CN107460587A - 一种相变储热包芯纱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有储热和调温功能的包芯纱的制备方法。包括下述步骤:1)通过牵引罗拉引纱匀速通过聚乙二醇储槽完成棉纱芯纱浸渍;2)通过环锭纺或转杯纺方式制得涤纶/锦纶等双包覆层结构包芯纱。采用上述工艺制备的相变储热包芯纱及其制成的织物,具有典型的储热和调温功能,包芯纱储热效果好、传热效率高、循环稳定性好,持久耐用,适用范围广,且具有相对柔软轻薄等较好的服用性能。本方法加工过程简单、快速、经济,安全,无需胶囊化或涂布,无需使用特殊设备,能够降低成本,提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有相变储热及调温功能包芯纱的制备方法。尤其涉及一种通过环锭纺或转杯纺方式制备具有相变储热及调温功能包芯纱的方法。
背景技术
最早开始相关研究的是美国的Hansen,他将二氧化碳先溶解到溶剂中,然后将其注入纤维的中空部分。在织造前,利用一些特殊的方法将中空部分密封,使纤维中的二氧化碳等气体发生气、液(固)之间的相变,使其达到保温的目的。当温度降低时,调温纤维中空部分的液体固化,气体在其中的溶解度降低,从而使纤维的有效体积增大,织物的绝热性能提高;反之,温度升高时绝热性能降低。由于使用过程中易造成气体逸出,因此其调温效果耐久性有待改进。
美国农业部南方实验室的Vigo等将SrCl2·6H2O、CaCl2·6H2O等带有结晶水的无机固-液相变材料充填到聚丙烯和人造丝等一些中空纤维中。但是这种纤维调温效果的耐久性差,经过反复升降温后,无机盐便失去结晶水从纤维中析出,不再具有实用价值。
Frost、Vigo、Bruno等开展了将聚乙二醇浸渍在中空纤维内部或整理在织物表面等的一系列的研究工作。发现这些织物经过150次冷却和加热循环后,仍具有吸放热功能。但由于中空纤维的直径较粗,也很难避免纤维表面沾有聚乙二醇,所以工业化得推广价值也很小。
20世纪80年代中期,Vigo等将分子量为500~8000的二羟甲基二羟基乙二脲(DMDHEU)和聚乙二醇等交联剂以及催化剂一起混合后制成了均匀的水溶液,再将羊毛织物、棉和涤棉等织物在溶液中浸渍,经过后处理后得到了增重大于50%的织物,该类织物在0~50℃范围内都具有明显的吸热效果。
美国Triangle公司合成了直径15~40μm的微胶囊。这种微胶囊具有吸热作用,将其整理在织物表面,就使织物具有了调节温度的功能。Triangle公司申请了一项关于具有可逆蓄热特点纤维的专利,这种纤维是在直径为1.0~10.0μm的微胶囊中封入石蜡类碳氢化合物,然后经过和聚合物溶液一起纺丝而制得的。
英国玛莎(Marks&Spencer)公司开发的温度可调节系列内衣中应用了Outlast公司微胶囊相变技术;香港福田实业集团与美国杜邦公司合作,采用Outlast相变材料微胶囊技术,生产出具有温度调节功能的针织面料,制成了温度响应型智能服装。
天津工业大学马晓光等将正硅酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水常温水解聚合成二氧化硅网状结构凝胶,然后加入醇类相变材料而制成复合相变材料,最后将复合相变材料与粘合剂混合后涂布在纺织面料的表面制成智能调温纺织品。
天津工业大学张兴祥等以石蜡、聚醚、脂肪族聚酯、芳香族聚酯醚、脂肪族聚酯醚或它们的混合物为芯或岛组分,采用熔融复合纺丝方法,制备出具有调温功能的复合纤维,纤维的储热量达到35J/g。
日本钟纺公司开发出能够使服装内温度保持在舒适范围的聚酰胺纤维“ThermoSupport”,该纤维是一种芯层为温度可调节聚合物、皮层为尼龙6的皮芯型复合纤维。
目前以相变技术为基础具有调温功能的纤维和织物的主要缺陷包括,循环稳定性差,相变焓低,要求纤维具有中空结构,需要预先胶囊化,制备过程复杂、或生产成本高等问题。因此,克服现有相变储热纤维、纱线或织物技术的主要缺陷,通过简单、快速、有效、经济的方法制备出具有较高热焓值的相变储热功能纱线或织物是一项亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种简单、经济、快速、循环稳定性好、热焓值高、无需胶囊化或涂布、具有储热和调温功能的包芯纱的制备方法。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案包括下列步骤:
1) 通过牵引罗拉引纱匀速通过聚乙二醇(PEG)储槽完成芯纱浸渍;
2) 通过环锭纺或转杯纺方式制得棉/涤纶/锦纶包芯纱。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱具有三层结构,即以棉纱为芯纱,采用PEG作为相变储热材料,采用涤纶等作为中间包覆纱,采用锦纶等作为外包覆纱。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱,通过棉纱芯纱浸渍方式吸附相变材料,其步骤如下:
首先将干燥后的PEG 加热至完全融化(若PEG分子量较低,常温下为粘流态则可干燥后直接使用)或采用乙醇溶解,然后将棉纱通过牵引罗拉引纱匀速通过PEG熔体槽或PEG乙醇溶液槽,通过浸渍使棉纱吸附熔融PEG直至饱和,牵引速度控制在5~50 cm/min范围。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱,其芯纱包括不同支数和不同等级的各种棉纱材料。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱,通过改进的环锭纺或转杯纺方式制备,其步骤如下:
生产工艺包括:待棉纱吸附的PEG固化或乙醇蒸发后,将浸渍后的棉纱作为芯纱,通过环锭纺或转杯纺方式将涤纶粗纱以5-30°螺旋夹角对芯纱进行缠绕,作为中间包覆层;将锦纶以45-85度螺旋夹角对包覆了中间层纱的纱线进行缠绕,作为外包覆层。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱,通过改进的环锭纺方式制备,其实施过程如下:
在加装了长丝喂入装置的环锭细纱机上,芯纱沿径向切线方向退绕,经过加装的预牵伸机构和导轮,自集棉器喂入前罗拉。而包覆纱按传统方法从后罗拉喂入。芯纱与牵伸后的包覆纱相合并,同时经过集棉器及前罗拉, 再由锭子共同回转加捻而成包芯纱。
进一步地,本发明所述的相变储热包芯纱,通过改进的转杯纺方式制备,其实施过程如下:
在增加纺杯空心锭子和芯纱退绕装置的转杯纺纱机上,芯纱通过轴向空心锭子进入纺杯,与经过分梳进入凝聚槽的包覆纱在纺杯高速回转加捻的作用下形成转杯纺包芯纱,之后由引纱罗拉引出并卷绕成筒子。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)具有储热和调温功能,热焓值高、储热效果好、传热效率高;2)包芯纱可直接使用或编织后使用,且具有相对柔软轻薄等较好的服用性能;3)制备方法简单、经济、快速,无须胶囊化或涂布;4)不含有毒、可挥发成分;5)使用寿命长,调温性能稳定,可适应反复水洗等日常操作;6)相变温度可调,适用温度范围较宽。
Claims (8)
1.一种相变储热包芯纱的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
1) 通过牵引罗拉引纱匀速通过聚乙二醇(PEG)储槽完成芯纱浸渍;
2) 通过环锭纺或转杯纺方式制得棉/涤纶/锦纶包芯纱。
2.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,以棉纱为芯纱,采用PEG作为相变储热材料,采用涤纶等作为中间包覆纱,采用锦纶等作为外包覆纱。
3.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤1)中,芯纱浸渍反应的配方如下:一定量的PEG(平均分子量600~10000)和棉纱[普梳棉单纱规格,一般按支数划分有70—56、55—44、43—37、36—29、28—19、18—17 、16—10、9—7、6—3;精梳棉单纱规格,按支数划分有150—131、130—111、110—91 、90—71、70—56、55—44、43—37、36—29、28—19、18—16。废纺纱、新型纺纱等]。
4.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤1)中,通过棉纱芯纱浸渍方式吸附相变材料,其步骤包括:将干燥后的PEG 加热至完全融化(若PEG分子量较低,常温下为粘流态则可干燥后直接使用)或采用乙醇溶解,然后将棉纱通过牵引罗拉引纱匀速通过PEG熔体槽或PEG乙醇溶液槽,通过浸渍使棉纱吸附熔融PEG直至饱和,牵引速度控制在5~50 cm/min范围。
5.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤2)中,芯纱材料包括:普梳纱、精梳纱、废纺纱、新型纺纱等。
6.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤2)中,采用环锭纺或转杯纺方式制得相变储热包芯纱,芯纱材料包括普梳纱、精梳纱等,其步骤包括:待棉纱吸附的PEG固化或乙醇蒸发后,将浸渍后的棉纱作为芯纱,通过环锭纺或转杯纺方式将涤纶粗纱以5-30°螺旋夹角对芯纱进行缠绕,作为中间包覆层;将锦纶以45-85度螺旋夹角对包覆了中间层纱的纱线进行缠绕,作为外包覆层。
7.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤2)中,通过改进的环锭纺方式制得相变储热包芯纱,芯纱材料包括普梳纱、精梳纱等,其步骤包括:在加装了长丝喂入装置的环锭细纱机上,芯纱沿径向切线方向退绕,经过加装的预牵伸机构和导轮,自集棉器喂入前罗拉。而包覆纱按传统方法从后罗拉喂入。芯纱与牵伸后的包覆纱相合并,同时经过集棉器及前罗拉, 再由锭子共同回转加捻而成包芯纱。
8.根据权利1所述的相变储热包芯纱,其特征在于,在所述步骤2)中,通过改进的转杯纺方式制得相变储热包芯纱,芯纱材料包括普梳纱、精梳纱等,其步骤包括:在增加纺杯空心锭子和芯纱退绕装置的转杯纺纱机上,芯纱通过轴向空心锭子进入纺杯,与经过分梳进入凝聚槽的包覆纱在纺杯高速回转加捻的作用下形成转杯纺包芯纱,之后由引纱罗拉引出并卷绕成筒子。
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