少气泡产生及优化研磨效果。更详细而言，可使用抗菌剂、水及助剂作为研磨配方以进行湿式研磨，其中以研磨配方的总重量计，抗菌剂的添加量例如是20wt％，水的添加量例如是77％，助剂的添加量例如是3wt％。具点而言，助剂可采用配方1：聚醚硅氧烷共聚合物2wt％及聚丙烯酸钠盐溶液1wt％；或者，配方2：聚丙烯酸钠盐溶液1wt％及具有环氧乙烷基的非离子型聚醚溶液2wt％。将上述含有抗菌剂、水及助剂的研磨配方在25℃下进行湿式研磨约30分钟后，可使抗菌剂的粒径由约900nm降至例如200nm至300nm。
在步骤S110中，例如是以30℃至150℃的温度对助剂及抗菌剂进行加热搅拌步骤，加热搅拌步骤的搅拌速率例如是30rpm至3000rpm，且搅拌时间例如是100分钟至140分钟。通过步骤S110的加热搅拌步骤，除了能够将抗菌浆料的水分蒸干之外，更能够使助剂均匀披覆于抗菌剂表面，以达成润滑分散的效果。在进行图1的步骤S110之后，进行步骤S120混练造粒之前，可对经助剂均匀包覆的抗菌剂进行物料干燥处理，其中干燥时间例如是12小时至24小时(隔夜干燥)，干燥温度例如是80℃至100℃，较佳为85℃。
之后，请继续参照图1，进行步骤S120，将经助剂均匀包覆的抗菌剂与高分子基材进行混练，以形成纤维母粒，其中经助剂均匀包覆的抗菌剂均匀分散于高分子基材中。
在本实施例中，高分子基材可包括聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂或其组合。然而，本发明并不以此为限。另外，混练温度例如是220℃至240℃。经混练后所形成的纤维母粒的直径例如是2mm至3mm，长度例如是2.5mm至3.5mm。以纤维母粒的总重量计，抗菌剂的含量例如是0.3wt％至30wt％，所述助剂的含量例如是0.1wt％至3wt％。
本发明亦提出一种纤维，使用含有抗菌剂的纤维母粒经由芯鞘型复合纺丝处理所制成，其中纤维母粒是由上述实施例的纤维母粒的制造方法制成。更详细而言，含有抗菌剂的纤维母粒构成纤维的鞘层，常规耐隆则构成纤维的芯层，纤维的芯鞘比例例如是70/30至80/20，纤维细度例如是70丹/24条，且抗菌剂在纤维中的纤维有效浓度例如是0.1wt％至0.2wt％。
由于在上述实施例的纤维母粒的制造方法中，将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，以使湿式研磨后抗菌剂的粒径由约900nm降低为例如200nm至300nm，因此，能够使细化的抗菌剂均匀地分散于纤维的鞘层。如此一来，即使抗菌剂在纤维中的纤维有效浓度例如是低至0.1wt％至0.2wt％，仍能够有效地达成抗菌机制，进而减少灭菌剂用量，以降低抗菌纤维成本。
在本实施例中，抗菌纤维的纺丝条件如下：挤压机温度例如是250℃/255℃/260℃/265℃，箱体温度例如是265℃，纺丝泵例如是19.2cc/rpm，纺丝速度例如是3000m/min，延伸倍率例如是2.8。
以下，通过实验例来详细说明上述实施例所提出的纤维母粒的制造方法及纤维。然而，下述实验例并非用以限制本发明。
实验例
为了证明本发明所提出的纤维母粒的制造方法基于湿式研磨处理降低抗菌剂的粒径，而使后续制成的纤维在抗菌剂纤维有效浓度较低的情况下，也能够有效地达成抗菌机制，以下特别作此实验例。
必须说明的是，由于纤维母粒的制造方法已于上文中详细地描述，因此，下文中有关纤维母粒的制备，为求方便说明故省略制备细节的叙述。
抗菌纤维母粒的制备
以抗菌剂、水及助剂作为研磨配方以进行湿式研磨，其中以研磨配方的总重量计，抗菌剂的添加量为20wt％，水的添加量为77％，助剂的添加量为3wt％(配方1：聚醚硅氧烷共聚合物2wt％及聚丙烯酸钠盐溶液1wt％；配方2：聚丙烯酸钠盐溶液1wt％及具有环氧乙烷基的非离子型聚醚溶液2wt％)。将上述含有抗菌剂、水及助剂的研磨配方在25℃下进行湿式研磨约30分钟后，可使抗菌剂的粒径由约955.5nm降至约217nm。之后，再将助剂及抗菌剂于90℃的搅拌温度下以3000rpm的搅拌速率加热搅拌2小时，并于85℃的干燥温度下干燥24小时，最后于220℃至240℃的混练温度下进行混练，以形成纤维母粒。
可纺性评估
对上述配方1及配方2的抗菌纤维母粒进行纤维纺丝，并量测其可纺性。配方1在一个小时的可纺性评估中，有3-5次的飘断丝，而配方2只有1-2次飘断丝。因此，以下将针对配方2的抗菌纤维母粒进行有关抗菌性的进一步评估。
抗菌纤维有效浓度、纤维强度、纤维伸度、纺丝作业性及抗菌性评估
依据以下表1中所列出的各组分与条件进行纤维纺丝，制成实例1至实例2及比较例1至比较例7的纤维，并将所制成的纤维进行抗菌纤维有效浓度、纤维强度、纤维伸度、纺丝作业性及抗菌性评估，评估结果列于表1中。
抗菌纤维有效浓度通过以下列式1计算。纤维强伸度是以ASTM 2256标准测试方式进行。纺丝作业性的判定：一个小时内的飘断丝次数(◎：0次，○：1-2次，△：3-5次，X：6次以上)。抗菌性评估则是以AATCC-100标准测试方式检测纤维对于金黄色葡萄球菌的灭菌率(％)，并通过以下式2计算抗菌率，其中立即冲刷的菌数是指对照组与样品组和菌液一经接触(培养0秒)就立即冲刷的菌数，而培养后的菌数是指样品组培养18小时至24小时的菌数。
表1
如上方表1所示，实例1及实例2使用本发明的纤维母粒的制造方法制成的纤维母粒以制备芯鞘型复合纤维，由于经湿式研磨后的抗菌剂粒径降至217.1nm，以均匀分散于纤维的鞘层，因此，在纤维有效浓度低至0.12％或0.18％的情况下，仍能够达到99.8及95.6％的灭菌率，有效地达成抗菌机制。如此一来，能够减少灭菌剂用量，进而降低抗菌纤维成本。
相较之下，比较例1所制成的纤维为单组份纤维，因此，抗菌剂不会均匀分散于纤维的表面。如此一来，即使抗菌剂的粒径降至217.1nm，在纤维有效浓度较低的情况下，无法有效地达成抗菌机制，抗菌率相当低。比较例2所制成的纤维为单组份纤维，因此，即使抗菌剂的粒径降至217.1nm，仍需要相当高的纤维有效浓度，才能够达成抗菌机制，故无法解决抗菌纤维成本高昂的问题。
此外，如表1所示，由于比较例3及比较例4的抗菌剂粒径为955.5nm，其中并未实施本发明的湿式研磨制成以使抗菌剂粒径降至217.1nm，因此，即使同为芯鞘型复合纤维，较大粒径的抗菌剂不易均匀分散于纤维的鞘层，故抗菌率相当低，无法达成抗菌机制。
另一方面，本发明的抗菌纤维不但是芯鞘型复合纤维，且芯鞘比例较佳为70/30至80/20，才能够在低抗菌剂用量的情况下有效地达成抗菌机制。如表1所示，比较例5至比较例7的芯鞘比例并非70/30至80/20，因此，比较例5及比较例6的抗菌率相当低，比较例7则是基于芯鞘比例过于悬殊(90/10)，鞘层无法包覆芯层，造成高分子熔体在出纺口后完全无法成丝。
基于上述，在本发明纤维母粒的制造方法中，将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，进行湿式研磨后，抗菌剂的粒径为200nm至300nm。如此一来，将上述纤维母粒制成鞘比例为70/30至80/20的抗菌芯鞘型复合纤维时，增加纤维的比表面积，能够使细化的抗菌剂均匀分散于纤维的鞘层，因此，抗菌剂在纤维中的纤维有效浓度为0.1wt％至0.2wt％，仍能够有效地达成抗菌机制，进而减少灭菌剂用量，以降低抗菌纤维成本。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (15)
1.一种纤维母粒的制造方法，其特征在于，包括：
将助剂及抗菌剂进行湿式研磨，再将所述助剂及所述抗菌剂加热搅拌，以使所述助剂均匀包覆所述抗菌剂；以及
将经所述助剂均匀包覆的所述抗菌剂与高分子基材进行混练，以形成所述纤维母粒，其中经所述助剂均匀包覆的所述抗菌剂均匀分散于所述高分子基材中。
2.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，进行湿式研磨后，所述抗菌剂的粒径为200nm至300nm。
3.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，以30℃至150℃的温度对所述助剂及所述抗菌剂进行加热搅拌步骤。
4.根据权利要求3所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述加热搅拌步骤的搅拌速率为30rpm至3000rpm，且搅拌时间为100分钟至140分钟。
5.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，以纤维母粒的总重量计，所述抗菌剂的含量为0.3wt％至30wt％，所述助剂的含量为0.1wt％至3wt％。
6.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述高分子基材包括聚酰胺类树脂、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂或其组合。
7.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述助剂包括聚醚硅氧烷共聚合物、聚丙烯酸钠盐溶液及具有环氧乙烷基的非离子型聚醚溶液中的至少两者。
8.根据权利要求1所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述抗菌剂是由有机物及无机物组成。
9.根据权利要求8所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述有机物包括吡啶类聚合物、铵盐类聚合物、磺酰胺类聚合物、二碘甲基类聚合物、咪唑类聚合物、双胍类聚合物或其组合。
10.根据权利要求8所述的纤维母粒的制造方法，其特征在于，所述无机物包括锌的氧化物、硅的氧化物、钙的氧化物或其组合。
11.一种纤维，其特征在于，使用含有抗菌剂的纤维母粒经由芯鞘型复合纺丝处理所制成，其中所述纤维母粒是由权利要求1至10中任一项所述的纤维母粒的制造方法制成。
12.根据权利要求11所述的纤维，其特征在于，所述纤维的芯鞘比例为70/30至80/20。
13.根据权利要求11所述的纤维，其特征在于，所述抗菌剂在所述纤维中的纤维有效浓度为0.1wt％至0.2wt％。
14.根据权利要求11所述的纤维，其特征在于，所述纤维的纤维细度为70丹/24条。
15.根据权利要求11所述的纤维，其特征在于，所述纤维母粒构成所述纤维的鞘层。
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