CN115386976A - 一种透气排湿良好的功能性纺织新材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透气排湿良好的功能性纺织新材料。该材料采用控制纤维截面形状的方法即由中空纤维、桔瓣纤维和皮芯纤维等截面进行有序组合(如图1所示)，依靠纤维自身截面形状的变化来解决涤纶、尼龙等合成纤维长期存在的吸湿、排湿性能差的缺陷改善了它们的服用性能。
Description
技术领域
本发明属于纺织材料领域，特别涉及一种透气排湿良好的功能性纺织新材料。
背景技术
随着科学技术不断发展，以及人们对衣着、服饰、产业、医学等领域需求的提高，这些由煤炭、石油提取物制得的合成纤维取得迅猛的发展。在应用过程中，特别是衣着领域，人们穿着纯合成纤维制成的服装，尽管它们具有良好的机械物理性能，但穿着时都会感到闷热，人体不舒服，显现出合纤透气排湿性差，服用性能不好的缺陷。
从国家规定的对纺织纤维的公定回潮率来看，涤纶的公定回潮率为0.4％，尼龙为4.5％，粘胶纤维为13％，棉纤维为8％，蚕丝为11％，羊毛为13％，细羊毛为16％。尽管公定回潮率是国际公认的，为纤维材料公平交易所制定，但也可以看出各种纤维间的吸湿能力及其差异。因此，改善合成纤维吸湿性的传统而广泛的方法有，合纤短纤维与天然纤维共混制成混纺纱，或者合纤长丝与天然纤维纱交织；也用纯合纤长丝或长丝和混纺纱利用针织成圈结构加以改善；也有用聚合物改性接枝技术以及最终织物涂以吸湿排湿材料等等(齋藤公一，加工技術，Vol，48，No.7(2013)369)。
在研究人工皮革过程中，经过对天然皮革的电镜分析，它是由胶原超细纤维组成。于是，日本开始了对超细纤维的广泛研究。至今大致可分成有三类，一类是可乐丽的定岛型海岛复合纤维；另一类是东丽的不定岛型复合丝；再则是东丽的桔瓣型复合丝。这些纤维的共同点都是双组份复合丝。也就是说目前要获得量产的超细纤维或纳米纤维必须是双组份的复合丝，把其中的一个组份除去后，才能获得较细的纤维(CN109183190B)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透气排湿良好的功能性纺织新材料，以克服现有技术中涤纶、尼龙等合纤透气排湿差的缺陷。
本发明提供一种透气排湿良好的功能性纺织材料，所述材料为圆形纤维，超细纤维以圆心为起点呈扇形瓣间隔分布，所述扇形瓣外周围设有纳米纤维，所述扇形瓣具有中孔，所述扇形瓣之间具有缝隙。
优选地，所述扇形瓣和纳米纤维的原料相同，均包括PET或PA。
优选地，所述扇形瓣的个数为偶数。
优选地，所述扇形瓣之间的缝隙是纳米纤维将易溶聚合物去除后形成的。
优选地，所述材料在易溶聚合物去除前，其主干部分为中孔扇形瓣纤维，中孔扇形瓣纤维的外表面是覆有与扇形瓣同质的纳米纤维的易溶性聚合物共混的表面层的PET或PA的复合短丝和复合长丝。
优选地，所述复合短丝直接纺纱使用，或者与棉纤维、麻纤维、蚕丝、竹纤维以及粘胶、醋酸纤维共混纺纱。
优选地，所述复合长丝直接针织，或者与棉纤维、麻纤维、蚕丝、竹纤维以及粘胶、醋酸纤维制成的纱进行交织，或直接纺丝成布以及把纤维切短湿法造纸。
本发明还提供一种透气排湿良好的功能性纺织材料的制备方法，包括：
(1)将不易溶的聚合物和易溶的聚合物共混，得到共混聚合物1；
(2)将步骤(1)中共混聚合物1与易溶的聚合物送入复合纺丝机的皮通道进行共混，得到共混聚合物2，其中易溶的聚合物与步骤(1)中易溶的聚合物相同；
(3)在复合纺丝机主干通道喂入不易溶的聚合物，在海通道中送入步骤(2)中共混聚合物2，通过喷丝板组件挤出形成复合丝，其中不易溶的聚合物与步骤(1)中不易溶的聚合物相同； (4)将步骤(3)中复合丝在碱溶液中浸渍，然后在蒸汽中加热，得到功能性纺织材料。
优选地，所述步骤(1)中不易溶的聚合物为不溶或难溶、少溶的聚合物，包括PET或PA。
优选地，所述步骤(1)中易溶的聚合物为聚合物COPET。
优选地，所述步骤(1)中不易溶的聚合物与易溶的聚合物的质量百分比为90:10～40:60。
所述步骤(1)中不易溶的聚合物与易溶的聚合物共混过程中，不易溶的聚合物因受挤压、流动力的作用而被细化成共混聚合物。
优选地，所述步骤(2)中共混聚合物1与易溶的聚合物的质量比为1.8～2.5:1。
所述步骤(2)中不易溶的聚合物和易溶聚合物所构成的共混物与易溶的聚合物二者在螺杆的推进过程中再度被挤压共混而细化，其中被二次共混挤压而细化的不易溶聚合物，便成为了纳米纤维，它经过二次挤压，形成具有功能性的纳米纤维部分。
优选地，所述步骤(3)中不易溶的聚合物与共混聚合物2的质量百分比为90:10～40:60。
优选地，所述步骤(3)中复合丝中易溶的聚合物因最终要被去除，其含量应控制在30％以内，最好10％～20％。被去除的易溶聚合物为COPET，可以回收，不污染环境。
优选地，所述步骤(4)中碱溶液为氢氧化钠溶液，碱溶液温度为95～98℃，碱溶液浓度为6％，浸渍时间为3～5min。
优选地，所述步骤(4)中在蒸汽中加热时间为10～15min。
本发明还提供一种气排湿良好的功能性纺织材料的应用，例如应用于非织造纺粘直接成布，或由其加工成各类基布以及其复合产品，也适用于机织、针织以及非织造干法、湿法等各类产品的应用。
本发明由桔瓣纤维截面、中空纤维截面、以及皮芯纤维截面等形成一个新截面(如图1 所示)，并在其表面附有功能性纳米纤维的纺织新材料，它由超细纤维和纳米纤维组成，可以改善透气排湿差，还可以改善涤纶、尼龙的刚性，赋予超柔软的手感，大大改善了它的服用性能。
本发明由于扇形瓣超细主干部分和纳米部分都是同一种原料PET或PA，相容性极好，纳米纤维牢牢地嵌入扇形瓣外弧表面，就像在扇形瓣外弧周围长出无数个纳米纤维，附着在扇形瓣的表面。
本发明扇形瓣是不易溶的聚合物PET或PA；而纳米纤维是易溶的聚合物COPET和不易溶的PET或PA共混所得的共混聚合物。当材料中作为皮部分的COPET溶去时，扇形瓣间就形成缝隙，在纤维二侧温湿度的状态有差异时，它就会因缝隙效应产生湿空气流动，缝隙气流通过中孔向另一侧缝隙流出(俗称穿堂风)。另外，原一根纤维，溶出COPET后，变成多根扁形纤维柱体，纤维的比表面积增加，随之纤维的热传导性也增大，促使纤维散热排湿。扇形瓣间的纳米纤维--纤细狭长，比表面积也大，具有较高的吸湿性，热传导性也加大。且纳米纤维间有毛细作用，能帮助散热排湿。中孔的作用在于，当空气静止时，当作保温隔热的储气筒；当空气流动时，作为输送分配的枢纽。另外，它与扇形瓣间隙，促使纤维的体积密度降低，带来成品的轻量化。因为中孔度的大小、扇形瓣的多少以及扇形瓣间的隔距等都对透气排湿有影响。为了保持纤维的完整，要求扇形瓣外内弧长之差≥2倍扇形瓣间距。
有益效果
本发明由超细扇形瓣和覆盖其外弧表面的功能纳米纤维组成(纤维外表面的电镜照片参见图2)，由于结构的改变，产生了缝隙效应、比表面积增大，致使热传导性增大，以及功能性纳米纤维和纳米纤维间毛细作用等大大改善了透气排湿，能使PET和PA在衣着、产业、医疗等方面的应用，特别是在服用性能上的改善，将会使应用不断扩大。全新的纤维适用于机织、针织、非织造干、湿法等加工。本发明制造设备简单且无环境污染，可进行规模化生产，不仅量大且应用面广。
附图说明
图1为本发明未去除易溶聚合物的功能性纺织材料的结构示意图。
图2为本发明实施例1中碱处理后的纤维外表面的SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
原料：PET和COPET
步骤1：将PET和COPET以50％对50％的质量比例进行共混，制得PET/COPET的共混聚合物1。
步骤2：再将COPET和由PET/COPET各1:2(50％:100％)质量比组成的混合物送入复合纺丝机作为皮的通道进行共混，形成不同比例的新的PET/COPET共混聚合物。
步骤3：在复合纺丝机作为芯通道中送入PET，皮通道中送入的是步骤2的PET/COPET 的共混物。它们以70/30的质量比例在喷丝板组件中形成复合丝(参见图1)。
该复合丝中作为芯的部分(主干部分)含PET 70％，作为皮部分的PET纳米纤维含10％，而易溶的COPET含20％。该复合丝在温度为95～98℃，浓度为6％的氢氧化钠溶液中浸渍(时间为5min)，随后在蒸汽中加热15min，易溶的COPET被除去，留下的是多根扇形瓣其瓣外周围覆盖有同质纳米纤维的全新的PET纤维。
图1中黑色为PET，灰色部分是COPET，黑点为PET。
实施例2
原料：PA和COPET
步骤1，将PA和COPET以50％对50％的质量比进行共混，制得PA/COPET的共混聚合物。
步骤2，再将COPET和由PA/COPET各1:2(50％:100％)质量比组成的混合物送入复合纺丝机的皮通道进行共混，形成不同比例的新的PA/COPET共混聚合物。
步骤3，在复合纺丝机芯通道中喂入的是PA，皮通道送入的是步骤2得到的PA/COPET 的共混物，它们以70/30的质量比例，在喷丝板组件喷丝板组件中挤出形成复合丝(参见图1)。
该复合丝中，作为芯的部分(主干部分)含PA70％，在皮部分，PA纳米纤维含10％，而易溶的COPET含20％。该复合丝在温度为95～98℃，浓度为6％的氢氧化钠溶液中浸渍(时间5min)，随后在蒸汽中加热15min，易溶的COPET被除去，留下的是多根扇形瓣其瓣外周围覆盖有同质的纳米纤维的全新的PA纤维。
Claims (9)
1.一种透气排湿良好的功能性纺织新材料，其特征在于，所述材料为圆形纤维，超细纤维以圆心为起点呈扇形瓣间隔分布，所述扇形瓣外周围设有纳米纤维，所述扇形瓣具有中孔，所述扇形瓣之间具有缝隙。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述扇形瓣和纳米纤维的原料相同，均包括PET或PA。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料在易溶聚合物去除前，其主干部分为中孔扇形瓣纤维，中孔扇形瓣纤维的外表面是覆有与扇形瓣同质的纳米纤维的易溶性聚合物共混的表面层的PET或PA的复合短丝和复合长丝。
4.根据权利要求3所述的材料，其特征在于，所述复合短丝直接纺纱使用，或者与棉纤维、麻纤维、蚕丝、竹纤维以及粘胶、醋酸纤维共混纺纱；复合长丝直接针织，或者与棉纤维、麻纤维、蚕丝、竹纤维以及粘胶、醋酸纤维制成的纱进行交织，或直接纺丝成布以及把纤维切短湿法造纸。
5.一种如权利要求1所述的功能性纺织材料的制备方法，包括：
(1)将不易溶的聚合物和易溶的聚合物共混，得到共混聚合物1；
(2)将步骤(1)中共混聚合物1与易溶的聚合物送入复合纺丝机的皮通道进行共混，得到共混聚合物2，其中易溶的聚合物与步骤(1)中易溶的聚合物相同；
(3)在复合纺丝机主干通道喂入不易溶的聚合物，在海通道中送入步骤(2)中共混聚合物2，通过喷丝板组件挤出形成复合丝，其中不易溶的聚合物与步骤(1)中不易溶的聚合物相同；
(4)将步骤(3)中复合丝在碱溶液中浸渍，然后在蒸汽中加热，得到功能性纺织材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中不易溶的聚合物包括PET或PA；易溶的聚合物为聚合物COPET；不易溶的聚合物与易溶的聚合物的质量百分比为90:10～40:60。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中共混聚合物1与易溶的聚合物的质量比为1.8～2.5:1。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中碱溶液为氢氧化钠溶液，碱溶液温度为95～98℃，碱溶液浓度为6％，浸渍时间为3～5min；在蒸汽中加热时间为10～15min。
9.一种如权利要求1所述的气排湿良好的功能性纺织材料的应用。
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