CN106835306B - 一种感温变色维纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种感温变色维纶纤维及其制备方法，该感温变色维纶纤维的表层包覆有可逆感温变色颜料，其制备步骤如下：1)维纶纺丝液的准备；2)纺丝；3)后处理。本发明在普通湿法纺丝设备中增加纺丝甬道、紫外辐射区，通过工业氮气的携带作用，将可逆感温变色颜料粘附至维纶纺丝液的表面，并与维纶纺丝液表层的聚乙烯醇进行快速混合，随着维纶纺丝液固化成型、缩甲醛处理以及高能紫外辐射的作用下，可逆感温变色颜料在维纶纤维的表层均匀分布、接枝固定，具有可逆感温变色效果好、牢度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于纺织技术领域，尤其是涉及一种感温变色维纶纤维及其制备方法。
背景技术
维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种，有着广泛的应用。感温变色纺织品近年来发展迅速，其产品在不同的温度环境呈现出不同的颜色，表现出前所未有的趣味性。除了趣味性，感温变色纺织品还具有保暖恒温性能，如在户外时，温度下降使织物呈现深色利于吸收阳光能量起到保暖作用；温度升高时，织物变成浅色或无色利于阳光能量的反射起到降温的作用。
目前，感温变色维纶纤维的制备主要有两种方法：机械混合和后整理涂层。机械混合属于均相混合，即在维纶纺织液中加入可逆感温变色颜料，为了提高显色效果往往需要添加较多的可逆感温变色颜料，较多的可逆感温变色颜料的加入会对维纶纤维的机械性产生较大的影响；后整理涂层则借助粘合剂的作用将可逆感温变色颜料粘附至纤维或织物的表面，其缺点是粘合剂易受到光、热、洗涤作用而老化或脱落，使得感温变色效果大打折扣。
发明内容
为克服均相混合制备感温变色维纶影响纤维的机械性能、后整理涂层易受到光、热、洗涤作用影响感温变色维纶的使用寿命的问题，本发明提供一种感温变色维纶纤维及其制备方法。
本发明是通过以下技术实现的：
一种感温变色维纶纤维，所述感温变色维纶纤维的表层包覆有可逆感温变色颜料。
对于感温变色维纶纤维，发明人认为纤维的变色只要表现在纤维的表层，可逆感温变色颜料在纤维表层的良好分布更有利于获得更好的显色效果且可以减少用量。因此，有别于传统的机械均相混合，本发明将可逆感温变色颜料主要分布于维纶的表层，通过可逆感温变色颜料与聚乙烯醇混合、甲醛缩聚以及紫外光引发接枝实现，无需借助粘合剂的作用。
优选地，所述可逆感温变色颜料包括低温变色可逆感温变色颜料、手感变色可逆感温变色颜料和高温变色可逆感温变色颜料中的一种或几种。
优选地，所述可逆感温变色颜料的中心粒径为0.1～1.0μm。
一种感温变色维纶纤维的制备方法，制备步骤如下：
1)维纶纺丝液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇切片溶于90～99℃水中，得到维纶纺丝液(1)；
2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝液(1)经喷丝板(2)喷出后，进入纺丝甬道(3)，携带有可逆感温变色颜料的工业氮气由入风口(4)进入纺丝甬道(3)，出风口(5)吹出，由纺丝甬道(3)而出的维纶纺丝液(1)被引入凝固浴(6)中固化成型，即得感温变色聚乙烯醇纤维；
3)后处理：感温变色聚乙烯醇纤维经导丝辊(7)、热压辊(8)、缩甲醛处理浴(9)、紫外辐射区(10)、水洗浴(11)、干燥辊(12)，收集得到感温变色维纶纤维(13)。
优选地，所述维纶纺丝液(1)中聚乙烯醇的重量百分比浓度为20～25％。
优选地，所述工业氮气中可逆感温变色颜料的浓度为1000～2000mg/L，通气量为0.1～0.5m3/min；所述热压辊(8)的温度为100～120℃，压力为0.3～0.5MPa；所述凝固浴(6)为浓度400～450g/L的硫酸钠水溶液。
优选地，所述缩甲醛处理浴(9)包括60～80g/L甲醛，200～220g/L硫酸、50～70g/L硫酸钠。
优选地，所述紫外辐射区(10)的辐照强度4000～6000μw/cm2。
优选地，所述纺丝甬道(3)为圆柱形，长度为25～35cm，直径为15～30cm；所述入风口(4)顶端低于喷丝板(2)出丝口水平位置1～5cm，所述出风口(5)底端高于纺丝甬道(3)最低端1～5cm。
优选地，纺丝速度为300～400m/min，感温变色维纶纤维的直径为40～80μm。
在本发明中，感温变色维纶纤维采用普通湿法纺丝设备进行纺丝，只需要增加纺丝甬道、紫外辐射区即可达到纺制感温变色维纶纤维的目的，这种局部的改造减少了生产成本，利于推广使用。纺丝甬道的使用是本发明得以实现的第一个重要区域。本发明所使用的气体为工业氮气，其它惰性气体也同样适用。工业氮气靠近喷丝板，携带有可逆感温变色颜料，在通过纺丝甬道时，工业氮气与维纶纺丝液接触的同时，可逆感温变色颜料随之粘附至维纶纺丝液的表面并与维纶纺丝液表层的聚乙烯醇进行快速混合。随着维纶纺丝液在凝固浴中固化成型，可逆感温变色颜料在维纶纤维的表层得到固定。紫外辐射区的使用是本发明得以实现的第二个重要区域。在凝固液中固化成型的感温变色聚乙烯醇纤维通过缩甲醛处理浴后进入紫外辐射区，在高能紫外辐射的作用下，甲醛、紫外辐射作用下，使可逆感温变色颜料、甲醛以维纶纤维接枝结合，通过共价键的形成，可逆感温变色颜料不易脱落，牢度较好。
本发明的有益效果在于：
1)在普通湿法纺丝设备中增加纺丝甬道、紫外辐射区，通过工业氮气的携带作用，将可逆感温变色颜料粘附至维纶纺丝液的表面，并与维纶纺丝液表层的聚乙烯醇进行快速混合，随着维纶纺丝液固化成型、缩甲醛处理以及高能紫外辐射的作用下，可逆感温变色颜料在维纶纤维的表层均匀分布、接枝固定，具有可逆感温变色效果好、牢度高的特点；
2)感温变色维纶纤维的纺制无需开发新型纺丝设备，只需普通湿法纺丝设备并进行局部改造即可，减少了生产成本，利于推广使用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中，1-维纶纺丝液，2-喷丝板，3-纺丝甬道，4-入风口，5-出风口，6-凝固浴，7-导丝辊，8-热压辊，9-缩甲醛处理浴，10-紫外辐射区，11-水洗浴，12-干燥辊，13-感温变色维纶纤维。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例一种感温变色维纶纤维的表层包覆有低温变色可逆感温变色颜料(中心粒径为0.1μm，市售)，该感温变色维纶纤维的制备步骤如下：
1)维纶纺丝液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇切片溶于90℃水中，得到维纶纺丝液1，该维纶纺丝液1中聚乙烯醇的重量百分比浓度为20％；
2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝液1经喷丝板2喷出后，进入纺丝甬道3，携带有低温变色可逆感温变色颜料的工业氮气由入风口4进入纺丝甬道3，出风口5吹出，由纺丝甬道3而出的维纶纺丝液1被引入凝固浴6中固化成型，即得感温变色聚乙烯醇纤维；在纺丝过程中，工业氮气中低温变色可逆感温变色颜料的浓度为1000mg/L，通气量为0.1m3/min；纺丝甬道3为圆柱形，长度为25cm，直径为15cm；入风口4顶端低于喷丝板2出丝口水平位置1cm，出风口5底端高于纺丝甬道3最低端1cm；
3)后处理：感温变色聚乙烯醇纤维经导丝辊7、热压辊8、缩甲醛处理浴9、紫外辐射区10、水洗浴11、干燥辊12，收集得到感温变色维纶纤维13。在后处理过程中，热压辊8的温度为100℃，压力为0.3MPa；凝固浴6为浓度400g/L的硫酸钠水溶液；缩甲醛处理浴9包括60g/L甲醛，200g/L硫酸、50g/L硫酸钠；紫外辐射区10的辐照强度4000μw/cm2。
本实施例所纺的一种感温变色维纶纤维的纺丝速度为300m/min，感温变色维纶纤维的直径为40μm。
实施例2
本实施例一种感温变色维纶纤维的表层包覆有手感变色可逆感温变色颜料(中心粒径为1.0μm，市售)，该感温变色维纶纤维的制备步骤如下：
1)维纶纺丝液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇切片溶于99℃水中，得到维纶纺丝液1，该维纶纺丝液1中聚乙烯醇的重量百分比浓度为25％；
2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝液1经喷丝板2喷出后，进入纺丝甬道3，携带有手感变色可逆感温变色颜料的工业氮气由入风口4进入纺丝甬道3，出风口5吹出，由纺丝甬道3而出的维纶纺丝液1被引入凝固浴6中固化成型，即得感温变色聚乙烯醇纤维。在纺丝过程中，工业氮气中手感变色可逆感温变色颜料的浓度为2000mg/L，通气量为0.5m3/min；纺丝甬道3为圆柱形，长度为35cm，直径为30cm；入风口4顶端低于喷丝板2出丝口水平位置5cm，出风口5底端高于纺丝甬道3最低端5cm；
3)后处理：感温变色聚乙烯醇纤维经导丝辊7、热压辊8、缩甲醛处理浴9、紫外辐射区10、水洗浴11、干燥辊12，收集得到感温变色维纶纤维13。在后处理过程中，热压辊8的温度为120℃，压力为0.5MPa；凝固浴6为浓度450g/L的硫酸钠水溶液；缩甲醛处理浴9包括80g/L甲醛，220g/L硫酸、70g/L硫酸钠；紫外辐射区10的辐照强度6000μw/cm2。
本实施例所纺的一种感温变色维纶纤维的纺丝速度为400m/min，感温变色维纶纤维的直径为80μm。
实施例3
本实施例一种感温变色维纶纤维的表层包覆有高温变色可逆感温变色颜料(中心粒径为0.5μm，市售)，该感温变色维纶纤维的制备步骤如下：
1)维纶纺丝液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇切片溶于95℃水中，得到维纶纺丝液1，该维纶纺丝液1中聚乙烯醇的重量百分比浓度为23％；
2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝液1经喷丝板2喷出后，进入纺丝甬道3，携带有高温变色可逆感温变色颜料的工业氮气由入风口4进入纺丝甬道3，出风口5吹出，由纺丝甬道3而出的维纶纺丝液1被引入凝固浴6中固化成型，即得感温变色聚乙烯醇纤维。在纺丝过程中，工业氮气中高温变色可逆感温变色颜料的浓度为1500mg/L，通气量为0.3m3/min；纺丝甬道3为圆柱形，长度为30cm，直径为20cm；入风口4顶端低于喷丝板2出丝口水平位置3cm，出风口5底端高于纺丝甬道3最低端3cm；
3)后处理：感温变色聚乙烯醇纤维经导丝辊7、热压辊8、缩甲醛处理浴9、紫外辐射区10、水洗浴11、干燥辊12，收集得到感温变色维纶纤维13。在后处理过程中，热压辊8的温度为110℃，压力为0.4MPa；凝固浴6为浓度420g/L的硫酸钠水溶液；缩甲醛处理浴9包括70g/L甲醛，210g/L硫酸、60g/L硫酸钠；紫外辐射区10的辐照强度5000μw/cm2。
本实施例所纺的一种感温变色维纶纤维的纺丝速度为350m/min，感温变色维纶纤维的直径为60μm。
Claims (9)
1.一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述感温变色维纶纤维的表层包覆有可逆感温变色颜料；
所述感温变色维纶纤维的制备方法如下：
1)维纶纺丝液的准备：将经过水洗后的聚乙烯醇切片溶于90～99℃水中，得到维纶纺丝液(1)；
2)纺丝：由计量泵输出的维纶纺丝液(1)经喷丝板(2)喷出后，进入纺丝甬道(3)，携带有可逆感温变色颜料的工业氮气由入风口(4)进入纺丝甬道(3)，出风口(5)吹出，由纺丝甬道(3)而出的维纶纺丝液(1)被引入凝固浴(6)中固化成型，即得感温变色聚乙烯醇纤维；
3)后处理：感温变色聚乙烯醇纤维经导丝辊(7)、热压辊(8)、缩甲醛处理浴(9)、紫外辐射区(10)、水洗浴(11)、干燥辊(12)，收集得到感温变色维纶纤维(13)。
2.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述可逆感温变色颜料包括低温变色可逆感温变色颜料、手感变色可逆感温变色颜料和高温变色可逆感温变色颜料中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述可逆感温变色颜料的中心粒径为0.1～1.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述维纶纺丝液(1)中聚乙烯醇的重量百分比浓度为20～25％。
5.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述工业氮气中可逆感温变色颜料的浓度为1000～2000mg/L，通气量为0.1～0.5m3/min；所述热压辊(8)的温度为100～120℃，压力为0.3～0.5MPa；所述凝固浴(6)为浓度400～450g/L的硫酸钠水溶液。
6.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述缩甲醛处理浴(9)包括60～80g/L甲醛，200～220g/L硫酸、50～70g/L硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述紫外辐射区(10)的辐照强度4000～6000μw/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，所述纺丝甬道(3)为圆柱形，长度为25～35cm，直径为15～30cm；所述入风口(4)顶端低于喷丝板(2)出丝口水平位置1～5cm，所述出风口(5)底端高于纺丝甬道(3)最低端1～5cm。
9.根据权利要求1所述的一种感温变色维纶纤维，其特征在于，纺丝速度为300～400m/min，感温变色维纶纤维的直径为40～80μm。
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