CN114908457B - 一种含太极石纤维的面料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺织领域，针对太极石纤维功能性、亲肤性不佳的问题，提供一种含太极石纤维的面料，包括经纱和纬纱，经纱由莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成；纬纱有两种，纬纱一为莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的纱线再包覆弹力丝，纬纱二由氨纶丝和以锦纶为载体的太极石纤维长丝加捻而成。本发明通过织物组织规格及材料的选择搭配，使得面料同时具有莫代尔纤维的柔软性、吸湿排汗性和太极石纤维的挺括性、远红外功能，提高穿戴舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域，尤其是涉及一种含太极石纤维的面料。
背景技术
太极石纤维能增强人体微循环、促进新陈代谢，因其较强的物理稳定性，制成面料成品后使得纤维功能得到有效延续，太极石纤维的天然功能在纤维行业和面料市场已经获得广泛认可。而且，与动物、植物纤维不同的是，太极石纤维很好地继承了矿物纤维天然的抗菌作用。如专利CN108330553A公开了一种太极石纤维素纤维的制备方法，通过纺前注射将具有远红外、抗紫外和抑菌性功能的太极石悬浮液与纤维素磺酸酯溶液混合均匀，经湿法纺丝、后处理得成品。所得太极石纤维素纤维中太极石含量为1-8％(w/w)，其远红外放射率≥90％、紫外线防护系数UPF≥50、抑菌率≥99％、断裂强度≥2.5cN/dtex、断裂伸长率≥15％、耐水洗色牢度≥4级，是一种能将人体脑电波中的高频β波(14-30Hz)转换成低频谱的脑电波θ波(4-8Hz)与α波(8-14Hz)的纤维。该太极石纤维素纤维不仅具有优异的远红外功能、抗紫外线与抑菌性，还具有减缓抑郁和改善睡眠的功能，其断裂强度与断裂伸长率较高，性能持久稳定，且工艺成熟，流程简单，易于控制，有利于工业化生产。从健康角度考虑，太极石纤维面料是健康、安全、舒适的选择。但是单一组分的太极石纤维制作的面料功能性、亲肤性不佳，用户体验不好。据此需要一种理想的解决方法。
发明内容
本发明为了克服太极石纤维功能性、亲肤性不佳的问题，提供一种含太极石纤维的面料，通过织物组织规格及材料的选择搭配，使得面料同时具有莫代尔纤维的柔软性、吸湿排汗性和太极石纤维的挺括性、远红外功能，提高穿戴舒适度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种含太极石纤维的面料，包括经纱和纬纱，经纱由莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成；纬纱有两种，纬纱一为莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的纱线再包覆弹力丝，纬纱二由氨纶丝和以锦纶为载体的太极石纤维长丝加捻而成。
作为优选，所述经纱中莫代尔纤维和太极石纤维的质量比为(60-70):(30-40)，所述纬纱一中，莫代尔纤维、太极石纤维和弹力丝的质量比为(40-50):(20-30):(30-35)。所述弹力丝优选为聚酯纤维和氨纶混合的面料。
作为优选，所述面料采用经二重组织，纬纱一和经纱织成面料的里层，纬纱二和经纱织成面料的外层，纬纱一和纬纱二按1:1的比例排列织入布面。面料里面含太极石纤维成分的原料，发挥太极石纤维的功效，面料表面采用太极石纤维机包长丝，既能兼顾太极石纤维功能，又能保持光泽、手感、耐磨性和有效的抗皱、悬垂性。
太极石具有优异的远红外线功能，可与人体细胞中的水分子产生共振作用，增强血液细胞动能，细化水分子，促进人体血液微循环，对缓解关节酸痛等具有一定的保健作用，但是太极石纤维成本高且亲肤性不佳。莫代尔纤维具有的很好的柔软性、吸湿排汗性，但织物挺括性差，本发明通过织物组织规格及材料的选择搭配，使得面料同时具有莫代尔纤维的柔软性和太极石纤维的挺括性。纬纱通过一定的比例结构排列织入，太极石纤维更好的切肤，达到与人体有效结合促进微循环和抗菌、抗疲劳的功效。莫代尔纤维具有良好的吸湿排汗功能，使人体因太极石发热产生的汗液及时排出，提高穿戴舒适度。
作为优选，所述太极石纤维的制备方法为：将太极石颗粒和粘胶纤维母粒或锦纶母粒按质量比(1-5):100充分混合，经熔融挤压、冷却、卷绕成型，制得太极石纤维。从微观结构看，制得的太极石纤维呈包芯结构，中间有沟槽，纤维上有小黑点，太极石以共混方式在纤维中呈镶嵌状态，不易流失，结构稳定。太极石和母粒的用量比例需要合理控制，太极石用量少容易被“埋没”，影响其发挥远红外功能，太极石用量多不易分散均匀，且会提升成本。
作为进一步优选，所述熔融温度为300-350℃、挤压压力为10-20MPa。
作为优选，所述太极石纤维的太极石颗粒的粒径为0.8-1μm、表面粗糙度为0.015-0.02μm、孔隙度为10-13％。其中表面粗糙度采用散射法测得，孔隙度的测试方法参考(凌振宝等."岩矿石孔隙度测量方法."吉林大学学报：地球科学版41.3(2011):4.)。人体细胞水分子有一个固定的频率(8-15μm)。根据物理学中两种相同的声波或两种相同的光波相遇而产生共振的原理，远红外线通过皮肤及皮下组织与人体组织细胞中的水分子产生共振吸收现象，从而能够提高免疫力，促进人体健康。人体的正常体温在37℃左右，产生的电磁波波长峰值在9.5μm左右。太极石的远红外作用波长为3.9-16μm，将波长调控为8-15μm可以最大效率地与人体细胞产生共振，促进新陈代谢。波长受传播介质的影响，所以太极石的粒径、表面粗糙度和太极石在母粒中的分散状态都对波长有影响。通过实验发现太极石颗粒在上述特征范围内波长较符合人体需要。
作为优选，所述太极石纤维中太极石颗粒的制备方法为：将原矿石打碎、研磨成粉，加入体积比1:(80-100)的HF和浓硝酸混合液，在30-40MPa、100-120℃微波条件下反应5-10min，原矿石和混合液的用量比例为1g:(15-17)mL。太极石颗粒结构坚硬，常规的酸处理、煅烧处理难以改变其内部结构，发明人发现微波条件下HF和浓硝酸可以破坏太极石中二氧化硅的硅氧四面体[SiO4]结构，提高太极石的孔隙度，高孔隙度会形成空腔效应，提高远红外能的发射率，提高太极石的发热效果。当然混酸也会在太极石表面产生“刻痕”或裂纹，提高表面粗糙度，粗糙度的提升也有利于提高发射率。
因此，本发明的有益效果为：(1)通过织物组织规格及材料的选择搭配，使得面料同时具有莫代尔纤维的柔软性、吸湿排汗性和太极石纤维的挺括性、远红外功能，提高穿戴舒适度；(2)限制太极石的粒径、表面粗糙度和太极石在母粒中的添加量，调控太极石的远红外波长和发射率，提高太极石的健身功效。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
总实施例
一种含太极石纤维的面料，包括经纱和纬纱，经纱由莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成；纬纱有两种，纬纱一为莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的纱线再包覆弹力丝，纬纱二由氨纶丝和以锦纶为载体的太极石纤维长丝加捻而成。所述经纱中莫代尔纤维和太极石纤维的质量比为(60-70):(30-40)，所述纬纱一中，莫代尔纤维、太极石纤维和氨纶弹力丝的质量比为(40-50):(20-30):(30-35)。所述面料采用经二重组织，纬纱一和经纱织成面料的里层，纬纱二和经纱织成面料的外层，纬纱一和纬纱二按1:1的比例排列织入布面。
所述太极石纤维的制备方法为：1)制备太极石颗粒：将原矿石打碎、研磨成粉，加入体积比1:(80-100)的HF和浓硝酸混合液，所述HF的质量分数为40％、浓硝酸的质量分数为68％，在30-40MPa、100-120℃微波条件下反应5-10min，原矿石和混合液的用量比例为1g:(15-17)mL；得到粒径为0.8-1μm、表面粗糙度为0.015-0.02μm、孔隙度为10-13％的太极石颗粒；
2)将太极石颗粒粘胶纤维或锦纶母粒按质量比(1-5):100充分混合，经300-350℃、10-20MPa的螺杆熔融挤压、冷却、卷绕成型，制得太极石纤维。
实施例1
一种含太极石纤维的面料，包括经纱和纬纱，经纱采用60wt％莫代尔纤维与40wt％粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的80英支单纱，经加捻形成80/2的纱线。纬纱为两种，纬纱一以一根粗细为50D+40D的弹性一体丝为芯，外侧包覆采用60wt％莫代尔纤维与40wt％粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺的40英支纱线，形成双包芯纱(双包芯纱中，莫代尔纤维占42％、粘胶纤维为载体的太极石纤维占27％、聚酯纤维占25％、氨纶占6％)。纬纱二是一根粗细为150D的锦纶为载体的太极石纤维长丝和粗细为70D的氨纶丝空气包覆后，再加捻550T/M的空包加捻丝。所述面料采用经二重组织，纬纱一和经纱织成面料的里层，纬纱二和经纱织成面料的外层，纬纱一和纬纱二按1:1的比例排列织入布面。
所述太极石纤维的制备方法为：
1)制备太极石颗粒：将太极石的原矿石打碎、研磨成粉，1g太极石加入16mL的HF和浓硝酸混合液(HF和浓硝酸的体积比为1:90)，在35MPa、110℃微波条件下反应8min；得到粒径为0.9μm、表面粗糙度为0.018μm、孔隙度为12％的太极石颗粒；
2)将太极石颗粒和粘胶纤维或锦纶母粒按质量比1:2充分混合，经300℃、20MPa的螺杆熔融挤压、冷箱冷却、卷绕成型，制得太极石纤维。
实施例2
一种含太极石纤维的面料，包括经纱和纬纱，经纱采用70wt％莫代尔纤维与30wt％粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的80英支单纱，经加捻形成80/2的纱线。纬纱为两种，纬纱一以一根粗细为50D+40D的弹性一体丝为芯，外侧包覆采用70wt％莫代尔纤维与30wt％粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺的40英支纱线，形成双包芯纱(双包芯纱中，莫代尔纤维占49％、粘胶纤维为载体的太极石纤维占20％、聚酯纤维占25％、氨纶占6％)。纬纱二是一根粗细为150D的锦纶为载体的太极石纤维长丝和粗细为70D的氨纶丝空气包覆后，再加捻550T/M的空包加捻丝。所述面料采用经二重组织，纬纱一和经纱织成面料的里层，纬纱二和经纱织成面料的外层，纬纱一和纬纱二按1:1的比例排列织入布面。
所述太极石纤维的制备方法为：
1)制备太极石颗粒：将太极石的原矿石打碎、研磨成粉，1g太极石加入17mL的HF和浓硝酸混合液(HF和浓硝酸的体积比为1:80)，在30MPa、120℃微波条件下反应10min；得到粒径为0.9μm、表面粗糙度为0.015μm、孔隙度为10％的太极石颗粒；
2)将太极石颗粒和粘胶纤维或锦纶母粒按质量比1:3充分混合，经350℃、10MPa的螺杆熔融挤压、冷箱冷却、卷绕成型，制得太极石纤维。
对比例1
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的太极石颗粒和锦纶母粒按质量比1:0.5混合。
对比例2
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的太极石颗粒和锦纶母粒按质量比1:5混合。
对比例3
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的太极石颗粒粒径为0.6μm。
对比例4
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的太极石颗粒粒径为1.2μm。
对比例5
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的制备步骤1)为：将太极石的原矿石打碎、研磨成粉，1g太极石加入16mL的HF和浓硝酸混合液(HF和浓硝酸的体积比为1:90)，在50MPa、120℃微波条件下反应8min；得到粒径为0.9μm、表面粗糙度为0.03μm、孔隙度为15％的太极石颗粒。
对比例6
与实施例1的区别在于，所述太极石纤维的太极石颗粒采用未经酸处理的原矿石，原矿石的粒径为0.9μm、表面粗糙度为0.004μm、孔隙度为5％的太极石颗粒。
结果测试
对各实施例和对比例制得的面料进行性能测试，结果如下表所示。
远红外性能根据GB/T 30127—2013《纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试。
织物的快干性能测试和亲肤性能测试参考专利CN111893630A。快干性能测试为将6cm×6cm试样置于烧杯口部，匝紧，试样表面必须平整且经纬纱不能有扭曲。将其放置在温度(20±1)℃、相对湿度(65±2)％的环境下平衡24h，然后置于精确度达0.001g的电子天平上，在滴定管口距试样表面1cm的高处，滴0.05g水于试样表面，测试12min后该水滴的水分蒸发率。水分蒸发率越高，快干性能越好，其排汗性能越优异。
织物的亲肤性能以织物的弯曲性能测试来表征，其测试方法为：采用织物风格仪将尺寸为20×20cm的试样以一定张力固定在两个夹头间，夹头一个固定，一个移动，移动夹头连接扭力测试器，试验时，移动夹头沿固定轨迹作曲率移动，试样变弯曲，当夹头移动至最大曲率时返回原点。然后做反向移动至反向最大曲率时返回原点。最后给出径向弯曲刚度指标。
| 远红外发射率％ | 远红外敷设升温值℃ | 径向弯曲刚度gfcm2/cm | 水分蒸发率％ | |
| 实施例1 | 97 | 1.8 | 0.005 | 96 |
| 实施例2 | 96 | 1.7 | 0.004 | 95 |
| 对比例1 | 93 | 1.3 | 0.006 | 95 |
| 对比例2 | 89 | 1.1 | 0.003 | 96 |
| 对比例3 | 90 | 1.2 | / | / |
| 对比例4 | 91 | 1.1 | / | / |
| 对比例5 | 92 | 1.3 | / | / |
| 对比例6 | 88 | 1.1 | / | / |
从上表可以看出，本实施例制得的面料兼具莫代尔纤维的柔软亲肤性、吸湿排汗性和太极石纤维的远红外功能，提高穿戴舒适度和健身效果。
和实施例1相比，对比例1太极石纤维中太极石颗粒质量占比偏大，不易分散均匀，面料的亲肤性能下降；对比例2太极石纤维中太极石颗粒质量占比偏小，容易被“埋没”，影响其发挥远红外功能。
和实施例1相比，对比例1太极石纤维中太极石颗粒质量占比偏大，不易分散均匀；对比例2太极石纤维中太极石颗粒质量占比偏小，容易被“埋没”，影响其发挥远红外功能。对比例3太极石纤维的太极石颗粒粒径偏大，对比例4太极石纤维的太极石颗粒粒径偏小，太极石的粒径对红外效果有影响，且并非简单的线性相关，本发明只是确定了一个较优的范围。对比例5太极石颗粒的表面粗糙度、孔隙度偏大；对比例6采用未处理的太极石原矿石，表面粗糙度、孔隙度偏小，远红外效果均不如实施例1，说明孔隙度和表面粗糙度的适度提升是有益的。说明太极石颗粒的粒径、表面粗糙度、孔隙度和添加比例综合影响太极石的远红外效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1. 一种含太极石纤维的面料，其特征在于，包括经纱和纬纱，经纱由莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成；纬纱有两种，纬纱一为莫代尔纤维和以粘胶纤维为载体的太极石纤维混纺而成的纱线再包覆弹力丝，纬纱二由氨纶丝和以锦纶为载体的太极石纤维长丝加捻而成；所述太极石纤维的制备方法为：将太极石颗粒和粘胶纤维母粒或锦纶母粒按质量比(1-5):100充分混合，经熔融挤压、冷却、卷绕成型，制得太极石纤维；所述太极石纤维的太极石颗粒的粒径为0.8-1 μm、表面粗糙度为0.015-0.02 μm、孔隙度为10-13%。
2.根据权利要求1所述的一种含太极石纤维的面料，其特征在于，所述经纱中莫代尔纤维和太极石纤维的质量比为(60-70):(30-40)，所述纬纱一中，莫代尔纤维、太极石纤维和弹力丝的质量比为(40-50):(20-30):(30-35)。
3.根据权利要求1或2所述的一种含太极石纤维的面料，其特征在于，所述面料采用经二重组织，纬纱一和经纱织成面料的里层，纬纱二和经纱织成面料的外层，纬纱一和纬纱二按1:1的比例排列织入布面。
4. 根据权利要求1所述的一种含太极石纤维的面料，其特征在于，所述熔融温度为300-350 ℃、挤压压力为10-20 MPa。
5. 根据权利要求1所述的一种含太极石纤维的面料，其特征在于，所述太极石纤维中太极石颗粒的制备方法为：将原矿石打碎、研磨成粉，加入体积比1:(80-100)的HF和浓硝酸混合液，在30-40 MPa、100-120 ℃微波条件下反应5-10 min，原矿石和混合液的用量比例为1g:(15-17)mL。
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