CN104169478B - 冷却性聚酰胺纱线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚酰胺纱线(优选尼龙66)，所述聚酰胺纱线用于编织或针织对穿着者的皮肤具有冷却效果的服装制品。所述纱线包含0.3重量％～3.0重量％的无机添加剂(优选二氧化钛)，且特征在于低卷曲性和扁平横截面。

Description

冷却性聚酰胺纱线
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺纱线和织物，并涉及由其制造的制品，它们对于穿着者的皮肤提供了冷却效果。
背景技术
聚酰胺纱线是纺织工业中最广泛使用的纤维之一，全球年产量为约4百万吨。聚酰胺纱线，例如尼龙6或尼龙66，用于针织和编织中，可高效地形成高品质且时尚的服装。如聚酰胺等合成纤维的制造采用熔纺工艺，在此过程中，熔融的聚合物在高温和恒定速率下被挤出通过喷丝板并进入较冷的环境中，于该处固化成单纤维。纺丝室中形成的单个的单纤维结合成复丝连续纱线，其最终被织构和缠绕在梭芯上。诸多因素影响着工艺考量，其中包括：纺织品生产过程中的所有中间体的可加工性、设备磨损、一般费用以及环境和安全方面的考虑。特别考虑的有熔体粘度、剩料的再利用、中间体的染色性、纺丝或针织过程中中间体的稳定性、最终产品的设计等。可以将润滑剂和精整油施加至纺丝室中的纤维，并且使用多种添加剂来调整中间体和最终产品的物理、化学和美学性质。在聚合物纱线领域，一直在寻求改性方法，其目的不仅在于改进诸如机械强度和表面外观等物理性质，还在于改进纺织材料对穿着者皮肤造成的感觉。然而，改进一个特征往往会引起其他特征变差；例如，当包含新型添加剂时，会产生例如材料附着在设备上或气体形成等工艺问题。在复杂的工艺中，在制备聚合物阶段与完成纺织品阶段之间任一处引起的任何改变都可能导致不可预料的后果。本发明的一个目的是提供一种聚酰胺纱线，所述聚酰胺纱线将使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤感到舒适、柔软和凉爽。US2011/0300366描述了一种织物，所述织物具有良好的耐切割性并具有温度调节性，其由在化学上和物理上不同的两种纤维构成。本发明的另一目的是提供一种织物，所述织物将使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤感到凉爽，所述织物包含一种聚酰胺纤维。
本发明的另一目的是提供一种聚酰胺纱线和织物，所述聚酰胺纱线和织物将使穿着者的皮肤感到舒适、柔软和凉爽，且不损害该聚酰胺纱线和织物的其他物理性质。
本发明的又一目的是提供一种制造聚酰胺纱线的方法，所述聚酰胺纱线将使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤感到舒适和凉爽。
本发明的另一目的是提供一种制造聚酰胺纱线的方法，所述聚酰胺纱线可高效地降低暴露于较高温度的穿着者的皮肤的表面温度。
随着说明的进行，本发明的其他目的和优点将得以显现。
发明内容
本发明提供一种用于使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤冷却的纱线和织物，所述纱线i)包含聚酰胺、ii)表现出低卷曲性并且iii)具有扁平横截面。所述聚酰胺优选为尼龙66。所述低卷曲性的特征在于1～4的卷曲模量，并且所述扁平横截面的特征优选为3:7～6:7的长宽比。所述纱线含有无机添加剂，所述无机添加剂优选均一地分散在尼龙66中。所述添加剂优选选自氧化物、硅酸盐、硫酸盐及其混合物。在一个优选实施方式中，本发明的纱线包含尼龙66和0.3重量％～3.0重量％的无机添加剂。在一个优选实施方式中，所述纱线的纤度为17分特～78分特。在另一优选实施方式中，本发明的纱线含有二氧化钛。
本发明涉及一种聚酰胺纱线，所述聚酰胺纱线表现出低卷曲性并具有扁平横截面、含有0.3重量％～3.0重量％的无机添加剂，所述聚酰胺纱线用于制造可高效降低制品穿着者的皮肤的表面温度的衣物制品。
本发明提供一种制品，所述制品含有表现出低卷曲性、具有扁平横截面并含有0.3重量％～3.0重量％的无机添加剂的纱线，所述制品选自内衣、长袜(legware)、运动服、连裤袜、短袜、衬衫和工作服等。
本发明的一个目的在于提供一种制造聚酰胺织物的方法，所述聚酰胺织物用于使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤冷却，所述方法包括：i)提供表现出低卷曲性并具有扁平横截面的尼龙纱线；和ii)针织或编织织物或纺织品。在优选的设定中，所述方法包括采用字母I形纺丝用毛细孔的纺丝步骤。
附图说明
通过以下实例并参照附图，本发明的以上和其他特征和优点将更加显而易见，附图中：
图1是用于测试本发明的一个实施方式的织物样品的人体模型的照片，所述样品作为袖子穿在模型的手臂上；
图2是显示穿着本发明的一个实施方式的织物样品的人体模型的表面的温度曲线(下方的曲线)与穿着比较用织物样品的人体模型的表面的温度曲线(上方的曲线)相比较的图，这两种样品均属于Nilit白色尼龙类型；
图3是显示在重复的测试中与图2相似的温度曲线的图，该测试再次使用了Nilit白色尼龙类型的样品，一个是本发明的样品，另一个是比较用样品；和
图4显示的是本发明的方法的一个实施方式中的纺丝用毛细孔的形状；与普通的圆形毛细孔不同，该字母I形毛细孔的独特横截面提供了所期望的纱线单纤维横截面。
具体实施方式
现已发现，含有无机添加剂并且被构造为具有低卷曲性和扁平横截面的尼龙纤维赋予供遭遇挑战性热环境的人穿着的纺织品令人惊讶的高效透气能力，所述挑战性热环境例如为进行大量体力活动或者暴露于较高的外界温度。用该纱线针织的服装的优异冷却性质在人体模型上得到了确认。
本发明涉及一种特殊纱线、涉及包含该纱线的织物、并涉及包含所述织物的服装制品，其对穿着者的皮肤能够带来优异的表面冷却效果，而该穿着制品触感舒适并感觉凉爽。本发明的材料的冷却效果在客观的实验室测试中得到确认。所述纱线由聚酰胺制成，具有扁平或卵形横截面，并具有非常低的织构度(texture degree)。该纱线优选含有尼龙66和分散在该尼龙中的二氧化钛。
在由含有无机添加剂混合物的尼龙66制成的纱线中，具有低卷曲性和扁平横截面相结合的特殊织构的特征提供了在客观测试中量化的冷却性质。例如，当在人体模型上测量时，采用78/68/1尼龙66的针织样品提供了约0.5℃的表面温度降低。
卷曲模量优选为1～4，而常规的值为6～14。本发明的纱线的卷曲性和松散性低于正常织构的尼龙。以特殊的织构过程提供具有扁平横截面的特殊纤维，同时采用不会使单纤维的形状发生变形且会保持其横截面的特殊设置。瞬间的织构过程使纱线具有1-2-1的盘形态(disk configuration)，相比之下标准的形态为1-7-1。特殊的设置提供了纱线的低卷曲性、所织构的纱线的低松散性，另外，不会使单纤维的最初的扁平横截面像在正常织构时会发生的那样变形过度。在正常织构时，特殊的横截面的效果将会减小。对于含有无机添加剂的尼龙纱线(例如具有TiO2的尼龙66)而言，发现低卷曲性和扁平横截面的组合在实验室测试过程中能够实现令人惊讶的冷却效果。
尼龙纤维的低卷曲性通过特殊的织构条件来实现。该低卷曲性通过织构设置、主要是利用1-2-1盘形态来实现。特殊的毛细孔在纺丝过程中产生所述横截面形状。采用了具有I形设计的毛细孔。通常，纤度为17～78分特，纱线中的单纤维数为3～68，例如在78/68/1纱线中的情形。当然，可以进行修改，例如使用单股纱线或双股纱线，以及其他改变。所织构的纱线的弹性性质的测量在称作Texturmat(TEXTECHNO，德国)的设备中进行，并且测量所织构的纱线的收缩率百分比来作为卷曲模量；普通纱线的卷曲模量一般高于7％，经常达到20％以上。
本发明的纱线具有扁平横截面，例如卵形横截面。在本文中，扁平度都用长宽比来表征。长宽比是横截面的最小线尺寸与其最大线尺寸之间的比例；例如，椭圆形横截面的长宽比是椭圆的短轴与长轴之比。本发明的纱线的长宽比通常为3:7～6:7。
本发明目的在于提供一种用于针织或编织尼龙织物的特殊纱线，所述织物使使用由所述织物制成的穿着制品的穿着者的皮肤感到舒适和凉爽。因此，本发明涉及一种制造方法，所述方法包括以下步骤：i)提供含有0.5重量％～5.0重量％的选自氧化物、硅酸盐、硫酸盐或其混合物的无机添加剂的尼龙、优选尼龙66，ii)采用具有字母I形横截面的喷丝板毛细孔对所述尼龙进行熔纺，iii)针织或编织织物，以用于制作服装(例如连裤袜、短袜、内衣、运动针织织物、工作服、专业运动服)。所述步骤i)可以包括混合单体和0.3％～1.5％的量的TiO2并进行聚合，所述步骤ii)包括将该聚合物纺成横截面扁平且低卷曲或者完全不卷曲的纤维，所述步骤iii)可以提供例如织袜、运动装和内衣等服装。织构设置经特殊调整来获得所需的触感和光滑度；例如，在开发阶段生产具有不同聚合物和织构设置的纤度为78/68/1的试验样品，并将其与具有相同纤度的标准纱线比较；尼龙66是优选的；纱线/织物的冷却效果通过对无生命模型的实验室测试来确认。所述步骤i)优选包括将无机添加剂并入聚合物中，无机添加剂优选包括氧化物和选自碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐的其他可能材料，其中，无机添加剂的粒径可以为0.1μm～2μm。当在实际感官测试中进行检测时，纤维的形状与其化学组成的结合为人带来了清爽感，这通过对无生命模型的实验室测试得到了确认。本发明的穿着制品的总体效果源自织物的结构性质，包括影响纤维的导热性及其对皮肤的感官效果的纤维物理性质。
在一个实施方式中，由本发明的纱线制成的制品包括内衣(例如针织长袜和紧身衣(body-wear garment))和运动装。本发明提供由扁平或低卷曲性尼龙66纤维针织或编织成的制品，所述制品提供优异的皮肤触感。本发明的服装使使用它的穿着者感到凉爽，并且还有助于减轻在身体的冷却机制无法靠自身散去多余的热量时可能发生的热应激。因此，本发明的纱线和冷却性服装有助于在进行体力活动或暴露于外界高温时将体温保持在安全水平。因此，本发明的制品可专门用于运动场合或炎热环境。当然，本发明的制品可以用于很宽泛的场合。
在以下实施例中将进一步描述和说明本发明。
实施例
实施例1
使用熔纺试验机将全消光聚合物纺成100分特68单纤维POY纱线。聚合物性质和纺丝条件见下表1和2。试验机主要由BARMAG制造的螺杆直径为40mm的挤出机4E10/24D构成。纺丝梁(spinning beam)具有4个组件以适应90mm直径的喷丝板和BARMAG ACW1200/6卷线机。
所使用的喷丝板具有34个特殊毛细孔，并且来自2个喷丝板的单纤维被绞在一起以获得68单纤维纱线。以上实施例的纱线在假捻织构机上于表3中所述的条件下织构。使用字母I形的特殊毛细孔(图4)，而不是常见的圆形形状。
表1聚合物性质：
Ascend FD
相对粘度 RV 41.5
胺端基 Meq/Kg 57
TiO2含量 ％ 1.6
湿度 Ppm 1250
表2纺丝条件和POY性质
表3织构条件
78/68/1冷却纱线 78/68/1普通规格
卷线速度 m/分钟 567 567
拉伸比 1.162 1.24
D/Y比 2.27 2.22
盘形态 1-2-1 1-7-1
加热器温度 ℃ 190 205
纤度 分特 86.6 79.8-82.2
韧度 cN/分特 2.43 3分钟
伸长率 ％ 28.3 18-26
卷曲收缩 ％ 6.2 23-31
卷曲模量 ％ 2.6 6-14
卷曲稳定性 ％ 55.9 76分钟
实施例2
在无生命模型上检测由实施例1中所述的纱线获得的织物，并将其与参比Nilit织物进行比较(图1)。测量在模拟的运动和休息阶段中热发汗的人体模型的表面温度。将两个袖状织物样品紧紧地穿在人体模型Newton的臂上。将本发明的样品与参比样品比较，具体如下：
样品代号PI1K094 Nilit参比物78/68/1NILIT REF蓝
样品代号PI1K096 Nilit参比物78/68/1NILIT BREEZE蓝
样品代号PI1K093 Nilit参比物78/68/1NILIT REF白
样品代号PI1K095 Nilit参比物78/68/1NILIT BREEZE白
在两个系列的实验(第一系列A和第二系列B)中，将两种样品(蓝色和白色织物)与参比样品比较。测试条件为：空气温度为20℃，相对湿度为50％，并且空气速度为0.4m/s。测试持续时间为3小时。表4显示了测试阶段和条件。第一阶段为在恒温且不出汗情况下的环境适应(acclimatization)阶段。第二阶段模拟高代谢和出汗的运动。第三阶段模拟低代谢且不出汗的休息(运动后)。在测试过程中，记录人体模型右臂和左臂的表面温度。图2显示的是测试A的温度曲线，图3显示的是测试B的温度曲线，二者均针对“白色”样品(两次重复)。“蓝色”织物的曲线与此相似(未示出)。
表4人体模型测试
测试A的阶段1(环境适应)过程中测得的热通量如表5中所示。
表5热通量(W/m2)
测试 参比 本发明
A 150.1 152.
B 150.1 151.0
平均 150.1 151.5
当与参比织物相比较时，可以看到在阶段2(运动)和阶段3(休息)中本发明的织物具有较高的冷却效果。在测试A中，本发明的蓝色产品提供了比参比产品低0.63℃的表面温度，在测试B中，该差为0.66℃。在使用白色织物的测试A和测试B中的温度降低类似地为0.46℃和0.6℃。
虽然已就一些具体实例描述了本发明，但许多修改和变化是可能的。

Claims (6)

1.一种纱线，所述纱线用于针织或编织使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤冷却的织物，所述纱线由尼龙66和无机添加剂二氧化钛组成，所述二氧化钛的量为1.6重量％，所述纱线
i)表现出低松散性和以1％～4％的卷曲模量为特征的低卷曲性；和
ii)具有以3:7～6:7的长宽比为特征的横截面，
其中，当所述织物在无生命的人体模型上检测并与比较用织物样品比较时，所述卷曲性和所述长宽比的组合、以及其与化学组成的结合提供了冷却效果。
2.如权利要求1所述的纱线，所述纱线的纤度为17分特～78分特。
3.一种织物，所述织物仅由一种权利要求1所述的纱线针织或编织而成，所述纱线含有1.6重量％的量的无机添加剂、表现出低卷曲性并具有扁平横截面。
4.一种制品，所述制品包含权利要求1所述的纱线，所述纱线表现出低卷曲性、具有扁平横截面并含有1.6重量％的量的无机添加剂，所述制品选自内衣、运动服、织袜、短袜、塑身衣、衬衫、工作服、运动装、套装和裤子。
5.一种制造织物的方法，所述织物用于使进行大量体力活动或者暴露于更高外界温度的穿着者的皮肤冷却，所述方法包括：
i)提供权利要求1所述的纱线，所述纱线含有尼龙66和1.6重量％的量的所述无机添加剂、表现出低松散性和低卷曲性并具有扁平横截面；和
ii)编织或针织织物或纺织品，
其中，所述步骤i)包括混合所述尼龙66的单体和二氧化钛，并进行聚合。
6.如权利要求5所述的方法，其中，提供纱线的所述步骤包括使用字母I形的纺丝用毛细孔对尼龙66纤维进行纺丝。
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