CN118292140A - 一种皮芯中空尼龙纤维及其制备方法和面料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种皮芯中空尼龙纤维及其制备方法和面料，属于纺织面料领域；该纤维依次包括同轴复合的PA6皮层和高粘度PA6芯层，所述高粘度PA6芯层具有空腔；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的粘度高于PA6皮层中PA6材质的粘度，所述高粘度PA6芯层中均匀分布有远红外功能颗粒。本发明所述的皮芯中空尼龙纤维结构中，高粘度PA6芯层可以起到支撑作用，使得中空尼龙不易被压瘪；该芯层中分布的远红外功能母粒能提升中空尼龙的保暖性，而PA6皮层结构也使远红外功能母粒不易露出，从而保证纱线及面料的品质。
Description
技术领域
本发明属于纺织面料技术领域，尤其涉及一种皮芯中空尼龙纤维及其制备方法和面料。
背景技术
随着消费者对冬季纺织产品多样化以及品质生活的需求提升，不仅仅是需要穿着保暖的服装来维持身体温度，防止感冒和其他疾病的发生，而且需要确保所穿着衣服的轻量、舒适，还可以满足不同使用场景的特殊需求。现在的冬季纺织服装产品为了获得较好的保暖性能，一般通过增加面料厚度，来增加静止空气含量，提高保暖性能，但容易造成衣服过于笨重，衣物舒适性降低。
在诸多纺织纤维材料中，尼龙纤维具有模量低、亲肤性好等特点，常常作为贴身产品使用。尼龙(Nylon)纤维学名为聚酰胺(polyamide，PA)纤维，其原为杜邦公司所生产的聚己二酰己二胺的商品名﹐即一般简称为尼龙六六(Nylon 66)；而PA6纤维是由己内酰胺开环聚合的尼龙6纤维。聚酰胺纤维的比重一般为1.14左右，比聚酯纤维质量轻，其可加工成细柔长丝，也可以形成中空纤维等形态。由此，尼龙纤维的舒适性结合轻量、保暖性，是消费者对服用尼龙产品的需求方向。
然而，现有的普通中空保暖尼龙纤维的中空率一般为10-20％左右，在后续的织造和染整过程中容易被压瘪，影响其纤维及面料的保暖性能。
发明内容
针对如上所述的现有技术的不足，本发明提供一种皮芯中空尼龙纤维及其制备方法和面料，本申请提供的中空尼龙纤维具有优异的保暖、隔热性能，品质良好，利于应用在冬季服装面料中。
本发明提供一种皮芯中空尼龙纤维，依次包括同轴复合的PA6皮层和高粘度PA6芯层，所述高粘度PA6芯层具有空腔；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的粘度高于PA6皮层中PA6材质的粘度，所述高粘度PA6芯层中均匀分布有远红外功能颗粒。
在本申请的实施例中，所述皮芯中空尼龙纤维具有圆形或椭圆形横截面。
在本申请的实施例中，所述皮芯中空尼龙纤维的中空率为25％-45％。
在本申请的实施例中，所述PA6皮层中PA6材质的相对粘度为2.5-2.8；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的相对粘度为3.2-3.7。
在本申请的实施例中，所述远红外功能颗粒包含石墨烯粉体；所述石墨烯粉体占纤维质量的0.1wt％～0.5wt％。
在本申请的实施例中，所述PA6皮层和高粘度PA6芯层的质量比例为1:9～3:7。
本申请提供一种皮芯中空尼龙纤维的制备方法，包括以下步骤：
将普通粘度的PA6切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，得到皮层纺丝熔体；将高粘度PA6切片和远红外功能母粒共混送入所述双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，得到芯层纺丝熔体；所述第一螺杆中熔融挤出的温度低于第二螺杆中熔融挤出的温度；
将所述皮层纺丝熔体和芯层纺丝熔体经皮芯型复合纺丝组件，使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝，得到芯层具有空腔的皮芯中空尼龙纤维。
在本申请的实施例中，所述普通粘度的PA6切片、高粘度PA6切片和远红外功能母粒均为干燥后的原料；所述干燥后的普通粘度的PA6切片、干燥后的高粘度PA6切片的含水率均小于50ppm。
在本申请的实施例中，所述第一螺杆中熔融挤出的温度为260-273℃；所述第二螺杆中熔融挤出的温度为275-290℃；
所述皮芯型复合纺丝组件中皮层纺丝温度为260-273℃，芯层纺丝温度为275-290℃；所述纺丝的总速度为1500-3000m/min；所述皮芯中空尼龙纤维的牵伸倍数为3～5。
本申请提供一种面料，其包含：前文所述的皮芯中空尼龙纤维或前文所述的制备方法得到的皮芯中空尼龙纤维。
为了提升保暖性能，普通单层中空尼龙可以加入远红外功能性母粒，但功能性物质一般集中在表层，由于中空纤维本身的表层空间较普通纤维少，所以容易基本露出在表面。在后续织造及染色过程中，所加入的功能性物质容易磨损织造设备和影响染色均匀性，造成成品疵病，影响品质。因此，现有中空尼龙纤维中对于远红外功能母粒的加入量和加入的均匀性不易控制。
本发明提供的皮芯中空尼龙纤维依次包括：同轴复合的PA6皮层和高粘度PA6芯层；所述高粘度PA6芯层具有空腔，且芯层中均匀分布有远红外功能颗粒。本发明所述的皮芯中空尼龙纤维结构中，高粘度PA6芯层可以起到支撑作用，使得中空尼龙不易被压瘪；该芯层中分布的远红外功能颗粒能提升中空尼龙的保暖性，而PA6皮层结构也使远红外功能颗粒不易露出，从而保证纱线及面料的品质。
附图说明
图1为本发明一些实施例提供的皮芯中空尼龙纤维的截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图等，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公认的方法制得的产品。
本发明提供了一种皮芯中空尼龙纤维，依次包括同轴复合的PA6皮层和高粘度PA6芯层，所述高粘度PA6芯层具有空腔；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的粘度高于PA6皮层中PA6材质的粘度，所述高粘度PA6芯层中均匀分布有远红外功能颗粒。
本申请提供的中空尼龙纤维具有优异的保暖、隔热性能，品质良好，利于应用在冬季服装面料中。
参见图1，图1为本发明一些实施例提供的皮芯中空尼龙纤维的截面结构示意图。其中，1为PA6皮层，2为高粘度PA6芯层，3为空腔。
中空纤维一般是贯通纤维轴向且有管状空腔的化学纤维；其中空结构能减轻纤维重量，且能包含静止空气，具有一定的保暖性能。皮芯型复合纤维通常由两种聚合物组分以表皮和内芯的排列方式层层相互包覆，并沿纤维轴向复合而成，表皮聚合物层为皮层，内芯聚合物层为芯层；根据皮层和芯层的分布排列，一般为同心型复合结构，还有偏心型、异形皮芯型等。
本发明实施例所述的皮芯中空尼龙纤维由三层复合的结构构成，从表到里依次为：PA6皮层1，高粘度PA6芯层2，空腔3。其中，PA6皮层1成分为普通粘度的PA6材质，其粘度低于高粘度PA6芯层2中高粘度PA6材质的粘度。
对于高粘度PA6芯层2，其由高粘度PA6成分和少量的远红外功能颗粒构成；所述的远红外功能颗粒均匀分布在高强度PA6芯层2中，且管状的空腔3贯通位于芯层的内部。
所述的高粘度PA6是现有材料，结构单元与普通PA6均为[-NH(CH2)5CO-],只是在聚合过程中通过聚合工艺改进(例如催化剂、活化剂、反应温度等)，使聚合度不同于普通粘度尼龙6，提高了分子量和粘度。相对粘度的定义为：流体的动力粘度与同温度下水的动力粘度之比，为无量纲量；有时也指高分子溶液的动力粘度与同温度下纯溶剂的动力粘度之比。具体地，PA6皮层1中PA6材质的相对粘度为2.5-2.8，优选为2.6-2.7；高粘度PA6芯层2中高粘度PA6材质的相对粘度为3.2-3.7，优选为3.4-3.6，进一步为3.5。
本发明优选实施例所述远红外功能颗粒包含石墨烯粉体，其保暖功能性较好；作为优选，所述石墨烯粉体占纤维质量的0.1wt％～0.5wt％，进一步为0.5％。本发明实施例使用高粘度的尼龙6形成芯层，使得空腔部分在纺丝过程中得以保持并不易被压瘪。此外，在该芯层中加入具有远红外发射的功能性物质(如包含石墨烯粉体的母粒)，进一步提高了该纤维的保暖性能。
本发明一些实施例中，所述皮芯中空尼龙纤维的线密度可为1.3～1.4dtex。线密度是指纤维、单纱、网线、绳索等单位长度的质量，描述纱线粗细程度的指标，其表示形式分定长制和定重制两类；线密度越大表示纤维或纱线越粗。同等细度条件下，直接用高粘度的尼龙6切片做服用长丝，模量高，容易导致手感不好，产品粗糙；而且用高强度的纱线在常规织机上织造，容易造成织造设备磨损，降低生产效率，布面品质异常。
在本申请的实施例中，所述皮芯中空尼龙纤维具有圆形或椭圆形横截面，纤维长度不限，规格可为50D/36F(F为孔数)。所述皮芯中空尼龙纤维的中空率可为25％-45％，优选为35％-40％。并且，所述PA6皮层和高粘度PA6芯层的质量比例优选为1:9～3:7，更优选为20:80。
本申请提供了一种皮芯中空尼龙纤维的制备方法，包括以下步骤：
将普通粘度的PA6切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，得到皮层纺丝熔体；将高粘度PA6切片和远红外功能母粒共混送入所述双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，得到芯层纺丝熔体；所述第一螺杆中熔融挤出的温度低于第二螺杆中熔融挤出的温度；
将所述皮层纺丝熔体和芯层纺丝熔体经皮芯型复合纺丝组件，使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝，得到芯层具有空腔的皮芯中空尼龙纤维。
本发明实施例制备保暖性能优异、具有皮芯结构的中空尼龙纤维，具体步骤如下：
作为优选，分别将普通粘度的PA6聚酰胺切片和高粘度PA6聚酰胺切片进行90-100℃真空转鼓干燥，使其干燥至含水率小于50ppm；
然后，将干燥后的普通粘度PA6聚酰胺切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，温度优选为260-273℃，得到皮层纺丝熔体；将干燥后的高粘度PA6聚酰胺切片和干燥后的远红外功能母粒共混，送入双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，温度优选为275-290℃，得到芯层纺丝熔体；
将所述的皮层和芯层纺丝熔体分别经过各自计量泵计量后，送入复合纺丝箱体，经皮芯型复合纺丝组件，最后使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝。
其中，普通粘度的PA6和高粘度PA6的粘度参数等如前所述，采用市售聚酰胺切片即可。所述的远红外功能母粒也为市售包含石墨烯粉体的母粒，该母粒基材为高粘度PA6，且含有高浓度的石墨烯功能性粉末颗粒材料，所添加的石墨烯粉体粒径范围一般为200-400nm。所述皮芯型复合纺丝组件中皮层纺丝温度优选为260-273℃，芯层纺丝温度优选为275-290℃；所述纺丝的总速度为1500-3000m/min。所述纺丝包括：经过中空复合喷丝板喷出一定中空的丝流，凝固冷却(如吹冷风的冷却方式)，所得的初生纤维牵伸，纺制得到复合纤维。所述皮芯中空尼龙纤维的牵伸倍数优选为3～5；牵伸的温度可为120℃～160℃，优选的冷风温度为15℃～25℃。
本发明实施例将纺丝获得的皮芯结构尼龙中空纤维经过后道织造，除油，染色、固色，中检，定成品，成品检查(各工序均为常规工艺)，最终制成成品面料。例如，通常加入少量氨纶进行坯布织造；染色采用本领域技术人员熟知的尼龙染色工序，本申请并无特殊限制。
即，本申请还提供了一种面料，其包含：前文所述的皮芯中空尼龙纤维或前文所述的制备方法得到的皮芯中空尼龙纤维。本发明实施例对面料的规格、组织结构、织造等并无特殊限制，可以为纯纺或混纺的面料，可以为梭织或针织的面料。
基于所述的皮芯中空尼龙纤维，本发明实施例提供的面料具有优异的保暖、隔热性能，品质良好。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。以下实施例中，所述的原料均为市售产品。
实施例一
皮芯结构尼龙中空纤维制备如下：
1)分别将普通PA6聚酰胺切片和高粘度PA6聚酰胺切片进行95℃真空转鼓干燥，使其干燥至含水率小于50ppm；
2)将干燥后的普通PA6聚酰胺切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，温度为270℃，得到皮层纺丝熔体；将干燥后的高粘度PA6聚酰胺切片和干燥后的远红外功能母粒共混，送入双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，温度为285℃，得到芯层纺丝熔体；
3)将皮层和芯层纺丝熔体分别经过各自计量泵计量后，送入复合纺丝箱体，经皮芯型复合纺丝组件，最后使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝；皮层纺丝温度270℃，芯层纺丝温度285℃；纺丝速度2500m/min，牵伸倍数为3.5，拉伸的温度为150℃，冷风温度为20℃。
其中，皮层PA6材质的粘度为2.6；芯层高粘度PA6的粘度为3.5。所述皮层和芯层质量比例为20/80；所述皮芯结构尼龙中空纤维中空率为35％。所述远红外功能母粒中功能性粉体为石墨烯粉体，含量为0.5wt％。本发明实施例制备的皮芯尼龙中空纤维具有中空结构等，品质良好，性能见表1。
将获得的皮芯结构尼龙中空纤维(性能指标如下表)经过后道织造，除油，尼龙常规染色，定成品等工序，最终制成成品面料，该面料为50D/48F尼氨空气层针织面料(90wt％尼龙、10wt％氨纶30D)。
表1实施例一中皮芯结构尼龙中空纤维的性能指标
实施例二
皮芯结构尼龙中空纤维的制备如下：
1)分别将普通PA6聚酰胺切片和高粘度PA6聚酰胺切片进行95℃真空转鼓干燥，使其干燥至含水率小于50ppm；
2)将干燥后的普通PA6聚酰胺切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，温度为270℃，得到皮层纺丝熔体；将干燥后的高粘度PA6聚酰胺切片和干燥后的远红外功能母粒共混，送入双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，温度为285℃，得到芯层纺丝熔体；
3)将皮层和芯层纺丝熔体分别经过各自计量泵计量后，送入复合纺丝箱体，经皮芯型复合纺丝组件，最后使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝；皮层纺丝温度270℃，芯层纺丝温度280℃；纺丝速度2500m/min，牵伸倍数为3.5，拉伸的温度为150℃，冷风温度为20℃。
其中，皮层PA6切片的相对粘度为2.6，芯层高粘度PA6切片的相对粘度为3.2。所述皮层和芯层质量比例为10/90；所述皮芯结构尼龙中空纤维中空率为33％。所述远红外功能母粒中功能性粉体为石墨烯粉体，含量为0.5wt％。本发明实施例制备的皮芯尼龙中空纤维具有中空结构等，品质良好，性能见表2。
将获得的皮芯结构尼龙中空纤维经过后道织造，除油，尼龙常规染色，定成品等，最终制成成品面料；该面料为50D/48F尼氨空气层针织面料(90wt％尼龙，10wt％氨纶30D)。
表2实施例二中皮芯结构尼龙中空纤维的性能指标
对以上实施例所得面料进行量化效果评估，结果如下，其中有规格一致的对比样。本发明实施例主要是通过最后测试成品的中空率(该成品经过织造拉伸挤压，染整过程高温拉伸，定型过程高温拉伸等过程)，来体现本方案中空结构不易被压瘪的优势。
表3本发明实施例所得面料的性能测试结果
测试方法包括：
中空度测试方法：《FZ/T 50002-2013化学纤维异形度试验方法》；
保暖率测试方法：《GB/T 35762-2017纺织品热传递性能试验方法》；
远红外测试方法：《GBT30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价》；
布面品质评价：成品检查判断：〇-表示布面平整、光洁；×-表示布面出现起毛、针路，花针、横条甚至破洞等疵点。
由以上实施例可知，本发明实施例所制备的皮芯中空尼龙纤维结构中，高粘度PA6芯层可以起到支撑作用，使得中空尼龙不易被压瘪；该芯层中分布的远红外功能母粒能提升中空尼龙的保暖性，而PA6皮层结构也使远红外功能母粒不易露出，从而保证纱线及面料的品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，依次包括同轴复合的PA6皮层和高粘度PA6芯层，所述高粘度PA6芯层具有空腔；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的粘度高于PA6皮层中PA6材质的粘度，所述高粘度PA6芯层中均匀分布有远红外功能颗粒。
2.根据权利要求1所述的皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，所述皮芯中空尼龙纤维具有圆形或椭圆形横截面。
3.根据权利要求1所述的皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，所述皮芯中空尼龙纤维的中空率为25％-45％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，所述PA6皮层中PA6材质的相对粘度为2.5-2.8；所述高粘度PA6芯层中高粘度PA6材质的相对粘度为3.2-3.7。
5.根据权利要求1-3任一项所述的皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，所述远红外功能颗粒包含石墨烯粉体；所述石墨烯粉体占纤维质量的0.1wt％～0.5wt％。
6.根据权利要求1-3任一项所述的皮芯中空尼龙纤维，其特征在于，所述PA6皮层和高粘度PA6芯层的质量比例为1:9～3:7。
7.一种皮芯中空尼龙纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将普通粘度的PA6切片送入双螺杆挤出机的第一螺杆中熔融挤出，得到皮层纺丝熔体；将高粘度PA6切片和远红外功能母粒共混送入所述双螺杆挤出机的第二螺杆中熔融挤出，得到芯层纺丝熔体；所述第一螺杆中熔融挤出的温度低于第二螺杆中熔融挤出的温度；
将所述皮层纺丝熔体和芯层纺丝熔体经皮芯型复合纺丝组件，使用不同中空复合喷丝板调节纤维的中空度，进行纺丝，得到芯层具有空腔的皮芯中空尼龙纤维。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述普通粘度的PA6切片、高粘度PA6切片和远红外功能母粒均为干燥后的原料；所述干燥后的普通粘度的PA6切片、干燥后的高粘度PA6切片的含水率均小于50ppm。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一螺杆中熔融挤出的温度为260-273℃；所述第二螺杆中熔融挤出的温度为275-290℃；
所述皮芯型复合纺丝组件中皮层纺丝温度为260-273℃，芯层纺丝温度为275-290℃；所述纺丝的总速度为1500-3000m/min；所述皮芯中空尼龙纤维的牵伸倍数为3～5。
10.一种面料，其特征在于，包含：权利要求1-6任一项所述的皮芯中空尼龙纤维或权利要求7-9任一项所述的制备方法得到的皮芯中空尼龙纤维。
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