一种抗菌纸纱及其制备方法与流程

本发明涉及纱线制造领域，具体涉及抗菌纸纱的制造领域。

背景技术：

1、在纺织工业中，织物通常是由棉花、麻纤维、或人造纤维纺制成纱，由纱织成布等织物，再由织物制成衣服、鞋帽、毛巾和袜子等纺织品。不同纤维原料制成不同类型的纱线，并以此制成的纺织品具有不同的功能和触感。例如，相对而言棉纺布料透气性好，吸汗性好，但其防汗臭和抗菌性能不理想，而且常规棉纱的制备过程如专利cn109550664a所述，需经过杂质清除、梳条机梳成棉条、再逐步加工成粗纱和细纱，纺纱过程较复杂，纺纱强度大、灰尘多；麻纤维制成的织物通气透湿，抗折皱性优越，但麻纤维的表面平滑，难以挂在常规的用于捻线的纺纱设备上，纺纱时的纤维成品率低，容易发生纤维的脱落、断线，生产性低，又由于麻纤维刚直，因此难以得到细径的捻线、粗细恒定的捻线等。

2、为克服现有纺纱技术的不足，丰富纤维的应用形式，人们在纺纱技术上做了许多创新，其中纸纱是一种特殊的纺织用纱线，目前的纸纱主要是由天然纤维原料加工而成，其制备工艺主要是将马尼拉麻等天然纤维制备成纸纱原纸，然后将原纸分切成纸条，再将纸条进行加捻制得纸纱线管，经收卷得到纺织类纸纱。纸纱质量轻，其织物具有亚麻织物一样的手感，且不产生静电。作为纺织材料，其加捻形成的中空层使其制成冬装时能极大提高服装的保暖性；同时又具有良好的透气性，制成夏装时又不会感觉闷热。相比于常规的棉麻等纱线的生产过程，纸纱的制备工艺简单，成本较低。但纸纱的制备方式使其对原料的要求较高，由于需要经过造纸、打湿加捻等工序，因此需要原料的纤维细长、坚韧、质轻、湿强度高，目前市场上成熟的产品通常是以马尼拉麻等天然纤维作为纸纱原料，原料来源窄，市场应用也较少。

3、相比于手部清洁和呼吸道防护，人们穿着的服装具有更大的面积，是作为隔离人体与外界的主要防护层。服装纺织品具有疏松多孔的结构以及大的比表面积，极易吸附人体新陈代谢过程中皮肤所分泌的油脂和汗液等，为微生物等病原体的滋生和繁殖提供了温床；同时，人们在活动的过程中衣物也易附着外界环境中的细菌和病毒等病原体，如在医院、酒店、公共交通工具等公共环境上，衣物可能作为载体简介传播疾病。相比于常规纱线，纸纱的空心结构使其具有更强的吸附能力，因此有必要对纸纱进行抗菌处理。现有的抗菌纱线的制备通常是直接对纤维进行抗菌改性，或将纱线浸渍在抗菌剂中使纱线具备抗菌性能。而纸纱的原料通常是天然纤维，难以直接对纤维进行抗菌改性，且纸纱的生产工艺中需要经历打浆造纸的工序，在打浆过程中纤维表面的抗菌剂极易脱落，影响抗菌效果；纸纱的空心结构使得其在浸渍改性时，会吸附大量的抗菌剂，提高了生产成本，过量的改性剂会影响纸纱的性能，且浸渍得到的纸纱表面抗菌剂易脱落，耐久性差，对于贴身的衣物，抗菌剂脱落还可能对人体造成危害。因此，目前市面上并没有成熟的抗菌纸纱产品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗菌纸纱及其制备方法，扩展了纸纱原料的同时也使得纸纱具备了优异的抗菌能力。具体方案如下：

2、一种抗菌纸纱，其特征在于，所述抗菌纸纱的纤维原料中30％以上为再生纤维素纤维，且所述抗菌纸纱的抗菌材料存在于纸纱内部。

3、本发明中，所述“抗菌材料存在于纸纱内部”不应理解为抗菌材料“仅存在于”纸纱内部，抗菌材料同时位于纸纱表面和纸纱内部的情况也在“抗菌材料存在于纸纱内部”描述的范围内。

4、可选的，所述再生纤维素纤维为黏胶纤维、铜氨纤维、新溶剂法纤维素纤维中的一种或几种。

5、本发明中，所述新溶剂法纤维素纤维是指采用溶剂物理溶解纤维素进行纺丝、同时又区别于铜氨等传统溶剂的纤维素纤维，具体的，所述新溶剂可以是离子液体、nmmo的水溶液、低温碱脲工艺、无水磷酸或磷酸溶液等可物理溶解纤维素的纤维素溶剂，优选所述新溶剂为离子液体或nmmo水溶液，最优选为nmmo水溶液。所述新溶剂法纤维素纤维为通过上述溶剂溶解纤维素浆粕，然后通过干喷湿法制得的再生纤维素纤维。

6、可选的，所述再生纤维素纤维中新溶剂法纤维素纤维占70％以上。

7、可选的，所述再生纤维素纤维的断裂强度大于2.5cn/dtex。

8、可选的，所述再生纤维素纤维的纤度为0.1-0.5dpf。

9、可选的，所述再生纤维素纤维的体积密度大于1.3g/cm3。

10、可选的，所述再生纤维素纤维长度为0.5-10mm。

11、可选的，所述再生纤维素纤维的结晶度大于30％。

12、可选的，所述纸纱的纤度为2～180dtex。

13、可选的，形成所述纸纱的纸条靠近纸纱内部的一面具有抗菌涂层。

14、可选的，所述抗菌涂层为包含抗菌材料的聚氨酯层。

15、聚氨酯是一类带有-nh-coo-特征基团的杂链聚合物，全名为聚氨基甲酸酯，是氨基甲酸的酯类或碳酸的酯-酰胺衍生物，是高聚物，在聚氨酯层中，其和再生纤维素纤维的-oh基团及抗菌材料无机纳米粒子之间仅仅是氢键，无共价键结合；在这里聚氨酯是一种粘合剂，使得涂层具有一定的粘性，牵制粉末或颗粒的脱落，且不会和抗菌材料发生化学反应，抗菌材料能在纸纱中稳定发挥其抗菌性能。

16、可选的，所述再生纤维素纤维由添加了抗菌材料的纤维素纺丝原液纺得。

17、本发明还提供了上述抗菌纸纱的制备方法，具体提供了如下两种抗菌纸纱的制备方法：

18、方法一：

19、一种抗菌纸纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

20、步骤1)将再生纤维素纤维短纤打浆搅拌，得到纤维浆；

21、步骤2)将纤维浆转移至纸张成型机中，进行抄纸成型压榨，烘干制得再生纤维素纤维原纸；

22、步骤3)在再生纤维素纤维原纸表面涂覆抗菌整理液并烘干，得到带有抗菌涂层的原纸；

23、步骤4)将带有抗菌涂层的原纸分切成宽度为3mm以下的纸条；

24、步骤5)纸条加捻形成抗菌纸纱，加捻过程中，使带有抗菌涂层的一面位于纸纱空心结构的内部。

25、方法二：

26、一种抗菌纸纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

27、步骤a)：制备抗菌再生纤维素纤维短纤；

28、步骤b)：将抗菌纤维素纤维打浆搅拌，得到纤维浆；

29、步骤c)：将纤维浆转移至纸张成型机中，进行抄纸成型压榨，烘干制得再生纤维素纤维抗菌原纸；

30、步骤d)：将步骤c)得到的抗菌原纸切成宽度3mm以下的纸条；

31、步骤e)：将纸条加捻制得抗菌纸纱。

32、可选的，上述两种方法中，所述再生纤维素纤维为黏胶纤维、铜氨纤维、新溶剂法纤维素纤维中的一种或几种。

33、可选的，上述两种方法中，所述再生纤维素纤维中新溶剂法纤维素纤维占70％以上。

34、相比于天然纤维纸浆，再生纤维素纤维原料来源更广泛，且相比于天然纤维，不同批次的再生纤维素纤维的性能更加稳定，以此为原料制得的纸纱产品性能也能更加稳定。

35、可选的，上述两种方法中，所述再生纤维素纤维的纤度为0.1-0.5dpf(denier perfibre)。

36、纤维纤度过高，则单根纤维更粗，制得的纸纱手感会显得粗糙，且高旦数的纤维制得的纸纱原纸中，单位体积内纤维的根数过少，纤维之间的缠结点也相应减少，对制得的原纸和纸纱的强度也会造成不利影响。纤度过低的纤维纺丝难度大，且过细的纤维在打浆过程中易成团，不利于平铺成面密度均匀的纸张。

37、可选的，上述两种方法中，所述再生纤维素纤维的体积密度为1.3-1.8g/cm3。

38、本发明中所述体积密度是指材料在自然状态下单位体积(包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙)的质量。具体到再生纤维素纤维，其体积密度与其结晶度有关，再生纤维素纤维成形过程中由于有序排列、堆砌的大分子在张力和收缩力的作用下紧密而有序地排列，形成结晶区，纤维的结晶度增加，晶粒增大，则纤维内部的开口孔隙和闭口孔隙减小，在宏观的表现即为纤维的体积密度增大。再生纤维素纤维的体积密度越大，则纤维拉伸强度、初始模量、硬度、尺寸稳定性等性能也随之提升，表现为纤维强力高、触感好、悬垂性好等优点，因此，再生纤维素纤维应具备一定的体积密度。但体积密度过高，则纤维强度提高的同时，结晶度的提高使得纤维变脆，韧性变差，用于制备纸纱会降低纸张的耐折性，不利于纸条的加捻，因此纤维的体积密度也不宜过大。本发明中再生纤维素纤维的体积密度优选为1.3-1.8g/cm3。

39、可选的，上述两种方法中，所述再生纤维素纤维长度为0.5-10mm。

40、本发明所选的纤维素纤维长度远大于天然纤维素纸浆中的纤维长度，较长的纤维长度能在抄纸过程中增加纤维间的缠结程度，提高制得的原纸的强度。

41、可选的，在方法二中，所述抗菌再生纤维素纤维的制备方法如下：

42、在纤维素纺丝原液中加入抗菌材料，混合均匀后经干法、湿法或干喷湿法纺丝得到抗菌再生纤维素长丝，再将所述抗菌再生纤维素长丝切断得到抗菌再生纤维素纤维短纤。

43、在纺丝原液中添加抗菌材料，纺得的纤维中抗菌材料在纤维内部，不会出现使用过程中抗菌材料脱落造成的改性剂性能下降的问题。

44、可选的，上述两种方法中，所述纤维浆中还加入有造纸助剂，所述助剂包括造纸湿强剂，造纸柔软剂中的至少一种。

45、可选的，上述两种方法中，所述原纸克重为3-25g/m2。

46、可选的，上述两种方法中，所述原纸蓬松度为1.2-6.5cm3/g。

47、相比于普通纸张，制得的原纸克重应足够小，否则制得的纸纱会过粗而不适合作为织物。同时，原纸应具有一定的蓬松度，蓬松度过大则纸条强力不足，易发生断裂，蓬松度过小则原纸过于致密，加捻过程中易碎裂。

48、可选的，在方法一中，所述步骤3)中所述抗菌整理液由抗菌材料和疏水剂以10-50:10-40的质量比混合，然后与聚氨酯粘合剂分散在溶剂中制备而成。

49、在原纸的表面涂覆抗菌整理液，无需对纤维原料进行改性，且制得的纸条加捻后抗菌涂层位于纱线内部，能在起到抗菌作用的同时，有效避免抗菌涂层脱落，能够延长抗菌涂层的寿命。

50、当抗菌材料为固体时，抗菌材料可选用粒径较小的纳米粒子，而纳米粒子与聚氨酯等高聚物复合时，团聚现象十分严重，纳米粒子无法在高聚物材料中均匀分散，反而造成材料性能下降。为了提高纳米粒子的分散能力，需要对其表面进行改性。以降低粒子表面能，消除表面电荷，增加分散性能，提高粒子与有机相亲和力。通常可通过用表面覆盖改性的方式对粒子进行改性，如用表面活性剂、疏水剂硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐、有机硅等覆盖在粒子表面，改变粒子的部分性能。当抗菌材料为液态时，则无需进行改性。

51、可选的，上述两种方法中，所述抗菌材料是芦荟提取物、季铵盐抗菌剂和银离子抗菌剂中的一种或多种，本发明中优选芦荟提取物。

52、可选的，在方法二中，所述抗菌材料的粒径为10nm-500nm，更优选粒径为50-200nm。

53、可选的，上述两种方法中，所述纸条宽度为0.1-3mm，优选0.1-1mm，更优选0.1-0.5mm。

54、由于本发明采用再生纤维素纤维作为造纸原料，制得的纸张强度更大，因此相比于一般的纸条，本发明中的纸条可以切得更细，同样能保证纸条收卷和加捻时的强度。为保证织物的柔软手感以适合作为服装原料，纤维纤度应较小，在此基础上，纸条的宽度应较窄，本发明中优选纸条宽度为0.1-0.5mm。

55、可选的，上述两种方法中，加捻方式为环锭加捻。

56、环锭加捻卷绕作用力能立体扭转纸条内部纤维，增加纤维间的抱合，同时牵引纸条内部纤维沿条带长度方向伸展，增加纤维取向，能提高纸纱长度方向上的强力。

57、可选的，上述两种方法中，纸条加捻个数为80-500个/10cm。

58、有益效果：

59、本发明提供了抗菌纸纱的制备方法，通过在纸纱的生产过程中，在纸纱原纸的表面涂覆抗菌整理液，并在制得的纸条加捻过程中使带有抗菌涂层的一面位于纸纱空心结构的内部，使得最终制得的纸纱的靠近纸纱内部的一面具有抗菌涂层；或在纺丝原液中添加了抗菌材料的再生纤维素纤维为原料，经造纸、切条、加捻制得纸纱。通过上述两种方法，使纸纱在具备抗菌效果的同时，抗菌材料位于纸纱内部，相比于由天然纤维制备的常规抗菌纸纱，本发明提供的抗菌纸纱中的抗菌材料在使用过程中不易脱落，延长了纸纱抗菌效果的寿命。

60、同时，本发明采用再生纤维素纤维制备克重为3-25g/m2、蓬松度为1.2-6.5cm3/g的纸纱原纸，提供了采用再生纤维素纤维制备纸纱的工艺，扩展了纸纱原料的来源。此外，由于再生纤维素纤维相比于马尼拉麻等天然纤维长度更长，纤维强度大，能够制得强度更大的原纸，能更好地避免纸条收卷和加捻过程中断裂的情况；也能制得纤度更小的纸纱，使纸纱更适合作为服装用材料。

61、本发明提供的纸纱可以纯纺作医用防护服、医用敷料、毛巾、内衣和床单等，也可与其他纤维复合制备不同功能的抗菌产品，制得的产品抗菌性能持久。