一种抗菌抗静电纱线及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于抗菌抗静电纤维领域，具体涉及一种抗菌抗静电纱线及其制备方法和应用。


背景技术：

2.抗菌抗静电织物是近些年需求量较大的商品织物，常见的抗菌抗静电织物主要有两类：一类是选择吸湿性好且抗菌的材料作为基材，如中国专利cn201520505407.x，公开了一种阻燃防尘抗菌抗静电降噪窗帘面料，其提出双层结构的抗菌抗静电降噪窗帘面料，表组织为鸟眼组织，里组织为夹花斜纹组织，表面经纱为导电银纤维，里面经阻燃涤纶长丝，使该面料同时具有阻燃、防尘、抗菌、抗静电、降噪的功能。另一类则是织物后整理，如中国专利cn202010087837.x，公开了抗菌抗静电阻燃聚酯树脂的制备方法及其应用，其提出将羧基化氧化石墨烯与具有抗菌作用的金属氧化物前驱体进行螯合，再与烷基次膦酸金属盐进行原位聚合，得到抗菌抗静电阻燃聚酯树脂随后将其应用于织物的抗菌抗静电整理。
3.虽然目前抗菌抗静电整理技术已经比较成熟，但其工艺较为复杂，大多数增加专门的工艺流程，增加耗能，带来污染；同时，相关整理对织物的使用性能有较大影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型的抗菌抗静电纱线的制备方法，该方法创新地将抗菌功效的实现结合在纱线张力处理过程中，实现对纱线功能性和张力的有效双重赋予，精简了工艺步骤，而且还可使熔融态的抗菌抗静电混合助剂充当润滑油剂，可省略原先张力处理过程中需要添加的油剂，进一步降低了生产成本。
5.本发明同时还提供了一种上述方法制成的抗菌抗静电纱线。
6.本发明同时还提供了一种上述方法制成的抗菌抗静电纱线在制备内衣布料中的应用。
7.为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种抗菌抗静电纱线的制备方法，所述制备方法包括：
8.在外力作用下，使熔融态的抗菌抗静电混合助剂向着张力毛刷表面流动；
9.使纱线在被张力毛刷施加张力的过程中，通过所述张力毛刷与所述纱线的接触使熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂覆设在所述纱线的表面上。
10.根据本发明的一些优选方面，所述压力为气压，包括但不限于可以采用压缩空气进行提供压力。
11.根据本发明的一些优选方面，所述抗菌抗静电混合助剂包括纳米银、导电tpu，所述抗菌抗静电混合助剂在熔融态时的黏度为500-1000mpa
·
s。
12.进一步地，所述纳米银与所述导电tpu的投料质量比为1-3∶100。
13.根据本发明的一些优选且具体的方面，所述纳米银的粒径为20-350nm，纯度为99.9％分析纯，可商购获得；所述导电tpu为商购获得，熔点为155-190℃。
14.在本发明的一些实施方式中，所述纳米银在添加过程中混合低沸点油剂，以使纳米银更好地附着在导电tpu的表面。
15.根据本发明的一些优选方面，所述张力毛刷包括多个张力子毛刷，该多个张力子毛刷中：部分张力子毛刷的材质为耐磨尼龙纱，部分张力子毛刷的材质为天然毛料，所述天然毛料包括猪鬃和马毛。
16.在本发明的一些实施方式中，该多个张力子毛刷中：猪鬃的数量占总数量的55-60％，马毛占20-25％、耐磨尼龙纱占20-25％。
17.在本发明的一些实施方式中，猪鬃的直径为200微米-290微米、长度为6-8cm；马毛的直径为210微米-230微米、长度为6-8cm；耐磨尼龙纱的直径为350微米-370微米、长度为6-8cm。
18.根据本发明的一些优选方面，将该多个张力子毛刷设置为沿上方方向依次排列的多个环型张力调节区，且每个所述环型张力调节区内的各个所述张力子毛刷的长度和延伸方向均相同，各个所述环型张力调节区内的所述张力子毛刷相互之间的长度呈现变化、延伸方向相同。
19.根据本发明的一些优选且具体的方面，各个所述环型张力调节区内的所述张力子毛刷的长度由下而上依次变长。在本发明的一些实施方式中，最底下一层张力子毛刷的长度为5.9厘米-6.0厘米，以最底下一层为基准，上一层比下一层长0.1-0.15厘米。
20.在本发明的一些实施方式中，猪鬃、马毛、耐磨尼龙纱间隔混合排列组成一个单元，多个单元组成一个环型张力调节区(一个环型张力调节区代表一层)，每个单元内排列方式为1-2根猪鬃：1根马毛：1-2根猪鬃：1根耐磨尼龙纱纱：1-2根猪鬃。
21.根据本发明的一些优选方面，控制熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂在外力作用下仅向着材质为耐磨尼龙纱或猪鬃的所述部分张力子毛刷的表面流动。
22.根据本发明的一些优选方面，所述张力毛刷的延伸方向和所述纱线的与所述张力毛刷相接触部分的延伸方向相交，且夹角角度为60
°‑
120
°
。在本发明的一些实施方式中，所述张力毛刷的延伸方向和所述纱线的与所述张力毛刷相接触部分的延伸方向相交，且夹角角度为70
°‑
110
°
。在本发明的一些实施方式中，所述张力毛刷的延伸方向和所述纱线的与所述张力毛刷相接触部分的延伸方向相交，且夹角角度为80
°‑
100
°
。
23.根据本发明的一些优选方面，所述制备方法还包括：先使所述纱线从纱线卷筒上退绕，然后再经过所述张力毛刷处理并被所述张力毛刷施加张力；
24.其中，在制备过程中，所述纱线由下而上运动，所述纱线卷筒沿上下方向延伸，所述张力毛刷倾斜设置；在所述纱线从所述纱线卷筒上退绕的过程中，所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动并向上运动。
25.根据本发明的一些优选方面，控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的同时还进行自转，该方式可以通过整经机实现，纱线的围绕其他部件转动是基于张力帽施加张力所需，更可更好地在退绕过程中获得张力，同时纱线的围绕其他部件转动与自转的设置可以使得纱线获得一定的离心力，使覆设在纱线表面的流体状态的抗菌抗静电混合助剂更好地在短时间内分布在纱线的四周表面。
26.根据本发明的一些优选方面，控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的转动速度为30-80r/s，所述纱线的自转速度为15-40r/s。
27.在本发明的一些实施方式中，在所述纱线经过张力毛刷处理之后，可以对其进行风冷干燥，以使表面的功能性助剂快速干燥而覆设在所述纱线表面。
28.根据本发明的一些优选方面，所述制备方法还包括采用如下生产装置进行所述抗菌抗静电纱线的制备；
29.所述生产装置包括用于储存熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂的储存腔、气压供给机构、用于对所述储存腔内部温度进行保温的加热保温机构、所述张力毛刷、用于固定纱线卷筒的锁定机构、用于带动所述储存腔上下运动的升降机构；
30.所述储存腔上形成有进液口、进气口、排气口以及用于安装所述张力毛刷的安装孔，所述安装孔设置在所述储存腔的下部，且所述安装孔的孔径大于所述张力毛刷的直径；
31.所述气压供给机构与所述进气口连通，所述储存腔内的工作压力为0.2-0.3mpa；
32.在所述气压供给机构的作用下，将储存在所述储存腔内的熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂从所述安装孔内压出并流向所述张力毛刷的表面。
33.在本发明的一些实施方式中，所述储存腔内的工作温度为150-190℃。
34.在本发明的一些实施方式中，所述安装孔的孔径为350微米-450微米。
35.在本发明的一些实施方式中，所述储存腔呈上宽下窄。
36.在本发明的一些实施方式中，所述气压供给机构可以为空气压缩机，空气压缩机与所述进气口连通。
37.在本发明的一些实施方式中，所述加热保温机构包括电加热组件和保温层，所述电加热组件的部分位于所述储存腔内，所述保温层包覆在所述储存腔的外壁上。
38.在本发明的一些实施方式中，所述锁定机构包括支撑架、转动地设置在所述支撑架上的转动轴、设置在所述纱线卷筒内的套锁端，以及两端分别与所述转动轴、所述套锁端连接且具有弹性的连接链，所述套锁端的一端转动地设置在所述支撑架上，所述套锁端包括第一状态和第二状态，所述第一状态为锁定机构未对所述纱线卷筒进行锁定，所述第二状态为锁定机构对所述纱线卷筒进行了锁定，当所述套锁端处于第一状态时，所述连接链处于松弛状态，所述套锁端沿上下方向延伸且远离所述纱线卷筒的内壁；当所述套锁端处于第二状态时，所述套锁端沿水平方向延伸且与所述纱线卷筒的内壁相抵触，所述连接链处于绷紧状态且部分绕设在所述转动轴的下部。
39.本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的制备方法制成的抗菌抗静电纱线，该抗菌抗静电纱线的直径与初始的所述纱线的直径之比为5-5.5∶4。
40.本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的抗菌抗静电纱线在制备内衣布料中的应用。
41.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
42.本发明基于现有制备抗菌抗静电纱线存在的问题，意外发现，在现有通过张力帽上的张力毛刷预加张力给纱线的过程中，张力帽上的一圈张力毛刷均分别不同程度地与纱线发生较为密切的接触，张力毛刷在与纱线接触过程中始终具有回复至初始状态的趋势力，使得张力毛刷与纱线不断接触摩擦，现有技术中为了避免如此频繁地摩擦会损伤纱线，因此，通常会在张力毛刷上施加一些充当润滑剂的油剂，以减少对纱线的摩擦伤害，减少起球与毛刺现象，本发明发明人进一步想到，将润滑剂替换为同样具有润滑作用的功能性助剂流体例如抗菌抗静电混合助剂，一方面，能够继续充当润滑油剂减少纱线的损伤，另一方
面，由于功能性助剂流体存在于张力毛刷的表面，则在纱线与张力毛刷接触的过程中能够实现对纱线表面覆设抗菌抗静电混合助剂的动作，从而获得了抗菌抗静电纱线，实现了对纱线的有效双重整理，可以提高工作效率，减少生产成本，且操作简单高效，克服了现有技术中存在的问题，同时还能够省略原先张力处理过程中需要添加的油剂，进一步降低了生产成本；此外，本发明方法处理后纱线的性能并未受到影响，甚至在功能性助剂流体的作用下，纱线得以更好地被保护。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
44.图1为本发明实施例制备抗菌抗静电纱线的生产装置结构示意图；
45.图2为本发明实施例锁定机构与纱线卷筒的配合示意图；
46.其中，1、储存腔；11、进液管；12、进气口；13、排气口；14、排液管；21、电加热套；22、保温层；3、张力子毛刷；41、支撑架；42、转动轴；43、套锁端；44、连接链；51、固定端；52、滑动端；6、纱线；7、纱线卷筒。
具体实施方式
47.以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
48.下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
49.实施例1
50.本例提供了一种抗菌抗静电纱线及其制备方法，所述制备方法包括：在外力作用下，使熔融态的抗菌抗静电混合助剂向着张力毛刷表面流动；
51.使纱线在被张力毛刷施加张力的过程中，通过所述张力毛刷与所述纱线的接触使熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂覆设在所述纱线的表面上。
52.本例中，先使所述纱线从纱线卷筒上退绕，然后再经过所述张力毛刷处理并被所述张力毛刷施加张力；
53.其中，在制备过程中，所述纱线由下向上运动(在后道工序的带动下实现，例如在整经机的作用下实现)，所述纱线卷筒沿上下方向延伸，所述张力毛刷倾斜设置；在所述纱线从所述纱线卷筒上退绕的过程中，所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动并向上运动。
54.现有施加张力的操作过程中，纱线卷绕在纱线卷筒上，在需要对纱线施加张力前，将卷绕有纱线的纱线卷筒固定，使纱线伸出并在后道工艺的带动下从纱线卷筒上退绕，在退绕的过程中，纱线会与张力毛刷相接触，而且纱线由于在纱线卷筒上退绕，因此，纱线本
身就会绕着纱线卷筒不断的位移而退绕，而退绕的纱线会与张力毛刷不断的接触，在张力毛刷的干预作用下，该纱线实现张力的获取，有利于后道工艺的操作。而本例中，在前述使纱线在被张力毛刷施加张力的过程中，通过张力毛刷将熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂覆设在纱线的表面上。
55.本例中，所述压力可以为气压，包括但不限于可以采用压缩空气进行提供压力。
56.本例中，所述抗菌抗静电混合助剂包括纳米银、导电tpu，所述抗菌抗静电混合助剂在熔融态时的黏度为650mpa
·
s，所述纳米银与所述导电tpu的投料质量比为3∶100，所述纳米银的粒径为20nm，纯度为99.9％分析纯，购自购自清河县拓普金属材料有限公司，货号807945273，牌号ag-01；所述导电tpu购自广东宝粒金新材料科技有限公司，牌号bd-36。
57.本例中，所述张力毛刷包括多个张力子毛刷，该多个张力子毛刷中：部分张力子毛刷的材质为耐磨尼龙纱，部分张力子毛刷的材质为天然毛料，所述天然毛料包括猪鬃和马毛。进一步地，该多个张力子毛刷中：猪鬃的数量占总数量的60％，马毛占20％、耐磨尼龙纱占20％，猪鬃的直径为200微米-290微米、长度为6-8cm，购自安徽兴徽刷业有限公司；马毛的直径为210微米-230微米、长度为8-9.5cm，购自安徽省太和县义兴马尾厂，货号210；耐磨尼龙纱的直径为350微米-370微米、长度为20-200cm，购自安徽兴徽刷业有限公司，货号xh-010。随后将所有毛刷按需要修剪为6-8cm长。本例中，将该多个张力子毛刷设置为沿上方方向依次排列的多个环型张力调节区，且每个所述环型张力调节区内的各个所述张力子毛刷、长度和延伸方向均相同，各个所述环型张力调节区内的所述张力子毛刷相互之间的长度呈现变化、延伸方向相同。进一步地，各个所述环型张力调节区内的所述张力子毛刷的长度由下而上依次变长。具体地，最底下一层张力子毛刷的长度为6.0厘米，以最底下一层为基准，上一层比下一层长0.25厘米，一共八层，每层间隔0.5厘米，本例中，猪鬃、马毛、耐磨尼龙纱间隔混合排列组成一个单元，多个单元组成一层，每个单元内排列方式为1根猪鬃：1根马毛：1根猪鬃：1根耐磨尼龙纱纱：1根猪鬃。
58.本例中，控制熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂在外力作用下仅向着材质为耐磨尼龙纱或猪鬃的张力子毛刷的表面流动。
59.本例中，所述张力毛刷的延伸方向和所述纱线的与所述张力毛刷相接触部分的延伸方向相交，且夹角角度为60
°‑
120
°
，进一步可以为70
°‑
110
°
，更进一步可以为80
°‑
100
°
。具体地，本例中，大致使其约为90
°
，在纱线从纱线卷筒上退绕过程中会发生一定的波动。
60.本例中，控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的同时还进行自转，该方式可以通过整经机实现，纱线的围绕其他部件转动是基于张力帽施加张力所需，可更好地在退绕过程中获得张力，同时纱线的围绕其他部件转动与自转的设置可以使得纱线获得一定的离心力，在离心力的作用下使覆设在纱线表面的流体状态的抗菌抗静电混合助剂在短时间内更好地分布在纱线的四周表面。
61.进一步地，控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的转动速度为30-80r/s，所述纱线的自转速度为15-40r/s。具体地，本例中，控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的转动速度为36r/s，所述纱线的自转速度为18r/s。
62.本例中，在所述纱线经过张力毛刷处理之后，可以对其进行风冷干燥，以使表面的功能性助剂快速干燥而覆设在所述纱线表面，冷却风的风速为3m/min。
63.本例中，纱线为锦纶纱，细度为280d。
64.下面结合附图对上述实施方式的工作原理以及工作过程作进一步说明，便于理解本发明。
65.如图1-图2所示，本例制备抗菌抗静电纱线的方法可以采用如下生产装置进行。该生产装置包括用于储存熔融态的抗菌抗静电混合助剂的储存腔1、气压供给机构(未示出)、用于对储存腔1的内部温度进行保温的加热保温机构、张力毛刷、用于固定纱线卷筒7的锁定机构、用于带动储存腔1上下运动的升降机构；
66.储存腔1上形成有进液口、进气口12、排气口13以及用于安装张力毛刷的安装孔，安装孔设置在储存腔1的下部，且安装孔的孔径大于张力毛刷的直径，本例中，仅用于安装猪鬃和耐磨尼龙纱材质的张力子毛刷3的安装孔的孔径大于相应张力子毛刷3的直径；进一步地，安装孔的孔径为350微米-450微米，根据张力子毛刷3的直径来调整，控制安装孔的孔径与张力子毛刷3的直径相差75微米；
67.气压供给机构与进气口12连通，储存腔1内的工作压力为0.3mpa，储存腔1内的工作温度为160℃；
68.在气压供给机构的作用下，将储存在储存腔1内的熔融态的抗菌抗静电混合助剂从安装孔内压出并流向张力子毛刷3的表面。
69.本例中，储存腔1呈上宽下窄，气压供给机构可以为空气压缩机，空气压缩机与进气口12连通，加热保温机构包括电加热组件和保温层22，电加热组件的部分位于储存腔1内，保温层22包覆在储存腔1的外壁上。电加热组件可以包括设置在储存腔1内的电加热套21，通电后发热进而加热内部熔融态的抗菌抗静电混合助剂，使其始终保持较好地流动状态。保温层22可以采用石墨聚苯板，导热系数0.033-0.035w/(m
·
k)。
70.本例中，锁定机构包括支撑架41、转动地设置在支撑架41上的转动轴42、设置在纱线卷筒7内的套锁端43，以及两端分别与转动轴42(本例中转动轴42的上部设置有便于操作的横向手柄)、套锁端43连接且具有弹性的连接链44，套锁端43的一端转动地设置在支撑架41上，套锁端43包括第一状态和第二状态，第一状态为锁定机构未对纱线卷筒7进行锁定，第二状态为锁定机构对纱线卷筒7进行了锁定，当套锁端43处于第一状态时，连接链44处于松弛状态，套锁端43沿上下方向延伸且远离纱线卷筒7的内壁；当套锁端43处于第二状态时，套锁端43沿水平方向延伸且与纱线卷筒7的内壁相抵触，连接链44处于绷紧状态且部分绕设在转动轴42的下部。该锁定机构仅示例性地给出了一种实施方式，在其它实施方式中还可以采用其他实现同样功能的结构。
71.本例中，升降机构包括固定在整经机上的固定端51以及相对固定端51能够移动的滑动端52，滑动端52的下部与储存腔1连接并用于带动储存腔1发生上下方向上的运动。
72.具体地，本例中，纱线6从纱线卷筒7上退绕，而缠绕在纱线卷筒7上的纱线6在退绕过程中不断地上下重复运动(现有纱线卷绕在纱线卷筒上是一层一层卷绕，因此，纱线退绕时在纱线卷筒上会不断的来回运动)，也即与张力子毛刷3的长度方向上各个部分不断地重复接触，进而可以将粘附在张力子毛刷3上的抗菌抗静电混合助剂流体基本都带走，避免单一部位发生长时间粘附后沉积。同时，纱线6在退绕过程中，不断地围绕储存腔1发生转动，与呈环形分布在储存腔1下部的多个张力子毛刷3分别进行接触，不断的重复，直至全部退绕，在获得张力的同时还实现了功能性整理。
73.本例中，将熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂从进液管11导入储存腔1内部，可以
在需要时进行在线补充，在开始工作时，先使纱线6开始退绕(例如可以在整经机的作用下退绕)，然后再通过空气压缩机从进气口12向储存腔1内部鼓入气体，使内部气压达到设定值并根据需要实时补充，储存腔1内部的熔融态的所述抗菌抗静电混合助剂在气压作用下从部分安装孔内压出并在表面张力的作用下向着张力子毛刷3表面运动，张力子毛刷3与纱线6接触时覆设在纱线6上，完成张力与功能性的同时赋予。
74.本例中，储存腔1上还形成有排液管14，该排液管14设置在储存腔1的底部，在需要时将其打开以排空储存腔1内部的抗菌抗静电混合助剂，例如在停工检修期间。
75.实施例2
76.基本同实施例1，其区别仅在于：纳米银与导电tpu的投料质量比为1:100，抗菌抗静电混合助剂在熔融态时的黏度为630mpa
·
s。
77.实施例3
78.基本同实施例1，其区别仅在于：储存腔内的工作温度为150℃，抗菌抗静电混合助剂在熔融态时的黏度为690mpa
·
s。
79.实施例4
80.基本同实施例1，其区别仅在于：储存腔内的工作压力为0.2mpa。
81.实施例5
82.基本同实施例1，其区别仅在于：所述抗菌抗静电混合助剂在熔融态时的黏度为950mpa
·
s，导电tpu购自东莞市乐睿塑料有限公司，牌号lr-60。
83.实施例6
84.基本同实施例1，其区别仅在于：控制所述纱线围绕固定所述张力毛刷的部件发生转动的转动速度为54r/s。
85.实施例7
86.基本同实施例1，其区别仅在于：控制所述纱线的自转速度为27r/s。
87.性能测试
88.将上述实施例1-7制成的抗菌抗静电纱线进行如下一些性能测试，具体结果参见表1所示。
89.表1
[0090][0091]
抗静电测试标准(半衰期)按照《gb/t 12703.1-2008纺织品.静电性能的评定》所
述标准测试。
[0092]
抗菌性能(抑菌带)按照标准《gb/t 20944—2007纺织品抗菌性能的评价》所述标准测试。
[0093]
断裂强度按照标准：《gb/t 18147.5-2015大麻纤维试验方法第5部分:断裂强度试验方法》所述标准测试。
[0094]
单侧涂层厚度(μm)测定：处理后样品直径减去处理前直径的二分之一，直径测量方式可用台式显微镜(coxem)或光学显微镜及其搭配的软件(viewplaycap)中的距离测量程序测定。
[0095]
由上表可知，按照本发明方法制备的抗菌抗静电纱线，不仅抗菌能力、抗静电能力优异，而且对于纱线力学性能没有影响。
[0096]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0097]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。