消臭纤维
技术领域
本发明涉及一种一种纤维，特别是涉及一种可多次水洗后，还是具有消臭性的消臭纤维。
背景技术
近年来，消费者对于纺织品的选择，高度重视使用上的舒适性，包含吸湿快干、蓄热保温、凉爽触感与抗菌消臭，许多机能性纤维因市场需求，逐步被开发出来，由于户外运动需求，日渐具增，运动后衣物的异味消除为消费者要求项目中极为重要一环。除此之外，人体产生的体味，消费者也希望能通过纺织品的机能来克服。
消臭纤维的现有技术，是将活性碳类材料，例如竹炭、椰壳碳等多孔性材料，添加于纤维中，将臭味吸附于纤维表面，达到除臭的效果。
消臭材料原理是利用多孔性的材料达到吸附效果，但因多孔性材料吸附会饱和，较佳方式，为化学反应的中和效果，利用材料的化学反应，将气味中和，通过水洗方式，使消臭材料恢复功能。
过去这种消臭纤维在中国专利公报CN102822411A中提及以聚酯纤维浸渍于羟基酸水溶液中，经热处理后，可耐水洗涤并兼具消臭效果。
类似的作法在中国专利公报CN103343456A，将织物浸渍二氧化钛水溶液中，以UV照射后，再经热处理，使二氧化钛具有光催化剂特性，使织物具有抗菌、除臭等特性。
中国专利公报CN1756870A将消臭微粒(0.1-1.5μm)以黏结剂用树脂与纤维结合后，热处理后干燥，水洗涤后，因黏结剂关系，可能造成织品手感较差，另外其在以后的加工处理，都可能造成水洗后消臭效果降低。
中国专利公报CN102978727A，陈述以抗菌剂制作母粒，纺丝后的纤维织物，再经抗菌剂的后整理加工，增加抗菌效果。
发明内容
为解决上述现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种改性消臭粉体，消臭粉体经改性后，可均匀分散于树脂中，其能有效帮助改性消臭粉体均匀分布于纤维中，此粉体为热稳定性佳的无机粉体，选自Al、Ti、Zn、Si、Fe、Zr元素氧化物及其复合氧化物中的至少一种，此粉体粒径≦1μm以下。
本发明的改性消臭粉体，含有添加量相对于改性消臭粉体为0.1-20wt％的硅烷偶合剂或酞酸酯改性剂，优选为含有添加量相对于改性消臭粉体为1-10wt％的3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或硬脂酰钛酸酯。
本发明的另一主要目的在于提供一种消臭母粒，基于消臭母粒的总重量，包含50-95wt％的热塑性(高分子)树脂、1-30wt％的改性消臭粉体及0.01-5wt％的抗氧化剂，且所述改性消臭粉体经过改性后，可以均匀分散于树脂中，提高所述改性消臭粉体与树脂的结合性；所述消臭母粒的压升值小于或等于0.5bar/g，经纺丝制得的消臭纤维，于水洗前后，消臭效果大于70％，都具有良好的消臭效果(>70％)。
本发明的抗氧化剂，可为受阻酚型或亚磷酸酯型抗氧化剂，优选为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明的又一主要目的在于提供一种消臭纤维，特别是关于一种在低浓度条件下，可以呈现消臭效果的消臭纤维，即两小时内臭味可消除70％以上。
本发明的消臭纤维，于水洗前后，具有良好的消臭效果(>70％)。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明。
具体实施方式
本发明的消臭粉体，为一种热稳定性佳的无机粉体，选自Al、Ti、Zn、Si、Fe或Zr元素氧化物或其复合氧化物中的至少一种，此粉体粒径≦1μm以下，经由粉体表面改性技术，即以硅烷偶合剂或酞酸酯等改性剂进行粉体表面改性，添加量为粉体重量的0.1-20wt％，优选为1-10wt％。
本发明的硅烷偶合剂，选自乙烯基硅氯仿、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氮丙环)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氮丙环)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氮丙环)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氮丙环)γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氢硫基丙基三甲氧基硅烷、二-(3-[三乙氧基硅烷基]-丙基)-四硫化物(TESPT)或二-(3-[三乙氧基硅烷基]-丙基)-二硫化物；优选为3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明的钛酸酯，选自异硬脂钛酸酯、硬脂酰钛酸酯、油醇钛酸酯或焦磷酸钛酸酯；优选为硬脂酰钛酸酯。
本发明的消臭粉体的改性流程，包含以下步骤：
将消臭粉体放置于搅拌槽中，以250rpm转速进行搅拌，搅拌叶片采用门型叶片，相对消臭粉体重量，取1-10wt％的改性剂3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，加入异丙醇溶剂，以改性剂/异丙醇＝1/6体积比稀释溶解，逐步滴加于消臭粉体中，叶片搅拌速率调至1000rpm，滴加速率为1ml/min，滴加完成后，将搅拌槽体升温至120℃搅拌2小时，使异丙醇挥发，获得改性消臭粉体。
本发明的消臭母粒的制备方法，包含以下步骤：
基于消臭母粒的总重量，取所述改消臭粉体1-30wt％、热塑性高分子50-95wt％和抗氧化剂0.01-5wt％为原料，其中，所述热塑性高分子可选自聚酯粉或聚酯颗粒，且所述聚酯粉或颗粒的特性黏度(IV)为0.2-2.0，优选为0.8。上述原料均匀混合为混合粉体后，以双螺杆押出机进行混练；在混练温度180-280℃下，以及转速为250rpm的条件下，热塑性高分子(或称树脂)呈熔融状，此刻，藉所述消臭粉体上的改性剂的末端基与树脂兼容性极佳，使得所述消臭粉体得以非常均匀地分散于树脂基材中，经过水冷却后，干燥切粒，再于140℃温度下进行干燥4-6小时后，制得本发明的消臭母粒。
更具体而言，本发明的改性消臭粉体为无机材料，其表面进行改性后，粉体可以提高分散性完全均匀分散于树脂中。所以，本发明的消臭母粒，纺丝过程无压升现象，纺况良好，且可长时间进行纺丝生产。
本发明的抗氧化剂，可选自受阻酚型抗氧化剂(Hindered%20Phenol%20Antioxidants)或亚磷酸酯型抗氧化剂(Phosphite%20Antioxidants)。
所述亚磷酸酯型抗氧化剂可选自3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二甲酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二丙酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二丁酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二戊酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二己酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二庚酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二辛酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯锰化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯镁化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯钙化物、双(3,5-二-第三丁基-4-羟基苄基)膦酸二乙酯锌化物；优选为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明的消臭纤维，是对干燥后的消臭母粒进行融熔纺丝制得。所述消臭纤维的纤维结构，可以采用复合纺丝构成芯鞘型结构，芯部为聚酯，鞘部为消臭母粒，芯鞘比(芯/鞘)的变化，介于40/60-60/40。消臭剂分布于纤维外层，能有效与异味气体反应。
本发明的消臭纤维制法，包含以下步骤：
取本发明的消臭母粒为原料，在纺丝温度230-290℃及纺丝卷取速度1000-3000公尺/分钟的条件下，采用复合纺丝构成芯鞘型结构的半延伸消臭纱(POY)，再经假捻过程制成加工纱(DTY)，也就是，本发明的消臭纤维；所述消臭纤维的直径度为10-30微米(μm)，纤维细度介于1-10dpf。
本发明的消臭纤维，因纤维结构为芯鞘型设计，鞘部消臭粉体包于纤维鞘部，在经过水洗10次后，仍可维持消臭纤维的消臭效果。因此，本发明的消臭纤维，可广泛应用于纤维应用产业，包含内衣、家饰与户外运动用纺织产品。
以下，举出数个制作改性消臭粉体并加工为消臭母粒及消臭纤维的具体实施例(实施例1-4)，并提供一个比较例来协助说明本发明的目的、功效和原理。
各实施例及比较例所制成的改性消臭粉体及消臭纤维，系根据下述方法进行物性评估：
1.压升测试：消臭母粒稀释为8％，以过滤压升试验机(厂牌：LabTech，型号：LTF34-GP)，滤网为15μm，评估消臭母粒压升值。压升值愈低，代表消臭粉体于聚酯树脂中的分散情况愈佳。
2.消臭测试，依ISO%2017299为标准，样品大小为10cm%20x%2010cm针织布，不分正反面，温度为20℃，65％RH，样品静置24h，以3LTedlar-bag通以不同浓度气体(氨气或醋酸)，以检知管，进行测试，记录120分钟后袋内气体浓度，计算气体减少百分比。
实施例1
1.消臭粉体改性：参照表1的配方编号A1，将消臭粉体Al2O3、ZnO、SiO2放置于搅拌槽中，以250rpm转速进行搅拌，搅拌叶片采用门型叶片，取改性剂3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷相对消臭粉体重量的1wt％，以改性剂/异丙醇＝1/6体积比稀释溶解，逐步滴加于消臭粉体中，叶片搅拌速率调至1000rpm，滴加速率为1ml/min，滴加完成后，将搅拌槽体升温至120℃搅拌2小时，使异丙醇挥发，获得改性消臭粉体。
2.消臭母粒制作：参照表2的原料配方，取79.5wt％PET聚酯树脂与20wt％改性消臭粉体A1，及0.5wt％双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(以下简称抗氧化剂RCPEP36)为原料，经过双螺杆押出机熔融造粒。
3.消臭纤维制作：纤维规格75D/72F，芯部为干燥后聚酯粒，鞘部则为干燥后消臭母粒，芯鞘比50/50，纺丝温度280℃，纺速为2500m/min，制得部分延伸纱(POY)，续加工为加工纱(DTY)，编织成针织布并经由染色与水洗。
测试制得的消臭母粒的压升值，其结果如表2所示。消臭母粒纺丝与编织针织布后，经由染色后，测试消臭效果如表3及表4所示。针织布水洗10次后，测试消臭效果如表5所示，其消臭效果仍可维持在最初水平，水洗前后纱线消臭效果无影响。
实施例2
1.同上述实施例1的作法制得改性消臭粉体，但改性剂添加量为消臭粉体重量的5wt％(表1，配方编号A2)。
2.参照表2的原料配方，取79.5wt％PET聚酯树脂与20wt％改性消臭粉体A2，及0.5wt％抗氧化剂RCPEP36为原料，经过双螺杆押出机熔融造粒，制得消臭母粒。
测试制得的消臭母粒的压升值，其结果如表2所示。消臭母粒纺丝与编织针织布后，经由染色后，测试消臭效果如表3及表4所示。针织布水洗10次后，测试消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可维持在最初水平，水洗前后纱线消臭效果无影响。
实施例3
1.同上述实施例1的作法制得改性消臭粉体，但改性剂添加量为消臭粉体重量的10wt％(表1，配方编号A3)。
2.参照表2的原料配方，取79.5wt％PET聚酯树脂与20wt％改性蓄光粉体A3，及0.5wt％抗氧化剂RCPEP36为原料，经过双螺杆押出机熔融造粒，制得消臭母粒。
测试制得的消臭母粒的压升值，其结果如表2所示。消臭母粒纺丝与编织针织布后，经由染色后，测试消臭效果如表3及表4所示。针织布水洗10次后，测试消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可维持在最初水平，水洗前后纱线消臭效果无影响。
实施例4
1.同上述实施例1的作法制得改性蓄光消臭粉体，但改性剂为硬脂酰钛酸酯，添加量为消臭粉体的1wt％(表1，配方编号A4)。
2.参照表2的原料配方，取79.5wt％PET聚酯树脂与20wt％改性消臭粉体A4，及0.5wt％抗氧化剂RCPEP36为原料，经过双螺杆押出机熔融造粒，制得消臭母粒。
测试制得的蓄光母粒的压升值，其结果如表2所示。消臭母粒纺丝与编织针织布后，经由染色后，测试消臭效果如表3及表4所示。针织布水洗10次后，测试消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可维持在最初水平，水洗前后纱线消臭效果无影响。
比较例1
1.消臭粉体：未经改性(表1，配方编号A5)。
2.参照表2的原料配方，取79.5wt％PET聚酯树脂与20wt％消臭粉体A5，及0.5wt％抗氧化剂RCPEP36为原料，经过双螺杆押出机熔融造粒，制得消臭母粒。
测试制得的消臭母粒的压升值，其结果如表2所示。消臭母粒纺丝与编织针织布后，经由染色后，测试消臭效果如表3及表4所示。针织布水洗10次后，测试消臭效果，如表5所示，其消臭效果仍可维持在最初水平，水洗前后纱线消臭效果无影响。
结果
1.实施例1-3的消臭粉体经过改性剂3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷处理后与实施例4的消臭粉体经过改性剂硬脂酰钛酸酯处理后，分别再与树脂及分散剂进行混炼造粒，消臭母粒经干燥后，以过滤压升试验机评估压升值，其测试值(参见表2)，皆小于或等于0.5bar/g，代表消臭粉体于聚酯树脂中分散情况极佳。
2.比较例1的消臭粉体未经过改性，直接与树脂及分散剂进行混炼造粒，消臭母粒经干燥后，以过滤压升试验机评估压升值，其测试值(参见表2)为2.4bar/g，大于0.5bar/g，代表消臭粉体于聚酯树脂中的分散情况不佳。
3.上述两点结论证实经改性剂处理后的消臭粉体，可以有效帮助消臭粉体分散于聚酯树脂中，降低粉体团聚现象，且改善压升，有助于消臭纤维的纺丝制程顺畅进行。
4.实施例1-4制得的消臭母粒，经干燥除水后，以芯-鞘型复合纺丝，芯部为聚酯，鞘部则为消臭母粒，经卷取后，加工成为加工纱，编织针织布与染色后评估效果，明显消臭粉体经过表面改性后，经过纺丝的纱线，纱线消臭效果高于未改性粉体表面，如表3，在水洗10次后，，亦有相同趋势，如表4。
5.实施例1-4与比较例1纺丝后，纱线消臭效果水洗前后，均无明显变化，原因为消臭粉体直接添加于纤维中本体，与树脂结合，并非通过黏结剂，于针织布表面进行后加工处理(含浸或涂布)，故水洗前后纱线的消臭效果无影响，如表5。
表1改性消臭粉体配方
表2消臭母粒配方(单位：wt％)及压升
注1：RC PEP 36代表双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。表3消臭纤维(针织布)及2小时的消臭效果
表4消臭纤维(针织布)水洗10次及其2小时的消臭效果
表5消臭纤维(针织布)水洗10前后，2小时消臭效果比较
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。
