CN111394990A - 一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、应用 - Google Patents

一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、应用。其中，其制备方法，包括：对基体纤维依次进行机械高弹、等离子改性防泼溅处理、高温烘箱焙烘、络筒成型。本发明的制备工艺绿色环保无污染，流程简单，降低生产成本和人工成本；本发明的无氟环保防泼溅高弹纤维可直接上机织造成防泼溅飞织鞋面，可直接做成无氟环保防泼溅鞋子，经测试洗前洗后沾水性都能达到最高级5级，满足飞织鞋防泼溅性能的要求。

Description

一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、 应用
技术领域
本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、应用。
背景技术
目前市场上经常用于纺织品的“无氟环保防泼溅”整理剂都是含氟，尤其是C8有机氟化学品含有PFOS(全氟辛烷磺酸)和PFOA(全氟辛酸)，对人体存在着生物积累性、不同程度的毒性、持久性和潜在的危害。因此，PFOS及PFOA的使用受到严格的限制。虽然无氟防水剂(只能防泼溅，不能防油也不能防污)完全达不到含氟防水剂的效果，但是基于环保意识的提高，部分领域只能用无氟防水技术。
无氟环保防泼溅特种功能面料的应用中，由于缝纫线没有防泼溅功能，造成缝纫部位大面积渗漏，所以缝纫线所用的高弹纤维也需要拥有防泼溅性能。
随着美国耐克Nike在2012年率先推出飞织运动鞋，由于其是通过纤维一体成型，极大地缩减了制鞋流程，降低成本，从而全球刮起一波飞织鞋热。现在几乎一半以上的运动鞋都是采用飞织鞋工艺，飞织鞋虽然重量轻、透气性好，但是，下雨天或踩到潮湿路面，鞋面马上渗水，鞋内马上潮湿，这是飞织鞋的最大痛点之一。
现有技术中，采用普通高弹纤维织好飞织鞋面，再防泼溅后整理处理，不耐洗涤，基本标准洗涤5次后下降2-3个等级，相当于连续穿着1-2星期后防泼溅效果基本丧失。另外，用普通纤维通过筒子纱染厂加防泼溅剂处理的方式，耐洗涤性能也不好，标准洗涤5次后也要下降1-2个等级。而申请人之前的研发成果之防泼溅纤维，无法二次加工成高弹纤维。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维及其制备方法、应用。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，包括：对基体纤维依次进行机械高弹、等离子改性防泼溅处理、高温烘箱焙烘、络筒成型。
作为优选方案，所述等离子改性防泼溅处理与高温烘箱焙烘之间还设有高压蒸汽锅炉回缩处理。
作为优选方案，所述基体纤维的机械高弹采用倍捻高弹工艺或网络高弹工艺；
倍捻高弹工艺，包括：加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，比常规工艺高5-20％；假捻器的D/Y比为1.6-2.5，比常规工艺高5-20％；基体纤维为两股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器后合并络筒；
网络高弹工艺，包括：加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，比常规工艺高5-20％；假捻器的D/Y比为1.6-2.5，比常规工艺高5-20％；基体纤维为两股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器，然后经过网络喷嘴再合并络筒。
作为优选方案，所述等离子改性防泼溅处理，包括：
先对机械高弹后的纤维进行等离子处理，一方面是使纤维表面粗糙形成很多凹槽有利于吸附液体无氟环保防泼溅剂，另一方面是使纤维表面分子链引入活性基团(如-OH、-COOH、-C＝O等)；再将液体无氟环保防泼溅剂覆于纤维之上，采用的是气相-液相接枝处理过程，最后成绞。
或者，先将液体无氟环保防泼溅剂覆于机械高弹后的纤维之上，再进行等离子处理，一方面是使液体无氟环保防泼溅剂和纤维表面分子链同时引入活性基团，另一方面是等离子体的高能粒子成为催化中心直接引发液体无氟环保防泼溅剂与纤维分子链的反应，采用的是直接液相接枝处理过程，最后成绞。
若基体纤维的机械高弹采用倍捻高弹工艺，则在等离子改性防泼溅处理之前，先经过倍捻器倍捻。
作为优选方案，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，纤维通过的速度为50～1500m/min。
作为优选方案，所述等离子处理使用了单个或多个矩形的低温等离子放电电极，等离子处理区域的有效长度为0.5～10cm，可以对经过的纤维进行瞬时处理。
作为优选方案，所述液体无氟环保防泼溅剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂于纤维之上；所述液体无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％。
作为优选方案，交联剂优选为封端异氰酸酯，也可以为现有常用的交联剂。
与普通纤维织成面料，再面料后整理的方式比较，本发明通过等离子改性将液体无氟环保防泼溅剂与纤维直接化学键接枝在一起，结合更加牢固，能够极大的提高纤维的液体无氟环保防泼溅性能和耐洗耐久性能。
作为优选方案，所述高压蒸汽锅炉回缩处理，包括：将成绞后的绞丝转移至硫化罐，绞丝之间留有回缩后变蓬松的空间，蒸汽气压为1-5个大气压，温度为100-140℃，停留时间为30min。
作为优选方案，所述高温烘箱焙烘采用三级分段连续烘箱；第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度130-180℃；第三段为冷却还原段，温度100-140℃；每段停留时间为30-60min；经过回缩处理后的成绞纱根据停留时间从第一段连续推入，从第三段连续推出。
作为优选方案，所述络筒成型，包括：焙烘后的成绞纱欠喂比80-90％络筒。
作为优选方案，所述基体纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯或复合纤维。
作为优选方案，所述基体纤维为本白纤维或色纺纤维。
本发明还提供一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维，由上述任一方案所述的制备方法制得。
本发明还提供一种纺织品，由上述方案所述的等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维织造而成。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明的制备工艺绿色环保无污染，流程简单，降低生产成本和人工成本。
(2)本发明的无氟环保防泼溅高弹纤维及纺织品不仅具有较好的防泼溅效果，而且强度高，耐洗性强，大量次数洗涤后不会影响其防泼溅效果。
(3)本发明的高弹纤维可直接上机织造成防泼溅飞织鞋面，可直接做成无氟环保防泼溅鞋子，经测试洗前洗后沾水性都能达到最高级5级。
附图说明
图1本发明各实施例的等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，以下所描述的实施例是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本发明所公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域人员所理解的通常意义。
实施例一：
本实施例的基体纤维选用聚酯长纤，即聚酯POY有色长纤。
由基体纤维制得的产品为无氟环保防泼溅高弹聚酯。
具体地，如图1所示，本实施例的无氟环保防泼溅高弹聚酯的制备方法，包括以下步骤：
采用“倍捻”高弹工艺，聚酯POY有色长纤在加弹机加弹时，上热箱温度为160-200℃，比常规工艺高5-20％；假捻器“D/Y比”为1.6-1.9，比常规工艺高5-20％；纤维为两个股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器后再合并直接络筒；例如，加弹机型号：1000型大加弹机，常规工艺的上热箱温度为170℃、D/Y比为1.6；做高弹时上热箱温度为190℃、D/Y比为1.8，相比于常规工艺，提高了纤维的弹性。
此时先经过倍捻器倍捻，再进入等离子处理装置进行常压空气低温等离子处理，采用高频高压辉光放电方式激发，频率50Hz-30KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2-10W间，纤维通过的速度在120m/min；再进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用雾化喷涂的方式，无氟环保防泼溅剂为长链烷烃类防水剂，再添加封端异氰酸酯等交联剂组成。其中，防水剂有效成分占纤维干重比的2wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比的1wt％，然后再“成绞”，每绞纱挂于丝车架上；
车架推入可密闭硫化罐进行高压蒸汽锅炉回缩处理，每绞丝之间留有回缩后变蓬松的空间，蒸汽气压为4个大气压，可产生130-140℃的温度，停留时间为30min；
然后再取出推入高温烘箱焙烘，第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度130-180℃；第三段为冷却还原段，温度100-140℃；每段停留时间为30-60min，每批“成绞”纱根据停留时间从第一段连续推入，从第三段连续推出；
最后焙烘好后的“成绞”纱欠喂比80-90％络筒成型，得到无氟环保防泼溅高弹聚酯。
采用本实施例的无氟环保防泼溅高弹聚酯直接织成飞织鞋面料，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤5次后，经测试洗前洗后：沾水性5级，完全满足飞织鞋防泼溅性能的要求；而且成本低、性能持久，在鞋子领域可以升级换代，消费升级。
实施例二：
本实施例的基体纤维选用聚酰胺长纤，即锦纶POY有色长纤。
由基体纤维制得的产品为无氟环保防泼溅高弹锦纶。
具体地，如图1所示，本实施例的无氟环保防泼溅高弹锦纶的制备方法，包括以下步骤：
采用“网络”高弹工艺，锦纶POY有色长纤在加弹机加弹时，上热箱温度为180-220℃，比常规工艺高5-20％；假捻器“D/Y比”为1.8-2.2，比常规工艺高5-20％；纤维为两个股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器后，先经过网络喷嘴后再合并络筒，网络喷嘴气压为1.3个大气压；另外，网络喷嘴气压可以在1.1-2.0个大气压之间根据实际需求进行选取。例如，加弹机型号：800型小加弹机，常规工艺的上热箱温度为175℃、D/Y比为1.8；做高弹时上热箱温度为190℃、D/Y比为2.0，相比于常规工艺，提高了纤维的弹性。
先进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用油嘴浇注的方式，无氟环保防泼溅剂为有机硅防水剂，再添加封端异氰酸酯交联剂组成；其中，防水剂有效成分占纤维干重比的3wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比的1.5wt％；再进入等离子处理装置进行常压空气低温等离子处理，采用高频高压辉光放电方式激发，频率50Hz-50KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在5-50W间，纤维通过的速度在1000m/min，然后再“成绞”，每绞纱挂于丝车架上；
车架推入可密闭硫化罐，每绞丝之间留有回缩后变蓬松的空间，蒸汽气压为2-3个大气压，可产生110-130℃的温度，停留时间为30min；
然后再取出推入高温烘箱焙烘，第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度130-180℃；第三段为冷却还原段，温度100-140℃；每段停留时间为30-60min，每批“成绞”纱根据停留时间从第一段连续推入，从第三段连续推出；
最后焙烘好后的“成绞”纱欠喂比80-90％络筒成型，得到无氟环保防泼溅高弹锦纶。
采用本实施例的无氟环保防泼溅高弹锦纶直接织成足球袜或裤袜，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤5次后，经测试洗前洗后：沾水性5级，完全满足足球袜或裤袜防泼溅性能的要求；而且，成本低、性能持久，在袜品领域可以升级换代，消费升级。
实施例三：
本实施例的基体纤维选用聚丙烯长纤，即丙纶POY有色长纤。
由基体纤维制得的产品为无氟环保防泼溅高弹丙纶。
具体地，如图1所示，本实施例的无氟环保防泼溅高弹丙纶的制备方法，包括以下步骤：
采用“倍捻”高弹工艺，丙纶POY有色长纤在加弹机加弹时，上热箱温度为150-170℃，比常规工艺高5-20％；假捻器“D/Y比”为1.6-1.8，比常规工艺高5-20％；纤维为两个股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器后再合并直接络筒；例如，800型小加弹机，常规工艺的上热箱温度为130℃、D/Y比为1.5；做高弹时上热箱温度为150℃、D/Y比为1.8，相比于常规工艺，提高了纤维的弹性。
此时先经过倍捻器倍捻，再进入等离子处理装置进行常压空气低温等离子处理，采用高频高压辉光放电方式激发，频率50Hz-30KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2-10W间，纤维通过的速度在80m/min；再进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，无氟环保防泼溅剂为石蜡类防水剂，再添加封端异氰酸酯交联剂组成。其中，防水剂有效成分占纤维干重比的1wt％，封端异氰酸酯等交联剂有效成分占纤维干重比的0.2wt％，然后再“成绞”，每绞纱挂于丝车架上；
“成绞”纱不经过高压蒸汽锅炉回缩处理，直接推入高温烘箱焙烘，第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度120-130℃；第三段为冷却还原段，温度100-110℃；每段停留时间为30-60min，每批“成绞”纱根据停留时间从第一段连续推入，从第三段连续推出；
最后焙烘好后的“成绞”纱欠喂比80-90％络筒，得到无氟环保防泼溅高弹丙纶。
采用本实施例的无氟环保防泼溅高弹丙纶做缝纫线，缝纫部位按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤10次后，经测试洗前洗后沾水性为5级，完全满足防泼溅面料的缝纫要求。
在上述实施例及其替换方案中，对于倍捻高弹工艺，加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，比常规工艺的温度高5-20％；假捻器的D/Y比为1.6-2.5，比常规工艺的D/Y比高5-20％；上热箱温度及假捻器的D/Y比可以根据实际情况在上述范围内进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，对于网络高弹工艺，加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，比常规工艺的温度高5-20％；假捻器的D/Y比为1.6-2.5，比常规工艺的D/Y比高5-20％；基体纤维为两股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器，然后经过网络喷嘴再合并络筒；其中，网络喷嘴气压为1.1-2.0个大气压。上热箱温度、假捻器的D/Y比以及网络喷嘴气压可以根据实际情况在上述范围内进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，等离子处理的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～1500m/min。
在上述实施例及其替换方案中，液体无氟环保防泼溅剂可以通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液体无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％，根据实际需求自由搭配。
在上述实施例及其替换方案中，高温烘箱焙烘的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度130-180℃；第三段为冷却还原段，温度100-140℃；每段停留时间为30-60min。
在上述实施例及其替换方案中，高压蒸汽锅炉回缩的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，蒸汽气压为1-5个大气压，温度为100-140℃。
在上述实施例及其替换方案中，基体纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯或复合纤维，基体纤维为本白纤维或色纺纤维，根据实际需求进行选择。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，包括：对基体纤维依次进行机械高弹、等离子改性防泼溅处理、高温烘箱焙烘、络筒成型。
2.根据权利要求1所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述等离子改性防泼溅处理与高温烘箱焙烘之间还设有高压蒸汽锅炉回缩处理。
3.根据权利要求1或2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述基体纤维的机械高弹采用倍捻高弹工艺或网络高弹工艺；
倍捻高弹工艺，包括：加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，假捻器的D/Y比为1.6-2.5；基体纤维为两股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器后合并络筒；
网络高弹工艺，包括：加弹机假捻变形时，上热箱温度为150-250℃，假捻器的D/Y比为1.6-2.5；基体纤维为两股，一股S向，另一股Z向，分别经过各自假捻器，然后经过网络喷嘴再合并络筒；网络喷嘴气压为1.1-2.0个大气压。
4.根据权利要求3所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述等离子改性防泼溅处理，包括：先对机械高弹后的纤维进行等离子处理，再将液体无氟环保防泼溅剂覆于纤维之上，最后成绞；或者，先将液体无氟环保防泼溅剂覆于机械高弹后的纤维之上，再进行等离子处理，最后成绞；
若基体纤维的机械高弹采用倍捻高弹工艺，则在等离子改性防泼溅处理之前，先经过倍捻器倍捻。
5.根据权利要求4所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，纤维通过的速度为50～1500m/min；
所述液体无氟环保防泼溅剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂于纤维之上；所述液体无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％。
6.根据权利要求4所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述高压蒸汽锅炉回缩处理，包括：将成绞后的绞丝转移至硫化罐，绞丝之间留有回缩后变蓬松的空间，蒸汽气压为1-5个大气压，温度为100-140℃，停留时间为30min。
7.根据权利要求6所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述高温烘箱焙烘采用三级分段连续烘箱；第一段为烘干段，温度100-120℃；第二段为成效焙烘段，温度130-180℃；第三段为冷却还原段，温度100-140℃；每段停留时间为30-60min；经过回缩处理后的成绞纱根据停留时间从第一段连续推入，从第三段连续推出。
8.根据权利要求7所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维的制备方法，其特征在于，所述络筒成型，包括：焙烘后的成绞纱欠喂比80-90％络筒。
9.一种等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种纺织品，其特征在于，由如权利要求9所述的等离子改性无氟环保防泼溅高弹纤维织造而成。
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