含玉石粉的原丝的制备方法及含有该原丝的床上用品面料与流程

本发明涉及含有玉石粉的原丝的制备方法及利用所制备的原丝的床上用品面料，更具体地，涉及用细微的玉石粉来制备母料并通过与具有纤维形成功能的高分子树脂(聚酯)原料进行混合并纺丝来制备具有远红外辐射功能的原丝，并将由该原丝制备的面料用在床上用品。

尤其，纺丝前的所要混合的稳定的玉石粉的大小及母料中所含的玉石粉的含量、混合在纺丝树脂的母料的含量、所制备的最终丝的纤度条件是其中的特征点。

背景技术：

玉石、锗、碧玺等的矿石是远红外辐射优秀的天然矿物，其中，玉是自古以来多以装饰品来使用的人们比较熟悉的矿物质，从玉辐射出的远红外线对人体具有温热作用、熟成作用、自净作用、干湿作用、中和作用、共鸣作用等，在产业及医疗领域，以治疗目的广为使用。

众所周知，远红外线作为因波长比可见光的红光区域长而具有很大的热作用的电磁波，肉眼看不到，易被物体吸收，对有机化合物分子的共振及共鸣作用强大，因此，当被人体吸收时，比一般的热辐射强80倍，可渗透到皮肤深层并治疗细菌、癌细胞。

并且，远红外线通过向组成人体细胞的水分和蛋白质分子照射来通过每分钟约2000次的微震动产生共振，由此细胞活动变得活跃。在细胞活动过程中，会产生热能，将使体温升高，体温的升高将使微细血管扩张并使血液循环加快，加强新陈代谢、提高组织再生能力、分解血管内的血栓以及促进血液循环。由于使血液变得清澈，因而可通过提高氢离子浓度ph来强化将酸性体质改为弱碱性体质的能力，通过有助于精神健康的缓解作用，消除成人病的主要因素之一的压力。

具有这种特性的采用玉石粉的技术有很多种，其中，在韩国公开专利公报第10-2010-0131639、韩国公开专利公报第10-2009-0006307中介绍了把玉石粉涂敷(涂层)在原丝表面的含玉原丝。

众所周知，还有通过开发含有玉石粉的胶合剂来用作建筑用组装式地板板材，或通过开发具有远红外功能及抗菌、防臭功能的原丝来用作服装面料的例子(韩国公开专利公报第10-2000-0065341)。

并且，除了玉以外，还介绍了通过粉碎摩根石、碧玺、钛及麦饭石来生产负离子切片并与棉纱、聚酯、尼龙、丙烯、聚丙烯等混合来生产辐射负离子及远红外线的原丝技术(韩国公开专利公报第10-2009-0093507)以及通过混合细微粉碎的玉石粉与纺丝原料来纺丝并制备玉丝的技术(韩国公开专利公报第10-2000-0065341)，但是很难确认具体制备工序和远红外效果、原丝的耐久性。

并且，现有技术的缺点如下，即，由于利用粘结剂来将玉石粉附着于纤维表面，因此很难均匀涂敷，因洗涤等而脱落并导致失去远红外线功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供如下的功能性玉纤维，即，根据本发明，通过使用0.5～1μm的均匀的玉石粉来制备母料并按照稳定的混合比例混合母料和聚酯原料，由此在特定的纤度范围内进行纺丝，从而可提供不损坏纺丝性能并使所制备的纤维的远红外辐射效果优秀且纤维的耐久性也优秀的功能性玉纤维。

并且，本发明的目的在于，使用玉原丝来制备床上用品面料。

为实现上述目的，本发明的制备方法提供通过在纺丝后进行拉伸来制备40～85纤度及36～204长丝支数的含玉拉伸丝的方法。本发明的特征在于，包括：制备0.5～1μm的细微的玉石粉的步骤；制备上述玉石粉的含量达到总重量的10～20重量百分比且余量为聚酯的母料的步骤；按照4:96至10:90的重量比混合上述母料和聚酯来制备纺丝原料的步骤；用上述纺丝原料进行熔融纺丝的步骤；以及通过对经上述纺丝的原丝进行拉伸来制备40～85纤度及36～204长丝支数的拉伸丝的步骤。

为了使从玉成分辐射的远红外效果达到最大化，有必要在纤维中添加最大限度的玉成分。但这对于高分子树脂的辐射性、纤维的物性(强度)具有负面影响。并且，在面料制备完成后，对于原丝耐久性也产生恶劣影响是理所当然的。因此，选择适当的含量比很重要，而本发明的特征在于，通过调节玉纤维内部的玉石粉的大小及含量来使最终拉伸丝的粗细在40～85纤度、36～204长丝支数范围。即，本发明的特征在于，为了得到粗细达40～85纤度、36～204长丝支数的最终拉伸丝，使得玉石粉粒子的大小和玉石粉与聚酯之间的混合比例达到最优化。

并且，本发明的特征在于，以使玉成分均匀地包含在所纺丝的玉纤维的方式并不直接向聚酯树脂混合玉粉末，而是利用母料，且使母料内的玉含量达到10～20重量百分比。

上述母料通过高温的螺旋挤压机来挤出，在混合10～20重量百分比的玉石粉和80～90重量百分比的聚酯切片之后向温度为240～280℃的螺旋挤压机投入，通过喷头抽出并进行冷却。

并且，高温螺旋挤压机优选地使温度逐步上升，而本发明的特征在于，以初始区间的温度为240～250℃、中间区间的温度为250～260℃、最终区间的温度为260～280℃的方式按区间来对上述螺旋挤压机设置温度。

根据本发明，提供在所纺丝的树脂内包含玉粉末并使得纺丝性能优秀的玉纤维的制备方法。并且，本发明提供最终拉伸的玉纤维的物性和远红外辐射性能优秀的玉纤维的制备方法。通过本发明制备的玉纤维可被纺织、编织成床上用品面料，来被用在被子、垫子等床上用品。

附图说明

图1示出按玉石粉的制备过程分的性状照片。

图2示出通过本发明制备的玉纤维的剖面及表面照片。

图3示出通过使用本发明制备的玉纤维制备的被子与普通被子的测验对象体温变化曲线图。

图4示出通过使用本发明制备的玉纤维来制备的被子与普通被子的测验对象脚趾血流量变化曲线图。

图5示出通过使用本发明制备的玉纤维来制备的被子与普通被子的测验对象手指指血流量变化曲线图。

图6示出通过使用本发明制备的玉纤维来制备的被子与普通被子表面的红外热成像图。

图7示出通过使用本发明制备的玉纤维来制备的垫子与普通垫子表面的红外热成像图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明。

玉石粉的制备

虽然软玉、硬玉、蛇纹石均可以使用，但在本发明实施例中使用的玉为作为软玉中的春川玉。通过粉碎春川玉原石，来实现0.5～1μm的均匀的细粉化。玉石粉的大小根据原丝的粗细来决定，若原丝粗细大，则可以使用尺寸大的粉末，但是考虑到最终拉伸丝的强度、远红外线辐射率、纺丝性等，规定适当的粒子尺寸很重要。本发明通过最终拉伸来制备40～85纤度、36～204长丝支数的含玉拉伸丝，确认到玉石粉的粒子大小不能超过1μm。

粉末大小与纺丝性

(1)玉石粉大小为500～700nm

便于纺丝，因为粉末很好地分散在原丝内，可以维持原丝的耐久性，远红外放射率也很优秀。

(2)玉石粉大小小于1μm

可纺丝，因为粉末很好地分散在原丝内，可以维持原丝的耐久性，远红外放射率也很优秀。

(3)玉石粉大小大于1μm且小于5μm

在拉伸丝的粗细大于85纤度的情况下可纺丝，但在以使本发明的范围的36～204长丝支数的含玉拉伸丝的粗细达到40～85纤度的方式制备最终丝的情况下，无法进行熔融纺丝。

(4)玉石粉大小大于5μm

无法纺丝，粉末妨碍原丝内分子之间的结合力，成为断丝的原因。

所纺丝的丝的数量可通过更换纺丝孔的种类来调节，在本发明中，将所纺丝的丝的数量限定在36～204长丝支数的范围，通过拉伸这些丝的丝束来使最终拉伸丝的粗细达到40～85纤度。

母料的制备

0.5～1μm，特别是500nm～700nm纳米大小粒子因粒子之间的静电排斥作用和范德瓦尔斯力而使得凝集力很强，因而具有难以控制、分散性很低的特征。因此，若将上述大小的粒子直接混合到聚酯来进行纺丝，则玉石粉不能均匀地分散，不仅使纺丝性不良，而且将对最终丝的物性带来不利影响。即，在母料制备中，玉石粉的分散性在熔融纺丝步骤中决定纤维的物性，为了使玉石粉在螺旋挤压机内均匀地分散，需要适当的玉石粉大小及含量、充分的混合、温度条件。

因此，本发明的特征在于，为使玉石粉均匀分布在所纺丝的玉纤维内部，不直接向聚酯树脂混合玉石粉，而是利用母料，母料内的玉含量达到10～20重量百分比。

即，向80～90重量百分比的聚酯切片混合10～20重量百分比的玉石粉来制备母料，向温度为240～280℃的螺旋挤压机投入在真空状态下完全干燥并除去水分的玉石粉和聚酯切片。已确认到按区间设置螺旋挤压机的温度有利于混合均匀度、机械负荷等。因而，初始区间的温度为240～250℃、中间区间的温度为250～260℃、最终区间的温度为260～280℃。在高温状态下成为液体状态的树脂通过喷头被抽出并被冷却，按照2×3mm的规定长度连续切断来制备成母料。

其中，按区间区分螺旋挤压机的温度并逐渐升温是为了便于树脂的熔融及粉末的混合。

制备母料时，若使玉石粉的含量低于10重量百分比，则对分散性有利，但是无法在通过本发明所要得到的最终拉伸丝的纤度范围内达到可包含的最高含量，而且远红外辐射量微小，若使玉石粉含量超过20重量百分比，则根本无法制备母料，因树脂内的玉石粉分散性低而导致凝聚，机器因受到负荷而将产生故障。因此，在制备母料时，应包含10～20重量百分比的玉石粉。

熔融纺丝

把制备好的母料与聚酯混合，通过普通的熔融纺丝(meltspinnning)来制备纤维。普通的熔融纺丝在熔点以上的温度经过纺丝孔挤出、冷却、附着油剂步骤来制备又细又长的丝状的线后卷绕。这时，原丝的取向根据纺丝速度而改变，纺丝速度在500～1500m/min下所纺的丝具有很低的取向度并叫作低取向丝(loy；loworientedspunyarn)。纺丝速度在1500～2500m/min时被纺的原丝叫作半预取向丝(moy；mediumorientedspunyarn)、纺丝速度在2500～4000m/min时被纺的原丝叫作预取向丝(poy；partiallyorientedyarn)、纺丝速度在4000～6000m/min时被纺的原丝叫作高取向丝(hoy；highlyorientedyarn)、纺丝速度在6000m/min时被纺的原丝叫作全拉伸丝(foy；fullyorientedyarn)。

如此纺丝的丝状纤维属于还未具备充分的物性的未拉伸丝(undrawnyarn)，通过拉伸使之变得更细长的假捻来取向喷丝链并做结晶叫作拉伸丝(drawnyarn)。假捻的重要条件是捻(twist)、温度(temperature)、张力(tension)、时间(time)，已调节温湿度的情况下，在通过辊和延伸点固定装置，加热板及卷取辊等之后，用纺锤加捻，以1000m/min速度绕在线轴上。

本发明延伸36～204长丝支数的束，最终制备纤度为40～85纤度玉纤维。

在最终延伸制备的原丝内，春川玉粉末含量已确认为0.4～2重量百分比。若调节在母料制备步骤或纺丝前混合的聚酯含量，来使得最终拉伸丝内的玉含量大于2％，则会出现纺丝时原丝断丝的问题，这是因为玉石粉无法在原丝内均匀分散，并出现凝聚现象，因而降低原丝内分子结构之间的结合力。并且，在经济方面，超过上述范围也是不好的。另一方面，若调节在母料制备步骤或纺丝前混合的聚酯含量，来使得最终拉伸丝内的玉含量小于0.4％，原丝内的玉石粉含量降低，导致远红外辐射性能微弱。

实施例

母料的制备

通过向80重量百分比的聚酯切片混合在真空状态下完全干燥并除去水分的20重量百分比的玉石粉并投入到按初始区间、中间区间、最终区间分别维持250℃、260℃、270℃的温度的螺旋挤压机。在高温状态下成为液体的树脂通过喷头被抽出并进行冷却，按照2×3mm的规定长度连续切断来制备成母料。

熔融纺丝

向93重量百分比的聚酯原料混合通过上述步骤制备并干燥的7重量百分比的母料并进行熔融纺丝，通过假捻及延伸来制备了75纤度、36丝的拉伸丝(dty)。通过显微镜观察实际原丝表面和剖面的结果，确认了春川玉粉末位于原丝表面和内部(参照图2)。

玉纤维面料的制备

利用通过上述步骤制备的玉纤维来平织制备了面料。经丝使用了普通的聚酯原丝(50纤度/144丝)、维丝使用了在上述实施例中制备的玉纤维原丝(75纤度/36丝)。通过韩国远红外线协会对以如上所述的方式制备的面料检测了远红外辐射率，并确认了远红外辐射率为89.3％以上，具有优秀的性能。

床上用品的远红外线检测

利用上述制备面料制备的被子和垫子(以下称为春川玉被子、春川玉垫子)来了解了远红外线实际对人体的影响，并通过韩国仁荷大学体育休闲纤维研究中心进行了评估。

测验对象是三名健康的成年女性，在相同的环境(温度23±0.5℃、湿度50±10％)下，在不同的日子、同一个时间进行了实验，检测了皮肤温度(胸，上臂，大腿，小腿)与血流量(左手中指，左脚拇指)，比较组使用了100％聚酯的普通被子和普通垫子(参照表1、表2)。

表1

表2

实验顺序

1.确认测验对象当天的身体状况，穿短裤后在等待室休息20分钟。

2.在等待室(温度23±0.5℃、湿度50±10％)贴附检测项目有关的电极。

3.检测项目的检测部位分别为胸、上臂、大腿、小腿的皮肤温度和左手中指、左脚拇指的血流量。

4.进入人工气候室(温度23±0.5℃、湿度50±10％)。

5.在春川玉被子/垫子及普通被子/垫子的条件下，躺60分钟并检测稳定及生理信号。

6.在分别使用春川玉被子/垫子和普通被子/垫子的条件下，用红外热像仪检测胸部部位的被子表面。

7.春川玉被子/垫子及普通被子/垫子是在不同日期的同一个时间段实施，并在恒温恒湿室经12个小时稳定后使用。

实验结果

实验结果，皮肤表面温度分人体部位而不同，通过拉马纳坦式(ramananthan)计算的睡眠时舒适的人体平均皮肤温度为33±1℃。随着时间流逝，在两种试料条件下，皮肤温度分别平均上升了7％，但总的来说，在各条件下未出现有意义的差距(参照图3)。

血流量(在100g的体组织中，一分钟内流动的血红蛋白的量)是比较脚趾和手指，随着时间流逝，确认脚趾的血流量在40％以内、手指在5％以内发生变化(参照图4、图5)的结果。并且，以脚趾血流量为基准来比较两种试料时，显示春川玉(实验对象)被子对比普通(比较对象)被子大(参照图4、图5)。

并且，确认红外热成像图的结果，实验后对比60分钟后的被子表面温度，春川玉被子上升了0.9℃，普通被子上升了1.1℃，实验前对比实验后的垫子表面温度，春川玉垫子上升了8.1℃，普通垫子上升了7.7℃(参照图6、图7)。

最终，当使用春川玉被子时，比起普通被子，脚趾血流量增加了40％，垫子使用前后的表面温度上升了0.4℃(春川玉垫上升8.1℃，普通垫上升7.7℃)，因此确认的效果在于，使用玉石粉时提高保温效果和改善血液循环。

按照本发明，玉原丝可利用在多种产品，如尿不湿、女性用品、口罩、内衣、袜子、运动服等，但远红外效果却微弱，当用在床上用品时，由于包裹全身，因而认为可使远红外效果最大化。