CN110344180A

CN110344180A - 一种片状棉

Info

Publication number: CN110344180A
Application number: CN201810297826.7A
Authority: CN
Inventors: 景红川; 许金碧; 铃木英俊
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-18

Abstract

本发明公开了一种片状棉。该片状棉，至少包括一层由芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝所形成的棉层，其中蓬松加工丝的纤维之间相互络合。本发明通过将芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝作为棉层的原料，鞘丝与芯丝交叉构成三维立体结构，增加了蓬松度；而且蓬松加工丝的纤维之间相互络合形成平面片状结构，相较于以往的长纤维填充棉，便于充填，提高了生产效率，洗涤后不易发生偏移现象。

Description

一种片状棉

技术领域

本发明涉及一种由芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝所形成的片状棉。

背景技术

在众多种类的保温填充物中，羽毛以其优异的轻量性、蓬松性以及保温性，常被用于制作被子或羽绒服等产品，长期占据着重要地位。但是，天然的羽毛来自于水禽，存在着诸多缺陷。例如，①生产成本高，供给量有限，并且其价格易受市场供求而发生较大变动；②生产过程中会产生大量污水、废水等，从而带来污染环境的问题，而且羽毛要是洗涤不充分的话，还会产生恶臭；③不宜机洗，一般作为罩布使用的面料密度都比较大，洗衣机洗涤时容易鼓起来、洗不干净，而且洗涤后羽绒容易偏移，导致局部保暖性变差。

化纤类填充物既具备了天然羽绒的轻量的风格，又具有防菌防潮、价格便宜等的优点。专利文献CN103097280A中公开了一种填充物体，其内部的填充物为芯丝与花式丝一体化而成的长纤维填充棉，花式丝被开纤形成环状纤维，长纤维棉在至少一个方向上被多根地并丝，并随罩布一起被缝制而与罩布一体化，有效解决了羽绒类填充物的缺陷，而且手感、蓬松性等也较为优越，但是这样的填充物只能手工充填，效率低，而且其在蓬松性等方面仍存在欠缺。

另外，如专利文献CN104178933A中公开了一种含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法，该方法中，把构成无纺布的长纤维纺丝制成芯鞘型，把纺丝的长纤维层叠于带上形成网，进行热轧或针刺而制造无纺布，这样的无纺布的蓬松性、保温性等方面仍存在欠缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于充填且蓬松性极为优越的片状棉。

本发明的技术解决方案是：

本发明的片状棉，至少包括一层由芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝所形成的棉层，其中蓬松加工丝的纤维之间相互络合。

本发明中将芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝作为棉层的原料，鞘丝与芯丝交叉构成三维立体结构，增加了蓬松度；而且蓬松加工丝的纤维之间相互络合形成平面片状结构，相较于以往的长纤维填充棉，便于充填，提高了生产效率，洗涤后不易发生偏移现象。

具体实施方式

这里所说的芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝，鞘丝的单纤维在穿过芯丝纤维束形成交叉点的同时又构成了三维立体结构，这些交叉点并非固定在一起，在一定范围内可以自由移动。在受外力挤压而变形时，长纤维蓬松加工丝的交叉点会发生一定的位移以吸收外力，在外力移除后，恢复原状。

上述蓬松性加工丝，鞘纤维及芯纤维的断面形状没有特别限定，可以相同也可以不同，断面形状具体可以是圆形、中空、十字、八叶等中的一种或者几种。

本发明中优选鞘纤维和芯纤维两者都是中空断面。和实心纤维相比，中空纤维的密度较小，在同样的形态和克重下，由中空纤维制得的蓬松性加工丝的长度更长，棉层的蓬松度更好；但是中空度越高，对中空纤维生产工艺的要求越高，纤维中空形态变形的可能性也就越大，因此，本发明中进一步优选纤维的中空度为10%～50%，更优选中空度为25%～40%。

上述蓬松性加工丝中，鞘纤维与芯纤维的纤维原料可以相同也可以不同，具体可以为普通聚酯（PET）、改性共聚酯、聚烯烃、聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）等的一种或几种。优选鞘纤维与芯纤维具有熔点差。

上述蓬松加工丝的纤维之间相互络合形成平面片状结构，相较于以往的长纤维填充棉，便于充填，提高了生产效率。这里所讲的纤维之间相互络合，是指蓬松加工丝通过单一方向铺放或者任意角度的交叉铺放形成蓬松加工丝网，再通过针刺、高压水刺、超声波焊接或热轧等方式固定一体化。一体化方式优选针刺或热轧，考虑到成本、手感等，更优选针刺。

优选，本发明的蓬松加工丝中，鞘纤维在芯纤维外形成圆环状，鞘纤维的长度是芯纤维长度的5～50倍，更优选15～30倍。若鞘纤维的长度少于芯纤维长度的5倍的话，鞘纤维在芯纤维外形成的圆环较小，三维立体结构有变小的趋势，有可能会影响到棉层的蓬松性及保温性。若鞘纤维的长度超过芯纤维长度的50倍的话，虽然棉层的蓬松度极为优越，但耐压缩性能有变差的趋势，而且存在生产难度增大、成本增加的可能性。这里的耐压缩性能是指当蓬松加工丝受外力挤压时形成永久性的变形的程度。

优选，形成本发明蓬松加工丝的鞘纤维单纤维根数大于10根。若鞘纤维单纤维根数少于10根的话，鞘纤维在芯纤维外形成的圆环变少，蓬松加工丝的蓬松性降低，保温性会有下降的趋势，甚至有可能会影响到产品的均一性。

优选，本发明中，蓬松加工丝的单纤维表面附着有硅系树脂，且硅系树脂占蓬松加工丝总量的0.2～5.0wt%。硅系树脂可以增加纤维的柔软性及滑爽感，使其具有羽绒一样柔软舒适的风格。硅系树脂的附着量低于0.2wt%的话，有可能得不到柔软滑爽的效果；而超过5.0wt%的话，加工成本有增加的趋势，同时附着难度增大，有可能影响到生产效率。

优选，本发明所用硅系树脂含有式1和式2所示的结构单元，

　式1

　式2

其中硅系树脂的重均分子量M_w为300～8000g/mol，R为环氧烷基、羟基、羧基和氨基中的一种或者几种。

硅系树脂的重均分子量低于300g/mol的话，硅系树脂的反应快，有可能出现附着厚度不均的现象，耐洗性有变差的趋势；硅系树脂的重均分子量超过8000g/mol的话，硅系树脂的粘度较大、反应性较差，也有可能会出现附着厚度不均、耐洗性较差等问题的出现。

本发明中，R基团可以是环氧烷基、羟基、羧基或氨基，也可以是它们中的几种，同时还可以是环氧烷基、羟基、羧基或氨基的改性基团中的一种或几种。其中，环氧烷基可以是环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基等的包含有环氧烷基的脂肪族基团。本发明R更优选为氨基。

本发明的片状棉，优选包括一体化的基布和棉层，即基布与棉层连接在一起，这样可以提高棉层的稳定性，蓬松加工丝不易分散、变形。这里的基布可以是无纺布、机织布、针织布或薄膜等。其中，形成无纺布、机织布或针织布的纤维原料没有特别限定，可以是普通聚酯（PET）、改性共聚酯、聚烯烃、聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）等。

考虑到手感及生产成本等，优选PP无纺布。

优选，本发明的片状棉的蓬松系数大于0.15。若低于0.15的话，产品的保温性有变差的趋势。

优选，本发明的片状棉的动摩擦系数为0.2。动摩擦系数可以反映维持纤维滑动所需力的大小。动摩擦系数越小，维持纤维滑动所需的力越小，说明片状棉的柔软性以及平滑性越好。

本发明的片状棉，可以作为各类填充物体，没有特别的限定，如服装、家居等用途。可以列举的是防寒服、被子、褥子、睡袋、靠垫、围毯、外套、围脖等等。

以下通过实施例及比较例来进一步说明本发明的内容，但是本发明并不局限于实施例所列内容。

本发明所涉及的各性能参数的测试方法如下：

（1）鞘纤维的长度、芯纤维的长度及两者的长度关系

准备长25cm*宽25cm的片状棉，取50根蓬松加工丝。将蓬松加工丝两端固定，中间部分成自由状态，在蓬松加工丝上标识20cm的标记，用镊子分解出芯纤维和鞘纤维，即芯纤维长度为20cm，对其鞘纤维拉直并用直尺对标记部分进行长度测量，50根蓬松加工丝测试完后取平均值，作为鞘纤维长度。根据得到的芯纤维长度及鞘纤维长度计算出两者的长度比。

（2）鞘纤维的单纤维根数

准备长5cm*宽5cm的片状棉，取5根蓬松加工丝。用镊子分解出芯纤维和鞘纤维。将鞘纤维两端固定，中间部分成绷直状态，在普通光学显微镜下放大到能清晰看到纤维根数的倍率下，数出单纤维根数， 5根蓬松加工丝全部观察完取平均值。

（3）片状棉的蓬松系数

①克重

根据JIS L1096-2010标准进行测定；

②厚度

准备长20cm*宽20cm的片状棉。为了使其表面平整，在其上方放置一张纸板（纸板长20cm*宽20cm，克重5g），在四周用直尺测量出片状棉的厚度，记录8个值，取其平均值。

③根据如下公式计算：

蓬松系数=厚度/克重。

（4）洗涤偏移率

将片状棉缝制在长50cm*宽50cm的第一层面料上，然后用第二层面料覆盖，将第一层面料和第二层面料进行缝合，得到一个样品，测量出片状棉的面积。再按照JIS L0217 103标准进行清洗5回，测量出洗涤后片状棉的面积，根据以下公式计算出洗涤偏移率：

洗涤偏移率（%）＝（洗涤前样品内片状棉面积－洗涤后样品内片状棉面积）/洗涤前样品内片状棉面积×100%。

（5）硅系树脂的重量比

从片状棉中取蓬松性加工丝，将其用三氟乙酸进行溶解，然后将溶解得到的溶液放到Avance 400型号的核磁共振仪器中选用氢谱检测。根据检测出来的峰位置确认硅元素及其结构单元。并根据检测到的峰面积分别进行积分，根据PET峰位移及峰面积与硅系树脂的峰位移（0～2ppm）得出硅系树脂的重量比。

（6）中空率

从片状棉中取蓬松性加工丝并将其分解，对得到的鞘纤维、芯纤维分别沿纵向切断成薄片(即纤维横截面)，在普通光学显微镜下放大到合适的倍率进行拍照，根据照片计算出中空部分的面积S₁和纤维整体的面积S₂(包括中空部)，然后分别计算出鞘纤维和芯纤维的中空率：

中空率=（S₁/S₂）×100%。

（7）保温性

将片状棉与面料缝合制成外套，穿着外套在户外运动一小时后进行综合评价。分为：

◎：感觉暖和；

○：感觉稍暖和；

△：明显感觉不暖和；

╳：感觉冷。

（8）手感（动摩擦系数MIU值）

选取20cm*20cm大小的片状棉一块，在20℃×65RH%的环境下调湿24小时，利用KES FB4表面特性测试仪，测试片状棉的动摩擦系数MIU值，取其三个不同区域进行测设，记录三个值，取其平均值。

（9）填充效率

填充一件外套，在同等填充量下，所需填充的时间少于填充羽绒时间时，填充效率视为高，记为○；所需填充的时间超过填充羽绒时间时，填充效率视为低，记为×。

实施例1

将12根中空率为30%的涤纶长纤维作为鞘纤维、12根中空率为30%的涤纶长纤维作为芯纤维通过不同的喂入罗拉分别喂入交络器中，芯纤维的喂入速度为20m/min，鞘纤维的喂入速度为400m/min。设置喷嘴内空气的流速为70L/分钟，通过空气喷嘴形成鞘纤维长度是芯纤维长度的20倍的蓬松加工丝。然后将得到的蓬松加工丝通过1热箱（170℃）进行预热处理，之后将N=15根蓬松加工丝进行合并成蓬松加工丝束。经过重均分子量3500g/mol的氨基改性硅系树脂（浙江日华化学公司制，DRYPON 1200）调制成的硅系水溶液进行浸轧涂层；再将加工丝经过2热箱固着硅系树脂，蓬松性加工丝的硅系树脂附着量占加工丝总量的1.2wt%，最终将得到的蓬松性加工丝束进行收集。

在针刺机上，将得到的蓬松加工丝束进行单一方向铺网，并在针密度为80次/cm²，针刺深度为7mm的条件下进行针刺，得到棉层，即本发明的片状棉。其各项性能测试结果见表1。

实施例2

将鞘纤维和芯纤维通过不同的喂入罗拉分别喂入交络器中，芯纤维的喂入速度为20m/min，鞘纤维的喂入速度为90m/min，形成鞘纤维长度是芯纤维长度的4.5倍的蓬松加工丝，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例3

鞘纤维的单纤维根数为8根，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例4

未进行硅系树脂加工，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例5

选用重均分子量3500g/mol的苯基改性硅系树脂（日华化学公司制，DRYPON 1200）进行树脂加工，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例6

将实施例1的棉层和克重为10g/m² 的PP无纺布一并进行针刺，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例7

将实施例1的棉层和克重为10g/m² 的针织面料一并进行针刺，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例8

单一方向铺网后进行高压水刺，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例9

蓬松加工丝的硅系树脂附着量占加工丝总量的0.15wt%，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例10

将鞘纤维24根和芯纤维12根通过不同的喂入罗拉分别喂入交络器中，芯纤维的喂入速度为20m/min，鞘纤维的喂入速度为700m/min，形成鞘纤维长度是芯纤维长度的35倍的蓬松加工丝，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例11

芯纤维的喂入速度为20m/min，鞘纤维的喂入速度为160m/min，形成鞘纤维长度是芯纤维长度的8倍的蓬松加工丝，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

实施例12

鞘纤维和芯纤维均选用非中空的普通圆形断面涤纶长纤维通过不同的喂入罗拉分别喂入交络器中制得蓬松加工丝，其余同实施例1，得到本发明的片状棉，其各项性能测试结果见表1。

比较例1

将实施例1所得蓬松加工丝束直接作为保温填充物，其各项性能测试结果见表1。

表1

根据表1，

（1）由实施例1和实施例3可知，同等条件下，由12根鞘纤维组成的蓬松加工丝制得的片状棉和由8根鞘纤维组成的蓬松加工丝制得的片状棉相比，两者的洗涤偏移率均为0，且填充效率相当，前者的蓬松度、手感以及保温性优于后者。

（2）由实施例1和实施例4可知，同等条件下，通过硅系树脂加工所得片状棉和未进行硅系树脂加工所得片状棉相比，两者的洗涤偏移率、填充效率、保温性均相当，前者的手感优于后者，但蓬松度略不及前者。

（3）由实施例1和实施例5可知，同等条件下，使用氨基改性硅系树脂加工所得片状棉和使用苯基改性硅系树脂加工所得片状棉相比，两者的洗涤偏移率均为0，且填充效率相当，前者的蓬松度、手感以及保温性均优于后者。

（4）由实施例1和实施例6可知，同等条件下，不含有基布的片状棉和使用无纺布作为基布所得片状棉相比，两者的蓬松度、洗涤偏移性以及填充效率均相当，前者的保温性以及手感略不及后者。

（5）由实施例1和实施例8可知，同等条件下，使用针刺的一体化方式和使用高压水刺的一体化方式相比，两者的洗涤偏移率均为0，且填充效率相当，前者的蓬松度及保温性优于后者，但手感略逊于后者。

（6）由实施例6和实施例9可知，同等条件下，由硅系树脂附着量为1.2wt%的蓬松性加工丝制得的片状棉和由硅系树脂附着量为0.15wt%的蓬松加工丝制得的片状棉相比，蓬松度、洗涤偏移性以及保温性均相当，前者的手感优于后者。

（7）由实施例1和实施例10可知，同等条件下，由鞘纤维长度是芯纤维长度的20倍的蓬松加工丝制得的片状棉和由鞘纤维长度是芯纤维长度的35倍的蓬松加工丝制得的片状棉相比，两者的洗涤偏移率均为0且填充效率以及保温性均相当，但前者的蓬松度及手感略优于后者。

（8）由实施例11和实施例2可知，同等条件下，由鞘纤维长度是芯纤维长度的8倍的蓬松加工丝制得的片状棉和由鞘纤维长度是芯纤维长度的4.5倍的蓬松加工丝制得的片状棉相比，两者的洗涤偏移率均为0且手感填充效率以及保温性也相当，前者的蓬松度优于后者。

（9）由实施例1和实施例12可知，同等条件下，由中空率为30%的长纤维制得的片状棉和由中空率为0%的长纤维制得的片状棉相比，两者的洗涤偏移率均为0，且填充效率相当，前者的蓬松度、手感以及保温性优于后者。

（10）由比较例1和实施例1可知，同等条件下，直接使用蓬松加工丝束作为填充物与蓬松加工丝束络合后得到的片状棉作为填充物相比，两者的蓬松度、手感以及保温性均相当，但前者的洗涤偏移率大，而且填充效率也很低。

Claims

1.一种片状棉，其特征是：所述片状棉至少包括一层由芯鞘结构的长纤维蓬松加工丝所形成的棉层，所述蓬松加工丝的纤维之间相互络合。

2.根据权利要求1所述片状棉，其特征是：所述蓬松加工丝中，鞘纤维在芯纤维外形成圆环状，鞘纤维的长度是芯纤维长度的5～50倍。

3.根据权利要求1所述片状棉，其特征是：形成所述蓬松加工丝的鞘丝纤维根数大于10根。

4.根据权利要求1所述片状棉，其特征是：所述蓬松加工丝的单纤维表面附着有硅系树脂，且所述硅系树脂占所述蓬松加工丝总量的0.2～5.0wt%。

5.根据权利要求4所述片状棉，其特征是：所述硅系树脂含有式1和式2所示的结构单元，

式1，

式2，

所述硅系树脂的重均分子量M_w为300～8000g/mol，R为环氧烷基、羟基、羧基和氨基中的一种或者几种。

6.根据权利要求1所述片状棉，其特征是：所述片状棉包括一体化的基布和所述棉层。

7.根据权利要求6所述片状棉，其特征是：所述一体化的方式为针刺。

8.根据权利要求6所述片状棉，其特征是：所述基布为无纺布、针织布、机织布或薄膜。

9.根据权利要求1所述片状棉，其特征是：所述片状棉的蓬松系数大于0.15。