CN104178840A - 一种聚酯纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚酯纤维，该纤维中至少含有聚酯类聚合物和平均粒径为0.1～1.0微米的氮化硼无机粒子，所述氮化硼无机粒子占纤维总重为0.5～5wt%。本发明的聚酯纤维具有冷感且保持良好强伸度。

Description

一种聚酯纤维

技术领域

    本发明涉及一种聚酯纤维，该聚酯纤维中含有氮化硼无机粒子。

背景技术

随着地球气候逐渐变暖，具有功能性织物逐渐受到人们重视。尤其是炎热潮湿的夏天，人们希望穿一些凉爽性的吸湿快干的衣物以达到降低人体对环境温度的要求。近年，作为夏季用的面料，研究了使用穿着时引起凉爽的感觉，赋予清凉感的接触冷感优异的纤维的面料，作为制得这样的接触冷感优异的纤维的方法，过去实施了提高纤维的吸水性或提高纤维的传热性的方法等，或者可以引入羧基或羧基等亲水性基德树脂纤维，还可以引入含有混入了传热性高的填料的树脂的纤维或对表面实施了镀敷处理的纤维等。然而，使用了这样的纤维的场合，虽然确实在理论上能得到接触冷感，但实际上进行人的官能实验的时候，基本上与普通的纤维没有什么不一样，没有能实际感到接触冷感。

中国专利200910196878.6公开了一种纳米氮化硼PP纤维以及制造方法，该工艺的特征是将氮化硼母粒与聚丙烯PP进行熔融共混纺丝，氮化硼母粒的含量为1～10%，氮化硼母粒中氮化硼含量为1～10%，即纤维中氮化硼含量为0.01～1%，得到的纤维具有抗菌功能，氮化硼的粒径为20～80nm。但是该专利对氮化硼无机粒子的分散方法没有任何说明。

中国专利201110295850.5公开了一种优异的接触冷感衣料，该衣料为双面结构的针织物，衣料的总毛圈的30～70%是由接触冷感优异的纤维形成的毛圈，含有热塑性弹性体和平均粒径为0.2～3.0微米的无机填料。无机填料中并没有提及氮化硼。另外，该专利中的接触冷感优异的纤维，不是为了赋予接触冷感性，而是以防止湿润时的发粘感为目的，添加无机填料，同时提高与皮肤接触时的肌肤触感或脱衣时的肌肤脱离感。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有冷感及良好强伸度积、沸水收缩率的聚酯纤维。

本发明的冷感聚酯纤维至少含有聚酯类聚合物和平均粒径为0.1～1.0微米的氮化硼无机粒子，且氮化硼无机粒子占纤维总重为0.5～5wt%。

聚酯类聚合物作为纤维的主要成分，可以赋予纤维良好的使用性能。本发明的聚酯类聚合物没有特别的限定，可以列举的有聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的改性共聚物等。可以单独使用，也可以两种以上并用。

本发明的冷感聚酯纤维中含有的无机粒子为氮化硼无机粒子，其结晶形状没有特别的限定，可以是立方晶形或六方晶形等，优选为六方晶形。纤维中无机粒子的存在，赋予纤维接触冷感的性能。这是因为无机粒子具有良好的热传导性能，通过快速导热使人体产生接触冷感。六方氮化硼是陶瓷材料中导热最大的材料之一，导热率为石英的十倍，在垂直于 c 轴方向上有较高的热导率60W/(m·K)；另外，无机粒子的添加，使得纤维的表面也得到改性形成了微小的凹凸，使得纤维制成的面料与肌肤之间的接触感有了微小的改变，提高了舒适性。

本发明的冷感聚酯纤维中含有的氮化硼无机粒子优选为六方晶形，六方氮化硼是一种软性材料，莫氏硬度仅为2，摩擦系数低至0.16，高温下不增大，可以很好降低对纺丝设备的磨耗，可以得到良好的纺丝作业性，并得到优异的冷感聚酯纤维并保持很好的舒适性。

本发明的冷感聚酯纤维满足以下条件：

A．0.5≤单丝纤度≤1.5dtex ； 

B、强伸度积≥17；

C．沸水收缩率≤15% 。

此处的强伸度积可以通过如下公式计算得到：

强伸度积＝强度（cN/dtex）×（断裂伸长率（%）^0.5）。

纤维强度高的话，可以使织物具有较高的强力，但是为了得到较高的纤维强度一般会在制造时提高延伸的倍率，这样的话，纤维强度虽然有了提高，但纤维的伸长率会变低，在后加工过程易产生毛羽，纺织等工程的通过性会相应地变差。因此，为了得到优异的断裂伸长率以及较高的强度，控制纤维的强伸度积为17以上。

本发明的冷感聚酯纤维，可以通过下列方法制造得到：将聚酯类聚合物和将含有氮化硼无机粒子的母粒一起投入料仓，经混料器混合后喂入螺杆挤压机的进口，纺丝或进一步加工后得到冷感聚酯纤维。

本发明中使用的含有氮化硼无机粒子的母粒中，氮化硼和基础聚合物聚酯类的重量比为20～30：80～70。

本发明中使用的氮化硼无机粒子最终在纤维中的含有量为0.5～5wt%。

本发明的冷感聚酯纤维，可以采用任何公知的熔融纺丝方法得到。

由于冷感纤维中含有无机粒子，有良好的热传导性。使用该冷感纤维纺制的织物相对于普通织物有更好的清凉型。使用该纤维织造的织物相对于普通织物能有效的使皮肤温度下降2～4度，并且能够保持良好的强伸度。同时，该纤维的制造方法适用现公开的各种熔融纺丝方法，并且不含重金属，属于对环境没有危害的绿色纤维，可有效地大量生产。

本发明中涉及的参数的测试方法如下所示：

（1）纤维中的元素含量测定方法：

测试仪器：iCAP-6500型（Thermo Scientific制造） 

测试方法：硼元素含量测定

前处理：灰化后碱熔，酸提取法

           测定：US EPA6010C 电感耦合等离子光谱法。 

（2）无机粒子的平均分散粒径：

通过扫描电镜SEM或透射电镜TEM对纤维或母粒的表面和断面进行观察，得到电子图像，再通过winrof软件处理得到无机粒子的平均分散粒径。

（3）织物表面降低温度的测定方法：

 测定仪器：KES-7，红外感应温度摄像机

 测定步骤：在10cm×10cm面积，一定质量的热板上贮存设定的热，热量设定为人体皮肤温度33度，将面积为20cm×20cm的试料放置在热板的表面，试料表面接触后，使用红外感应温度摄像机测定试料表面的温度变化。红外感应温度摄像机的拍摄时间为5min，拍摄间隔为5sec，最终织物表面降低温度（MAX）的计算公式：

织物表面降低温度=热板设定温度-织物表面最低温度。

（4）纤维的强度、断裂伸长率和强伸度积

将样品在拉伸试验机（ORIENTEC产（Tensilon）UCT－100）上以JIS-L1013（1999）8.5.1标准实验中的定速伸长条件进行测定。样品长度为20cm、拉伸速度为20cm/分，试验次数为10次。另外，断裂伸长率是由S-S曲线中最大强力时纤维的伸长来求得。强伸度积可以通过下面的公式求得，

强伸度积＝强度（cN/dtex）×（断裂伸长率（%）^0.5）。

（5）沸水收缩率测定方法

使用JIS L 1013标准测定纱线的沸水收缩率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%立方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为2.5wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，螺杆挤压机在285℃温度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度在285℃条件下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.9%。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，进入第一罗拉（1GR），速度为2500m/min，再经绕速度为2500m/min的第二罗拉（2GR）后进入卷取机卷取制得预取向丝POY，卷取机的卷取速度为2450m/min。

制得的预取向丝POY在假捻机上加工，加工速度为500m/min、延伸温度为160度、延伸倍率为1.7的条件下进行延伸假捻加工，制得假捻丝DTY。测试得到假捻丝DTY单丝纤度达到0.5dtex，断裂伸长率达到32.3%，强度达到3.13dtex/cN，强伸度积为17.8，沸收为7.5%。本实施例中纤维中含有的无机粒子的平均分散粒径通过测试得到为0.5微米，用该纤维假捻丝DTY100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为2度。结果见表1。

实施例2

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%六方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为25wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，螺杆挤压机在285℃温度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度在285℃条件下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.9%。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，进入第一罗拉（1GR），速度为2500m/min，再经绕速度为2500m/min的第二罗拉（2GR）后进入卷取机卷取制得预取向丝POY，卷取机的卷取速度为2450m/min。

制得的假捻丝DTY在假捻机上加工，加工速度为500m/min、延伸温度为160℃、延伸倍率为1.55的条件下进行延伸假捻加工，制得假捻丝DTY。测试得到假捻丝DTY的单丝纤度达到1.0dtex，断裂伸长率达到34.5%，强度达到2.97dtex/cN，强伸度积为17.4，沸收为8.1%。本实施例中纤维中含有的无机粒子的平均分散粒径通过测试得到为0.3微米，并用该纤维假捻丝DTY100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为3.5度。结果见表1。

实施例3

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%六方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为2.5wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，螺杆挤压机在285℃温度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度在285℃条件下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.9%。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR（温度为90℃），并在第一热辊上缠绕6~7圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6~7圈（温度为130℃），第一热辊与第二热辊间的拉伸倍率为1.10，经拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由第三罗拉（3GR），速度为4000m/min，再经第四罗拉（4GR），速度为4100m/min，将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼（DSD），卷取机的卷取速度为4000m/min。

测试得到DSD的单丝纤度达到1.0dtex，断裂伸长率达到34.2%，强度达到2.91dtex/cN，强伸度积为17.0，沸收为5.2%。本实施例中纤维中含有的无机粒子的平均分散粒径通过测试得到为0.3微米，并用该纤维DSD100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为2.5度。结果见表1。

实施例4

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%六方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为25wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，螺杆挤压机在285℃温度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度在285℃条件下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.9%。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR（温度为90℃），并在第一热辊上缠绕6~7圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6~7圈（温度为130℃），第一热辊与第二热辊间的拉伸倍率为1.15，经拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由第三罗拉（3GR），速度为4500m/min，再经第四罗拉（4GR），速度为4600m/min，将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼（DSD），卷取机的卷取速度为4500m/min。

测试得到DSD的单丝纤度达到1.0dtex，断裂伸长率达到31.2%，强度达到3.07dtex/cN，强伸度积为17.1，沸收为6.1%。本实施例中纤维中含有的无机粒子的平均分散粒径通过测试得到为0.3微米，并用该纤维DSD100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为3.5度。结果见表1。

比较例1

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%六方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为40wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY单丝纤度达到0.5dtex，伸度达到28.6%，强度达到2.53dtex/cN，，强伸度积为13.5，沸收为8.1%。用该纤维假捻丝DTY100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为4.0度。该纤维织物虽然有明显的冷感效果，但是单丝强伸度发生明显下降。结果见表1。

比较例2

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%六方型氮化硼无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为2.0wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY单丝纤度达到1.0dtex，伸度达到31.7%，强度达到3.43dtex/cN，，强伸度积为19.3，沸收为5.4%。用该纤维假捻丝DTY100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为1.5度。该纤维织物虽然保持良好的强伸度，但是没有优异的冷感效果。结果见表1。

比较例3：

将大有光聚酯切片干燥至水分100ppm以下，含有20%氧化钛无机粒子的母粒喂入小料仓，设定母粒添加量为30wt%，经过混料器混合后进入螺杆挤压机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY单丝纤度达到1.0dtex，伸度达到31.7%，强度达到3.54dtex/cN，，强伸度积为19.9，沸收为5.1%。用该纤维100%使用纺制的织物，使用红外感应温度摄像机拍摄测试得到织物表面降低温度为1.0度。该纤维织物没有明显的冷感效果。结果见表1。

Claims (3)

1.一种聚酯纤维，其特征是：该纤维中至少含有聚酯类聚合物和平均粒径为0.1～1.0微米的氮化硼无机粒子，所述氮化硼无机粒子占纤维总重为0.5～5wt%。

2.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其特征是：氮化硼无机粒子的结晶形为六方晶形。

3.根据权利要求1或2所述的聚酯纤维，其特征是：所述纤维满足以下条件：

A．0.5≤单丝纤度≤1.5dtex  

B．强伸度积≥17 

C．沸水收缩率≤15%。