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。
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。