CN111321486B - 一种耐高温抗折的复合单丝及其制备和应用 - Google Patents
一种耐高温抗折的复合单丝及其制备和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于纺织工业纱线生产技术领域,更具体地涉及一种耐高温抗折复合单丝及其制备和应用。本发明的耐高温抗折复合单丝,包括皮层材料和芯层材料,皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为(1~6):(9~4)。本发明的耐高温抗折复合单丝可用作于鞋面材料、家纺用品、渔具材料、过滤网、网布或皮带的基材。本发明将PBT作为皮层材料、PA6作为芯层材料,充分利用了PBT皮层的高强度、耐高温特性以及PA6芯层的柔软及高弹性能,从工艺上充分实现了各组分材料的性能互补,制成一种具有高拉伸强度、热稳定性以及抗弯折性能的皮芯结构复合单丝,其断裂强度为4.2‑5.7CN/D,断裂伸长率为45‑55%,耐弯折强度高达300万次以上。
Description
技术领域
本发明属于纺织工业纱线生产技术领域,更具体地涉及一种耐高温抗折的复合单丝及其制备和应用。
背景技术
复合单丝作为一种复合型的纤维材料,其产品具有表面光滑、色泽绚丽、防水、防油、防紫外线、阻燃、凉爽、耐磨、使用寿命长等优点,在纺织品、装潢用品、渔网、钓鱼线、滤网、工艺饰品等的应用上有巨大的市场空间和潜力。
然而,现有技术中的复合单丝普遍存在耐温性能、耐弯折性能不佳、强度及柔软度不足等缺点,且在使用过程中复合长丝容易出现破皮等问题,无法满足纺织品、家具装饰、渔具用品等对于耐高温、耐弯折等特性的需求,从而限制了复合单丝的进一步发展。
聚酰胺纤维俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA),是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,它的合成是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一个重要里程碑。尼龙丝可制成弹力丝,其强力、韧性、耐磨性好,居所有纤维之首。在民用上,可以混纺或纯纺成各种医疗及针织品,如各种耐磨的尼龙袜,尼龙纱巾,蚊帐,尼龙花边,弹力尼龙外衣,各种尼龙绸或交织的丝绸品;在工业上尼龙丝大量用于织带、帘子线、钓鱼线、滤网、缝纫线、工业用布、缆绳、传送带、帐篷、渔网、工艺饰品、盘发圈等行业。但由于尼龙丝耐晒、耐光性能较差,因此不宜作为在阳光照射条件下使用的材料。因此,如何改进尼龙使得其改善缺陷,发挥优势,使得其更好的为社会各行各业服务显得尤为重要。
发明内容
鉴于背景技术存在的上述技术问题,需要提供一种具有耐高温、耐弯折性能的复合单丝。
为实现上述目的,本发明的第一方面,提供了一种耐高温抗折的复合单丝,其包括皮层材料和芯层材料,所述皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,所述皮层材料与芯层材料的用量比为(1~6):(9~4)。
优选的,所述皮层材料与芯层材料的用量比为3:7、4:6或5:5。
优选的,所述复合单丝的直径为1~3.5mm。
优选的,所述复合单丝的D数为30D、40D、50D、60D、70D、80D、90D、100D或110D。
优选的,所述复合单丝的D数为80~100D。
本发明的第二方面,提供了一种耐高温抗折复合单丝的制备方法,其包括以下步骤:
将皮层材料与芯层材料分别熔融,得到皮层熔融材料和芯层熔融材料,所述皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,所述皮层材料与芯层材料的用量比为(1~6):(9~4),优选地,所述皮层材料与芯层材料的用量比为3:7、4:6或5:5;
分别将所述皮层熔融材料和芯层熔融材料注入皮层喷丝孔和芯层喷丝孔;
喷丝,得到包括皮层材料和芯层材料的复合单丝熔体;
冷却,采用环吹风装置对所述复合单丝熔体进行脉冲吹风冷却,得到初生复合单丝;
给湿上油、卷绕受丝和拉伸导丝,得到所述复合单丝。
优选的,所述喷丝步骤的出丝速度为50~60m/min。
优选的,所述冷却步骤中脉冲吹风冷却包括第一段风速0.2~0.5m/s,温度≤30℃,第二段风速0.5~0.8m/s,温度≤6℃,第三段风速0.7~1.2m/s,温度≤4℃。
优选的,所述拉伸导丝包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为5~6。
本发明的第三方面,提供了一种耐高温抗折的复合单丝的应用,所述复合单丝用作于鞋面材料、家纺用品、渔具材料、过滤网、网布或皮带的基材。
区别于现有技术,上述技术方案至少具有以下有益效果:本发明提供的耐高温抗折复合单丝,将PBT作为皮层材料、PA6作为芯层材料,从而充分利用PBT皮层的高强度、耐高温特性以及PA6芯层的柔软及高弹性能,避开其各自的缺点,从工艺上充分实现了各组分材料的性能互补,制成一种具有高拉伸强度、热稳定性以及抗弯折性能的皮芯结构复合单丝,克服了现有技术中复合单丝耐温性能、耐弯折性能不佳、强度及柔软度不足等问题。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合具体实施例详予说明。应理解,这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例中,聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate,PBT),是最坚韧的工程热塑材料之一。PBT是半结晶材料,有非常好的化学稳定性、机械强度、弹力稳定性、电绝缘特性和高耐热性,在汽车、机械设备、精密仪器部件、电子电器、纺织等领域得到广泛的应用。本发明实施例中所用的PBT可直接从市场购得。
本发明实施例中,聚酰胺纤维俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA),是世界上出现的第一种合成纤维。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同,可制得多种不同的聚酰胺,聚酰胺品种多达几十种,其中以PA6、PA66和PA610的应用最广泛。本发明实施例中所用的PA6具有轻质、韧性好、耐化学品和高弹性能等特点,可直接从市场购得。
实施例1
本实施例的耐高温抗折复合单丝1,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为1:9。
本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法为:以质量比1:9的皮芯重量精确计量,称取PBT与PA6,分别将PBT与PA6熔融,得到熔融PBT和熔融PA6,接着分别将熔融PBT和熔融PA6注入皮层喷丝孔和芯层喷丝孔;经喷丝,得到包括皮层材料和芯层材料的复合单丝熔体;采用环吹风装置对复合单丝熔体进行脉冲吹风冷却,得到初生复合单丝;接着经给湿上油、卷绕受丝和拉伸导丝,得到复合单丝1。喷丝过程中,出丝速度为50m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.3m/s,温度28℃,第二段风速0.6m/s,温度6℃,第三段风速1.0m/s,温度4℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为5。所制复合单丝1的直径为3mm,纤度为90D。
实施例2
本实施例的耐高温抗折复合单丝2,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为2:8。本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法参见实施例1。喷丝过程中,出丝速度为60m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.4m/s,温度28℃,第二段风速0.8m/s,温度5℃,第三段风速1.2m/s,温度4℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为6。所制复合单丝2的直径为1.5mm,纤度为50D。
实施例3
本实施例的耐高温抗折复合单丝3,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为3:7。本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法参见实施例1。喷丝过程中,出丝速度为55m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.2m/s,温度25℃,第二段风速0.5m/s,温度4℃,第三段风速0.7m/s,温度3℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为5.5。所制复合单丝3的直径为2mm,纤度为70D。
实施例4
本实施例的耐高温抗折复合单丝4,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为4:6。本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法参见实施例1。喷丝过程中,出丝速度为50m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.3m/s,温度30℃,第二段风速0.6m/s,温度5℃,第三段风速0.7m/s,温度4℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为6。所制复合单丝4的直径为1mm,纤度为30D。
实施例5
本实施例的耐高温抗折复合单丝5,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为5:5。本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法参见实施例1。喷丝过程中,出丝速度为58m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.5m/s,温度26℃,第二段风速0.8m/s,温度6℃,第三段风速1.1m/s,温度3℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为6。所制复合单丝5的直径为2.5mm,纤度为80D。
实施例6
本实施例的耐高温抗折复合单丝6,它由皮层材料和芯层材料两层结构组成;皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,皮层材料与芯层材料的用量比为6:4。本实施例的耐高温抗折复合单丝的制备方法参见实施例1。喷丝过程中,出丝速度为53m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却包括第一段风速0.2m/s,温度24℃,第二段风速0.5m/s,温度6℃,第三段风速0.7m/s,温度4℃;拉伸导丝过程包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为5.1。所制复合单丝6的直径为3.1mm,纤度为100D。
在本发明的其它实施例中,本发明的耐高温抗折复合单丝按照规格可以相应地制备成30D、40D、50D、60D、70D、80D、90D、100D或110D不同规格的产品。
在本发明的其它实施例中,复合单丝制备过程中,喷丝步骤的出丝速度可以设置为50~60m/min;冷却步骤中,脉冲吹风冷却的第一段风速为0.2~0.5m/s,温度≤30℃,第二段风速0.5~0.8m/s,温度≤6℃,第三段风速0.7~1.2m/s,温度≤4℃。
实施例7 80D单丝的物理性能测试和分析
单丝的性能测试方法及采用的设备为:
测试仪器:INSTRON-4466强力试验机,英国INSTRON公司生产,测试方法及标准参照SC5005-1988中的相关规定执行,拉伸速度为300mm/min。
本实施例对纤度为80D的PBT单丝1、PA6单丝1、实施例5中制备得到的耐高温抗折复合单丝5以及中国大陆市售的复合单丝(对比例1)和中国台湾市售的复合单丝(对比例2)的物理性能进行测试,测试结果如表1:
表1物理性能测试结果(纤度80D)
组别 | 断裂强度(CN/D) | 断裂伸长率(%) | 断裂功(CN.CM) | 耐弯折性能(次) |
PBT单丝1 | 3.62 | 18.89 | 3521 | 35万 |
PA6单丝1 | 3.23 | 12.53 | 3214 | 120万 |
实施例5 | 4.28 | 44.29 | 6895 | 600万 |
对比例1 | 3.68 | 32.62 | 5245 | 200万 |
对比例2 | 3.72 | 35.21 | 4978 | 260万 |
实施例8 90D单丝的物理性能测试和分析
本实施例对纤度为90D的PBT单丝2、PA6单丝2、实施例1中制备得到的耐高温抗折复合单丝1以及中国大陆市售的复合单丝(对比例3)和中国台湾市售的复合单丝(对比例4)的物理性能进行测试,测试结果如表2:
表2物理性能测试结果(纤度90D)
组别 | 断裂强度(CN/D) | 断裂伸长率(%) | 断裂功(CN.CM) | 耐弯折性能(次) |
PBT单丝2 | 3.83 | 19.23 | 3754 | 20万 |
PA6单丝2 | 3.54 | 13.26 | 3465 | 50万 |
实施例1 | 4.89 | 45.51 | 7124 | 650万 |
对比例.3 | 4.11 | 36.54 | 5625 | 150万 |
对比例4 | 4.09 | 38.96 | 5136 | 200万 |
实施例9 100D单丝的物理性能测试和分析
本实施例对纤度为100D的PBT单丝3、PA6单丝3、实施例6中制备得到的耐高温抗折复合单丝6以及中国大陆市售的复合单丝(对比例5)和中国台湾市售的复合单丝(对比例6)的物理性能进行测试,测试结果如表3:
表3物理性能测试结果(纤度100D)
由表1-3的物理性能测试结果可知,相比于PBT单丝、PA6单丝以及国内市售的复合单丝,本发明的耐高温抗折复合单丝具有更优越的断裂强度、断裂伸长率、断裂功以及耐弯折性能。
本发明通过上述原材料和制备步骤得到了耐高温抗折复合单丝,将PBT作为皮层材料、PA6作为芯层材料,由于皮层涤纶的熔点是255-260℃,充分利用了PBT皮层的高强度、耐高温特性以及PA6芯层的柔软及高弹性能,避开其各自的缺点,从工艺上充分实现了各组分材料的性能互补,且其断裂强度为4.2-5.7CN/D,断裂伸长率为45-55%,耐弯折强度高达300万次以上。本发明提供的耐高温抗折复合单丝具有良好的耐久性和尺寸稳定性,弹性佳且在非极端环境下的温度变化不明显;手感柔软、耐磨性好,拉伸弹性和压缩弹性好,干湿态条件下均有很好的伸缩性能;具备优良的耐化学药品性、耐光性和耐热性。
需要说明的是,尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述,但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此,基于本发明的创新理念,对本文所述实施例进行的变更和修改,或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域,均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐高温抗折的复合单丝,其特征在于,包括皮层材料和芯层材料,所述皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,所述皮层材料与芯层材料的用量比为(1~6):(9~4),所述耐高温抗折的复合单丝制备方法包括以下步骤:
将皮层材料与芯层材料分别熔融,得到皮层熔融材料和芯层熔融材料,所述皮层材料为PBT,芯层材料为PA6,所述皮层材料与芯层材料的用量比为(1~6):(9~4);
分别将所述皮层熔融材料和芯层熔融材料注入皮层喷丝孔和芯层喷丝孔;
喷丝,得到包括皮层材料和芯层材料的复合单丝熔体;
冷却,采用环吹风装置对所述复合单丝熔体进行脉冲吹风冷却,得到初生复合单丝,所述脉冲吹风冷却包括第一段风速0.2~0.5m/s,温度≤30℃,第二段风速0.5~0.8m/s,温度≤6℃,第三段风速0.7~1.2m/s,温度≤4℃;
给湿上油、卷绕受丝和拉伸导丝,所述拉伸导丝包括第一级拉伸,温度80℃;第二级拉伸,温度88℃;第三极拉伸,温度105℃;且拉伸的总倍数为5~6,得到所述复合单丝。
2.根据权利要求1所述的复合单丝,其特征在于,所述皮层材料与芯层材料的用量比为3:7、4:6或5:5。
3.根据权利要求1所述的复合单丝,其特征在于,所述复合单丝的直径为1~3.5mm。
4.根据权利要求1所述的复合单丝,其特征在于,所述复合单丝的D数为30D、40D、50D、60D、70D、80D、90D、100D或110D。
5.根据权利要求4所述的复合单丝,其特征在于,所述复合单丝的D数为80~100D。
6.根据权利要求1所述的耐高温抗折的复合单丝,其特征在于,所述喷丝步骤的出丝速度为50~60m/min。
7.一种耐高温抗折的复合单丝的应用,其特征在于,所述复合单丝用作于鞋面材料、家纺用品、渔具材料、过滤网、网布或皮带的基材,所述复合单丝为权利要求1-6中任一项所述。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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