CN112695396A - 一种凉感快干复合纤维的制备工艺及面料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种凉感快干复合纤维的制备工艺及面料，该工艺包括以下步骤：将纤维皮层料按照高温熔融低温挤出的方式，熔融挤压成第一熔体；将纤维芯层料按照低温熔融高温挤出的方式，熔融挤压成第二熔体；所述纤维皮层料包括84‑89质量份的PA6和10‑13质量份的玉石粉；所述纤维芯层料为聚丙烯；将所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件挤出成型，经过牵伸，得到凉感快干复合纤维。本发明制得的皮芯复合纤维既保持尼龙材料的凉感特性，又改善尼龙材料的速干性能，提升穿着舒适性。由此纤维织造的面料的接触凉感系数Q‑max值在0.20以上，并且具有较好的速干性能，穿着舒适。

Description

一种凉感快干复合纤维的制备工艺及面料
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，具体的是一种凉感快干复合纤维的制备工艺及面料。
背景技术
尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，可制成长纤、短纤等。锦纶是聚酰胺(PA)纤维的商品名称，又称耐纶(Nylon)；PA的品种繁多，有PA6、PA66等。尼龙材料在服装上广泛应用，其具有优异的耐磨性、耐热性(尼龙6熔点220℃，尼龙66熔点为260℃)，且手感糯蠕，品质感佳。
尤其在夏季服装品类中，尼龙材质的T恤穿着具有极佳的凉感体验。接触尼龙面料相比聚酯材料带来凉感，一部分原因是聚酰胺纤维的分子结构中含有的氨基是一类亲水性基团，水具有较大的比热容，而涤纶材料的公定回潮率仅为0.4％，因此尼龙材料具有更好的接触凉感。但也因为尼龙材料的亲水性，使得运动流汗状态下，尼龙材质的服装相比聚酯材质的服装显得更加有潮湿、不舒适的穿着感受。
行业内常利用皮芯复合的方式开发出差异化的纤维材料，赋予纤维更好或更多的功能特性。具体地，皮芯复合纤维是将两种聚合体以表皮和内芯的排列方式，沿着纤维轴向复合而成。现有技术中有一些生产锦纶/聚酯皮芯复合纤维，皮层为锦纶，芯层为聚酯。现有的锦纶/聚酯皮芯复合纤维一般是保持锦纶一部分的特性，主要为了降低成本，而该复合纤维材料的接触凉感有所下降，且速干性能无较大的改善。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种凉感快干复合纤维的制备工艺及面料，本发明制得的复合纤维具有良好的接触凉感，并且速干性能较好。
本发明提供一种凉感快干复合纤维的制备工艺，包括以下步骤：
将纤维皮层料按照高温熔融低温挤出的方式，熔融挤压成第一熔体；将纤维芯层料按照低温熔融高温挤出的方式，熔融挤压成第二熔体；所述纤维皮层料包括84-89质量份的PA6和10-13质量份的玉石粉；所述纤维芯层料为聚丙烯；
将所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件挤出成型，经过牵伸，得到凉感快干复合纤维。
优选地，所述玉石粉比重为2.4-2.7g/cm3；所述纤维皮层料还包括偶联剂，所述偶联剂优选为γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述纤维皮层料按照以下步骤得到：按质量份，将84-89份PA6切片、10-13份玉石粉体和1-3份偶联剂混合，在230-250℃温度下熔融，熔融状态的物料经挤出、切粒，得到纤维皮层料。
优选地，将纤维皮层料加入第一螺杆挤出设备中，按照高温熔融低温挤出的方式熔融挤压成第一熔体；所述第一螺杆挤出设备的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度范围220-250℃。
优选地，将纤维芯层料加入第二螺杆挤出设备中，按照低温熔融高温挤出的方式熔融挤压成第二熔体；所述第二螺杆挤出设备的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度范围170-200℃。
优选地，所述第一螺杆挤出设备的第一段至第五段温度依次为：250℃-240℃，245℃-235℃，240℃-230℃，235℃-225℃，230℃-220℃；
所述第二螺杆挤出设备的第一段至第五段温度依次为：170℃-180℃，175℃-185℃，180℃-190℃，185℃-195℃，190℃-200℃。
优选地，所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件，以皮/芯的质量比70/30～60/40挤出成型。
优选地，所述凉感快干复合纤维为POY丝、FDY丝或DTY丝。
优选地，所述凉感快干复合纤维为皮芯复合DTY丝，D/Y比值为1.0-1.5。
本发明提供一种面料，由前文所述制备工艺获得的凉感快干复合纤维织造而成。
与现有技术相比，本发明制备的皮芯复合纤维中，皮层部分在PA6中又添加了适量玉石粉，增加接触凉感；同时芯层部分采用聚丙烯材料，可减少复合纤维整体的吸水率，提升整个材料的干爽感，还能减轻纤维整体的重量。本发明在皮芯复合纺丝工艺过程中，皮层部分采用高温熔融低温挤出，芯层部分采用低温熔融高温挤出的方式，缩小皮层和芯层材料熔体的温度差异，从而得到了凉感快干、品质优良的皮芯复合纤维。本发明制得的皮芯复合纤维既保持尼龙材料的凉感特性，又改善尼龙材料的速干性能，提升穿着舒适性。由此纤维织造的面料的接触凉感系数Q-max值在0.20以上，并且具有较好的速干性能，利于应用。
此外，本发明方法操作简便，还提高了工艺的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的皮芯复合纤维的截面及其示意图；
图2为本发明实施例2制得的皮芯复合纤维的截面及其示意图。
具体实施方式
下面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。
本发明提供了一种凉感快干复合纤维的制备工艺，包括以下步骤：
将纤维皮层料按照高温熔融低温挤出的方式，熔融挤压成第一熔体；将纤维芯层料按照低温熔融高温挤出的方式，熔融挤压成第二熔体；所述纤维皮层料包括84-89质量份的PA6和10-13质量份的玉石粉；所述纤维芯层料为聚丙烯；
将所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件挤出成型，经过牵伸，得到凉感快干复合纤维。
本发明制得的复合纤维具有良好的接触凉感，并且速干性能较好，利于在服装等纺织面料中的应用。
本发明实施例首先进行纤维皮层料的制备：
按质量份，将84-89份PA6切片和10-13份玉石粉体，以及优选采用的1-3份偶联剂混合均匀，并加入双螺杆机，在230-250℃温度下熔融，螺杆转速可为100-130r/min。熔融状态的上述尼龙物料通过拉丝机机头挤出，优选控制挤出温度210-220℃，拉丝机机头压力0.2-0.3MPa。尼龙丝通过冷水槽冷却后，进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速可为140r/min，颗粒大小一般为3-6mm。采用本申请范围内的质量份和工艺参数均可满足生产要求，对最终纤维性能影响较小。
其中，本发明实施例采用纺丝级的PA6切片，具体参数可为：熔点220℃，相对黏度2.75，白色。
并且，皮层材料中又添加了玉石粉体，进一步提升接触凉感特性。所述的玉石粉体是白色粉末，优选规格：500纳米，比重为2.4-2.7g/cm3；本发明采用市售的玉石粉即可，例如其主要成分为：44.3％SiO2/0.03％Al2O3/13％H2O/0.81％CaO/43.7％MgO/0.73％Fe2O3。
此外，所述纤维皮层料还包括偶联剂，所述偶联剂优选为γ-氨丙基三甲氧基硅烷，利于加工操作及产品性能。
在本发明的实施例中，皮层材料主要为尼龙6，纤维芯层料为聚丙烯。聚丙烯纤维是化学纤维中最轻的，且几乎不吸水，常用于无纺材料及填充絮料；其不耐高温且不能染色，因此在常规服装上的应用存在一定的局限性。而本发明将尼龙材料和聚丙烯材料制备成皮芯复合纤维，可取各自材料的优点，同时克服各自材料的缺点。具体地，本发明芯层材料采用聚丙烯，利用聚丙烯疏水、轻量的特性，提升整个材料的干爽感；与尼龙芯层组合制得的皮芯复合纤维不仅可保持尼龙材料的凉感特性，而且克服尼龙材料速干性能差、穿着粘身的不适感。
本发明实施例的纤维芯层料为市售聚丙烯PP原料，优选参数：熔体流动速率1.4g/10min。
本发明实施例将上述制得的纤维皮层料加入第一螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为皮层组份。第一螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制可分5段，设定温度220℃-250℃，纺丝箱温度250℃-260℃。本发明按照高温熔融低温挤出的方式，作为优选，第一段至第五段温度依次为：250℃-240℃，245℃-235℃，240℃-230℃，235℃-225℃，230℃-220℃。
并且，本发明实施例将上述的纤维芯层料加入第二螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为芯层组份。第二螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制可分5段，设定温度优选为170℃-200℃，纺丝箱温度200℃-220℃。
本发明对纤维芯层料按照低温熔融高温挤出的方式熔融挤压，作为优选，第一段至第五段温度依次为：170℃-180℃，175℃-185℃，180℃-190℃，185℃-195℃，190℃-200℃。本发明实施例制备该凉感快干纤维过程中，制备工艺上采用了“皮层尼龙材料高温熔融低温挤出，芯层聚丙烯材料低温熔融高温挤出”的方式，缩短皮层和芯层材料熔体的温度差异，克服皮芯材质两者融点差异大，熔体之间温差较大，易出现皮芯分层的现象；采用该工艺可以提高纱线品质。
在本发明的具体实施例中，将上述步骤得到的皮层组份和芯层组份通过皮芯型纺丝复合组件，以皮/芯的质量比70/30～60/40均匀挤出成型，经过侧风吹冷却、上油、加热牵伸、卷绕，制得皮芯复合预取向丝(POY丝)。
本发明实施例对所采用的皮芯型纺丝复合组件没有特殊限制，采用本领域常用的即可。其中，上述侧风吹的条件：风速0.4-0.6m/s、风温20-25℃、相对湿度70-80％；上油率：2.0-2.6％。
此外，本发明实施例的纺丝速度可为：4000-4500m/min，优选4200-4300m/min。所述的加热牵伸一般为两次热辊牵伸，第一热辊牵伸的温度可为60～70℃，速度800～1200m/min；第二热辊牵伸的温度90～110℃；卷绕速度为2500～3900m/min。
本发明优选实施例将上述步骤获得的预取向丝经过工序：导丝器-喂入罗拉-热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油，获得最终成品皮芯复合DTY丝(拉伸变形丝、加弹丝、卷绕丝)。
其中，上述工序的热箱温度优选为：130-150℃，更优选140-150℃；冷却温度：80-90℃；D/Y比值：1.0-1.5；牵伸倍数：1.20-1.30；上油率：1.5-2.0％。
在本发明的实施例中，所制得的皮芯复合纤维即为凉感快干复合纤维，其细度等规格为本领域人员熟知的，例如为70D/24F，40D/24F等。该皮芯复合纤维截面主要为同心圆型，纤维重量轻，具有良好的接触凉感和速干性能，纱线品质优良。
本发明实施例提供了一种面料，由前文所述制备工艺获得的凉感快干复合纤维织造而成。
本发明优选实施例将上述获得的DTY皮芯复合纤维经过后道织造和/或染整，最终制成成品面料。其中，织造、染整等工序同常规尼龙纤维制面料的工序。本发明对所述面料的规格、结构、成分等也没有特殊限制，主要为针织单面布，也可以是梭织布；可以是纯纺或混纺，本发明实施例优选与氨纶混纺。
由本发明实施例制备的皮芯复合纤维织造的面料，其接触凉感系数Q-max值在0.20以上，并且具有较好的速干性能，利于在服装等面料中的应用。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的凉感快干复合纤维的制备工艺及面料进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购得的常规产品。
以下实施例中，PA6切片：纺丝级，熔点220℃，相对黏度2.75，白色，购自永荣控股集团(锦江科技)。
玉石粉体：白色粉末，规格：500纳米，比重：2.44-2.62g/cm3，主要成分：44.3％SiO2/0.03％Al2O3/13％H2O/0.81％CaO/43.7％MgO/0.73％Fe2O3，购自天津鸿雁天山石业纳米技术有限公司。
偶联剂：γ-氨丙基三甲氧基硅烷，型号KH-540，无色或微黄色液体，分子量179.29，购自南京奥诚化工有限公司。
纤维芯层料为市售聚丙烯PP原料，参数：熔体流动速率1.4g/10min，型号：H7914A，购自韩国LG化学。
实施例一
1、纤维皮层料的制备：
按质量份，将84-89份PA6切片、10-13份玉石粉体、1-3份偶联剂混合均匀并加入双螺杆机，在230-250℃温度下熔融，螺杆转速100-130r/min。熔融状态的尼龙料通过拉丝机机头挤出，控制挤出温度210-220℃，拉丝机机头压力0.2-0.3MPa。尼龙丝通过冷水槽冷却后，进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速140r/min，颗粒大小为3-6mm。
2、皮芯复合纤维的制备：
1)将上述制得的纤维皮层料加入第一螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为皮层组份。第一螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度220℃-250℃，纺丝箱温度250℃-260℃。按照高温熔融低温挤出的方式，第一段至第五段温度分别为：250℃-240℃，245℃-235℃，240℃-230℃，235℃-225℃，230℃-220℃。
2)将上述纤维芯层料加入第二螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为芯层组份。第二螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度170℃-200℃，纺丝箱温度200℃-220℃。按照低温熔融高温挤出的方式，第一段至第五段温度分别为：170℃-180℃，175℃-185℃，180℃-190℃，185℃-195℃，190℃-200℃。
3)将上述步骤1)、2)的皮层组份和芯层组份通过皮芯型纺丝复合组件，以皮/芯的质量比70/30均匀挤出成型，经过侧风吹冷却、上油、加热牵伸、卷绕，制得皮芯复合预取向丝。
其中，侧风吹的条件：风速0.4-0.6m/s、风温20-25℃、相对湿度70-80％；上油率：2.0-2.6％。
纺丝速度：4200-4300m/min。加热牵伸为两次热辊牵伸第一热辊牵伸的温度为60～70℃，速度800～1200m/min；第二热辊牵伸的温度90～110℃；卷绕速度为2500～3900m/min。
4)将上述步骤3)获得的预取向丝经过工序：导丝器-喂入罗拉-热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油，获得最终成品皮芯复合DTY丝。
其中，热箱温度：140-150℃；冷却温度：80-90℃；D/Y比值：1.0-1.5；牵伸倍数：1.20-1.30；上油率：1.5-2.0％。
所述的皮芯复合DTY丝的纤维截面图参见图1，该皮芯复合纤维截面主要为同心圆型，皮层70％，芯层30％。该皮芯复合纤维的参数指标如下：
表1纤维的参数指标
单丝纤度dtex 回潮率％ 断裂强度cN/tex 断裂伸长率％
3.2 3.8 4.7 25
将获得的DTY皮芯复合纤维经过后道织造、染整，最终制成成品面料。
织造、染整工序同常规尼龙纤维，具体如下：
织造工序：
将纱线喂入织针，采用平纹变化组织在30寸单面针织大圆机进行编织成坯布，其中编织的纵向密度为42～44目/2cm，横向密度为32～34目/cm。转速：16转/分钟。
染整工序：
坯布准备→精练→预定形→染色→后整理→成品检验与包装；
其中，预定型温度190℃，20min；染色温度90-95℃，深色染色保温40min以上，浅色保温30min，然后降温至常温皂洗，固色。固色温度70-80℃，保温25min。
成品面料：70D/24F针织单面布(90％皮芯复合纤维10％氨纶)。
实施例二
1、纤维皮层料的制备：
按质量份，将84-89份PA6切片、10-13份玉石粉体、1-3份偶联剂混合均匀并加入双螺杆机，在230-250℃温度下熔融，螺杆转速100-130r/min。熔融状态的尼龙料通过拉丝机机头挤出，控制挤出温度210-220℃，拉丝机机头压力0.2-0.3MPa。尼龙丝通过冷水槽冷却后，进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速140r/min，颗粒大小为3-6mm。
2、皮芯复合纤维的制备：
1)将上述制得的纤维皮层料加入第一螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为皮层组份。第一螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度220℃-250℃，纺丝箱温度250℃-260℃。按照高温熔融低温挤出的方式，第一段至第五段温度分别为：250℃-240℃，245℃-235℃，240℃-230℃，235℃-225℃，230℃-220℃。
2)将上述的纤维芯层料加入第二螺杆挤出机中，熔融挤压成熔体，再将该熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并且均匀分配到皮芯复合组件中，作为芯层组份。第二螺杆挤出机的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度170℃-200℃，纺丝箱温度200℃-220℃。按照低温熔融高温挤出的方式，第一段至第五段温度分别为：170℃-180℃，175℃-185℃，180℃-190℃，185℃-195℃，190℃-200℃。
3)将上述步骤1)、2)的皮层组份和芯层组份通过皮芯型纺丝复合组件，以皮/芯的质量比60/40均匀挤出成型，经过侧风吹冷却、上油、加热牵伸、卷绕，制得皮芯复合预取向丝。
其中，侧风吹的条件：风速0.4-0.6m/s、风温20-25℃、相对湿度70-80％；上油率：2.0-2.6％；
纺丝速度：4000-4500m/min。加热牵伸为两次热辊牵伸，第一热辊牵伸的温度为60～70℃，速度800～1200m/min；第二热辊牵伸的温度90～110℃；卷绕速度为2500～3900m/min。
4)将上述步骤3)获得的预取向丝经过工序：导丝器-喂入罗拉-热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油，获得最终成品皮芯复合DTY丝。
其中，热箱温度：130-150℃；冷却温度：80-90℃；D/Y比值：1.0-1.5；牵伸倍数：1.20-1.30；上油率：1.5-2.0％。
所述的皮芯复合DTY丝的纤维截面图参见图2，该皮芯复合纤维截面主要为同心圆型，皮层65％，芯层35％。该皮芯复合纤维的参数指标如下：
表2纤维的参数指标
单丝纤度dtex 回潮率％ 断裂强度cN/tex 断裂伸长率％
1.85 4.0 4.3 23
将获得的DTY皮芯复合纤维经过后道织造、染整，最终制成成品面料。
织造染整工序同常规尼龙纤维，与实施例1基本相同，其中编织的纵向密度为48～50目/2cm，横向密度为34～36目/cm。
面料：40D/24F针织单面布(88％皮芯复合纤维12％氨纶)。
本发明将所得的面料进行接触凉感等性能测试，结果如下：
表3本发明实施例所得的面料的性能测试结果
Figure BDA0002844149040000101
其中，接触凉感系数Q-max值测试方法：GB/T 35263-2017；吸湿快干性测试方法：GB/T 21655.1-2008，蒸发速率和透湿率两个项目数值越大，代表吸湿快干性能越高。
由以上实施例可知，凉感性能上，本申请所述纤维制成的面料的Q-max值在0.20以上，与常规尼龙材质面料相当，而市面上的其他尼龙/涤纶皮芯纤维的Q-max值在0.20以下(视具体开发的面料风格)。以锦氨平纹布为例，市面上其他尼龙/涤纶皮芯纤维的吸湿速干性稍有提升，蒸发速率主要数值范围在0.18-0.20，而本发明性能更加优异。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (10)

1.一种凉感快干复合纤维的制备工艺，包括以下步骤：
将纤维皮层料按照高温熔融低温挤出的方式，熔融挤压成第一熔体；将纤维芯层料按照低温熔融高温挤出的方式，熔融挤压成第二熔体；所述纤维皮层料包括84-89质量份的PA6和10-13质量份的玉石粉；所述纤维芯层料为聚丙烯；
将所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件挤出成型，经过牵伸，得到凉感快干复合纤维。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述玉石粉比重为2.4-2.7g/cm3；所述纤维皮层料还包括偶联剂，所述偶联剂优选为γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述纤维皮层料按照以下步骤得到：按质量份，将84-89份PA6切片、10-13份玉石粉体和1-3份偶联剂混合，在230-250℃温度下熔融，熔融状态的物料经挤出、切粒，得到纤维皮层料。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，将纤维皮层料加入第一螺杆挤出设备中，按照高温熔融低温挤出的方式熔融挤压成第一熔体；所述第一螺杆挤出设备的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度范围220-250℃。
5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，将纤维芯层料加入第二螺杆挤出设备中，按照低温熔融高温挤出的方式熔融挤压成第二熔体；所述第二螺杆挤出设备的熔融挤压过程温度控制分5段，设定温度范围170-200℃。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述第一螺杆挤出设备的第一段至第五段温度依次为：250℃-240℃，245℃-235℃，240℃-230℃，235℃-225℃，230℃-220℃；
所述第二螺杆挤出设备的第一段至第五段温度依次为：170℃-180℃，175℃-185℃，180℃-190℃，185℃-195℃，190℃-200℃。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述第一熔体和第二熔体通过皮芯复合纺丝组件，以皮/芯的质量比70/30～60/40挤出成型。
8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述凉感快干复合纤维为POY丝、FDY丝或DTY丝。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备工艺，其特征在于，所述凉感快干复合纤维为皮芯复合DTY丝，D/Y比值为1.0-1.5。
10.一种面料，由权利要求1-9任一项所述制备工艺获得的凉感快干复合纤维织造而成。
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