CN110924161A - 基于负离子发生原理的pvc涤纶包覆丝及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝及其生产工艺，包括一由涤纶长丝组成的芯丝，在芯丝外部通过包覆工艺涂覆有包覆层，所述包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯50～70份；负离子发生粒子1～3份；热稳定剂1～3份；增塑剂20～28份；抗氧剂2～6份；碳酸钙填料4～12份。在光线照射到包覆丝上时，负离子发生粒子在紫外线的照射下，通过崔离原理，使空气发生电离，使得室内的负氧离子增加。本发明打破传统遮阳材料只能用于炎热环境来实现降温的单一功能，能够在遮阳的同时，改善室内环境和空气质量，在遮阳材料领域属于首创，值得广泛推广应用。

Description

基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝及其生产工艺
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝及其生产工艺。
背景技术
如今，遮阳面料技术的发展，大大改善了人们的生活环境，提高了生活品质。遮阳面料，顾名思义就是指用来遮挡太阳强光和有害光线侵入的面料。它具有其它面料所不具有的部分功能，如调节室内温度、调节自然光线、透景等，能有效的阻挡紫外线，利于黄色光线的生成。随着我国工业技术的高速发展和人们生活水平的不断提高，对功能遮阳材料的需求日益增长，研究开发具有特殊功能的PVC包覆丝极为需要。
截止2013年，遮阳面料分为：环保面料、玻纤面料和聚酯面料。环保面料主要成份是100％聚酯，俗称“涤纶”；玻纤面料主要是PVC包覆玻璃纤维；聚酯面料则是PVC包覆涤聚酯纤维。涤纶面料由于是100％聚酯纤维，具有环保的特性，所以在市场上有着广泛应用。由于涤纶面料的成份特性所以是阻燃效果是同类遮阳面料中最佳的。不论在工作或家中，安全总是每个人的重点，而100％不含聚氯乙烯成分(PVC)遮阳布对此最为关注。遮阳面料分环保和不环保的，环保的面料质地各方面比较柔软，不环保的遮阳面料覆层碳酸钙加的比较多，比较硬。
CN109930385A公开了一种高阻燃软质PVC包覆聚酯丝的高分子复合遮阳材料，由PVC树脂粉、阻燃剂、其他辅料合成；其中，阻燃剂主要原料包括：磷酸脂、锡酸锌、金属氢氧化物、十溴二苯乙烷、三氧化二锑，同时含有氯化聚氯乙烯和氯化石蜡；其包覆聚酯纤维织成具有高阻燃性能的阳光面料，极限氧指数可超过32.0％；本发明通过以上复配体系可从气相和固相共同作用，明显提高软质PVC包覆聚酯丝的高分子复合遮阳材料的阻燃性，使其极限氧指数达到了32.4％，解决了软质PVC包覆聚酯丝的高分子复合遮阳材料极限氧指数低的问题，明显提高产品的阻燃效率，降低产品的火灾危险性，使产品更具有竞争力，这一创新使软质高分子的阻燃性在纺织领域得到了突破。CN103627114A提供了一种高稳定的PVC包覆材料及其制备方法，该PVC包覆材料主要由：PVC、聚酯增塑剂、抗紫外线吸收剂、抗静电剂、钛白粉、高效阻燃剂、高色牢度颜料制备而成。采用本发明所述PVC包覆材料和高强度聚酯纤维包覆制备成的PVC包覆丝稳定性高，用其所生产的的遮阳材料在赤道国家的高温高湿地区不变形，色牢度达到国标6-7级，阻燃级别达到美国NFPA701-2010，抗金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、黑曲霉、球毛壳霉、出芽短梗霉、嗜松青霉、绿色胶霉等细菌或霉菌的效果达99％以上。
上述专利技术记载的传统的PVC涤纶包覆纱在遮阳功能的基础上，尽管解决了隔热。防紫外线、防火等问题。但是仍然存在一些问题，遮阳面料的使用虽然很好的起到了防止因日晒
导致的紫外线直射、温度升高等对人体一系列不适的作用，但遮阳的同时也限制了空气的流通，在以窗帘等作为遮阳载体使用时，往往室内的空气质量较差，而且遮阳面料的使用季节为夏季，温度本身较高，温度降低但空气流通问题却无法避免，遮阳面料的孔隙太大遮阳效果不好，空隙太小太密，则空气无法正常与室内交换，导致人体仍然会出现不适的感觉。遮阳材料如何能兼顾防高温与良好的空气质量问题，这成为了遮阳材料领域技术人员亟待解决的一个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种质地柔软、细度可控，在降低室内温度、紫外线照射的情况下，能够有效改善室内空气质量，同时保证面料平整度的具有远红外发射功能的PVC涤纶包覆丝及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，包括一由涤纶长丝组成的芯丝，在芯丝外部通过包覆工艺涂覆有包覆层，所述包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：
聚氯乙烯50～70份；
负离子发生粒子1～3份；
热稳定剂1～3份；
增塑剂20～28份；
抗氧剂2～6份；
碳酸钙填料4～12份。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯60份，负离子发生粒子2份，热稳定剂2份，增塑剂24份，抗氧剂4份，碳酸钙填料8份。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述负离子发生粒子为负离子粉，负离子粉为电气石粉与镧系元素/稀土元素的混合物。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述负离子粉的粒径不同。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述聚氯乙烯为分子量为1000或1000以下的低分子量PVC混合物，热稳定剂为钙锌类稳定剂，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯或环氧大豆油，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述包覆层的厚度为5～10μm。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，所述芯丝为多根涤纶长丝组成的涤纶长丝束结构。
一种生产基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝的工艺，该方法包括如下步骤：
(1)、功能性PVC母粒制备：
a、以质量份计，称取以下组分的原料
聚氯乙烯50～70份，负离子发生粒子1～3份，热稳定剂1～3份，增塑剂20～28份，抗氧剂2～6份，碳酸钙填料4～12份；
b、将各组分混合后投入高速混合器内进行高速混合；
c、搅拌冷却后转移至加料斗，加料斗经输送装置送入双螺杆主机；
d、由切粒机切成粒子，形成功能性PVC母粒；
(2)、PVC涤纶包覆丝的制备：
a、将多根涤纶长丝组成涤纶长丝束，并放入长丝架，经张力定位装置穿入模具；
b、将功能性PVC母粒加入料斗，经螺杆挤出机加热、塑化、熔融后送入模具；
c、由牵引盘带动涤纶长丝束经过模头进行包覆；
d、包覆完成后的PVC涤纶包覆丝经循环冷却水冷却，再进入自动线径检测器后缠绕。
上述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝的生产工艺，所述包覆过程中施加于涤纶长丝束上的张力为0.05kG。
本发明基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝及其生产工艺的优点是：通过在PVC母粒中加入负离子发生粒子，使得包覆层内分布大量负离子发生粒子，这些负离子发生粒子分布在涤纶长丝束周向。其一，由于太阳光线包含了紫外线与红外线，在光线照射到包覆丝上时，负离子发生粒子在紫外线的照射下，通过崔离原理，使空气发生电离，被击中的电子附着于邻近的水和氧气分子并使它转化为空气负离子，即负氧离子，能够使得室内的负氧离子增加，改善室内空气环境。其二，离子粉体中的成分是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，类质同象发育，因为其热电性和压电性，使极性离子在平衡位置振动而引起偶极矩变化产生远红外波段的电磁辐射，远红外可加速水分子运动，使普通水变成活性水，从而使水的渗透力、扩散力、溶解力、代谢力增强，并产生水保护膜。对于循环系统，可起到扩张毛细血管，增强血液循环，促进新陈代谢，增强淋巴循环的作用。对于细胞组织，可使细胞活化，使老死细胞排泄或赋予再生能力，可增强细胞能量，增强细胞的功能和活力等作用。高负离子粉体中产生的负氧离子具有较高的活性，有着很强的氧化还原的作用，能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，从而达到抗菌杀菌的目的。本发明的包覆层赋予了涤纶长丝优异的负离子发生及远红外发射功能。本发明打破传统遮阳材料只能用于炎热环境来实现降温的单一功能，能够在遮阳的同时，改善室内环境和空气质量，在遮阳材料领域属于首创，值得广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明PVC涤纶包覆丝的截面结构示意图；
图2为PVC涤纶包覆丝的电镜照片示意图；
图3为PVC涤纶包覆丝的横截面电镜照片示意图；
图4为涤纶长丝包覆前后的拉伸性能分布直方图；
图5为本发明实施例2的PVC涤纶包覆丝的截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
实施例1：
如图1、2、3所示，一种基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，包括一由涤纶长丝组成的芯丝1，芯丝1为多根涤纶长丝2组成的涤纶长丝束结构。在芯丝1的外部通过包覆工艺涂覆有包覆层3，包覆层3的厚度为10μm。PVC涤纶包覆丝的线径为0.3mm。在实际制备过程中，包覆丝的颜色可以通过在制备功能性PVC母粒时添加颜料进行调节，也可以在双螺杆挤出机熔融功能性PVC母粒时添加颜料进行调节。包覆层3由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯50份；负离子发生粒子1份；热稳定剂1份；增塑剂20份；抗氧剂2份；碳酸钙填料4份。聚氯乙烯为分子量为1000或1000以下的低分子量PVC混合物，热稳定剂为钙锌类稳定剂，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯或环氧大豆油，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。负离子发生粒子为负离子粉4，负离子粉4为电气石粉与镧系元素的混合物。
如图4所示，为PVC涤纶包覆丝与涤纶长丝的断裂强力及断裂伸长率的直方图，由图可知，涤纶长丝经包覆层包覆后所形成的PVC涤纶包覆丝断裂强力明显增大，使用寿命得到延长。
传统的遮阳材料为了确保本身具有一定的硬挺度及成型性，并且涤纶长丝与包覆层之间需要一定的线径比例，需要选择线径相对较大的涤纶长丝，由此涂覆在外的包覆层厚度就不能太大，选择较小线径的涤纶长丝，则需要包覆较大厚度的包覆层，对生产提出了更高的要求，并且成本较高，硬度过大导致后续织造遮阳材料出现困难。本发明的PVC涤纶包覆丝的芯丝1为多根涤纶长丝2组成的涤纶长丝束结构，这种结构与添加的负离子粉4相结合有着很多的优点，第一，由单根涤纶长丝改为多根涤纶长丝束，在PVC涤纶包覆丝所需求的线径规格不变的情况下，与传统单根涤纶长丝相比，包覆形成的包覆丝质地更加的柔软，能够给包覆层3提供更大的厚度空间并且硬度相对较小。第二，包覆层3厚度增加则相当于可以添加更多的负离子粉4，大大增加了负氧离子的产生。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。
本发明生产基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝的工艺，包括如下步骤：
(1)、功能性PVC母粒制备：
a、以质量份计，称取以下组分的原料
聚氯乙烯50～70份，负离子发生粒子1～3份，热稳定剂1～3份，增塑剂20～28份，抗氧剂2～6份，碳酸钙填料4～12份；
b、将各组分混合后投入高速混合器内进行高速混合；
c、搅拌冷却后转移至加料斗，加料斗经输送装置送入双螺杆主机；
d、由切粒机切成粒子，形成功能性PVC母粒；
(2)、PVC涤纶包覆丝的制备：
a、将多根涤纶长丝2组成涤纶长丝束，并放入长丝架，经张力定位装置穿入模具；
b、将功能性PVC母粒加入料斗，经螺杆挤出机加热、塑化、熔融后送入模具；
c、由牵引盘带动涤纶长丝束经过模头进行包覆；
d、包覆完成后的PVC涤纶包覆丝经循环冷却水冷却，再进入自动线径检测器后缠绕。
在包覆过程中，为了能够控制熔融状态的功能性PVC母粒相对均匀、快速的包覆在涤纶长丝束的周向表面，在步骤(2)a中，施加于涤纶长丝束上的张力为0.05kG。
实施例2：
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于，包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯60份，负离子发生粒子2份，热稳定剂2份，增塑剂24份，抗氧剂4份，碳酸钙填料8份。包覆层3的厚度为8μm。PVC涤纶包覆丝的线径为0.5mm。负离子发生粒子为负离子粉4，负离子粉4为电气石粉与稀土元素的混合物。
如图1、5所示，从外部看，相邻涤纶长丝2之间能够产生较多的空隙5，并且表面积与单根涤纶长丝相比大大增加。由于功能性PVC母粒在经螺杆挤出机加热、塑化、熔融后送入模具的状态已经变成熔融态，其具有较大的黏度，因此在向涤纶长丝束表面进行包覆时，功能性PVC母粒液体可部分填充进空隙5内，而且与涤纶长丝束的外表面结合面更大，更加牢固，包覆层3不易剥离。
实施例3：
本实施例与实施例1、2相同部分不再赘述，其不同之处在于，包覆层3由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯70份；负离子发生粒子3份；热稳定剂3份；增塑剂28份；抗氧剂6份；碳酸钙填料12份。包覆层3的厚度为5μm。PVC涤纶包覆丝的线径为0.8mm。负离子发生粒子为负离子粉4，负离子粉4为电气石粉、镧系元素及稀土元素的混合物。
实施例4：
本实施例与实施例1、2、3相同部分不再赘述，其不同之处在于，在本实施例中，负离子发生粒子为负离子粉4，负离子粉4在粒径为4～8μm的范围内，粒径的大小为不规律选择。不同粒径混合的负离子粉4组合，能够对包覆层3内部的热转化效率进行平衡，使得包覆层3内部的热量恒定，有效控制遮阳面料单位面积热量的均匀发散，并且单位面积激发的负氧离子相对均匀。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，包括一由涤纶长丝组成的芯丝，在芯丝外部通过包覆工艺涂覆有包覆层，其特征在于：所述包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：
聚氯乙烯50～70份；
负离子发生粒子1～3份；
热稳定剂1～3份；
增塑剂20～28份；
抗氧剂2～6份；
碳酸钙填料4～12份。
2.根据权利要求1所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是，所述包覆层由以下重量份数的原材料制备而成：聚氯乙烯60份，负离子发生粒子2份，热稳定剂2份，增塑剂24份，抗氧剂4份，碳酸钙填料8份。
3.根据权利要求1或2所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是：所述负离子发生粒子为负离子粉，负离子粉为电气石粉与镧系元素/稀土元素的混合物。
4.根据权利要求3所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是：所述负离子粉的粒径不同。
5.根据权利要求1所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是：所述聚氯乙烯为分子量为1000或1000以下的低分子量PVC混合物，热稳定剂为钙锌类稳定剂，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯或环氧大豆油，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
6.根据权利要求1所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是：所述包覆层的厚度为5～10μm。
7.根据权利要求1所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝，其特征是：所述芯丝为多根涤纶长丝组成的涤纶长丝束结构。
8.一种制备如权利要求1～7任一项所述的PVC涤纶包覆丝的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)、功能性PVC母粒制备：
a、以质量份计，称取以下组分的原料
聚氯乙烯50～70份；负离子发生粒子1～3份；热稳定剂1～3份；增塑剂20～28份；抗氧剂2～6份；碳酸钙填料4～12份；
b、将各组分混合后投入高速混合器内进行高速混合；
c、搅拌冷却后转移至加料斗，加料斗经输送装置送入双螺杆主机；
d、由切粒机切成粒子，形成功能性PVC母粒；
(2)、PVC涤纶包覆丝的制备：
a、将多根涤纶长丝组成涤纶长丝束，并放入长丝架，经张力定位装置穿入模具；
b、将功能性PVC母粒加入料斗，经螺杆挤出机加热、塑化、熔融后送入模具；
c、由牵引盘带动涤纶长丝束经过模头进行包覆；
d、包覆完成后的PVC涤纶包覆丝经循环冷却水冷却，再进入自动线径检测器后缠绕。
9.根据权利要求8所述的基于负离子发生原理的PVC涤纶包覆丝的制备方法，其特征是：所述包覆过程中施加于涤纶长丝束上的张力为0.05kG。
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