阅读说明：本技术 一种功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料 (Functional regenerated nylon 6 fiber, preparation method thereof and fabric ) 是由 张伟强 曾国坪 王志勇 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及再生尼龙纤维技术领域,本发明提供了一种功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料,所述功能性再生尼龙6纤维由尼龙6废料依次经过前处理、再生造粒和纺丝制得；所述功能性再生尼龙6纤维具有扁平一字型截面。本发明纤维采用尼龙废料制成,具有环保性。并且,本发明所述的再生尼龙6纤维的异型截面结构,可以改变纤维表面与水分子的接触形式,从而对最终面料在持续凉感穿着体验的性能上改变提升,利于推广应用。此外,本发明还可在该纤维内部添加氧化锌,使纤维具备抗菌功能。同时,本发明还可添加用于溯源的追踪元素-钡元素,更有利于材料从纤维到最终服装成品上的溯源追踪管控。(The invention relates to the technical field of regenerated nylon fibers, and provides a functional regenerated nylon 6 fiber, a preparation method thereof and a fabric, wherein the functional regenerated nylon 6 fiber is prepared by sequentially carrying out pretreatment, regeneration granulation and spinning on nylon 6 waste; the functional regenerated nylon 6 fiber has a flat straight section. The fiber is made of nylon waste, and has environmental protection. In addition, the special-shaped cross section structure of the regenerated nylon 6 fiber can change the contact form of the fiber surface and water molecules, so that the performance of the final fabric in the wearing experience of continuous cool feeling is changed and improved, and the popularization and the application are facilitated. In addition, the invention can add zinc oxide into the fiber, so that the fiber has an antibacterial function. Meanwhile, the invention can also add a tracing element-barium element for tracing, which is more beneficial to tracing and controlling the material from the fiber to the final clothing finished product.)

一种功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料

技术领域

本发明涉及再生尼龙纤维技术领域，具体涉及一种功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料。

背景技术

尼龙材料广泛应用在服装、汽车、渔具、建材等领域中，与人们的日常生活戚戚相关，也因此产生了大量的尼龙废旧材料。同时，合成尼龙的原材料通常来自不可再生的石油资源，随着石油资源的日渐枯竭和全球环保意识的增强，人们开始投入各类再生尼龙技术的研究。

所谓的再生尼龙主要是通过回收废旧渔网、废旧地毯等尼龙废旧材料，经过物理化学处理，解聚、去除杂质后再聚合得到可应用的尼龙材料。在再生尼龙纤维方面，当前市场上有较多厂家的再生尼龙纤维在售，主要产品一般是再生尼龙6纤维，而且也已应用在纺织鞋服品类中。

从材料性能上，再生尼龙与原生尼龙无明显差异性。但是，在材料成本上，由于GRS认证等多种因素，市场所提供的再生尼龙纤维报价比原生尼龙纤维高出许多。并且，应用现有的再生尼龙纤维，对消费者端也难以产生其他附加的穿着体验，这使得鞋服品类制造端很难大面积去推广应用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料，本申请提供的功能性再生尼龙6纤维具有凉感等特定的附加功能，利于环保的同时，可为消费者端带来附加的穿着体验。

本发明提供一种功能性再生尼龙6纤维，其由尼龙6废料依次经过前处理、再生造粒和纺丝制得；所述功能性再生尼龙6纤维具有扁平一字型截面。

优选地，所述功能性再生尼龙6纤维中还含有氧化锌。

优选地，所述功能性再生尼龙6纤维中还含有钡元素。

本发明提供一种功能性再生尼龙6纤维的制备方法，包括以下步骤：

将尼龙6废料经过前处理后进行再生造粒，得到再生尼龙颗粒；

将所述再生尼龙颗粒可选地与添加剂混合，然后进行熔融纺丝，所述熔融纺丝过程采用扁平一字型喷丝板，得到功能性再生尼龙6纤维。

优选地，所述前处理具体包括：依次进行的粉碎、清洗和干燥；所述再生造粒具体为熔融挤出后冷却、切粒。

优选地，所述再生造粒的熔融过程分区段控制温度，各区段温度在225-235℃之间。本发明进一步优选采用5段分区控温的工艺，以确保再生尼龙造粒过程中熔体的均匀性，保证原料的品质。

优选地，所述添加剂选自氧化锌和硫酸钡的一种或多种；所述添加剂的用量不超过再生尼龙颗粒重量的0.6wt％。

优选地，所述熔融纺丝的温度为270-280℃。本发明优选采用270-280℃合适的纺丝温度，获得纤维扁平度和断头率的平衡点。

优选地，所述扁平一字型喷丝板的扁平率为20％-30％。

本发明提供一种面料，包括前文所述的功能性再生尼龙6纤维。

与现有技术相比，本发明提供一种功能性再生尼龙6纤维，其由尼龙6废料主要经过再生造粒和纺丝制得，并且具有扁平一字型截面。本发明纤维采用尼龙废料制成，具有环保性。并且，本发明所述的再生尼龙6纤维的异型截面结构，可以改变纤维表面与水分子的接触形式，从而对最终面料在持续凉感穿着体验的性能上改变提升，利于推广应用。

此外，本发明还可在该纤维内部添加氧化锌，使纤维具备抗菌功能，成为一种多功能性的纤维材料，进一步为消费者端创造附加体验价值的产品，从而提升消费端参与环保的积极性。

同时，本发明还可添加用于溯源的追踪元素-钡元素，在不影响纤维材料性能的情况下，更有利于材料从纤维到最终服装成品上的溯源追踪管控。

附图说明

图1为本发明实施例一制备的再生尼龙6纤维的截面图；

图2为本发明实施例二制备的再生尼龙6纤维的截面图。

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。

本发明提供了一种功能性再生尼龙6纤维，其由尼龙6废料依次经过前处理、再生造粒和纺丝制得；所述功能性再生尼龙6纤维具有扁平一字型截面。

本申请提供的功能性再生尼龙6纤维具有凉感等特定的附加功能，利于环保的同时，可为消费者端带来附加的穿着体验。

本发明所述的功能性再生尼龙6纤维采用尼龙6废料制成，本身具备再生环保概念或属性。所述的尼龙6废料包括尼龙生产过程中的边角余料及废料，其性能参数等略低于原生尼龙6。尼龙6即聚酰胺6，又叫PA6或锦纶6等。常规尼龙6的纺丝温度范围较大，一般240-290℃。

在本发明中，所述功能性再生尼龙6纤维的截面为扁平一字型，此区别于常规圆形的异型截面结构，不仅具有可纺性，而且可以改变纤维表面与水分子的接触形式，从而改善或提升纤维及最终面料的凉感性能，使穿着者具有凉爽感受；而其他异型截面则难以达到此良好效果。

在本发明的实施例中，所述功能性再生尼龙6纤维中还含有少量氧化锌，在纤维凉感提升的同时，还具备了抗菌功能。

作为优选，所述功能性再生尼龙6纤维中还含有钡元素，可通过纺丝时添加少量硫酸钡实现。本发明实施例所述的再生尼龙6纤维含有一定比例的钡元素，可用于原材料的追溯，从而实现从纤维到最终服装成品的溯源，有利于原材料的管控。在本发明的实施例中，溯源追踪过程是在尼龙6再生原料中添加硫酸钡，这样从纱线到成衣整个过程中可以通过金属元素含量测试方法来测试纱线、面料、成衣上的钡元素含量，从而监控该批次再生尼龙的应用，以防止在高成本的情况下可能出现偷工减料的情况。

本发明所述的功能性再生尼龙6纤维一般为长丝，可以为POY(预取向丝)、DTY(拉伸变形丝)等，本发明对其尺寸规格等没有特殊限制。

本发明实施例提供了一种功能性再生尼龙6纤维的制备方法，包括以下步骤：

将尼龙6废料经过前处理后进行再生造粒，得到再生尼龙颗粒；

将所述再生尼龙颗粒可选地与添加剂混合，然后进行熔融纺丝，所述熔融纺丝过程采用扁平一字型喷丝板，得到功能性再生尼龙6纤维。

本发明实施例首先将回收的尼龙废料进行再生造粒，工艺路线如下：尼龙废料收集-粉碎-清洗-烘干-造粒机挤出-冷却造粒-切粒。

其中，所述的尼龙废料主要采用尼龙6生产过程中的边角余料及废料。本发明可采用破碎机将收集尼龙废料进行破碎(或称粉碎)，出料一般为2cm-3cm的碎片。所述清洗-烘干的前处理过程具体包括：本发明实施例将所述碎片经初洗池清洗，去除多数掺杂在废料中的灰尘、泥沙等杂质，经搅拌机混合，再经第一道清洗、第二道清洗后进入离心机脱水，再进入烘干机中烘干，烘干温度80-90℃。

前处理完成后，本发明实施例进行再造粒：烘干后的碎片可由造粒机进料口进入双螺杆拉丝机(例如，螺杆直径35mm，长径比36：1)，熔融挤出。作为优选，此熔融过程温度控制分5段，各区段温度225-235℃，螺杆转速100-130r/min。本发明优选分区段控制再生造粒熔融过程，设定精确的温度区域，以减少熔体粘度的下降，保持熔体输送的均匀性。本发明可将熔融状态的尼龙废料通过拉丝机机头挤出，呈尼龙丝状，优选控制挤出温度210-220℃，拉丝机机头压力可为0.2MPa-0.3MPa。最后，形成的尼龙丝通过冷水槽冷却，之后进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速可为150r/min，颗粒大小一般为4mm-8mm。

本发明实施例取上述获得的再生尼龙颗粒，优选与少量添加剂共同加入高速纺丝设备中，进行熔融纺丝。

除原料为再生环保概念属性外，本发明实施例可添加其他材料使纤维还具备额外的功能性，可以给消费者创造额外的穿着体验。在本发明中，所述的添加剂优选选自氧化锌和硫酸钡的一种或多种，更优选同时添加两者。具体地，所述添加剂的用量不超过再生尼龙颗粒重量的0.6wt％；在本发明实施例中，以添加的再生尼龙颗粒的重量为基准，所述的添加剂可包括0.5wt％氧化锌和0.1wt％高光硫酸钡。其中，所述氧化锌为抗菌功能添加剂，硫酸钡作为溯源的追踪元素。本发明对所述添加剂的来源没有特殊限制，采用市售商品即可。示例地，氧化锌：氧化锌含量＞98.6％，颗粒尺寸20-40nm，晋大纳米科技(厦门)有限公司；高光硫酸钡：硫酸钡含量≥98％，6000目，上海缘江化工有限公司。

在本申请一些实施例中，所述熔融纺丝包括工序①：螺杆挤出机-预过滤器-混合器-计量泵-纺丝组件-喷丝-侧吹风上油-甬道-POY卷绕丝；其中：喷丝板采用扁平一字型的异型孔喷丝板；所述熔融纺丝温度优选为270-280℃。

在本发明实施例中，所述纺丝工艺控制在270-280℃，可以维持熔体的流变性能，增加扁平度，同时不会增加纺丝的断头率。温度低有利于提高扁平度，但是会增加断头率，而扁平度过高在后期面料染色等过程中也易出现纤维的尖端效应，即染料分子在扁平结构的两侧聚集导致面料出现条纹瑕疵。因此，本发明实施例中扁平度也需要一个合适的程度，扁平率优选为20％-30％。扁平率＝横断面高度/横断面宽度×100％，表示扁平化的程度。

另外示例的，所述熔融纺丝过程中，侧吹风条件包括：风速0.4-0.6m/s、风温25-30℃、相对湿度60-70％；上油率优选为1.0-1.6％；纺丝速度优选为4000-4500m/min。

在本申请一些实施例中，所述熔融纺丝包括工序②：导丝器-喂入罗拉-第一热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油-DTY卷绕丝。其中：热箱温度优选为160-180℃；冷却温度可为：80-90℃；D/Y比值：1.0-1.5；牵伸倍数优选为1.20-1.30；上油率优选为1.5-2.0％。D/Y比值：摩擦盘的表面速度与丝条离开假捻器的速度之比。D/Y比值越大，则加捻张力大于解捻张力，纤维之间抱合较紧密，D/Y比值越小，则加捻张力小于解捻张力，纤维之间较松。

本发明纺丝得到的功能性再生尼龙6纤维可以为POY卷绕丝，也可以为DTY卷绕丝。本发明实施例在纺丝过程中添加了特定的材料参与聚合，同时在后道采用了扁平一字型异型孔喷丝板，使得制备的再生尼龙纤维具有区别于常规圆形的特定异型截面，可改善提升最终面料的凉感性能。同时，所添加的特性材料还使纤维具备了特定的附加功能，如抗菌功能等；而添加的追踪元素有利于材料从纤维到最终服装成品上的溯源追踪管控。

本发明还提供了一种面料，包括前文所述的功能性再生尼龙6纤维。所述面料可以纯纺或混纺织物，可以为针织或梭织的任意织物组织结构，本申请均没有特殊限制。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的功能性再生尼龙6纤维、其制备方法及面料进行具体地描述。

以下实施例中，所涉及的物料均为市售。其中，本发明使用的尼龙废料主要是尼龙制品生产流程中产生的边角余料、废丝材料，种类较多，无特定尺寸、外观及材料性能；例如：废丝可能来自纺丝过程中因工艺控制不符合品控要求而产生的性能不达标的次品，也有可能材料性能符合要求，但因工序操作问题受到污染的材料。另外，边角余料则可能是生产过程中各道工序余下的材料，有些是颗粒状材料，有些是丝状材料。

实施例一

1、回收料再造粒：

将尼龙6废料进行再生造粒，工艺路线如下：尼龙废料收集-粉碎-清洗-烘干-造粒机挤出-冷却造粒-切粒。其中，尼龙废料采用尼龙6生产过程中的边角余料及废料。

采用破碎机将收集的尼龙6废料进行破碎，出料为2-3cm的碎片。该碎片经初洗池清洗，去除多数掺杂在废料中的灰尘、泥沙等杂质，经搅拌机混合，再经第一道清洗、第二道清洗后进入离心机脱水，之后进入烘干机中烘干，烘干温度80-90℃。

烘干后的碎片(上述处理后原料维持95％以上的处理前重量，上述处理主要为物理性处理)由造粒机进料口进入双螺杆拉丝机(螺杆直径35mm，长径比36：1)，熔融过程温度控制分5段，各区段温度225-235℃(第一段温度：230-235℃；第二段温度：277-232℃；第三段温度：225-235℃；第四段温度：277-232℃；第五段温度：230-235℃)，螺杆转速120-125r/min。熔融状态的尼龙废料通过拉丝机机头挤出，呈尼龙丝状，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，进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速150r/min，颗粒大小为4-8mm(多数为6-8mm)。

2、纺丝：

取上述获得的再生尼龙颗粒，与添加剂共同加入高速纺丝设备中，先进行工序①：螺杆挤出机-预过滤器-混合器-计量泵-纺丝组件-喷丝-侧吹风上油-甬道-POY卷绕丝；其中：

熔融纺丝温度：270-280℃；

喷丝板采用扁平一字型异型孔喷丝板，孔数：8个，孔尺寸：0.3mm*1.2mm，扁平率：25％；

侧吹风条件：风速0.4-0.6m/s、风温25-30℃、相对湿度60-70％；

上油率：1.0-1.6％；

纺丝速度：4200-4500m/min。

然后，进行工序②：导丝器-喂入罗拉-热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油-DTY卷绕丝。其中：

热箱温度：160-180℃；

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％。

以添加的再生尼龙颗粒的重量为基准，所述的添加剂包括0.5wt％氧化锌，0.1wt％高光硫酸钡。氧化锌：氧化锌含量＞98.6％，颗粒尺寸20-40nm，晋大纳米科技(厦门)有限公司。高光硫酸钡：硫酸钡含量≥98％，6000目，上海缘江化工有限公司。

所得的再生尼龙6纤维性能参数如下：

表1实施例一所得的再生尼龙6纤维性能

规格	断裂强度/(cN/detx)	断裂伸长率/％
			70D/8F	4.9	21.7

注：断裂强力、断裂伸长率测试方法：FZ/T54007-2019。

3、采用得到的再生尼龙6纤维与氨纶混纺，制成面料，规格为：70D/8F扁平纱单面布(质量配比：89％尼龙11％氨纶)。

所得到的面料做纤维横截面观察，再生尼龙6纤维截面参见图1。图1是实施例一的最终成品面料的纤维横截面图，因为面料做了染色整理，所以图片看起来是蓝色的，从图片上可以看出纤维呈扁平状，区别于常规尼龙纤维的圆柱状。

实施例二

1、回收料再造粒：

将尼龙6废料进行再生造粒，工艺路线如下：尼龙废料收集-粉碎-清洗-烘干-造粒机挤出-冷却造粒-切粒。其中，尼龙废料采用尼龙生产过程中的边角余料及废料。

采用破碎机将收集的尼龙6废料进行破碎，出料为2-3cm的碎片。该碎片经初洗池清洗，去除多数掺杂在废料中的灰尘、泥沙等杂质，经搅拌机混合，再经第一道清洗、第二道清洗后进入离心机脱水，之后进入烘干机中烘干，烘干温度80-90℃。

烘干后的碎片由造粒机进料口进入双螺杆拉丝机(螺杆直径35mm，长径比36：1)，熔融过程温度控制分5段，各区段温度225-235℃(第一段温度：230-235℃；第二段温度：277-232℃；第三段温度：225-235℃；第四段温度：277-232℃；第五段温度：230-235℃)，螺杆转速120-125r/min。熔融状态的再生尼龙料通过拉丝机机头挤出，呈尼龙丝状，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，进入切粒机切成颗粒状，切粒机转速150r/min，颗粒大小为4-8mm(多数为6-8mm)。

2、纺丝：

取上述获得的再生尼龙颗粒，与添加剂共同加入高速纺丝设备中，先进行工序①：螺杆挤出机-预过滤器-混合器-计量泵-纺丝组件-喷丝-侧吹风上油-甬道-POY卷绕丝；其中：

熔融纺丝温度：270-280℃；

喷丝板采用扁平一字型异型孔喷丝板，孔数：24个，孔尺寸：0.2mm*0.8mm，扁平率：25％；

侧吹风条件：风速0.4-0.6m/s、风温25-30℃、相对湿度60-70％；

上油率：1.0-1.6％；

纺丝速度：4000-4200m/min。

然后，进行工序②：导丝器-喂入罗拉-热箱-冷却板-假捻器-输出罗拉-上油-DTY卷绕丝。其中：

热箱温度：160-180℃；

冷却温度：80-90℃；

D/Y比值：1.0-1.3；

牵伸倍数：1.20-1.30；

上油率：1.5-2.0％。

以添加的再生尼龙颗粒的重量为基准，所述的添加剂包括0.5wt％氧化锌，0.1wt％高光硫酸钡。

所得的再生尼龙6纤维的性能参数如下：

表2实施例二所得的再生尼龙6纤维性能

规格	断裂强度/(cN/detx)	断裂伸长率/％
			40D/24F	4.2	18.4

注：断裂强力、断裂伸长率测试方法：FZ/T54007-2019。实施例一和实施例二性能差异主要是单丝的物理强力不同，另外，不同粗细纤维会形成面料上不同的软硬手感。

3、采用得到的再生尼龙6纤维与氨纶混纺，制成面料，规格为：40D/24F扁平纱单面布(质量配比：95％尼龙5％氨纶)。

所得到的面料做纤维横截面观察，再生尼龙6纤维截面参见图2，从图中可见纤维呈扁平状。

对染色整理的说明如下：

1、实施例一、二的成品面料都进行了染色整理，下述的凉感及抗菌测试是用染色整理后的成品面料进行测试。

2、用染色后的最终成品进行测试，一方面是测试的最终成品的性能，便于在终端产品上对本发明材料进行规划应用；另一方面是考虑相比普通尼龙材料在染色整理上是否存在差异，以评估是否需要制定相应的染色工艺要求。从实际生产中得出，染色工艺与常规尼龙材料的染色工艺一样，无特殊之处，所以未在文本中单独说明。

3、针对染色的影响方面，本发明材料的凉感主要是基于尼龙材质本身的材料特性(回潮率、比热容)及特殊化的纤维横截面(扁平截面)，染色对材料的凉感性能无明显影响。抗菌性能是基于在纺丝过程中添加了氧化锌，氧化锌存在于纤维材料的内部，染色过程对其不造成明显的影响。

实施例三

将实施例一所得的70D/8F扁平纱单面布等进行测试，结果如下：

1、接触凉感系数Q-max值(洗前)如下：

表3面料接触凉感

样品	Q-max值
		70D/8F扁平纱单面布	0.23
70D/8F常规纱单面布(尼龙6)	0.20

2、抑菌率：金黄色葡萄球菌99％，大肠杆菌80％，白色念珠菌98％，详见表4；

表4面料抑菌性能

3、持续凉感：50min内保持低于30℃，最大降温＞3℃，具体数据参见表5。

表5实施例所得面料的持续凉感测试结果

性能测试方法如下：

接触凉感系数Q-max值测试方法：GB/T 35263-2017《纺织品接触瞬间凉感性能的检测和评价》；

抑菌率测试方法：FZ/T 73023-2006《抗菌针织品》；实施例一、二均为针织品，本发明的纱线也可织造成梭织面料。采用FZ/T 73023-2006《抗菌针织品》测试抑菌率是行业内普遍使用该标准进行测试，梭织面料也可参考使用。

持续凉感测试方法：采用温度感应计，在规定环境下(温度34.8±0.3℃；湿度27±3％)进行测试。步骤：①先将样品于70℃烘干2h；②将烘干好的试样折四褶，放在(温度34.8±0.3℃；湿度27±3％)恒温箱内的干燥器内2h；③往试样上滴加0.5cc的蒸馏水，立刻用温度感应计测量该处的温度，确保温度感应计紧贴住试样表面；④每5min读取一次数值，记录试样表面1h内的温度变化值。

由以上实施例可知，本发明提供一种功能性再生尼龙6纤维，其由尼龙6废料主要经过再生造粒和纺丝制得，并且具有扁平一字型截面。本发明纤维采用尼龙废料制成，具有环保性。并且，本发明所述的再生尼龙6纤维的异型截面结构，可以改变纤维表面与水分子的接触形式，从而对最终面料在持续凉感穿着体验的性能上改变提升，利于推广应用。

此外，本发明还可在该纤维内部添加氧化锌，使纤维具备抗菌功能，成为一种多功能性的纤维材料，进一步为消费者端创造附加体验价值的产品，从而提升消费端参与环保的积极性。

同时，本发明还可添加用于溯源的追踪元素-钡元素，在不影响纤维材料性能的情况下，更有利于材料从纤维到最终服装成品上的溯源追踪管控。

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。