專(zhuān)利名稱(chēng)：以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制法的制作方法
以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制
法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制法， 尤其指一種具有低制造成本及不會(huì)造成環(huán)境污染的環(huán)保制程，其制得的不織布成品屬于 長(zhǎng)纖維型態(tài)，且具有防霉、抗菌及除臭功能，進(jìn)而可被應(yīng)用于紡織品、醫(yī)療衛(wèi)生材料、過(guò)濾材 料、生物科技材料及光電晶圓擦拭等用途上。
背景技術(shù)：
目前人造合成纖維所制成的不織布，是由熔融的高分子聚合原料，以直接擠出法 (spimlaid)經(jīng)過(guò)擠出延伸形成連續(xù)的長(zhǎng)纖維后，再將其堆棧成網(wǎng)形而成不織布成品，因長(zhǎng) 纖維能賦予不織布具有良好的透氣性與吸水率等物性，故已大量地被廣泛應(yīng)用在諸如衛(wèi)生 用品、擦拭材、醫(yī)療防護(hù)與過(guò)濾材等領(lǐng)域上；而根據(jù)美國(guó)不織布工業(yè)協(xié)會(huì)(INDA)的統(tǒng)計(jì)，該 人造合成纖維不織布的市占率已從1994年的33. 5% (第二位)成長(zhǎng)至2009年的43. 7% (第一位)，整體的產(chǎn)量并達(dá)到每年2. 7百萬(wàn)噸，而其生產(chǎn)中所使用的最大量原料，依序?yàn)榫?丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)與尼龍(Nylon)，共計(jì)占總使用量的96%，故當(dāng)這些大 量人造合成纖維不織布經(jīng)使用后成為廢棄物時(shí)，由于無(wú)法被自然環(huán)境分解，反而對(duì)環(huán)境產(chǎn) 生巨大的不良沖擊結(jié)果。另幾丁質(zhì)、幾丁聚醣是由單體N-乙酰葡萄胺醣與葡萄胺醣以β_1，4鍵結(jié)而成的 直鏈狀高分子聚合物；幾丁質(zhì)類(lèi)物質(zhì)在自然界中分布很廣，蝦蟹殼中也含有相當(dāng)豐富的幾 丁質(zhì)，就食品加工廢棄物利用的觀點(diǎn)，幾丁質(zhì)和幾丁聚醣相當(dāng)值得加以開(kāi)發(fā)利用。此外，蝦 蟹加工的產(chǎn)量及產(chǎn)值，是臺(tái)灣水產(chǎn)加工品長(zhǎng)久以來(lái)的主要項(xiàng)目，其廢棄物中富含蛋白質(zhì)、蝦 紅素、幾丁質(zhì)等有價(jià)值之組成，如不加以處理，極易造成生態(tài)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，若能將之利用以 制造高價(jià)值的產(chǎn)品，不僅能解決廢棄物的問(wèn)題，又能增加經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，可謂一舉數(shù)得。再者，蝦蟹類(lèi)的甲殼經(jīng)適當(dāng)?shù)募兓蠹s可得到20 30%的幾丁質(zhì)類(lèi)物質(zhì)，若欲得 到多種不同乙?；潭鹊膸锥【埘?，只需將幾丁質(zhì)經(jīng)高溫?zé)釅A的去乙酰處理便可獲得，且 幾丁質(zhì)/幾丁聚醣具有生物分解性與生物兼容性，除對(duì)環(huán)境無(wú)傷害外，更具有優(yōu)異的防霉、 抗菌及除臭功能等效果。因此，如何以天然纖維原料及低成本制程來(lái)制得具有優(yōu)異防霉、抗菌及除臭功能 的長(zhǎng)纖維型態(tài)的不織布產(chǎn)品，便成為急待突破的要?jiǎng)?wù)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不 織布的制法，是將經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣高分子(chitosan)加入以木漿 (pulp)與氧化甲基瑪琳(N-methylmorpholine N_oxide，簡(jiǎn)稱(chēng)ΝΜΜ0)所調(diào)配成的漿液中，使 其相混合溶解成黏液(dope)，再以熔噴方式(meltbrown)將該黏液從紡口噴出形成不織布 絲網(wǎng)，經(jīng)水霧凝固再生，最后經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序后，即可制得連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布；由于該制程短使得制造成本降低，且 因使用無(wú)毒性的氧化甲基瑪琳作為溶劑并能充分循環(huán)使用，而成為不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的 環(huán)保制程，同時(shí)該制成的天然纖維素不織布經(jīng)水洗10次仍能保有原來(lái)的防霉、抗菌及除臭 功能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不 織布的制法，依該方法所制得具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布，可應(yīng)用于紡 織品、醫(yī)療衛(wèi)生材、過(guò)濾材、生物科技材料及光電晶圓擦拭等用途上，并能降低人體、農(nóng)漁業(yè) 牲畜或物品被微生物感染的機(jī)率，以及降低產(chǎn)生臭味的發(fā)生，且因?qū)儆谶B續(xù)長(zhǎng)纖維型態(tài)， 除具有與人造合成纖維不織布相同的良好透氣性與吸水率等物性外，其使用后成為廢棄物 時(shí)，能在環(huán)境中自然分解，而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布 的制法，其特征在于步驟包含a.以木漿(pulp)為原料；選用α -纖維素含量在85%以上的長(zhǎng)、短纖維的木漿纖 維素，其纖維素聚合度(degree of polymerization，簡(jiǎn)稱(chēng)DP)介于500 1200 ；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡(jiǎn)稱(chēng)ΝΜΜ0)于木漿中， 并溶解調(diào)配成木漿與氧化甲基瑪琳的漿液；C.將經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣高分子(chitosan)加入上述木漿與 氧化甲基瑪琳所調(diào)配成的漿液中，并使其相混合形成黏液(dope)；其是利用臥式調(diào)漿機(jī)， 將該木漿纖維素、氧化甲基瑪琳溶劑及經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣一起置入 后，以60°C 80°C低溫進(jìn)行高速攪碎，再利用真空薄膜蒸發(fā)器以80°C 120°C加熱，在5分 鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份排除至5 13%，即可形成黏液(dope)d.以熔噴方式(meltbrown)將黏液從紡口噴出形成纖維素絲束；及e.噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，再依序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序， 即制得連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布。其中，該步驟c中天然幾丁聚醣是以廢棄蝦蟹殼為原料，經(jīng)過(guò)酸、堿處理后使其分 離純化，其所制得幾丁聚醣的脫乙?；?degree of deacetylation)介于50% 99%之 間。其中，該步驟b中氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為50% 75%。其中，步驟e中該天然纖維素不織布是為連續(xù)的長(zhǎng)纖絲，該天然纖維素纖維不織 布的纖維纖度為1 15um，該天然纖維素不織布的基重為10g/m2 300g/m2。其中，步驟c中該幾丁聚醣的分子量為10，000 520，000。其中，步驟c中該幾丁聚醣占纖維素纖維的含量為0. lwt^-T.Owt^。其中，步驟c中該黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，該黏液黏度為300 3000 (poise)，該黏液透光指數(shù)為1. 470 1. 495，該黏液熔融指數(shù)為400 1000。其中，步驟e中該連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)天然纖維素不織布的卷取速度為每分鐘2 200 公尺。其中，該酸、堿處理所用的酸是鹽酸(HCl)或硫酸(H2S04)。其中，該酸、堿處理所用的堿是為氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)。本發(fā)明一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制法，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于由于該制程短使得制造成本降低，且因使用無(wú)毒性的氧化甲基瑪琳作為溶劑 并能充分循環(huán)使用，而成為不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的環(huán)保制程，同時(shí)該制成的天然纖維素不 織布經(jīng)水洗10次仍能保有原來(lái)的防霉、抗菌及除臭功能。依該方法所制得具有防霉、抗菌 及除臭功能的天然纖維素不織布，可應(yīng)用于紡織品、醫(yī)療衛(wèi)生材、過(guò)濾材、生物科技材料及 光電晶圓擦拭等用途上，并能降低人體、農(nóng)漁業(yè)牲畜或物品被微生物感染的機(jī)率，以及降低 產(chǎn)生臭味的發(fā)生，且因?qū)儆谶B續(xù)長(zhǎng)纖維型態(tài)，除具有與人造合成纖維不織布相同的良好透 氣性與吸水率等物性外，其使用后成為廢棄物時(shí)，能在環(huán)境中自然分解，而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成 破壞。

圖1是本發(fā)明的制造流程方塊圖。圖2為本發(fā)明所使用氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡(jiǎn)稱(chēng) ΝΜΜ0)的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明使用的幾丁聚醣(chitosan)化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明中熔噴不織布作動(dòng)示意圖。圖5是本發(fā)明的制造流程示意圖。圖中具體標(biāo)號(hào)如下1-齒輪泵 2-模具3-紡嘴管 D-黏液H-熱空氣
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織 布的制法，其步驟包含a.以木漿(pulp)為原料；選用α -纖維素含量在85%以上的長(zhǎng)、短纖維的木漿纖 維素，其纖維素聚合度(degree of polymerization，簡(jiǎn)稱(chēng)DP)介于500 1200 ；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡(jiǎn)稱(chēng)ΝΜΜ0，其化學(xué)結(jié) 構(gòu)如圖2所示)于木漿中，并溶解調(diào)配成木漿與氧化甲基瑪琳的漿液；c.將經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣高分子(chitosan，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如 圖3所示)加入上述木漿與氧化甲基瑪琳所調(diào)配成的漿液中，并使其相混合形成黏液 (dope)；其是利用臥式調(diào)漿機(jī)，將該木漿纖維素、氧化甲基瑪琳溶劑及經(jīng)過(guò)功能修飾與納米 化的天然幾丁聚醣一起置入后，以60°C 80°C低溫進(jìn)行高速攪碎，再利用真空薄膜蒸發(fā)器 以80°C 120°C加熱，在5分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份排除至5 13%，即可形成黏液 (dope)d.以熔噴方式(meltbrown)將黏液從紡口噴出形成纖維素絲束；如圖4所示，該 黏液D由齒輪泵1打入紡口模具2內(nèi)，再進(jìn)入紡口模具2的紡嘴管3中，借由熱空氣H持續(xù) 灌入紡口模具2后，并從紡嘴管3周?chē)懦龅臍饬髯饔茫仁桂ひ篋從紡嘴管3中被熔噴擠 壓出外部形成纖維素絲束；
e.噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，再依序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序 (如圖5所示)，即制得連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布。其中，步驟b的氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為50% 75%且為無(wú)毒性溶劑，于水洗 過(guò)程中被洗出后，再經(jīng)過(guò)濾、脫色及減壓濃縮蒸餾后可被回收再使用，其損耗率低且回收率 可達(dá)99. 5 %以上，不但可降低制造成本，也不會(huì)造成環(huán)境的污染，完全符合環(huán)保制程的規(guī) 范。其中，步驟c中天然幾丁聚醣高分子主要以廢棄蝦蟹殼為原料，先經(jīng)過(guò)酸、堿處理 予以分離純化成幾丁質(zhì)(chitin)，再經(jīng)由熱堿處理后去除N-乙?；?N-acetyl group)形 成幾丁聚醣(chitosan)，最后藉由控制NaOH濃度、加熱溫度及時(shí)間，而將該幾丁聚醣施以 脫乙?；?deacetylation)，使其脫乙?；冉橛?0% 99%之間。又步驟c中該黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，其黏液的黏度為300 3000 (poise)，而黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495以及黏液的熔融指數(shù)為400 1000。另步驟c中該天然幾丁聚醣的功能修飾與納米化的方式，是先以分子量控制制技 術(shù)，將高分子量幾丁聚醣降解成中、低分子量幾丁聚醣，再以四級(jí)銨鹽化技術(shù)將該中、低分 子量幾丁聚醣進(jìn)行初步微化改質(zhì)，最后再以溶膠-凝膠法即可完成其功能修飾與納米化， 其具備良好生物兼容性及生物活性促進(jìn)功效。其中，步驟e中其卷取速度為每分鐘2 200公尺。為進(jìn)一步證明本發(fā)明的特點(diǎn)及實(shí)施功效，乃進(jìn)行完成各項(xiàng)試驗(yàn)實(shí)例并說(shuō)明如后實(shí)施例一(即本發(fā)明樣品編號(hào)1 12)取聚合度為650的木漿纖維素中添加脫乙?；?7%及95%之幾丁聚醣高分子 (chitosan)經(jīng)功能修飾后與納米化占纖維中的含量0. Iwt % 5. Owt %，與溶劑氧化甲基 瑪琳調(diào)配好比例的漿液中，然后利用真空薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)多余的水份，以80°C 120°C加 熱，5分鐘內(nèi)排除水分至5% 13%，即可將纖維素溶解成黏液(dope)，黏液組成表如表一 所示。再將此黏液以計(jì)量pump送至熔噴機(jī)進(jìn)行熔噴，經(jīng)紡口噴出形成不織布絲網(wǎng)，以水霧 凝固再生，再經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取，即完成表一中樣品1至樣品12的各黏液組成表。表一各樣品黏液組成表
權(quán)利要求
1.一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制法，其特征在于步 驟包含a.以木漿為原料；選用α-纖維素含量在85%以上的長(zhǎng)、短纖維的木漿纖維素，其纖維 素聚合度介于500 1200 ；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑于木漿中，并溶解調(diào)配成木漿與氧化甲基瑪琳的漿液；c.將經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣高分子加入上述木漿與氧化甲基瑪琳所 調(diào)配成的漿液中，并使其相混合形成黏液；其是利用臥式調(diào)漿機(jī)，將該木漿纖維素、氧化甲 基瑪琳溶劑及經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣一起置入后，以60°C 80°C低溫進(jìn) 行高速攪碎，再利用真空薄膜蒸發(fā)器以80°C 120°C加熱，在5分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水 份排除至5 13%，即可形成黏液；d.以熔噴方式將黏液從紡口噴出形成纖維素絲束；及e.噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，再依序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取程序，即制得 連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該步驟c中天然幾丁聚醣是以廢棄蝦蟹 殼為原料，經(jīng)過(guò)酸、堿處理后使其分離純化，其所制得幾丁聚醣的脫乙?；冉橛?0% 99%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該步驟b中氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為 50% 75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該天然纖維素不織布是為連續(xù) 的長(zhǎng)纖絲，該天然纖維素纖維不織布的纖維纖度為1 15um，該天然纖維素不織布的基重 為 10g/m2 300g/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c中該幾丁聚醣的分子量為 10，000 520，000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c中該幾丁聚醣占纖維素纖維的含 量為 0. lwt% 7. 0wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c中該黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，該黏液黏度為300 3000，該黏液透光指數(shù)為1. 470 1. 495，該黏液熔融指數(shù)為 400 1000。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)天然纖維素 不織布的卷取速度為每分鐘2 200公尺。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該酸、堿處理所用的酸是鹽酸或硫酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該酸、堿處理所用的堿是為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種以濕式熔噴具有防霉、抗菌及除臭功能纖維素不織布的制法。是將經(jīng)過(guò)功能修飾與納米化的天然幾丁聚醣高分子(chitosan)加入以木漿(pulp)與氧化甲基瑪琳(N-methylmorpholine N-oxide，簡(jiǎn)稱(chēng)NMMO)所調(diào)配成的漿液中，使其相混合溶解成黏液(dope)，再以熔噴方式(meltbrown)將該黏液從紡口噴出形成不織布絲網(wǎng)，經(jīng)水霧凝固再生，最后經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序后，即可制得連續(xù)長(zhǎng)纖絲型態(tài)且具有防霉、抗菌及除臭功能的天然纖維素不織布。其可應(yīng)用于防霉、抗菌及除臭功能的紡織品、醫(yī)療衛(wèi)生材、過(guò)濾材、生物科技材料及光電晶圓擦拭等用途上。
文檔編號(hào)D01D1/02GK102127841SQ201010000629
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者周文東, 賴(lài)明毅, 黃坤山 申請(qǐng)人:聚隆纖維股份有限公司