CN111394829A - 一种偏芯中空复合纤维及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，为解决复合纤维弹性卷曲率、恢复率差等问题，本发明提出了一种偏芯中空复合纤维及其制备方法，以聚合物B为芯层材料，以聚合物A为皮层材料复合而成，聚合物B的干热、沸水收缩率大于聚合物A的干热、沸水收缩率。制得具有优异的长效三维卷曲性能及蓬松性能的复合纤维，该复合纤维具有中空空腔，保暖效果优异，同时兼具吸湿排汗、透气的优点。本发明还提出了偏芯中空复合纤维在服装、家纺、装饰领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种偏芯中空复合纤维及其制备方法与应用。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对服装性能的要求越来越高，从原有的保暖需求已经慢慢转向舒适、美观、有益健康和安全等方面的追求。普通的纤维面料已经不能满足市场需要，因此差别化、功能化复合纤维的品种越来越多。而复合纺丝过程中以涤锦复合偏多，即将PET和PA两种聚合物以一定的比例熔融，经特殊的分配板分流，通过同一喷丝孔挤出成型。所得的涤锦复合丝既具有锦纶的质轻、耐磨、耐疲劳、高强度、易染色、吸湿等优点，又具有涤纶高弹性、高弹性回复性、高吸油性、高耐冲击性等优点，不同的分配比例及组合方式，其性能也有所差异。
申请号CN201810505599.2公开了一种涤锦皮芯型工业丝及其制备方法，分别以聚酯和聚酰胺为芯层和皮层材料，在芯层材料中加入聚酯-聚酰胺嵌段共聚物进行熔融纺丝，同一温度下聚酯-聚酰胺嵌段共聚物的粘度大于皮层材料小于芯层材料，克服了皮芯界面相容性差的问题，但该发明旨在解决涤锦复合相容性问题，并没有赋予复合纤维较好的柔顺性和回弹性等性能。申请号CN201610353402.9公开了“一种自卷曲复合长丝及其加工工艺”，该方法以PBT/TPEE为原料，在芯层添加功能性母粒，从偏芯喷丝板挤出成型后经后道拉升定型后制得三维卷曲长丝，母粒的添加不仅使得成本增加，纤维成型也相对困难。申请号CN200610118440.2公开了“一种PBT/PET三维卷曲纤维的制备方法及应用”，该方法以PET/PET为原料，制得三维卷曲长丝，虽然卷曲性能良好，但由于PET缺乏回弹性，从而制备的纤维弹性恢复率不足。申请号200610117221.2公开了一种PA6/PU复合三维卷曲纤维及其制备方法，该方法以PU为芯层，以PA6为皮层，通过偏芯结构喷丝板挤出后得到PA6/PU复合三维卷曲初生纤维，但由于PU昂贵，导致生产成本偏高。申请号201721215351.X公开了“一种偏芯中空纤维热风非织造布”，该发明的偏芯中空纤维从外至内顺次为外皮层、偏芯层和中空空腔，外皮层为聚乙烯，偏芯层为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯，偏芯层和外皮层之间通过复合纺丝工艺进行组合制备偏芯中空纤维，然后以该纤维制备的非织造布密度低、厚度大的优点，但该纤维的的三位卷曲效果不佳，并且以聚乙烯为皮层，纤维的手感、染色、抗静电和吸湿性能较差。
发明内容
为解决复合纤维弹性卷曲率、恢复率差等问题，本发明提出了一种偏芯中空复合纤维及其制备方法，制得具有优异的长效三维卷曲性能及蓬松性能的复合纤维，该复合纤维具有中空空腔，保暖效果优异，同时兼具吸湿排汗、透气的优点。本发明还提出了偏芯中空复合纤维在服装、家纺、装饰领域的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种偏芯中空复合纤维以聚合物B为芯层材料，以聚合物A为皮层材料复合而成，聚合物B的干热、沸水收缩率大于聚合物A的干热、沸水收缩率。受热时，芯层收缩率高，皮层收缩率低，这种收缩差带动整根纤维向芯层偏向的一侧收缩，从而产生三维卷曲结构。一般来说，纤维进行热定型时，热定型温度越高，收缩率越低，定型效果越稳定，即可实现永久定型效果。
所述的聚合物A为低收缩材料，聚合物B为高收缩材料，作为优选，所述聚合物A包括聚酰胺，如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56中的一种或几种。所述聚合物B为HSPET。相对于聚乙烯，聚酰胺具有较好的吸湿性和柔顺的手感，芯层的HSPET具有优异的热收缩性能，能够为复合纤维提供稳定三维卷曲结构。
聚合物A与聚合物B的质量比为7∶2-3∶4。
所述偏芯中空纤维的单丝纤度为1～4dtex，中空率为10～30％。皮层和芯层材料之间还有一个中空空腔，制得的纤维由于中空空腔结构减少了纤维的重量，并且能包含大量静止空气，使织物在轻便的同时提高了保暖性能；具有保暖、吸湿排汗、透气的优点；中空空腔在中间层相对于空腔在芯层，纤维的卷曲率和卷曲稳定度更高，所得的纤维的蓬松度和手感更好。
作为优选，所述复合纤维横的截面呈圆形或椭圆形，从外到内依次由皮层、中空空腔、芯层组成，且三部分的中心点互不重合。通过设计偏心的结构特征，赋予纤维三维卷曲性能，改善了纤维蓬松性，使复合纤维在三维空间进行卷曲，所得纤维膨松性好，手感柔顺，弹性回复率高，卷曲稳定性好，并且具有很好的染色性能。
作为优选，所述复合纤维的皮层截面积占总截面积的30％～70％、中空空腔的截面积占总截面积的10％～30％、芯层的截面积占总截面积的20％～40％。
所述的偏芯中空复合纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚合物A干燥后，加热熔融，得到纺丝熔体A；
(2)将聚合物B干燥后，加热熔融，得到纺丝熔体B；
(3)将上述得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自相对应的管道，经计量后，同时注入复合纺丝组件中进行纺丝、冷却、上油、拉伸定型、超喂松弛定型和卷绕等，得到偏芯中空复合纤维。
聚合物A的熔体通过熔体分配板上的第一导流槽中的第一导流孔流入形喷丝孔的α部分，聚合物B熔体通过熔体分配板上的第二导流槽中的第二导流孔后流入喷丝孔的β部分，然后通过冷却、冷却、上油、拉伸定型、超喂松弛定型和卷绕等，得到偏芯中空复合纤维。制得的偏芯中空纤维为螺旋状，从外至内顺次为外皮层、中空空腔和偏芯层。该纤维具有优异稳定的三维卷曲性能，蓬松性高；还兼具中空保暖、吸湿排汗、透气的优点。所述的偏芯中空复合纤维主要应用在服装、家纺、装饰领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：制得具有优异的长效三维卷曲性能及蓬松性能的复合纤维，该复合纤维具有中空空腔，保暖效果优异，同时兼具吸湿排汗、透气的优点。
附图说明
图1为一种喷丝板的俯视图；
图2为一种喷丝板的俯视图；
图3为一种喷丝板的俯视图；
图中，α：皮层，γ：中空空腔，β：芯层。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
图1所示的喷丝孔，皮层α、芯层β的外周为圆形，皮层α的内周为圆形，皮层呈不均匀的环，芯层β的外层与皮层α的内周相切，芯层β与皮层α之间形成中空空腔γ。皮层α截面积、中空空腔γ的截面积、芯层β的截面积分别占总截面积的30％，30％，40％，皮层α的中心点、中空空腔的中心点γ和偏芯层β的中心点互不重合。
图2所示的喷丝孔，皮层α、芯层β的外周为圆形，皮层α的内周为圆形，皮层呈不均匀的环，芯层β的外层与皮层α的内周相切，芯层β与皮层α之间形成中空空腔γ。皮层α截面积、中空空腔γ的截面积、芯层β的截面积分别占总截面积的70％，10％，20％，皮层α的中心点、中空空腔的中心点γ和偏芯层β的中心点互不重合。
图3所示的喷丝孔，皮层α、芯层β的外周为圆形，皮层α的内周为圆形，皮层呈不均匀的环，芯层β的外层与皮层α的内周相切，芯层β与皮层α之间形成中空空腔γ。皮层α截面积、中空空腔γ的截面积、芯层β的截面积分别占总截面积的50％，20％，40％，皮层α的中心点、中空空腔的中心点γ和偏芯层β的中心点互不重合。
实施例1
(1)将特性粘度0.70d1/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.47的PA6置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA6切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为245℃-255℃-265℃-268℃-268℃-268℃，经加热得到PA6纺丝熔体A。
(3)将得到的PA6和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比3∶4分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图1所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，即偏芯中空复合纤维1。
实施例2
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.8的PA66置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA66切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-270℃-275℃-275℃-275℃-275℃，经加热得到PA66纺丝熔体A。
(3)将得到的PA66和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比3∶4分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图1所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，即偏芯中空复合纤维2。
实施例3
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.45的PA56置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA56切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为260℃-265℃-270℃-270℃-270℃-270℃，经加热得到PA56纺丝熔体A。
(3)将得到的PA56和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比3∶4分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图1所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，即偏芯中空复合纤维3。
实施例4
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.47的PA6置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA6切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为245℃-255℃-265℃-268℃-268℃-268℃，经加热得到PA6纺丝熔体A。
(3)将得到的PA6和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比7∶2分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图2所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，即偏芯中空复合纤维4。
实施例5
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.8的PA66置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA66切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-270℃-275℃-275℃-275℃-275℃，经加热得到PA66纺丝熔体A。
(3)将得到的PA66和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比7∶2分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图2所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，偏芯中空复合纤维5。
实施例6
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.45的PA56置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA56切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为260℃-265℃-270℃-270℃-270℃-270℃，经加热得到PA56纺丝熔体A。
(3)将得到的PA56和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比7∶2分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图2所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，偏芯中空复合纤维6。
实施例7
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.47的PA6置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA6切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为245℃-255℃-265℃-268℃-268℃-268℃，经加热得到PA6纺丝熔体A。
(3)将得到的PA6和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比5∶3分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图3所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，偏芯中空复合纤维7。
实施例8
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.8的PA66置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA66切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-270℃-275℃-275℃-275℃-275℃，经加热得到PA66纺丝熔体A。
(3)将得到的PA66和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比5∶3分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图3所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，偏芯中空复合纤维8。
实施例9
(1)将特性粘度0.70dl/g的HSPET置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为160℃，干燥时间10h，干燥后含水率为30ppm，将干燥后的HSPET切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为265℃-275℃-285℃-290℃-290℃-290℃，经加热得到HSPET纺丝熔体B。
(2)将相对粘度2.45的PA56置于真空转鼓干燥箱中，干燥温度为120℃，干燥时间10h，干燥后含水率为200ppm，将干燥后的PA56切片加入螺杆塑化挤出机进行加热塑化，螺杆各区温度为260℃-265℃-270℃-270℃-270℃-270℃，经加热得到PA56纺丝熔体A。
(3)将得到的PA56和HSPET纺丝熔体分别通过各自的熔体管道，按照质量分数比5∶3分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，通过图3所示的喷丝板孔挤出。
设定拉伸定型倍率1.8，拉伸定型温度105℃；超喂松弛定型的超喂率为10％；超喂松弛定型温度为150℃，经卷绕成型得到双组分并列卷曲复合纤维，偏芯中空复合纤维9。
测试例
对实施例1-9制备得到的偏芯中空复合纤维1-9进行性能测试，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出偏芯中空复合纤维三维卷曲性能，蓬松性高；本发明皮层和芯层材料之间还有一个中空空腔，制得的纤维具有中空保暖、吸湿排汗、透气的优点。中空空腔在中间层相对于空腔在芯层，纤维的卷曲率和卷曲稳定度更高，所得的纤维的蓬松度和手感更好。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述的复合纤维以聚合物B为芯层材料，以聚合物A为皮层材料复合而成，聚合物B的干热、沸水收缩率大于聚合物A的干热、沸水收缩率。
2.根据权利要求1所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述的聚合物A为低收缩材料，聚合物B为高收缩材料，聚合物A与聚合物B的质量比为7：2-3：4。
3.根据权利要求1或2所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述聚合物A包括聚酰胺，如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述聚合物B包括HSPET。
5.根据权利要求1所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述偏芯中空纤维的单丝纤度为1～4dtex，中空率为10～30%。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述复合纤维横的截面呈圆形或椭圆形，从外到内依次由皮层（α）、中空空腔（γ）、芯层（β）组成，且三部分的中心点互不重合。
7.根据权利要求6所述的一种偏芯中空复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的皮层（α）截面积占总截面积的30%~70%、中空空腔（γ）的截面积占总截面积的10%~30%、芯层（β）的截面积占总截面积的20%~40%。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的偏芯中空复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
（1）将聚合物A干燥后，加热熔融，得到纺丝熔体A；
（2）将聚合物B干燥后，加热熔融，得到纺丝熔体B；
（3）将上述得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自相对应的管道，经计量后，同时注入复合纺丝组件中进行纺丝、冷却、上油、拉伸定型、超喂松弛定型和卷绕等，得到偏芯中空复合纤维。
9.一种根据权利要求1-5中任一项所述的偏芯中空复合纤维在服装、家纺、装饰领域上的应用。
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