首页 / 专利分类库 / 织造 / 一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法

一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411990600.7 申请日 2024-12-31
公开(公告)号 CN119859867A 公开(公告)日 2025-04-22
申请人 吴江福华织造有限公司; 江南大学; 申请人类型 企业
发明人 施梓钜; 肖学良; 张金平; 肖燕; 李海燕; 李长春; 曾利根; 第一发明人 施梓钜
权利人 吴江福华织造有限公司,江南大学 权利人类型 企业
当前权利人 吴江福华织造有限公司,江南大学 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:江苏省 城市 当前专利权人所在城市:江苏省苏州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:江苏省苏州市吴江区盛泽镇西环路东侧(坝里村) 邮编 当前专利权人邮编:215228
主IPC国际分类 D02G3/22 所有IPC国际分类 D02G3/22D02G3/36D02G3/44D02G3/04D03D15/283D03D15/50D01F1/10D01F6/60B32B27/02B32B27/06B32B27/12B32B9/04B32B5/26B32B5/06B32B7/12
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 19 专利文献类型 A
专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有限公司 专利代理人 俞春雷;
摘要 本 发明 公开了一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法,锦纶长丝包括壳体和位于壳体内部的空腔,空腔包括多个间隔设置的空腔单元,壳体包括壳体本体、第一柱体以及位于相邻两个空腔单元之间的连接部,连接部用于连接第一柱体与壳体本体,多个空腔单元沿第一柱体的周向排布,第一柱体的中心与锦纶长丝的中心重合;锦纶长丝的横截面中的空腔的面积占比为20%~30%,空腔用于储存空气。包芯纱包括内芯层和包裹在内芯层外部的外皮层,内芯层包括多根锦纶长丝,外皮层包括多根蓄热 纤维 。面料包括相互贴合的表层和里层,表层和里层均由包芯纱经过经纬交织制备得到。本发明的蓄热保暖面料,可在改善并提高 纱线 和织物的蓄热功能的同时减轻织物的 质量 。
权利要求

1.一种锦纶长丝,其特征在于,包括壳体和位于壳体内部的空腔,所述空腔包括多个间隔设置的空腔单元,所述壳体包括壳体本体、第一柱体以及位于相邻两个所述空腔单元之间的连接部,所述连接部用于连接所述第一柱体与壳体本体,多个所述空腔单元沿所述第一柱体的周向排布,所述第一柱体的中心与锦纶长丝的中心重合;所述锦纶长丝的横截面中的空腔的面积占比为20%~30%,所述空腔的长度等于壳体的长度,所述空腔用于储存空气。
2.根据权利要求1所述的锦纶长丝,其特征在于,每个所述空腔单元均包括多个间隔设置的空腔瓣,每个所述空腔单元中的至少一个空腔瓣的长度大于剩余的空腔瓣的长度。
3.根据权利要求2所述的锦纶长丝,其特征在于,每个所述空腔瓣的宽度由靠近锦纶长丝的中心的一端向另一端逐渐增加。
4.根据权利要求3所述的锦纶长丝,其特征在于,每个所述空腔单元中的多个所述空腔瓣靠近锦纶长丝的中心的一端相互连接,每个所述空腔单元中的多个所述空腔瓣远离锦纶长丝的中心的一端相互间隔。
5.根据权利要求4所述的锦纶长丝,其特征在于,每个所述空腔单元中的相邻两个所述空腔瓣之间具有间隔部,所述间隔部的一端与所述壳体本体连接,所述间隔部的另一端向靠近所述第一柱体的方向延伸。
6.根据权利要求2所述的锦纶长丝,其特征在于,每个所述空腔单元均包括空腔主瓣和对称设置在空腔主瓣两侧的空腔辅瓣,所述空腔主瓣的长度大于空腔辅瓣的长度。
7.一种如权利要求1‑6任意一项所述的锦纶长丝的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将蓄热促进剂与含有改性锦纶的溶液混合后纺丝得到所述锦纶长丝;所述改性锦纶的导热系数为0.128~0.151W/(m·℃)。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述含有改性锦纶的溶液为向溶剂中加入改性锦纶熔体后混合均匀得到的改性锦纶熔体溶液;所述改性锦纶熔体是将将锦纶切片熔融后通过共聚、表面交联或酶改性中的一种方式制备得到。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述将蓄热促进剂与含有改性锦纶的溶液混合后纺丝的方法为:将蓄热促进剂加入到改性锦纶熔体溶液中混合均匀得到混合纺丝液,将纺丝液经挤压后由喷丝板喷出形成丝束,再经单体抽吸、侧吹冷却、集束上油、拉伸定型、网络交缠、卷绕成形,制得所述锦纶长丝;所述纺丝液中的改性锦纶熔体与蓄热促进剂的质量比为95~99:1。
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述蓄热促进剂包括吸光材料,所述吸光材料为纳米陶瓷粒子、石墨烯、纳米管炭黑、碳点、MXene、碳化锆、碳化中的一种或多种。
11.一种包芯纱,其特征在于,包括内芯层和包裹在内芯层外部的外皮层,所述内芯层包括多根如权利要求1‑6任意一项所述的锦纶长丝,所述外皮层包括多根蓄热纤维
12.根据权利要求11所述的包芯纱,其特征在于,所述包芯纱中的锦纶长丝的质量占比为60%~70%。
13.根据权利要求11所述的包芯纱,其特征在于,所述外皮层的外表面还附着有相变微胶囊,所述相变微胶囊包括相变核以及用于包裹相变核的外壳,所述相变核的材质为石蜡脂肪酸、脂肪醇中的一种或多种。
14.根据权利要求11所述的包芯纱,其特征在于,所述蓄热纤维为火山岩蓄热纤维或光谱热纤维。
15.一种如权利要求11‑14任意一项所述的包芯纱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
以锦纶长丝作为内芯层、蓄热纤维作为外皮层分别进行预处理;
将内芯层进行多丝并合和加捻形成第一纱线,将外皮层经过处理形成短纤维粗纱并经牵伸和细化后形成第二纱线;
将第一纱线和第二纱线共同经过牵伸和加捻形成所述包芯纱。
16.根据权利要求15所述的制备方法,其特征在于,还包括后处理,所述后处理的方法为:将所述包芯纱清洗干净后通过浸轧法将相变微胶囊吸附在包芯纱的外皮层的表面。
17.一种蓄热保暖面料,其特征在于,所述面料具有如权利要求11‑14任意一项所述的包芯纱。
18.一种如权利要求17所述的蓄热保暖面料,其特征在于,包括相互贴合的表层和里层,所述表层和里层均由所述包芯纱经过经纬交织制备得到,所述表层的组织结构为蜂巢组织。
19.一种如权利要求17或18所述的蓄热保暖面料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
以所述包芯纱作为经纱纬纱,将经纱和纬纱经过经纬交织分别得到表层过渡层和里层;
通过涂覆或浸渍的方法使吸光材料附着在所述表层过渡层上,并经干燥和固化后得到所述表层;
将所述表层与里层相连接,得到所述面料。

说明书全文

一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纺织技术领域,具体涉及一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着现代科技的发展,人们对保暖面料的要求不单单满足厚重的保暖防寒面料,而是更追求智能蓄热、轻便为主,同时能达到保暖蓄热要求的新型面料。目前市场上大多蓄热纱线和面料只从结构或成分其中的一方面进行改善,或采用多层面料复合来提高蓄热性能,这在一定程度上提高了面料的蓄热性能,但面料厚重不轻便。
[0003] 例如公开号为CN118407263B,专利名称为“一种石墨烯蓄热面料及其制备方法和应用”的中国发明专利公开了在面料层上方涂覆包裹聚乙烯醇缩石墨烯的复合整理剂形成蓄热层,其仅从原料上提高了蓄热性能,但是石墨烯涂层会降低面料的透气性,同时涂层与面料的结合性能较低,耐磨性能降低。又如公开号为CN209537717U,专利名称为“一种无涂层无内胆防绒蓄热纱面料”的中国实用新型专利公开了通过特定的组织结构(包括六条经纱和两条纬纱交织而成)提高蓄热面料的性能,但蓄热效果并不显著。
[0004] 如何在减轻织物重量使得穿着更轻便的同时,还能保证织物的良好的蓄热保暖性,是亟需解决的问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此,为了克服现有技术缺陷,本发明的目的是提供一种锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法,可改善并提高纱线和织物的蓄热功能,同时减轻织物的质量
[0006] 本发明的一个目的是提供一种锦纶长丝,包括壳体和位于壳体内部的空腔,所述空腔包括多个间隔设置的空腔单元,所述壳体包括壳体本体、第一柱体以及位于相邻两个所述空腔单元之间的连接部,所述连接部用于连接所述第一柱体与壳体本体,多个所述空腔单元沿所述第一柱体的周向排布,所述第一柱体的中心与锦纶长丝的中心重合;所述锦纶长丝的横截面中的空腔的面积占比为20%~30%,所述空腔的长度等于壳体的长度,所述空腔用于储存空气。
[0007] 通过在锦纶长丝的壳体的内部设计空腔以用于储存空气,当锦纶长丝受到挤压时,其内部的静止空气不会全部流失,能保存得更持久,有利于提升锦纶长丝的蓄热性能。
[0008] 根据本发明的一些优选实施方面,每个所述空腔单元均包括多个间隔设置的空腔瓣,每个所述空腔单元中的至少一个空腔瓣的长度大于剩余的空腔瓣的长度。此处的空腔瓣的长度是指在锦纶长丝的横截面中,空腔瓣的两端之间的距离。
[0009] 根据本发明的一些优选实施方面,每个所述空腔瓣的宽度由靠近锦纶长丝的中心的一端向另一端逐渐增加。这样的设置,可使得每个空腔瓣的结构更加稳定,在受到挤压时,其产生的形变更小,残留的静止空气会保存更多。
[0010] 根据本发明的一些优选实施方面,每个所述空腔单元中的多个所述空腔瓣靠近锦纶长丝的中心的一端相互连接,每个所述空腔单元中的多个所述空腔瓣远离锦纶长丝的中心的一端相互间隔。
[0011] 根据本发明的一些优选实施方面,每个所述空腔单元中的相邻两个所述空腔瓣之间具有间隔部,所述间隔部的一端与所述壳体本体连接,所述间隔部的另一端向靠近所述第一柱体的方向延伸。
[0012] 根据本发明的一些优选实施方面,每个所述空腔单元均包括空腔主瓣和对称设置在空腔主瓣两侧的空腔辅瓣,所述空腔主瓣的长度大于空腔辅瓣的长度。这样的设置是空腔单元的一种优选的设置方式,能使得空腔的结构更加稳定。
[0013] 本发明的另一个目的是提供了一种如上所述的锦纶长丝的制备方法,包括如下步骤:
[0014] 将蓄热促进剂与含有改性锦纶的溶液混合后纺丝得到所述锦纶长丝;所述改性锦纶的导热系数为0.128~0.151W/(m·℃)。制备改性锦纶的目的是通过对锦纶的改性来降低其原有的导热系数,以改善其保暖性。
[0015] 根据本发明的一些优选实施方面,所述含有改性锦纶的溶液为向溶剂中加入改性锦纶熔体后混合均匀得到的改性锦纶熔体溶液;所述改性锦纶熔体是将锦纶切片熔融后通过共聚、表面交联或酶改性中的一种方式制备得到。具体地,共聚改性是通过在锦纶聚合过程中引入其他单体,如乙烯乙二醇或三聚氰胺氰脲酸盐,形成共聚物,降低纤维的结晶度,提高其保暖效果;或在锦纶纤维的表面接枝亲聚合物,如聚乙二醇,增加锦纶纤维表面的亲水性,促进水汽吸附,提高保暖效果。表面交联是通过化学交联剂连接锦纶纤维表面的聚合物链,形成网状结构,从而改善其保暖性。酶改性是通过选择性地降解锦纶纤维表面的特定化学键(酰胺键),以改变锦纶纤维表面的结构和性质,从而提高其保暖性,最终得到具有低导热系数(0.128~0.151W/(m·℃))的改性锦纶。
[0016] 具体地,共聚改性的具体方法为:首先将乙烯乙二醇在有机酸(含有两个羧基即可)过量的条件下进行酯化反应,反应温度为200~240℃,反应时间为3~5h,得到羧基封端的聚酯类物质。然后再加入锦纶切片,继续升温,使得锦纶切片处于熔融态,此时锦纶熔体中的羟基和上述聚酯类物质上的羧基进行酯化接枝反应,即可得到改性锦纶熔体,改性锦纶的结晶度较原来降低,可降低其导热系数。
[0017] 根据本发明的一些优选实施方面,所述将蓄热促进剂与含有改性锦纶的溶液混合后纺丝的方法为:将蓄热促进剂加入到改性锦纶熔体溶液中混合均匀得到混合纺丝液,将纺丝液经挤压后由喷丝板喷出形成丝束,再经单体抽吸、侧吹冷却、集束上油、拉伸定型、网络交缠、卷绕成形,制得所述锦纶长丝;所述纺丝液中的改性锦纶熔体与蓄热促进剂的质量比为95~99:1。其中,拉伸是在75~90℃的温度下进行的,拉伸后的纱线细度范围为70~90D;纺丝温度为270~320℃,纺丝速度为800~1300m/min,卷绕速度为4500~5000m/min。
此外,喷丝板的形状是根据目标锦纶长丝的截面形状进行设计的。
[0018] 根据本发明的一些优选实施方面,所述蓄热促进剂包括吸光材料,所述吸光材料为纳米陶瓷粒子、石墨烯、纳米管炭黑、碳点、MXene、碳化锆、碳化中的一种或多种。此外,蓄热促进剂还包括分散剂和偶联剂,其中的分散剂的质量占比为7%~8%、偶联剂的质量占比为3%~4%;当吸光材料为纳米陶瓷粒子时,其平均粒径为50~100nm,成分为纳米、纳米二氧化硅中的一种或多种。
[0019] 本发明又提供了一种包芯纱,包括内芯层和包裹在内芯层外部的外皮层,所述内芯层包括多根如上所述的锦纶长丝,所述外皮层包括多根蓄热纤维。将锦纶长丝与其他的蓄热纤维进行包芯复合,可得到蓄热效果更强的纱线;其中,锦纶长丝的密度为70~90D,平2
方米克重为160~200g/m;包芯纱的细度为14~18tex。
[0020] 根据本发明的一些优选实施方面,所述包芯纱中的锦纶长丝的质量占比为60%~70%。
[0021] 根据本发明的一些优选实施方面,所述外皮层的外表面还附着有相变微胶囊,所述相变微胶囊包括相变核以及用于包裹相变核的外壳,所述相变核的材质为石蜡脂肪酸、脂肪醇中的一种或多种。通过加入相变微胶囊,以用于加强纱线对光和热量的吸收。外壳的材质为聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛树脂中的一种或几种。相变微胶囊可通过光热转换,提升纱线的蓄热保暖性,具体地,主要利用其中的相变核通过相变进行吸热和放热,进而储能。
[0022] 根据本发明的一些优选实施方面,所述蓄热纤维为火山岩蓄热纤维或光谱热纤维。火山岩纤维具有特殊的微多孔结构和强大的比表面积,能够吸收和储存更多的热量,同时其富含金属元素,能够吸收热能,有利于提升面料的蓄热能;此外,火山岩纤维能够释放远红外线,能传递到人体皮下较深的部分,让温度上升,产生的温热由内向外散发,促进人体微循环的改善。光谱热纤维时能够吸收太阳光谱中的全区域射线,包括可见光和不可见光,其与锦纶长丝复合形成包芯纱,能提高包芯纱对光线的吸收量,进一步提高蓄热效果。
[0023] 本发明又提供了一种如上所述的包芯纱的制备方法,包括如下步骤:
[0024] 以锦纶长丝作为内芯层、蓄热纤维作为外皮层分别进行预处理;
[0025] 将内芯层进行多丝并合和加捻形成第一纱线,将外皮层依次经过清工序、梳棉工序、并条工序、粗纱工序和细纱工序后形成短纤维粗纱并经牵伸和细化后形成第二纱线;
[0026] 将第一纱线和第二纱线共同经过牵伸和加捻形成所述包芯纱。
[0027] 根据本发明的一些优选实施方面,还包括后处理,所述后处理的方法为:将所述包芯纱清洗干净后通过浸轧法将相变微胶囊吸附在包芯纱的外皮层的表面。
[0028] 具体地,对包芯纱进行标准皂洗,以确保其表面干净;再将相变核(如聚乙二醇)与交联剂(如N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺)混合,并在外壳的原料悬浮液(如甲基丙烯酸悬浮液)中进行自由基聚合,将相变核封装在聚甲基丙烯酸中得到相变微胶囊;将相变微胶囊浸轧到包芯纱中,使得相变微胶囊通过物理吸附在包芯纱的外皮层上;最后进行固化以确保相变微胶囊与包芯纱之间紧密结合,提高相变微胶囊功能的耐久性,再去除参与反应的助剂和杂质即可,最终得到的附着有相变微胶囊的包芯纱的增重率为7%~9%。
[0029] 本发明的又一个目的是提供了一种蓄热保暖面料,所述面料具有如上所述的包芯纱。
[0030] 根据本发明的一些优选实施方面,所述面料包括相互贴合的表层和里层,所述表层和里层均由所述包芯纱经过经纬交织制备得到,所述表层的组织结构为蜂巢组织,所述里层的组织结构为斜纹组织。其中,表层和里层的经向密度均为240~280根/10cm,纬向密度均为200~240根/10cm。
[0031] 本发明还提供了一种如上所述的蓄热保暖面料的制备方法,包括如下步骤:
[0032] 以所述包芯纱作为经纱和纬纱,将经纱和纬纱经过经纬交织分别得到表层过渡层和里层;
[0033] 通过涂覆或浸渍的方法使吸光材料附着在所述表层过渡层上,并经干燥和固化后得到所述表层;具体地,涂覆的方法为:先对表层过渡层进行预处理,去除其表面的杂质和污渍,保证吸光材料能牢固附着;再将吸光材料和粘结剂、润湿剂、分散剂混匀后通过滚涂或者喷涂的方式涂覆在表层过渡层上;最后经过固化、清洗和干燥等得到最终的表层。浸渍的方法为:将表层过渡层浸入含有吸光材料的溶液中;通过轧辊挤压出多余的溶液,使吸光材料均匀附着在表层过渡层上;再通过干燥和固化处理,确保吸光材料与织物的结合牢度,得到表层。
[0034] 将所述表层与里层通过缝制或粘合的方式相连接,得到所述面料。
[0035] 本发明的一些实施例中,表层采用蜂巢组织,利用其凹凸结构的特性,便于在蜂巢组织凹陷的部分填充吸光材料,进一步提高其对外部热量的吸收。里层采用斜纹组织结构,可提高对人体散发热量的反射,从而实现高效的蓄热保暖。
[0036] 由于采用了以上的技术方案,相较于现有技术,本发明的有益之处在于:本发明的锦纶长丝、包芯纱、蓄热保暖面料及其制备方法,通过在锦纶长丝的壳体的内部设计空腔以用于储存空气,当锦纶长丝受到挤压时,其内部的静止空气不会全部流失,能保存得更持久,有利于提升锦纶长丝的蓄热性能;再将锦纶长丝与其他的蓄热纤维进行包芯复合,得到蓄热效果更强的包芯后在其外皮层的表面涂覆相变微胶囊,以加强对光和热量的吸收;最后再利用具有相变微胶囊的包芯纱进行织造分别得到面料的表层和里层,且表层采用蜂巢组织结构,其凹陷处填充有吸光材料,以进一步提高对外部热量的吸收,最终将表层与里层相连接即可得到蓄热功能提升的面料,且面料仅具有两层,同时表层和里层的经纱和纬纱均是具有空腔结构的锦纶长丝,可有效减轻面料质量,提升穿着的舒适感。附图说明
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038] 图1为本发明的实施例1中锦纶长丝的立体结构示意图;
[0039] 图2为本发明的实施例1中锦纶长丝横截面的主视结构示意图;
[0040] 图3为本发明的实施例3中包芯纱的立体结构示意图;
[0041] 图4为本发明的实施例4中蓄热保暖面料的爆炸图;
[0042] 图5为本发明的实施例4中蓄热保暖面料的表层的组织结构示意图;
[0043] 图6为本发明的实施例4中蓄热保暖面料的里层的组织结构示意图;
[0044] 其中,附图标记为:
[0045] 锦纶长丝‑10,壳体本体‑11,第一柱体‑12,连接部‑13,空腔‑2,空腔瓣‑21,间隔部‑22,包芯纱‑20,蓄热纤维‑3,相变微胶囊‑4,面料‑30,表层‑5,里层‑6。

具体实施方式

[0046] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面将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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
[0047] 本发明提供一种蓄热保暖面料,其包括相互贴合的表层5和里层6,表层5和里层6均包括经纱和纬纱,且经纱的密度为240~280根/10cm,纬纱的密度为200~240根/10cm;表层5的组织结构为蜂巢组织,蜂巢组织凹陷的部分填充有吸光材料,以进一步提高其对外部热量的吸收。里层6的组织结构为斜纹组织,可提高对人体散发热量的反射,从而实现高效的蓄热保暖;表层5与里层6之间可通过缝制或粘合相连接。
[0048] 进一步地,表层5和里层6的经纱和纬纱均为细度为14~18tex的包芯纱20,包芯纱20包括内芯层和包裹在内芯层外部的外皮层,内芯层包括多根锦纶长丝10,外皮层包括多根蓄热纤维3,蓄热纤维3为火山岩蓄热纤维或光谱热纤维。包芯纱20中的锦纶长丝10的质量占比为60%~70%。具体地,锦纶长丝10包括壳体和位于壳体内部的空腔2,空腔2用于储存空气,空腔2的长度等于壳体的长度。空腔2包括多个间隔设置的空腔单元;壳体包括壳体本体11、第一柱体12以及位于相邻两个空腔单元之间的连接部13,连接部13用于连接第一柱体12与壳体本体11,多个空腔单元沿第一柱体12的周向排布,并且第一柱体12的中心与锦纶长丝10的中心重合;锦纶长丝10的横截面中的空腔2的面积占比为20%~30%。
[0049] 每个空腔单元均包括多个间隔设置的空腔瓣21,每个空腔单元中的至少一个空腔瓣21的长度大于剩余的空腔瓣21的长度,本发明中,每个空腔单元中至少有一个空腔瓣21的长度最长的原因是,在设计与锦纶长丝10的横截面形状相匹配的喷丝板时,若喷丝板中用于形成空腔2的部分结构完全镂空,则喷丝板的中间部分无法固定,因此在喷丝板形成每个空腔单元的部分中设置至少一个最长的板以用于与喷丝板的环状外缘固定住。
[0050] 此外,每个空腔瓣21的宽度均由靠近锦纶长丝10的中心的一端向另一端逐渐增加。每个空腔单元中的相邻两个空腔瓣21之间具有间隔部22,间隔部22的一端与壳体本体11连接,间隔部22的另一端向靠近第一柱体12的方向延伸,使得每个空腔单元中的多个空腔瓣21靠近锦纶长丝10的中心的一端相互连接,每个空腔单元中的多个空腔瓣21远离锦纶长丝10的中心的一端相互间隔。这样的设置,可使得每个空腔瓣21的结构更加稳定,在受到挤压时,其产生的形变更小,残留的静止空气会保存更多,从而有利于提升锦纶长丝10的蓄热性能。
[0051] 进一步地,外皮层的外表面还附着有相变微胶囊4,相变微胶囊4包括相变核以及用于包裹相变核的外壳,其中,相变核的材质为石蜡、脂肪酸、脂肪醇中的一种或多种,外壳的材质为聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛树脂中的一种或几种。利用相变微胶囊4中的相变核通过相变进行吸热和放热,实现光热转换以用于储能,有利于提升包芯纱20的蓄热保暖性。
[0052] 本发明还提供一种蓄热保暖面料的制备方法,包括如下步骤:
[0053] 步骤1:制备改性锦纶熔体
[0054] 将锦纶切片熔融后通过共聚、表面交联或酶改性中的一种方式制备得到改性锦纶熔体,并将改性锦纶熔体加入到溶剂中混合均匀得到改性锦纶熔体溶液。其中,改性锦纶的导热系数为0.128~0.151W/(m·℃)。
[0055] 步骤2:制备锦纶长丝10
[0056] 先根据锦纶长丝10的横截面形状设计并加工喷丝板,再将粒径为50~100nm的吸光材料加入到步骤1中的改性锦纶熔体溶液中,搅拌15~45min后再超声分散15~45min,最后离心沉降后取上层分散液,与水和分子量调节剂混合搅拌均匀得到纺丝液,纺丝液中的改性锦纶熔体与蓄热促进剂的质量比为95~99:1。将纺丝液经挤压后由喷丝板喷出形成丝束,纺丝温度为270~320℃、纺丝速度为800~1300m/min;再经单体抽吸、侧吹风冷却、集束上油、拉伸定型、网络交缠和卷绕成形,得到锦纶长丝10。其中,拉伸定型的温度为75~90℃,拉伸后的纱线的细度为70~90D;卷绕速度为4500~5000m/min。
[0057] 步骤3:制备包芯纱20
[0058] 对锦纶长丝10和蓄热纤维3进行预处理,清洗表面杂质和污垢,以锦纶长丝10作为内芯层、火山岩蓄热纤维作为外皮层,将内芯层进行多丝并合和加捻形成弹性股线,得到第一纱线;将外皮层经过清棉工序、梳棉工序、并条工序、粗纱工序和细纱工序后形成短纤维粗纱并经牵伸和细化后得到第二纱线;再采用赛洛菲尔纺纱技术,将第一纱线不经过细纱机牵伸,直接喂入前罗拉,将第二纱线喂入前罗拉,二者再经过张力装置和导纱器后,在汇聚点处经过正常的牵伸和须条复合,最后加捻形成包芯纱20;将包芯纱20进行标准皂洗,以确保其表面干净,备用。
[0059] 将相变核(如聚乙二醇)与交联剂(如N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺)混合,并在外壳的原料悬浮液中进行自由基聚合得到相变微胶囊4;将相变微胶囊4浸轧到清洗干净的包芯纱20中,使得相变微胶囊4通过物理吸附在包芯纱20的外皮层上;最后进行固化以确保相变微胶囊4与包芯纱20之间紧密结合,提高相变微胶囊4功能的耐久性,再去除参与反应的助剂和杂质即可得到外皮层上附着有相变微胶囊4的包芯纱20,最终得到的附着有相变微胶囊4的包芯纱20的增重率为7%~9%。其中,包芯纱20中的锦纶长丝10的质量占比为60%~
70%。
[0060] 步骤4:织造
[0061] 将步骤3中最后得到的外皮层上附着有相变微胶囊4的包芯纱20分别作为经纱和纬纱,将经纱经过筒纱、整经、浆纱、穿经后与纬纱紧密交织以分别得到蜂巢组织结构的表层过渡层和斜纹组织结构的里层6。通过涂覆或浸渍的方法使吸光材料附着在表层过渡层上,经干燥和固化处理后得到表层5;最后将表层5与里层6通过粘合或缝制相连接,得到蓄热保暖的面料30。
[0062] 其中,吸光材料为纳米陶瓷粒子、石墨烯、碳纳米管、炭黑、碳点、MXene、碳化锆、碳化硅中的一种或多种。
[0063] 实施例1锦纶长丝
[0064] 本实施例的一种锦纶长丝10,其包括壳体和位于壳体内部的空腔2,空腔2用于储存空气,空腔2的长度等于壳体的长度。空腔2包括多个间隔设置的空腔单元,壳体包括壳体本体11、第一柱体12以及位于相邻两个空腔单元之间的连接部13,连接部13用于连接第一柱体12与壳体本体11,多个空腔单元沿第一柱体12的周向排布,并且第一柱体12的中心与锦纶长丝10的中心重合;锦纶长丝10的横截面中的空腔2的面积占比为25%。
[0065] 每个空腔单元均包括多个间隔设置的空腔瓣21,每个空腔单元中的至少一个空腔瓣21的宽度大于剩余的空腔瓣21的宽度。具体地,本实施例中,如图1和图2所示,空腔2包括四个空腔单元,每个空腔单元均包括三个间隔设置的空腔瓣21,每个空腔单元中的相邻两个空腔瓣21之间具有间隔部22,间隔部22的一端与壳体本体11连接,间隔部22的另一端向靠近第一柱体12的方向延伸。此外,每个空腔瓣21的宽度均由靠近锦纶长丝10的中心的一端向另一端逐渐增加,可使得每个空腔瓣21的结构更加稳定,在受到挤压时,其产生的形变更小,残留的静止空气会保存更多,从而有利于提升锦纶长丝10的蓄热性能。
[0066] 本实施例中,每个空腔单元均包括一个空腔主瓣和对称设置在空腔主瓣两侧的空腔辅瓣,空腔主瓣的长度大于空腔辅瓣的长度,空腔主瓣和空腔辅瓣均为空腔瓣21。
[0067] 实施例2锦纶长丝的制备方法
[0068] 首先将乙烯乙二醇在乙二酸过量的条件下进行酯化反应,反应温度为240℃反应时间为3h,得到羧基封端的聚酯类物质,然后再加入锦纶切片,继续升温至260℃,使得锦纶切片处于熔融态,使得锦纶熔体中的羟基和上述聚酯类物质上的羧基进行酯化接枝反应,得到改性锦纶熔体。将粒径为55nm的纳米氧化铝加入到改性锦纶熔体的液态中,搅拌15min后再超声分散30min,最后离心沉降5min后取上层分散液,与水和顺丁烯二酸(分子量调节剂)混合搅拌均匀得到纺丝液,纺丝液中的改性锦纶熔体与蓄热促进剂的质量比为99:1;此处加入分子量调节剂的目的是可以调节控制锦纶高分子聚合物的分子量大小,保证纺丝液有合适的黏度来进行纺丝。将纺丝液经挤压后由喷丝板喷出形成丝束,此时的纺丝温度为300℃、纺丝速度为1300m/min;再经单体抽吸、侧吹风冷却、集束上油、拉伸定型、网络交缠、卷绕成形,制得锦纶长丝10。其中,拉伸定型的温度为85℃的下进行的,本实施例中拉伸后的纱线的细度为80D;卷绕速度为4800m/min。
[0069] 本实施例中,锦纶切片优选尼龙6,通过对锦纶的改性来降低其原有的导热系数,以改善其保暖性,制备得到的改性锦纶的导热系数为0.149W/(m·℃)。
[0070] 实施例3蓄热保暖面料
[0071] 本实施例的一种蓄热保暖面料,如图4所示,包括相互贴合的表层5和里层6,表层5和里层6均包括经纱和纬纱,且经纱的密度为260根/10cm,纬纱的密度为220根/10cm;如图5所示,表层5的组织结构为蜂巢组织,蜂巢组织凹陷的部分填充有吸光材料,以进一步提高其对外部热量的吸收。如图6所示,里层6的组织结构为斜纹组织,可提高对人体散发热量的反射,从而实现高效的蓄热保暖;表层5与里层6之间可通过缝制或粘合相连接。
[0072] 进一步地,表层5和里层6的经纱和纬纱均为细度为16tex的包芯纱20,如图3所示,包芯纱20包括内芯层和包裹在内芯层外部的外皮层,内芯层包括多根实施例1中的锦纶长丝10,外皮层包括多根蓄热纤维3,蓄热纤维3为火山岩蓄热纤维或光谱热纤维。包芯纱20中的锦纶长丝10的质量占比为60%。
[0073] 进一步地,外皮层的外表面还附着有相变微胶囊4,相变微胶囊4包括相变核以及用于包裹相变核的外壳,其中,相变核的材质为石蜡、脂肪酸、脂肪醇中的一种或多种,外壳的材质为聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛树脂中的一种或几种。利用相变微胶囊4中的相变核通过相变进行吸热和放热,实现光热转换以用于储能,有利于提升包芯纱20的蓄热保暖性。
[0074] 实施例4蓄热保暖面料的制备方法
[0075] 步骤1:制备改性锦纶熔体
[0076] 将乙烯乙二醇在乙二酸过量的条件下进行酯化反应,反应温度为240℃,反应时间为3h,得到羧基封端的聚酯类物质,然后再加入尼龙6切片,继续升温至260℃,使得尼龙6切片处于熔融态,锦纶熔体中的羟基和上述聚酯类物质上的羧基进行酯化接枝反应,制备得到改性锦纶熔体。本实施例中,锦纶切片优选尼龙6,通过对锦纶的改性来降低其原有的导热系数,以改善其保暖性,得到的改性锦纶的导热系数为0.149W/(m·℃)。
[0077] 步骤2:制备锦纶长丝10
[0078] 先根据目标锦纶长丝10的横截面形状设计并加工喷丝板,再将粒径为55nm的纳米氧化铝加入到步骤1中的改性锦纶熔体溶液中,搅拌15min后再超声分散30min,最后离心沉降5min后取上层分散液,与水和顺丁烯二酸混合搅拌均匀得到纺丝液,纺丝液中的改性锦纶熔体与蓄热促进剂的质量比为99:1。将纺丝液经挤压后由喷丝板喷出形成丝束,纺丝温度为300℃、纺丝速度为1300m/min;再经单体抽吸、侧吹风冷却、集束上油、拉伸定型、网络交缠和卷绕成形,得到锦纶长丝10。其中,拉伸定型的温度为85℃,拉伸后的纱线的细度为80D;卷绕速度为4800m/min。
[0079] 步骤3:制备包芯纱20
[0080] 对锦纶长丝10和火山岩蓄热纤维进行预处理,清洗表面杂质和污垢,以锦纶长丝10作为内芯层、火山岩蓄热纤维作为外皮层,将内芯层进行多丝并合和加捻形成弹性股线,得到第一纱线;将外皮层经过清棉工序、梳棉工序、并条工序、粗纱工序和细纱工序后形成短纤维粗纱并经牵伸和细化后得到第二纱线;再采用赛洛菲尔纺纱技术,将第一纱线不经过细纱机牵伸,直接喂入前罗拉,将第二纱线喂入前罗拉,二者再经过张力装置和导纱器后,在汇聚点处经过正常的牵伸和须条复合,最后加捻形成包芯纱20,包芯纱20的细度为
16tex;将包芯纱20进行标准皂洗,以确保其表面干净,备用。
[0081] 聚乙二醇与N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺混合,并在甲基丙烯酸悬浮液中进行自由基聚合,以将相变核封装在聚甲基丙烯酸中得到相变微胶囊4;将相变微胶囊4浸轧到清洗干净的包芯纱20中,使得相变微胶囊4通过物理吸附在包芯纱20的外皮层上;最后进行固化以确保相变微胶囊4与包芯纱20之间紧密结合,提高相变微胶囊4功能的耐久性,再去除参与反应的助剂和杂质即可得到外皮层上附着有相变微胶囊4的包芯纱20,最终得到的附着有相变微胶囊4的包芯纱20的增重率为7.94%。其中,包芯纱20中的锦纶长丝10的质量占比为60%。
[0082] 步骤4:织造
[0083] 将步骤3中最后得到的外皮层上附着有相变微胶囊4的包芯纱20分别作为经纱和纬纱,其中,经纱的密度为260根/10cm,纬纱的密度为220根/10cm;将经纱经过筒纱、整经、浆纱、穿经后与纬纱紧密交织以分别得到蜂巢组织结构的表层过渡层和斜纹组织结构的里层6。再将表层过渡层浸入含有石墨烯的溶液中,通过轧辊挤压出多余的溶液,使石墨烯均匀附着在表层过渡层上,经干燥和固化处理后得到表层5;最后将表层5与里层6通过缝线连接,得到蓄热保暖的面料30。
[0084] 本实施例中制备得到的面料30根据GB/T 18319‑2019《纺织品光蓄热性能试验方法》和GB/T 30127‑2013《纺织品远红外性能的测试和评价》中的方法进行测试,测得的最大升温值为7.2℃,平均升温值为4.8℃,远红发射率为0.97,远红外辐射温升值为2.5℃,同时2
采用蒸发热板法测得面料30的热阻为1.235m·K/W,保温率为45%。
[0085] 对比例1面料的制备方法
[0086] 对比例1与实施例4的区别在于,对比例1中的用于制备锦纶长丝的锦纶熔体未经过改性的步骤,在纺丝时,直接将粒径为55nm的纳米氧化铝加入到尼龙6溶液中经搅拌和超声分散、离心后得到纺丝液,并经定制的喷丝板纺丝后得到锦纶长丝,其余步骤均相同。
[0087] 本对比例中制备得到的面料根据GB/T 18319‑2019《纺织品光蓄热性能试验方法》和GB/T 30127‑2013《纺织品远红外性能的测试和评价》中的方法进行测试,测得的最大升温值为6.8℃,平均升温值为4.5℃,远红发射率为0.92,远红外辐射温升值为2.3℃,同时采2
用蒸发热板法测得面料的热阻为1.227m·K/W,保温率为42%。
[0088] 对比例2面料的制备方法
[0089] 对比例2与实施例4的区别在于,对比例2中在制备锦纶长丝时,喷丝板为常规的喷丝板,使得纺丝得到的锦纶长丝不包括空腔2,内部为实心结构;其余步骤均相同。
[0090] 本对比例中制备得到的面料根据GB/T 18319‑2019《纺织品光蓄热性能试验方法》和GB/T 30127‑2013《纺织品远红外性能的测试和评价》中的方法进行测试,测得的最大升温值为6.0℃,平均升温值为4.3℃,远红发射率为0.89,远红外辐射温升值为1.5℃,同时采2
用蒸发热板法测得面料的热阻为1.024m·K/W,保温率为35%。
[0091] 对比例3面料的制备方法
[0092] 对比例3与实施例4的区别在于,对比例3中在制备得到包芯纱后,没有对包芯纱进行后处理,即包芯纱的外皮层的表面没有附着相变微胶囊4;其余步骤均相同。
[0093] 本对比例中制备得到的面料根据GB/T 18319‑2019《纺织品光蓄热性能试验方法》和GB/T 30127‑2013《纺织品远红外性能的测试和评价》中的方法进行测试,测得的最大升温值为6.4℃,平均升温值为4.5℃,远红发射率为0.92,远红外辐射温升值为2.2℃,同时采2
用蒸发热板法测得面料的热阻为1.186m·K/W,保温率为39%。
[0094] 对比例4面料的制备方法
[0095] 对比例4与实施例4的区别在于,对比例4中织造得到的表层过渡层直接作为表层与里层进行缝制,没有将表层过渡层浸渍在吸光材料的溶液中;其余步骤均相同。
[0096] 本对比例中制备得到的面料根据GB/T 18319‑2019《纺织品光蓄热性能试验方法》和GB/T 30127‑2013《纺织品远红外性能的测试和评价》中的方法进行测试,测得的最大升温值为6.7℃,平均升温值为4.6℃,远红发射率为0.95,远红外辐射温升值为2.3℃,同时采2
用蒸发热板法测得面料的热阻为1.189m·K/W,保温率为40%。
[0097] 结果与讨论:
[0098] 由实施例4与对比例1至对比例4的测试数据可看出,实施例4中制备得到的面料30的蓄热保暖性能最好,其最大升温值、平均升温值、远红发射率、远红外辐射温升值及热阻和保温率均为最高。而对比例1至对比例4中,对比例2由于锦纶长丝的内部没有设置空腔2,其测得的数据是最差的,由此可见,本发明的锦纶长丝10的壳体内部的空腔2设置起到了提升面料的蓄热性能的关键作用,由于空腔2的设置,使得其内部的静止空气不会全部流失,且能保存得更持久,有利于提升蓄热保温性能。而对比例1、对比例3和对比例4的测试数据则说明,锦纶的改性、包芯纱的外皮层上的相变微胶囊4以及面料30的表层5上的吸光材料的设置均可以在不同程度上提升面料30的蓄热性能。
[0099] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
QQ群二维码
意见反馈