CN108691029A - 一种滑性凉爽纤维及其制备和应用 - Google Patents

一种滑性凉爽纤维及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滑性凉爽纤维及其制备和应用。该滑性凉爽纤维是以锦纶为芯材、以聚乙烯为皮材的皮芯结构复合纤维；由以下质量百分比的原料组成：锦纶30％‑70％和聚乙烯30％‑70％。该纤维丝强度高、韧性和稳定度好，手感丝滑凉爽，可用作纺织中的经线、纬线，有梭无梭均可使用；也可用于织成含有滑性凉爽纤维的织物，织成的织物服用性优良。所述滑性凉爽纤维的制备方法，在现有复合纤维的复合纺丝工艺基础上进行改进，主要为纺丝箱体中熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，PE熔体分配管的长度比PA熔体分配管的长度短30％‑40％，保证PE和PA两种特定差异很大的材料复合成功，实现单纯聚乙烯与单纯聚酰胺的紧密复合，操作方便，适于工业化生产。

Description

一种滑性凉爽纤维及其制备和应用
技术领域
本发明涉及复合纤维技术领域，具体涉及一种滑性凉爽纤维及其制备和应用。
背景技术
复合纤维(composite fiber)是多组分纤维(multicomponent fibers)的一种。在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，这种纤维称复合纤维，它是20世纪60年代发展起来的物理改性纤维，可用于填充料、织物、非织造布、医疗卫生用品等领域。利用复合纤维制造技术可以获得兼有两种或两种以上聚合物特性的双组分复合纤维或多组分复合纤维。市场上常用的双组分复合纤维有涤涤(涤纶和水溶性涤纶)复合纤维、涤锦(涤纶和锦纶)复合纤维、涤丙(涤纶和丙纶)复合纤维等等。
复合纤维有并列型、皮芯型、海岛型等结构，纤维横截面有圆形和异形。其中，皮芯型复合纤维，皮层和芯层各为一种聚合物；常见的皮芯型复合纤维如以锦纶为皮材、涤纶为芯材的皮芯结构复合纤维。
近年来，在纺织领域对复合纤维丝的研究越来越多。例如，中国专利申请CN201010534688.3公开了一种聚烯烃复合纤维，纤度为1.0-7.0dtex，横截面为圆形、皮芯结构，以含有纳米珍珠粉的聚烯烃为皮层，以含有凹凸棒土的聚烯烃为芯层，皮层与芯层的质量比为25：75-80：20，芯层中凹凸棒土的质量占芯层质量为1％-10％，皮层中纳米珍珠粉的质量占皮层质量为3％-20％；该纤维采用皮芯型复合熔融纺丝工艺制得，纤维具有亲肤性、抗静电性及保健功能以及珍珠般光泽和滑爽的手感，且增加了纤维的强度、耐热性、消除异味的作用；另外芯层中不含纳米珍珠粉，使纳米珍珠粉总使用量少，生产成本降低，附加值提高；可用于服装、医疗卫生用品、床上用品等。该聚烯烃复合纤维的皮层与芯层均采用聚烯烃，性能相近便于复合。
中国专利申请CN 201710085436.9公开了一种纳米纤维表面的皮芯复合纤维及其制备方法；纳米纤维表面的皮芯复合纤维，包括芯层，它还包括包裹在芯层外表面的纳米纤维皮层，纳米纤维皮层是由纳米纤维丝堆叠组成，纳米纤维丝的平均直径为100-500nm；纳米纤维表面的皮芯复合纤维的制备方法，包括步骤1)制备皮芯复合纤维，将由皮层聚合物和醋酸丁酸纤维素组成的皮层原料与芯层原料投入双组份皮芯型复合纺丝机中熔融纺丝，得到由芯层与皮层组成的皮芯复合纤维；2)将皮芯复合纤维浸泡在丙酮溶液中，利用丙酮萃取皮层中的醋酸丁酸纤维素后得到纳米纤维表面的皮芯复合纤维。该复合纤维既具有较大的比表面积又具有较好的机械性能。该皮芯复合纤维的皮层聚合物与芯层聚合物为同一种材料，在其采用的双组份皮芯型复合纺丝机中熔融纺丝得到由芯层与皮层组成的皮芯复合纤维，皮层聚合物与芯层聚合物为不同材料时，在其采用的双组份皮芯型复合纺丝机中熔融纺丝无法实现两种聚合物的复合。
聚酰胺(又称锦纶或尼龙，简称PA)纤维丝由于具有高强度且染色性、加工性优异，在纺织织物等领域中得以广泛应用，单纯锦纶纤维丝一般单独使用或者与其它纤维丝一起使用。
聚乙烯(PE)有优异的化学稳定性，在薄膜、塑料绳、管材、注射成型制品、电线包裹层等领域中应用广泛，在纺织纤维中基本无使用。
目前，现有技术中还未见采用单纯的聚乙烯与单纯的聚酰胺复合的复合纤维丝，主要是由于聚乙烯为低分子量、低熔点(熔点在135℃左右)、熔融时间长会碳化的聚合物；与高分子量、高熔点的聚酰胺的性能差别很大，在不使用任何添加物的前提下采用复合纤维的复合工艺无法直接复合成皮芯结构的复合纤维丝。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种滑性凉爽纤维，其是以单纯聚酰胺为芯材、以单纯聚乙烯为皮材的皮芯结构复合纤维，该纤维丝强度高、韧性和稳定度好，手感丝滑凉爽，织成的织物服用性优良。
本发明还提供了所述滑性凉爽纤维的制备方法，在现有复合纤维的复合纺丝工艺基础上进行改进，实现单纯聚乙烯与单纯聚酰胺的紧密复合，操作方便，适于工业化生产。
本发明提供的具体技术方案如下：
一种滑性凉爽纤维，是以锦纶为芯材、以聚乙烯为皮材的皮芯结构复合纤维；由如下质量百分比的原料组成：
锦纶(PA) 30％-70％；
聚乙烯(PE) 30％-70％。
本发明采用单纯锦纶为芯材，做纤维的骨架，强度高，熔点高，采用单纯聚乙烯为皮材，做纤维的表面，熔点低，选用皮材比芯材熔点低来做皮芯结构的复合材料，同时采用特定用量的两种纤维的结合，实现优势互补，既可以提高纤维丝的力学性能，又可使纤维丝具有丝滑凉爽的特点，在不使用任何添加物的前提下得到皮芯结构复合纤维。
为了达到更好的技术效果，进行以下优选：
所述滑性凉爽纤维中锦纶的线密度为15D-280D；所述滑性凉爽纤维中聚乙烯的线密度为15D-280D。
所述滑性凉爽纤维的线密度为50D-400D。
所述锦纶选用PA6；所述聚乙烯选用高密度聚乙烯(HDPE)；PA6的熔点在210℃-220℃，高密度聚乙烯的熔点在130℃-140℃，更利于两者的复合。
所述的滑性凉爽纤维的制备方法，包括步骤：
采用复合纺丝工艺，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件；PA为芯材，PE为皮材，分别经熔融挤压得到PA熔体和PE熔体，各熔体分别经过纺丝箱体中的熔体分配管、计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板进行纺丝，经冷却、导丝盘导出后卷取成型，得到滑性凉爽纤维。
其中，所述纺丝箱体中熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，所述PE熔体分配管的长度比PA熔体分配管的长度短30％-40％；保证PE和PA两种特定差异很大的材料能复合成功。
所述PA熔体经PA熔体分配管、计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板；所述PE熔体经PE熔体分配管、计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板。
所述导丝盘为热辊导丝盘，热辊导丝盘的摩擦系数为1.4-1.6(进一步优选为1.6)；本发明将热辊导丝盘摩擦系数增大，为1.4-1.6，设置的比本领域常用的摩擦系数0.4-1.0大，避免了PE在外层的滑性凉爽纤维在受热拉伸过程中打滑。
所述熔融挤压优选采用螺杆挤压机，PA熔融挤压时其螺杆挤压机的螺杆温度优选为220℃-270℃，PE熔融挤压时其螺杆挤压机的螺杆温度优选为140℃-180℃。
所述纺丝步骤，PA压力为100Kg-150Kg，PE压力为80Kg-120Kg；PA纺丝温度为230℃-280℃(进一步优选为240℃-280℃)，PE纺丝温度为180℃-240℃；进一步保证喷出熔体细流质量的均一。
所述复合纺丝工艺中，PA熔体的热媒采用联苯，PE熔体的热媒采用芳烃(例如合成萘酊)；主要用于对纺丝箱体中的熔体分配管、计量泵和纺丝组件起加热和保温作用。
所述滑性凉爽纤维可以为全拉伸丝(FDY)，PA熔体流速为400g/min-3200g/min，PE熔体流速为400g/min-3200g/min。
所述FDY的卷取速度为3000m/min-4000m/min。
本发明滑性凉爽纤维具有锦纶纤维的牢度，拒水性优良，服用性的手感柔软，触感凉爽，强度高、韧性和稳定度好，可用作纺织中的经线、纬线，有梭无梭均可使用；也可用于织成含有滑性凉爽纤维的织物，织成的织物服用性优良。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明滑性凉爽纤维伸长率在30％-75％，强度在3.1g/D-4.2g/D(可服用差别化纤维)，沸水收缩率在10％-20％，可见滑性凉爽纤维强度高、韧性和稳定度好，具有锦纶纤维的牢度，拒水性优良，服用性的手感柔软，触感凉爽，可广泛应用在纺织领域。
本发明滑性凉爽纤维的制备方法，在现有复合纤维的复合纺丝工艺基础上进行改进，将PE熔体分配管的长度设计的比PA熔体分配管的长度短30％-40％，保证PE和PA两种特定差异很大的材料复合成功，既充分利用了现有纺丝设备又实现了单纯聚乙烯与单纯聚酰胺的紧密复合，操作方便，适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明滑性凉爽纤维的横截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，以下附图和实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明滑性凉爽纤维为皮芯结构复合纤维，包括芯层1和包裹该芯层1的皮层2；其中，芯层1的材料为锦纶，皮层2的材料为聚乙烯。
实施例1
采用复合纺丝工艺，PA6熔体的热媒采用联苯，HDPE熔体的热媒采用芳烃(优热209，厂家：苏州凯美化工)，纺丝箱体中的熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，PE熔体分配管的长度比PA熔体分配管的长度短30％，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件，采用同心圆皮芯结构的喷丝板。
以30Kg PA6(纤维级长丝PA6切片，无锡市长安高分子材料有限公司)为芯材，70KgHDPE(纤维级HDPE切片，中国石油天然气股份有限公司)为皮材，PA6经螺杆温度为220℃的第一螺杆挤压机熔融挤压得到PA6熔体，HDPE经螺杆温度为180℃的第二螺杆挤压机熔融挤压得到HDPE熔体；PA6熔体经过PA熔体分配管、HDPE熔体经过PE熔体分配管，PA6熔体流速为400g/min，HDPE熔体流速为400g/min，计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板进行纺丝，纺丝时PA6压力为100Kg，HDPE压力为80Kg，PA6纺丝温度为240℃，HDPE纺丝温度为180℃，经冷却、摩擦系数为1.6的热辊导丝盘导出后卷取成型，卷取速度3000m/min，得到滑性凉爽纤维FDY。
该滑性凉爽纤维FDY为以PA6为芯材、以HDPE为皮材的皮芯结构复合纤维，其横截面见图1；其中PA6的线密度为15D，HDPE的线密度为35D，滑性凉爽纤维FDY的线密度为50D。
实施例2
采用复合纺丝工艺，PA6熔体的热媒采用联苯，HDPE熔体的热媒采用芳烃(优热209，厂家：苏州凯美化工)，纺丝箱体中的熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，PE熔体分配管的长度比PA熔体分配管的长度短40％，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件，采用同心圆皮芯结构的喷丝板。
以50Kg PA6(纤维级长丝PA6切片，无锡市长安高分子材料有限公司生产)为芯材，50Kg HDPE(纤维级HDPE切片，中国石油天然气股份有限公司生产)为皮材，PA6经螺杆温度为270℃的第一螺杆挤压机熔融挤压得到PA6熔体，HDPE经螺杆温度为175℃的第二螺杆挤压机熔融挤压得到HDPE熔体；PA6熔体经过PA熔体分配管、HDPE熔体经过PE熔体分配管，PA6熔体流速为1500g/min，HDPE熔体流速为3200g/min，计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板进行纺丝，纺丝时PA6压力为150Kg，HDPE压力为120Kg，PA6纺丝温度为280℃，HDPE纺丝温度为240℃，经冷却、摩擦系数为1.6的热辊导丝盘导出后卷取成型，卷取速度4000m/min，得到滑性凉爽纤维FDY。
该滑性凉爽纤维FDY为以PA6为芯材、以HDPE为皮材的皮芯结构复合纤维，其横截面见图1；其中PA6的线密度为120D，HDPE的线密度为280D，滑性凉爽纤维FDY丝的线密度为400D。
实施例3
采用复合纺丝工艺，PA6熔体的热媒采用联苯，HDPE熔体的热媒采用芳烃(优热209，厂家：苏州凯美化工)，纺丝箱体中的熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，PE熔体分配管的长度比PA熔体分配管的长度短35％，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件，采用同心圆皮芯结构的喷丝板。
以70Kg PA6(纤维级长丝PA6切片，无锡市长安高分子材料有限公司生产)为芯材，30KgHDPE(纤维级HDPE切片，中国石油天然气股份有限公司生产)为皮材，PA6经螺杆温度为250℃的第一螺杆挤压机熔融挤压得到PA6熔体，HDPE经螺杆温度为140℃的第二螺杆挤压机熔融挤压得到HDPE熔体；PA6熔体经过PA熔体分配管、HDPE熔体经过PE熔体分配管，PA6熔体流速为3200g/min，HDPE熔体流速为1000g/min，计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板进行纺丝，纺丝时PA6压力为120Kg，HDPE压力为100Kg，PA6纺丝温度为250℃，HDPE纺丝温度为200℃，经冷却、摩擦系数为1.6的热辊导丝盘导出后卷取成型，卷取速度3500m/min，得到滑性凉爽纤维FDY。
该滑性凉爽纤维FDY为以PA6为芯材、以HDPE为皮材的皮芯结构复合纤维，其横截面见图1；其中PA6的线密度为280D，HDPE的线密度为15D，滑性凉爽纤维FDY丝的线密度为295D。
对比例1
除了“采用复合纺丝工艺，PA6熔体的热媒采用联苯，HDPE熔体的热媒采用芳烃(优热209，厂家：苏州凯美化工)，纺丝箱体中的熔体分配管有两根：PA熔体分配管和PE熔体分配管，PE熔体分配管的长度与PA熔体分配管的长度相等，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件，采用同心圆皮芯结构的喷丝板。”和“热辊导丝盘摩擦系数为1.0”之外，其余操作同
实施例2。无法得到以PA6为芯材、以HDPE为皮材的皮芯结构复合纤维，得到的纤维丝中PA6与HDPE无法复合。
对比例2
除了“以20Kg PA6(纤维级长丝PA6切片，无锡市长安高分子材料有限公司生产)为芯材，80Kg HDPE(纤维级HDPE切片，中国石油天然气股份有限公司生产)为皮材，”之外，其余操作同实施例2，得到复合纤维FDY。
对实施例1-3制得的滑性凉爽纤维FDY和对比例2制得的复合纤维FDY进行性能检测，检测标准依据GB/T 14343-2008《化学纤维长丝线密度试验方法》，GB/T 14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》，GB/T 6505-2008《化学纤维长丝热收缩率试验方法》，GB/T6506-2001《合成纤维变形丝卷缩性能试验方法》。检测结果见表1：
表1
从表1数据可见，本发明的滑性凉爽纤维伸长率在30％-75％，强度在3.1g/D-4.2g/D(可服用差别化纤维)，沸水收缩率在10％-20％，各性能指标明显优于对比例2的复合纤维FDY(本发明性能指标数据与对比例2性能指标数据相比具有显著性差异，P＜0.05)，强度高、韧性和稳定度好，达到了纺织用纤维的要求，可安全应用于各类纺织品及服装；手感丝滑凉爽，可用于对织造具有凉爽感的织物，织成的织物服用性优良。
本发明中，各组分在本发明限定的用量范围内的任意组合均可得到具有皮芯结构的滑性凉爽纤维，如不同厂家生产的聚酰胺、聚乙烯种类的变化等均可得到具有皮芯结构的滑性凉爽纤维，制备过程中参数在本发明范围内的变化并不影响聚酰胺和聚乙烯的紧密复合。因此，在本发明限定的参数范围内的任意组合均适用于本发明。在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种滑性凉爽纤维，其特征在于，所述滑性凉爽纤维是以锦纶为芯材、以聚乙烯为皮材的皮芯结构复合纤维；由以下质量百分比的原料组成：
锦纶 30％-70％；
聚乙烯 30％-70％。
2.根据权利要求1所述的滑性凉爽纤维，其特征在于，所述锦纶的线密度为15D-280D；所述聚乙烯的线密度为15D-280D。
3.根据权利要求1或2所述的滑性凉爽纤维，其特征在于，所述锦纶选用聚酰胺6；所述聚乙烯选用高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的滑性凉爽纤维，其特征在于，所述滑性凉爽纤维的线密度为50D-400D。
5.根据权利要求1-4任一项所述的滑性凉爽纤维的制备方法，其特征在于，包括步骤：
采用复合纺丝工艺，纺丝箱体中的纺丝组件为皮芯型复合纺丝组件；锦纶为芯材，聚乙烯为皮材，分别经熔融挤压得到锦纶熔体和聚乙烯熔体，各熔体分别经过纺丝箱体中的熔体分配管、计量后进入同心圆皮芯结构的喷丝板进行纺丝，经冷却、导丝盘导出后卷取成型，得到滑性凉爽纤维；
其中，所述纺丝箱体中熔体分配管有两根：锦纶熔体分配管和聚乙烯熔体分配管，所述聚乙烯熔体分配管的长度比锦纶熔体分配管的长度短30％-40％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述导丝盘为热辊导丝盘，热辊导丝盘摩擦系数为1.4-1.6。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝步骤，锦纶压力为100Kg-150Kg，聚乙烯压力为80Kg-120Kg；锦纶纺丝温度为230℃-280℃，聚乙烯纺丝温度为180℃-240℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述滑性凉爽纤维为全拉伸丝，锦纶熔体流速为400g/min-3200g/min，聚乙烯熔体流速为400g/min-3200g/min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述全拉伸丝的卷取速度为3000m/min-4000m/min。
10.一种含有权利要求1-4任一项所述的滑性凉爽纤维的织物。
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