CN109763196B - 一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，按照下述步骤进行：按照下述步骤进行：将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；将生蛭石粉加热烘干；将生蛭石粉加入到聚酯切片中，加热搅拌；继续加热并保温，得到熔融态改性聚酯；将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维；将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维；采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；对涤纶面料进行染色，即可得到成品涤纶面料。本发明利用蛭石的特殊性能和结构，采用特殊的纤维制备方法，得到具有良好抗紫外线性能的涤纶面料，加入三元共聚有机硅柔软剂进行后整理，可以提升固色效果，对深色系涤纶面料的固色效果尤其显著。
Description
技术领域
本发明涉及功能型服装面料领域，特别是涉及一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法。
背景技术
涤纶纤维作为应用最广泛的化学纤维，其具有良好的成纤性能和机械性能，强度高、耐光、耐热和耐酸碱性好，具有良好的加工性和易纺性，可纯纺、混纺和交织。涤纶面料耐洗耐磨、免烫抗皱，在服装、家纺、装饰和产品用等领域被广泛应用。然而，涤纶纤维也存在吸湿性差、织物不吸汗、穿着有闷热感、防静电能力差和易沾污灰尘等缺点，因此大大制约了涤纶纤维的应用与发展。为提高涤纶纤维的穿着舒适性，提高涤纶纤维的应用附加值，通常是对涤纶纤维进行化学或物理方面的改进，进而赋予涤纶纤维较高的吸湿排汗性，提高涤纶织物穿着舒适度。
目前市场上的户外工作服，尤其是防护服以芳纶纤维、芳砜纶纤维为主，这些纤维制成的衣服服用性能较差，给长期进行户外劳动的工人增加了额外的负担。
蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。其晶体结构为单斜晶系，从外形上它看上去像云母。蛭石是一定的花岗岩水合时产生的。它一般与石棉同时产生。由于蛭石有离子交换的能力，它对土壤的营养有极大的作用。2000年世界的蛭石总产量超过50万吨。最主要的出产国是中国、南非、澳大利亚、津巴布韦和美国。
蛭石被突然加热到200至300℃后会沿其晶体的c轴产生蠕虫似的剥落，由此它也获得了它的名字。蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，
原矿外形似云母，通常主要由黑(金)云母经热液蚀变作用或风化而成，因其受热失水膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故称蛭石。
蛭石是一种与蒙脱石相似的粘土矿物，为层状结构的硅酸盐。一般由黑云母经热液蚀变或风化形成。它有时以粗大的黑云母样子出现(这是蛭石的黑云母假象)，有时则细微得成为土壤状。把蛭石加热到300℃时，它能膨胀20倍并发生弯曲。这时的蛭石有点像水蛭(俗称蚂蟥)，因此它有了这么一个名字。蛭石一般为褐、黄、暗绿色，有油一样的光泽,加热后变成灰色。蛭石可用作建筑材料、吸附剂、防火绝缘材料、机械润滑剂、土壤改良剂等等，用途广泛。
蛭石片经过高温焙烧其体积可迅速膨胀6-20倍，膨胀后的比重为60-180kg/m3，具有很强的保温隔热性能。
中国发明专利CN105862160A公开了一种多功能环保涤纶纤维的制备方法，该将生蛭石粉加入涤纶纤维的制备过程当中，不仅成本低、改良效果好，而且整个制备过程不会使用大量的化学制剂，是一种环保的新型纤维制备方法。该纤维具备良好的服用性能和阻燃性能，但是室外作业一般对抗紫外线性能要求非常高，该纤维在抗紫外线性能方面效果还有待提升。
本发明利用蛭石的特殊性能和结构，采用特殊的纤维制备方法，得到具有良好抗紫外线性能的涤纶面料，并在后续的染色过程中，采用天然植物纤维染色，相比于传统的抗紫外线涤纶面料，制备方法更加环保。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法。
一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，按照下述步骤进行：
A、将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；
B、将生蛭石粉在50-60℃条件下，烘12-16h，去除生蛭石粉表层的水分；
C、将生蛭石粉加入到聚酯切片中，边加热，边搅拌，从常温加热至200-210℃的过程控制在4-8h；
D、继续加热至310-320℃并保温25-40min，得到熔融态改性聚酯；
E、将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维，具体工艺条件为：纺丝温度320-350℃，纺丝速度为1300-1450m/min；
F、将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维，牵伸倍数为3-4倍；
G、采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；
H、使用天然染料、采用浸轧工艺对涤纶面料进行染色，清水冲洗后，浸入三元共聚有机硅柔软剂溶液中，80-90℃后整理10-15min，干燥后即可得到成品涤纶面料。
优选的，所述的步骤A中，生蛭石粉为粒径为5-20微米之间的生蛭石粉。
优选的，所述的步骤C中，聚酯切片的长、宽、高均不超过2mm。
优选的，所述的步骤C中，生蛭石粉和聚酯切片的重量百分比分别为0.5-2％和98-99.5％。
优选的，所述的步骤H中，所述的染色过程中，天然染料用量为6-10％o.w.f.，温度：50-60℃，染色时间：25-35min，浴比：1：20-30。
优选的，所述的步骤H中，所述的三元共聚有机硅柔软剂的加入量为40-60g/L。
由于室外作业的面料一般为深色系，更加耐脏；故本发明中加入三元共聚有机硅柔软剂对涤纶面料进行后整理，不但可以有效提升纤维的柔软度，而且由于有机硅柔软剂与蛭石中的硅酸盐结构的相互作用，可以提升固色效果，对深色系涤纶面料的固色效果尤其显著。
本发明所提供的一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，筛选出合适尺寸的生蛭石粉，并将其表层水分去除后，加入到聚酯切片中，共同加热，在加热的过程中，聚酯切片产生粘性，生蛭石粉逐渐粘结到聚酯切片表面，同时生蛭石粉充分膨胀，在后续纺丝过程中，生蛭石粉可以较为均匀地分散在涤纶纤维内外，由于膨胀蛭石粉特殊的层状中空结构，对紫外线具有良好的反射作用；同时本发明的特殊的制备方法，可以将生蛭石粉层间的水分充分去除，故相比于加入生蛭石粉，防紫外线效果更好；而相比于加入已经充分加热膨胀的膨胀蛭石粉，生蛭石粉与聚酯切片，边粘结，边膨胀，在涤纶纤维中的分散效果，与纤维的结合强度有显著改善；故生成的涤纶面料的断裂强度有显著提升。
本发明利用蛭石的特殊性能和结构，采用特殊的纤维制备方法，得到具有良好抗紫外线性能的涤纶面料，并在后续的染色过程中，采用天然植物纤维染色，相比于传统的抗紫外线涤纶面料，制备方法更加环保。
具体实施方式
实施例1
一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，按照下述步骤进行：
A、将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；
B、将生蛭石粉在55℃条件下，烘14h，去除生蛭石粉表层的水分；
C、将生蛭石粉加入到聚酯切片中，边加热，边搅拌，从常温加热至205℃的过程控制在4-8h；
D、继续加热至315℃并保温30min，得到熔融态改性聚酯；
E、将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维，具体工艺条件为：纺丝温度335℃，纺丝速度为1380m/min；
F、将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维，牵伸倍数为3倍；
G、采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；
H、使用天然染料、采用浸轧工艺对涤纶面料进行染色，清水冲洗后，浸入三元共聚有机硅柔软剂溶液中，80-90℃后整理10-15min，干燥后即可得到成品涤纶面料。
所述的步骤A中，生蛭石粉为粒径为5-20微米之间的生蛭石粉。
所述的步骤C中，聚酯切片的长、宽、高均不超过2mm。
所述的步骤C中，生蛭石粉和聚酯切片的重量百分比分别为1.5％和98.5％。
所述的步骤H中，所述的染色过程中，天然染料薯莨染料的用量为8.5％o.w.f.，温度：55℃，染色时间：30min，浴比：1：25。
所述的步骤H中，所述的三元共聚有机硅柔软剂的加入量为40-60g/L。
实施例2
一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，按照下述步骤进行：
A、将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；
B、将生蛭石粉在60℃条件下，烘12h，去除生蛭石粉表层的水分；
C、将生蛭石粉加入到聚酯切片中，边加热，边搅拌，从常温加热至210℃的过程控制在4h；
D、继续加热至310℃并保温40min，得到熔融态改性聚酯；
E、将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维，具体工艺条件为：纺丝温度320℃，纺丝速度为1450m/min；
F、将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维，牵伸倍数为4倍；
G、采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；
H、使用天然染料、采用浸轧工艺对涤纶面料进行染色，清水冲洗后，浸入三元共聚有机硅柔软剂溶液中，80-90℃后整理10-15min，干燥后即可得到成品涤纶面料。
所述的步骤A中，生蛭石粉为粒径为5-20微米之间的生蛭石粉。
所述的步骤C中，聚酯切片的长、宽、高均不超过2mm。
所述的步骤C中，生蛭石粉和聚酯切片的重量百分比分别为0.5％和99.5％。
所述的步骤H中，所述的染色过程中，天然染料五倍子染料的用量为6％o.w.f.，温度：60℃，染色时间：25min，浴比：1：30。
所述的步骤H中，所述的三元共聚有机硅柔软剂的加入量为40-60g/L。
实施例3
一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，按照下述步骤进行：
A、将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；
B、将生蛭石粉在50℃条件下，烘16h，去除生蛭石粉表层的水分；
C、将生蛭石粉加入到聚酯切片中，边加热，边搅拌，从常温加热至200℃的过程控制在8h；
D、继续加热至320℃并保温25min，得到熔融态改性聚酯；
E、将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维，具体工艺条件为：纺丝温度350℃，纺丝速度为1300m/min；
F、将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维，牵伸倍数为3倍；
G、采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；
H、使用天然染料、采用浸轧工艺对涤纶面料进行染色，清水冲洗后，浸入三元共聚有机硅柔软剂溶液中，80-90℃后整理10-15min，干燥后即可得到成品涤纶面料。
所述的步骤A中，生蛭石粉为粒径为5-20微米之间的生蛭石粉。
所述的步骤C中，聚酯切片的长、宽、高均不超过2mm。
所述的步骤C中，生蛭石粉和聚酯切片的重量百分比分别为2％和98％。
所述的步骤H中，所述的染色过程中，天然染料紫苏染料的用量为10％o.w.f.，温度：50℃，染色时间：35min，浴比：1：20。
所述的步骤H中，所述的三元共聚有机硅柔软剂的加入量为40-60g/L。
以下对本发明制备的环保型抗紫外线涤纶面料与中国发明专利CN105862160A公开的实施例1中的纤维纺成的面料进行对比测试，得到如下数据：
表1：本发明的面料物性与中国发明专利CN105862160A的对比测试数据；
| 检测项目 | 实施例1 | CN105862160A | 真丝绸 |
| 断裂强度N(经向) | 310N | 280N | 320N |
| 断裂强度N(纬向) | 260N | 250N | 270N |
| 抗起毛起球性能 | 4～5级 | 4～5级 | 4～5级 |
| 湿阻RET RETm<sup>2</sup>·K/W | 7.2 | 7.2 | 7.2 |
| 热阻RCT RCTm<sup>2</sup>·K/W | 0.06 | 0.07 | 0.06 |
| 静态悬垂度％ | 42％ | 40％ | 42％ |
| 动态悬垂度％ | 42％ | 44％ | 43％ |
| 防紫外线性能 | 50+ | 28 | / |
| 极限氧指数(LOI) | 35 | 32 | / |
由以上各检测数据可知，实施例1制备的环保型抗紫外线涤纶面料的各项物性已经全面接近真丝绸面料，相比涤纶面料已经有非常好的改良，与中国发明专利CN105862160A相比，在防紫外线性能方面也有显著的增强。
以下对生蛭石粉的粒径大小对纤维最终的影响进行分析：
对比例1
将实施例1中的生蛭石粉替换为粒径为1-5微米之间的生蛭石粉，其余制备条件不变。
对比例2
将实施例1中的生蛭石粉替换为粒径为20-50微米之间的生蛭石粉，其余制备条件不变。
对比例1-2的涤纶制备方法与实施例1的制备方法的区别仅为生蛭石粉的粒径，下面对它们制成的面料的各项物性进行检测物性进行检测：
表2：生蛭石粉的粒径对面料物性的影响；
| 检测项目 | 实施例1 | 对比例1 | 实施例5 |
| 断裂强度N(经向) | 310N | 345N | 180N |
| 断裂强度N(纬向) | 260N | 305N | 105N |
| 防紫外线性能 | 50+ | 5-10 | 50+ |
由以上检测数据可知，生蛭石粉的粒径过小，对原涤纶纤维的断裂强度影响不大、防紫外线性能提升效果有限，改性效果较差；而生蛭石粉的粒径过大，则会影响原涤纶纤维的断裂强度，甚至影响纺织性能。
以下对生蛭石粉的加入量对纤维的影响进行分析：
对比例3
将实施例1中的生蛭石粉的加入量降低至0.1％，其余制备条件不变。
对比例4
将实施例1中的生蛭石粉的加入量提升至5％，其余制备条件不变。
对比例3和4的涤纶面料制备方法与实施例1的制备方法的区别仅为生蛭石粉的加入量，下面对它们制成的面料的各项物性进行检测物性进行检测：
表3：生蛭石粉的加入量对面料物性的影响；
| 检测项目 | 实施例1 | 对比例3 | 对比例4 |
| 断裂强度N(经向) | 310N | 345N | 205 |
| 断裂强度N(纬向) | 260N | 295N | 115 |
| 防紫外线性能 | 50+ | 12 | 50+ |
由以上检测数据可知，生蛭石粉的加入量过小，对原涤纶纤维的断裂强度、防紫外线性能等物性影响不大，改性效果较差；而生蛭石粉加入量过大，则会影响涤纶纤维的断裂强度，甚至影响纺织性能。而与中国发明专利CN105862160A相比，本发明制备的涤纶面料的防紫外线性能显著增强。
对比例5
将实施例1中的生蛭石粉的步骤B替换为“将生蛭石粉在400℃条件下，烘16h，得到膨胀蛭石粉”，其余制备条件不变。
对比例5的涤纶面料制备方法与实施例1的制备方法的区别在于，加入的蛭石粉是否将层间水分去除，下面对它们制成的面料的各项物性进行检测物性进行检测：
表4：蛭石粉的层间水分对面料物性的影响；
| 检测项目 | 实施例1 | 对比例5 |
| 断裂强度N(经向) | 310N | 175N |
| 断裂强度N(纬向) | 260N | 155N |
| 防紫外线性能 | 50+ | 50+ |
相比于加入已经充分加热膨胀的膨胀蛭石粉，本发明中的生蛭石粉与聚酯切片，边粘结，边膨胀，在涤纶纤维中的分散效果，与纤维的结合强度有显著改善；故生成的涤纶面料的断裂强度有显著提升。
对比例6
将实施例1中的三元共聚有机硅柔软剂后处理步骤去除，其余制备条件不变。
下面对染色后面料的固色效果进行检测：
表5：柔软剂后处理对面料的固色效果的影响；
| 检测项目 | 实施例1 | 对比例6 |
| 水洗色牢度 | 5级 | 3级 |
| 皂洗色牢度 | 5级 | 2-3级 |
由以上测试数据可以知道，本发明的涤纶面料经过三元共聚有机硅柔软剂后处理，面料的固色效果显著增强。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：按照下述步骤进行：
A、将生蛭石研磨至粉状，筛选出微米级的生蛭石粉；
B、将生蛭石粉在50-60℃条件下，烘12-16h，去除生蛭石粉表层的水分；
C、将生蛭石粉加入到聚酯切片中，边加热，边搅拌，从常温加热至200-210℃的过程控制在4-8h；
D、继续加热至310-320℃并保温25-40min，得到熔融态改性聚酯；
E、将改性聚酯切片在纺丝机上高速纺丝制成初生纤维，具体工艺条件为：纺丝温度320-350℃，纺丝速度为1300-1450m/min；
F、将初生纤维采用平行牵伸机进行定型，得到涤纶纤维，牵伸倍数为3-4倍；
G、采用常规方法将涤纶纤维纺织成涤纶面料；
H、使用天然染料、采用浸轧工艺对涤纶面料进行染色，清水冲洗后，浸入三元共聚有机硅柔软剂溶液中，80-90℃后整理10-15min，干燥后即可得到成品涤纶面料；
所述的步骤H中，所述的染色过程中，天然染料用量为6-10% o.w.f.，温度：50-60℃，染色时间：25-35min，浴比：1：20-30；所述的三元共聚有机硅柔软剂的加入量为40-60g/L；
所述的步骤A中，生蛭石粉为粒径为5-20微米之间的生蛭石粉；
所述的步骤C中，生蛭石粉和聚酯切片的重量百分比分别为0.5-2%和98-99.5%。
2.如权利要求1所述的适用于室外作业的抗紫外线涤纶面料的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中，聚酯切片的长、宽、高均不超过2mm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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