專利名稱：一種功能性蛋白質(zhì)纖維、與彩棉紡織物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到紡織工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有永久釋放負(fù)離子、發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、生產(chǎn)生物電流、富含十多中微量元素的功能性蛋白質(zhì)纖維、與彩棉紡織物及其制造方法。
背景技術(shù)：
彩棉生產(chǎn)都是通過彩棉純紡然后通過織造得到彩棉織物。天然彩棉是天然具有色彩的棉花，是在原來的有色棉基礎(chǔ)上，用遠(yuǎn)緣雜交、轉(zhuǎn)基因等現(xiàn)代生物工程技術(shù)培育出來的一種新型棉花品種。天然彩色棉花，在加工中無須染色，從而減少了加工工序，相應(yīng)減少了污水的排放和對污水的處理，避免了加工時對水資源的污染和禁用染料、有毒助劑對人體的危害及對環(huán)境的破壞，降低了能源的消耗。原料可以再生，廢棄物可以通過再生得到再利用或堆埋達(dá)到自然降解或進(jìn)行焚化等方法處理。
天然彩棉實現(xiàn)了紡紗、織布、后加工、成衣“無過程污染”的加工，不像市場上已經(jīng)出現(xiàn)的一些綠色纖維在形成服裝的全過程中仍然無法避免過程污染，因為此類纖維在紡紗、織成坯布后仍要通過染色等過程才能加工成服裝。
天然彩色棉纖維柔軟、手感好，色澤柔和，格式古樸、質(zhì)地純正、感覺舒適。親和皮膚，對皮膚無刺激，符合環(huán)保及人體健康要求；由于棉纖的回潮率較高，不起靜電，不起球；吸附人體皮膚上的汗水和微汗，使體溫迅速恢復(fù)正常，真正達(dá)到透氣、吸汗效果；織物無殘留有害化學(xué)物質(zhì)，保護(hù)環(huán)境，有利于人體健康；其諸多的特點符合人們返樸歸真、色彩天然的心態(tài)。盡管如此，其功能性還是非常弱。隨著人們生活水平的提高，將會越來越難以滿足人們對穿著健康的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的是在克服天然彩色棉纖維的不足，提供一種功能性蛋白質(zhì)纖維、彩棉棉紗、織物及制造方法，其產(chǎn)品既有天然纖維織物的各種優(yōu)點，又解決了蛋白質(zhì)纖維的染色性、色牢度、耐熱水性和沸水收縮率及色相均差的缺限問題，并使彩棉織物的甲醛殘留量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并且還有很強的保健功能。
本發(fā)明解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種功能性蛋白質(zhì)纖維的制造方法，采用富含蛋白質(zhì)原料，其特征是包括以下工藝及步驟(1)、將富含蛋白質(zhì)的動、植物原料，經(jīng)酸洗后離心機分離，再加入助劑萃取，離心分離出蛋白質(zhì)乳液，調(diào)PH值，再分離即得蛋白質(zhì)凝乳；(2)、然后將其溶解成為水溶液；而后利用修飾劑修飾氨基酸側(cè)鏈，并與親色單體物質(zhì)共聚；(3)、然后與聚乙烯醇水溶液再共混共聚，加入分子交聯(lián)劑調(diào)整粘度并加入經(jīng)過表面處理的功能型微粒攪拌均勻即可得到紡絲原液。
(4)、在紡絲原液中加入按紡絲原液總重量比為0.5％～5％鈉米或微米級的電氣石微粒，同時用硼酸或硼砂水溶液作為高分子交聯(lián)劑，按原液總重量的50～130PPM的比例加入原液中保溫攪拌均勻，使其紡絲原液的粘度調(diào)整至800～1200厘泊，即得到混合紡絲原液。
(5)、利用粘膠纖維濕法紡絲工藝和設(shè)備，將紡絲液進(jìn)行脫泡后進(jìn)入濕法紡絲機采用濕法紡絲，由紡絲噴帽中出來的絲進(jìn)入凝固浴液，經(jīng)過濕浴牽伸、烘干、干熱牽伸和熱定型程序，紡絲原液制成為纖維。
對于富含蛋白質(zhì)的植物油料的副產(chǎn)品為蛋白質(zhì)原料，具體工藝及步驟(1)、將富含蛋白質(zhì)的植物油料的副產(chǎn)品即富含植物蛋白質(zhì)原料分別按料與水重量比為1比10～15的比例、浸泡在pH4.0～4.6，溫度在25～40℃的鹽酸或硫酸的水溶液中，攪拌酸洗100～150分鐘；經(jīng)離心機分離，除去廢液后的原料再以料水重量比為1比15的配比浸入PH9.5～10.5、溫度在40～50℃的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中，陸續(xù)加入以下助劑原料重量2～6％的亞硫酸鹽，原料重量0.1～0.4％的乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二鈉，原料重量0.05～0.3％的抗壞血酸或抗血酸鈉，萃取60～90分鐘，分離除去廢液得蛋白質(zhì)乳液，調(diào)PH值至4..5～5.0，分離即得蛋白質(zhì)凝乳；(2)、將植物蛋白質(zhì)凝乳，溶入亞硫酸鹽溶液中，溶解成蛋白質(zhì)濃度為14％～15％的溶液，并升溫至60～75℃時，加入蛋白質(zhì)重量1.0～2.5％的氨基酸側(cè)鏈修飾助劑，反應(yīng)40～60分鐘，再升溫至70～80℃時，再加入蛋白質(zhì)重量1.5～2..0％的亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀，保溫反應(yīng)60～90分鐘，再加入親色單體物質(zhì)，使其共聚，共聚溫度為75～85℃，時間為60～80分鐘；(3)、將聚乙烯醇配成＜14％濃度＜15％的比例，并按常規(guī)粘膠生產(chǎn)工藝中的水洗要求及原液溶解工藝和設(shè)備，將其溶解成為溶液；再將以共聚成為＜14％濃度＜15％的蛋白質(zhì)復(fù)合溶液與＜14％濃度＜15％的聚乙烯醇溶液分別以(24.6～41.6)比(75.4～58.4)的配比共混并使其分散均勻，且控制PH值在5.5～7.5之間，即為＜14％濃度＜15％的紡絲原液，(4)、加入按紡絲原液總重量比為0.5％～5％鈉米或微米級的電氣石微粒，同時用硼酸或硼砂水溶液作為高分子交聯(lián)劑按原液總重量的50～130PPM的比例加入原液中保溫攪拌均勻，使其原液的粘度調(diào)整至800～1200厘泊即為可紡性較好的紡絲原液；(5)、紡絲原液在溫度為80℃～95℃，在常壓下靜置4～10小時進(jìn)行脫泡；經(jīng)脫泡后的紡絲原液在濕法紡絲時，噴絲速度為7～16米/分鐘，進(jìn)入的凝固浴液為鹽和酸的水溶液，其鹽含量為410～438克/升，酸含量為0.20～0.48克/升，浴液溫度為40～45℃；牽伸分為濕牽伸和干牽伸兩部分；在后期的縮醛化程序中醛化液溫度為65～75℃，縮醛化溶液為含有醛、酸和無水硫酸鈉的溶液；醛類含量為30～80克/升，酸含量為220～290克/升無水硫酸鈉的含量為110～210克/升；經(jīng)牽伸完之后再經(jīng)脫甲醛處理而得到長絲，再經(jīng)過水洗上油等工序；最終制成功能型蛋白質(zhì)纖維。
一種蛋白質(zhì)功能纖維，其特征在于蛋白質(zhì)纖維中含有重量比為0.5％～5％的鈉米或微米級的電氣石微粒。
一種蛋白質(zhì)功能纖維的彩棉棉紗，其特征在于所述的棉紗是由蛋白質(zhì)功能纖維與彩棉纖維的混合紡制而成，所含成分組分為蛋白質(zhì)功能纖維1％～10％，彩棉纖維90％～99％。
一種蛋白質(zhì)功能纖維的彩棉織物，其特征在于所述的織物是由蛋白質(zhì)功能纖維與彩棉纖維的混合紡制的棉紗使用梭織或針織工藝而成。
本發(fā)明實現(xiàn)的紡絲原液制成的蛋白質(zhì)纖維，其性能不但具備了化纖的強度而且具有天然蛋白質(zhì)纖維的親膚性、透氣性和吸濕性，且手感柔軟、光澤柔和、染色性優(yōu)、色牢度強等諸多優(yōu)點。同時，增加了織物的治病和防病的功能。并且，該紡絲和后處理工藝及設(shè)備性能要求與粘膠纖維濕法紡絲工藝和設(shè)備性能基本相同。為此，選用已成熟的粘膠工業(yè)化生產(chǎn)工藝與設(shè)備，完全可以工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，且原料豐富。
功能性蛋白質(zhì)纖維經(jīng)過棉混或條混工序，使功能型蛋白質(zhì)纖維與彩棉纖維按照一定的比例進(jìn)行均勻混合，然后經(jīng)過傳統(tǒng)的紡織工序，從而得到功能型的彩棉紡織物。
本發(fā)明是通過用彩棉與功能性蛋白質(zhì)纖維進(jìn)行一定比例的混紡，從而得到功能型的彩棉織物。
電氣石(Tourmaline)是電氣石族礦物的總稱?；瘜W(xué)成分較復(fù)雜，是以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，結(jié)構(gòu)式為Na(Mg，F(xiàn)e，Mn，Li，Al)3Al6〔Si6018〕(BO3)3(OH，F(xiàn))3。根據(jù)不同的類質(zhì)同象，可分為鐵電氣石、鎂電氣石和鋰電氣石。在大自然中是同時具有熱電性與壓電性的唯一開發(fā)利用的生態(tài)健康環(huán)保材料。由于R3m點群中無對稱中心，使電氣石晶體沿C軸方向的正、負(fù)電荷中心無法重合，從而使電氣石具有了沿C軸兩個結(jié)晶端天然的正、負(fù)極性。正是上述復(fù)雜的成分類質(zhì)同象置換和無對稱中心的晶體結(jié)構(gòu)，使電氣石，尤其是電氣石超微粉體具有釋放負(fù)離子效應(yīng)、遠(yuǎn)紅外輻射效應(yīng)等特性。
本發(fā)明是利用蛋白質(zhì)纖維制造工藝相對成熟，且通過一定的技術(shù)手段可以使電氣石微粒達(dá)到合適的細(xì)度要求，然后通過電氣石表面處理使其具有很好的分散性。同時，功能型織物制造方法相對不十分復(fù)雜，現(xiàn)在棉紡技術(shù)已經(jīng)非常成熟，通過傳統(tǒng)的棉與其它纖維的混紡技術(shù)來實現(xiàn)彩棉纖維與功能型蛋白質(zhì)纖維的混紡。
本發(fā)明一種具有保健功能彩棉纖維、棉紗、織物及制造方法，所用礦物材料電氣石為一種硅酸鹽，有顯著的壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)，制成電氣石彩棉纖維、棉紗和織物，其突出的特點和顯著效果有以下幾個方面1、具有遠(yuǎn)紅外輻射性能，波長4um～14um，全發(fā)射率大于0.83，遠(yuǎn)超過用人工合成材料處理的纖維遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能。遠(yuǎn)紅外線對人體具有改善微循環(huán)的作用、活化水分子、活化組織細(xì)胞等作用。
2、在摩擦狀態(tài)下，所釋放的負(fù)離子大于2000個/cm3，可使人體內(nèi)自由基無毒化、使體液呈弱堿性、改善空氣質(zhì)量等功效。
3、電氣石超細(xì)粉體具有永久電極特性，可產(chǎn)生與人體相匹配的0.06mA的生物電流，可調(diào)節(jié)人體紊亂的膜電位和神經(jīng)系統(tǒng)。
4、電氣石具有Mg、Fe、Mn、Li、Si等人體需要的十多種礦物質(zhì)和微量元素。
5、純彩棉織物具有柔軟、舒適、不含有毒有害的染料、安全等特性。
本發(fā)明一種具有保健功能彩棉纖維、棉紗、織物可以廣泛應(yīng)用于人們的服裝床上用品等等。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述(本發(fā)明保護(hù)范圍不限于實施例)實施例一將大豆粕按料水比為1∶12的比例浸泡在PH4.0，溫度為35℃的硫酸水溶液中攪拌水洗120分鐘。用離心機分離出廢液，分離后的豆粕按料比水(容積)1∶12的配比在浸泡在PH8.8、溫度為50℃的氫氧化鉀水溶液中，分別加入4％的亞硫酸鉀、0.35％的乙二胺四乙酸、0.25％的抗壞血酸，萃取90分鐘，渣分離后得蛋白溶質(zhì)液，再調(diào)PH值為4.5，再分離即得蛋白質(zhì)凝乳。按14.5％的濃度配比，利用蛋白質(zhì)重量13％的亞硫酸鈉水溶液溶解，再共混在一起；升溫至60℃，加入蛋白質(zhì)重量2％的過氧化氫，反應(yīng)40分鐘，在升溫至85℃時，再加入2％的亞硫酸氫鈉，保溫反應(yīng)40分鐘，再加入蛋白質(zhì)重量26％的乙醇磺酸鈉水溶液共聚，其溫度為75℃，時間為60分鐘將聚乙烯醇按＜14％濃度＜15％的配比，并按粘膠生產(chǎn)工藝中的水洗要求及原液溶解工藝和設(shè)備(現(xiàn)有的工藝和設(shè)備，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知)，將其溶解成為水溶液；然后將溶解好的聚乙烯醇和聚合好的蛋白質(zhì)復(fù)合溶液，按75.4比24.6的配比共混共聚，并使其分散均勻；然后加入PVA和蛋白質(zhì)原液總質(zhì)量1％～5％的電氣石(粒徑0.1nm～100nm)且控制PH＝6，在反應(yīng)釜中攪拌混合1小時，使之混合均勻，即為待調(diào)粘度的紡絲原液；再用50PPM量的硼酸水溶液加入并攪拌均勻，即得800～1200厘泊可紡性能較好的紡絲原液。對紡絲液進(jìn)行常溫或真空脫泡；經(jīng)脫泡后的紡織原液經(jīng)再過濾后，進(jìn)入濕法紡絲機，采用濕法紡織，噴嘴噴絲的速度為10米/分鐘，噴絲進(jìn)入凝固浴槽內(nèi)凝固浴液為硫酸鈉、硫酸和水的溶液，該浴液中含硫酸鈉量為425克/升，硫酸為0.35克/升，浴液溫度為45℃，經(jīng)過凝固后的絲束在空氣中進(jìn)行濕牽伸，牽伸率為2.0倍，經(jīng)濕牽后的絲束再進(jìn)入浴液槽內(nèi)做濕牽伸，槽內(nèi)浴液為含有硫酸鈉水溶液，該溶液中硫酸鈉含量為450克/升，溶液溫度為85℃，槽內(nèi)絲束濕牽伸率為1.5倍，濕牽伸后絲束進(jìn)入加熱烘干程序絲束表面溫度在一熱箱中為100℃，二熱箱內(nèi)為195℃，三熱箱內(nèi)為225℃，四熱箱內(nèi)為227℃，五熱箱內(nèi)為220℃，絲束在三熱箱與四熱箱之間進(jìn)行干熱牽伸，其牽引率為1.5倍，三次總牽伸達(dá)5倍，經(jīng)干熱牽伸后絲束的加工程序與其他纖維的加工程序相同，要進(jìn)行清洗縮醛化，但在本實施例中的縮醛化溫度應(yīng)為60℃～70℃，在該縮醛化的溶液中，其甲醛含量為30～55克/升，硫酸含量為250～260克/升，無水硫酸鈉含量為150～200克/升。經(jīng)縮醛化后的絲束進(jìn)入亞硫酸氫鈉含量為40％的水溶液中，降溫至60℃，靜置5分鐘。然后再次清洗，而后經(jīng)上油、烘干、卷曲、定型和切斷為功能蛋白纖維?；旌图徏啺锤芍乇鹊鞍踪|(zhì)功能纖維比彩棉纖維1％～10％∶90％～99％的比例混合，按常規(guī)工藝紡織成布料。裁剪制成襯衣，經(jīng)測試，其遠(yuǎn)紅外線法線全發(fā)射率大于0.85，負(fù)離子的釋放量在3000個/立方厘米以上，且具有抗菌防螨、吸濕透氣、抗污自凈等作用，對人體起到較好的保健功能。
實施例二運用實施例一的工藝流程，在紡絲液中添加1μm～5μm的電氣石超細(xì)粉體0.5％～5％，將此布料制成床上用品，經(jīng)測試，其遠(yuǎn)紅外線法線全發(fā)射率大于0.83，負(fù)離子的釋放量在2000個/立方厘米以上，具有較好的舒適性和環(huán)保性。
權(quán)利要求
1.一種功能性蛋白質(zhì)纖維的制造方法，采用富含蛋白質(zhì)原料，其特征是包括以下工藝及步驟(1)、將富含蛋白質(zhì)的動、植物原料，經(jīng)酸洗后離心機分離，再加入助劑萃取，離心分離出蛋白質(zhì)乳液，調(diào)PH值，再分離即得蛋白質(zhì)凝乳；(2)、然后將其溶解成為水溶液；而后利用修飾劑修飾氨基酸側(cè)鏈，并與親色單體物質(zhì)共聚；(3)、然后與聚乙烯醇水溶液再共混共聚，加入分子交聯(lián)劑調(diào)整粘度并加入經(jīng)過表面處理的功能型微粒攪拌均勻即可得到紡絲原液。(4)、在紡絲原液中加入按紡絲原液總重量比為0.5％～5％鈉米或微米級的電氣石微粒，同時用硼酸或硼砂水溶液作為高分子交聯(lián)劑，按原液總重量的50～130PPM的比例加入原液中保溫攪拌均勻，使其紡絲原液的粘度調(diào)整至800～1200厘泊，即得到混合紡絲原液。(5)、利用粘膠纖維濕法紡絲工藝和設(shè)備，將紡絲液進(jìn)行脫泡后進(jìn)入濕法紡絲機采用濕法紡絲，由紡絲噴帽中出來的絲進(jìn)入凝固浴液，經(jīng)過濕浴牽伸、烘干、干熱牽伸和熱定型程序，紡絲原液制成為纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性蛋白質(zhì)纖維的制造方法，其特征是富含蛋白質(zhì)的植物油料的副產(chǎn)品為蛋白質(zhì)原料，具體工藝及步驟(1)、將富含蛋白質(zhì)的植物油料的副產(chǎn)品即富含植物蛋白質(zhì)原料分別按料與水重量比為1比10～15的比例、浸泡在pH4.0～4.6，溫度在25～40℃的鹽酸或硫酸的水溶液中，攪拌酸洗100～150分鐘；經(jīng)離心機分離，除去廢液后的原料再以料水重量比為1比15的配比浸入PH9.5～10.5、溫度在40～50℃的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中，陸續(xù)加入以下助劑原料重量2～6％的亞硫酸鹽，原料重量0.1～0.4％的乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二鈉，原料重量0.05～0.3％的抗壞血酸或抗血酸鈉，萃取60～90分鐘，分離除去廢液得蛋白質(zhì)乳液，調(diào)PH值至4..5～5.0，分離即得蛋白質(zhì)凝乳；(2)、將植物蛋白質(zhì)凝乳，溶入亞硫酸鹽溶液中，溶解成蛋白質(zhì)濃度為14％～15％的溶液，并升溫至60～75℃時，加入蛋白質(zhì)重量1.0～2.5％的氨基酸側(cè)鏈修飾助劑，反應(yīng)40～60分鐘，再升溫至70～80℃時，再加入蛋白質(zhì)重量1.5～2..0％的亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀，保溫反應(yīng)60～90分鐘，再加入親色單體物質(zhì)，使其共聚，共聚溫度為75～85℃，時間為60～80分鐘；(3)、將聚乙烯醇配成＜14％濃度＜15％的比例，并按常規(guī)粘膠生產(chǎn)工藝中的水洗要求及原液溶解工藝和設(shè)備，將其溶解成為溶液；再將以共聚成為＜14％濃度＜15％的蛋白質(zhì)復(fù)合溶液與＜14％濃度＜15％的聚乙烯醇溶液分別以(24.6～41.6)比(75.4～58.4)的配比共混并使其分散均勻，且控制PH值在5.5～7.5之間，即為＜14％濃度＜15％的紡絲原液，(4)、加入按紡絲原液總重量比為0.5％～5％鈉米或微米級的電氣石微粒，同時用硼酸或硼砂水溶液作為高分子交聯(lián)劑按原液總重量的50～130PPM的比例加入原液中保溫攪拌均勻，使其原液的粘度調(diào)整至800～1200厘泊即為可紡性較好的紡絲原液；(5)、紡絲原液在溫度為80℃～95℃，在常壓下靜置4～10小時進(jìn)行脫泡；經(jīng)脫泡后的紡絲原液在濕法紡絲時，噴絲速度為7～16米/分鐘，進(jìn)入的凝固浴液為鹽和酸的水溶液，其鹽含量為410～438克/升，酸含量為0.20～0.48克/升，浴液溫度為40～45℃；牽伸分為濕牽伸和干牽伸兩部分；在后期的縮醛化程序中醛化液溫度為65～75℃，縮醛化溶液為含有醛、酸和無水硫酸鈉的溶液；醛類含量為30～80克/升，酸含量為220～290克/升無水硫酸鈉的含量為110～210克/升；經(jīng)牽伸完之后再經(jīng)脫甲醛處理而得到長絲，再經(jīng)過水洗上油等工序；最終制成功能型蛋白質(zhì)纖維。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性蛋白質(zhì)纖維，其特征是蛋白質(zhì)纖維中含有重量比為0.5％～5％的鈉米或微米級的電氣石微粒。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性蛋白質(zhì)纖維與彩棉紗，其特征在于由蛋白質(zhì)功能纖維與彩棉纖維的混合紡制而成，所含成分組分為蛋白質(zhì)功能纖維1％～10％，彩棉纖維90％～99％。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能性蛋白質(zhì)纖維與彩棉紗的織物，其特征在于所述的織物是由蛋白質(zhì)功能纖維與彩棉纖維的混合紡制的棉紗使用梭織或針織工藝而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功能性蛋白質(zhì)纖維、與彩棉紡織物及其制造方法，特點是蛋白質(zhì)纖維中含有重量比為0.5％～5％的納米或微米級的電氣石微粒；這種纖維與彩棉紡成紗并織布料。其制造方法采用富含蛋白質(zhì)原料，包括蛋白質(zhì)纖維、紡絲和后處理工藝及步驟；特點是在紡絲原液中加入按紡絲原液總重量比為0.5％～5％納米或微米級的電氣石微粒，同時用硼酸或硼砂水溶液作為高分子交聯(lián)劑，按原液總重量的50～130PPM的比例加入原液中保溫攪拌均勻，使其紡絲原液的粘度調(diào)整至800～1200厘泊，即得到混合紡絲原液。本發(fā)明的功能性蛋白質(zhì)纖維、與彩棉紡織物具有天然蛋白質(zhì)纖維的親膚性、透氣性和吸濕性，且手感柔軟、光澤柔和、染色性優(yōu)、色牢度強等諸多優(yōu)點。
文檔編號D01F1/10GK1932090SQ20061004828
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者張朝倫, 田小兵, 沈連明 申請人:太原市倫嘉生物工程科技有限公司