CN101429689A - 一种超细纤维材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双组分纤维生产设备进行再生聚酯超细纤维的生产方法，它是以再生聚酯切片及水溶性聚酯切片为原料，将两种原料分别经过结晶干燥、挤压熔融后送入复合纺丝箱体，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，两个组分按喷丝组件设定的形状复合成形，挤出再经侧吹风冷却成型，油嘴上油，被卷绕头卷取成再生聚酯超细POY丝饼，然后经过后续的加弹加工得到可应用的超细纤维。采用该方法后，通过调整加工工艺，使再生聚酯原料在高档纤维上得到应用，提高了资源的有效应用，并节约了成本，具备经济性和环境保护双重意义。

Description

一种超细纤维材料及其生产方法

技术领域

本发明涉及超细纤维材料及生产方法，尤其利用再生聚酯原料通过熔融复合纺丝法生产超细纤维材料。

背景技术

超细纤维是指单丝纤度在0.44dex以下的特种纤维，由于纤维很细，使得织物手感柔软，表面蓬松、外观丰满并有防水、透气、透湿的功能。超细纤维一经出现，即对服装市场产生很大的冲击力，也改变了人们对化纤的传统看法，为生产融舒适性、功能性、柔软性于一体的新型织物提供了新的途径。

超细纤维的生产技术有很多种，除了常用的直接纺丝和复合纺丝方法外，还有超拉伸法、瞬时纺丝、湍流纺丝和熔喷法等方法。利用复合纺丝制造超细纤维的技术有剥离法和海岛法两种。剥离法是将聚酰胺和聚酯两种组分在一个喷丝孔内交替分布，最终通过化学处理或机械方法，将两组分剥离，使一根纤维分裂成多瓣纤维，其单丝纤度可达0.11～0.44dtex。海岛法是将一种聚合物做岛组分，另一种聚合物做海组分，若干个岛均匀分布在海之中，并包含于一根纤维内，做成织物后，将海的组分溶解掉，留下岛组分，就得到超细纤维，其单丝纤度可达0.11～0.011dex。

直接纺丝法由于所采用的喷丝孔直径较小，纺丝过程中产生毛丝和断头的概率较高，因此对纺丝切片或熔体质量要求较高，目前直接纺丝法受到纺丝熔体质量、纤维加工技术及喷丝孔加工和清洗技术的限制，难以生产单丝纤度在0.33dtex以下、总纤度在167dtex以上品种。

复合纺丝方法由于使用了双组分原料，加工设备比单一纺丝复杂，因此纺丝加工成本较高。在常见的剥离纤维中，由于使用15～30％的尼龙原料，因此原料成本较高；而海岛纤维中使用了30％左右的水溶性聚酯组分，同样使超细纤维的制造成本上升。因此通过复合纺丝方法生产的纤维的生产成本比直接纺丝方法生产成本要高。

近年来，随着对资源的再生利用的重视，再生聚酯产品的生产受到广泛重视，但由于再生聚酯产品的性能相对较差，在纺制细旦纤维时由于杂质含量较高，纺丝过程中飘丝、断头现象严重，且所得到的细旦纤维强度较差，很难在细旦及超细旦纤维上取得应用，因此目前再生聚酯主要应用在中空纤维、短纤维及部分常规长丝产品的生产上，尚无法应用到超细纤维的直接纺丝。如何提高再生聚酯纤维产品的档次具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种充分利用再生资源生产成本低廉、透气性好、加工工艺简单、适用范围广、易于工业生产的超细纤维材料及其生产工艺。

本发明的超细纤维材料由再生聚酯和水溶性聚酯通过复合纺丝组成，所述的超细纤维材料由再生聚酯及水溶性聚酯组成，纤维截面形状为“米”字型、桔瓣型或“*”型，在织物后整理阶段通过高温氢氧化钠水溶液处理溶解去水溶性聚酯得到超细纤维。

所述超细纤维材料由重量百分比为75～95％的再生聚酯和5～25％的水溶性聚酯通过复合纺丝及加弹加工而成。

所述高温氢氧化钠水溶液为温度80～120℃、浓度0.5～3％的氢氧化钠水溶液，织物通过高温氢氧化钠水溶液处理后，再生聚酯纤维组分的单丝细度为0.11dtex～0.44dtex，组成所述纤维的单丝的截面形状为扇形。

再生聚酯原料切片的特性粘度范围为0.52～0.83d1/g之间，所述的再生聚酯原料来自于以下途径或物质中的一种：

A、废PET聚酯瓶清洗、粉碎后，经过干燥作为原料直接使用；

B、废PET聚酯瓶清洗、粉碎及再熔融后，重新切粒；

C、废PET瓶坯、废PET薄膜或吸塑片等原料经清洗、粉碎直接使用，或经过清洗、粉碎及再熔融后，重新切粒；

D、聚酯废丝经过摩擦加工成泡泡料，或者再熔融重新切粒；

E、废聚酯切片经清洗或清洗后再熔融切粒；

F、将上述A～E所述几种废原料中的两种或数种进行混合后直接使用，或再熔融后切粒；

G、在上述A～F所述废原料中添加或不添加增白剂、消光剂或颜料的粉体或母粒作为原料使用。

水溶性聚酯原料的特性与通常所述海岛纤维中的海组分一致，在温度80～120℃、浓度0.5～3％的氢氧化钠水溶液中的水解速度远远高于常规聚酯。

一种超细纤维材料的生产方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

①再生聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，作为第一组分，是超细纤维材料的主要成份；

②以水溶性聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，为第二组分；

③将复合组件中成型的第一组分与第二组分挤出，经吹风、冷却、上油、卷绕处理，得到双组分超细POY纤维，卷绕速度2500m/min～3800m/min。

得到的双组分超细POY纤维在牵伸倍率为1.3～1.95、热箱温度为120～200℃的条件下加工成DTY纤维，得到所述超细纤维材料。

再生聚酯应用途径主要是直接对废旧聚酯进行清洗分拣后使用或经过清洗、分解后再融解重新加工成切片。废旧聚酯主要有两大类，即在聚酯纤维、塑料及吹瓶生产各工序中产生的废品、废块的所谓加工废料，以及使用后的废瓶、废塑料膜片、废旧服装。目前废旧聚酯的回收率仍处于一个较低的水平，且下游产品主要为填充料用短纤维及对染色要求不高的纺纱用短纤维，应用档次不高。本发明通过复合纺丝技术提升再生聚酯的应用空间。

本发明所述的超细纤维材料的生产方法为：将再生聚酯及水溶性聚酯经过干燥后，利用双组分复合纺丝设备将两个组分分别经过螺杆挤压机熔融挤压、过滤，进入纺丝箱体经纺丝计量泵精确计量挤出，其中再生聚酯组分含量为75～95％，水溶性聚酯组分含量为5％～25％，分配到各个复合纺丝组件中，将两组分按组件设定形状挤出喷丝孔，再经过侧吹风冷却、集束、上油后，以2500m/min～3800m/min的速度进行卷绕得到POY纤维。将POY纤维在牵伸倍率为1.3～1.95，热箱温度为120～220℃范围内进行DTY加工，得到所述超细纤维材料。

所述d1/g是聚酯的特性粘数单位。

所述POY是涤纶长丝的一个品种，涤纶长丝包括初生丝，拉伸丝，变形丝三种，其中初生丝中包括一种叫预取向丝(或称高速纺丝)的品种，POY正是预取向丝(或称高速纺丝)的缩写。

所述DTY(draw texturing yarn)是拉伸变形丝，是由POY丝经牵伸加捻机，以拉伸为主并给予少量的捻度而生产出来的一种丝。

本发明致力于利用再生聚酯原料生产超细纤维材料，通过双组分纺丝机，以价格低廉的再生聚酯为原料，制成复合超细纤维材料后经碱水解法进行剥离，得到纤度在0.11dtex～0.44dtex之间的超细纤维。使得在纺丝过程中，再生聚酯组分的状态与常规纺丝状态相似，保证了再生聚酯的可纺性，在后处理过程中使纤维体现出超细纤维的特点。该纤维既有超细纤维的特点，又充分利用了再生资源，降低了生产成本，兼备了直接纺丝法的低成本及复合纺丝法的低纤度、可纺性好的特性。

本发明所提出的超细纤维材料可用于超细毛巾、超细雪尼尔纱及高级清洁材料等方面，与传统复合超细纤维相比，原料价格要低廉；与直接纺超细纤维相比，纤维细度要低。在提高产品竞争力的同时，由于所使用的原料为资源的再生应用，兼具了循环利用、节约资源的优势。

附图说明

图1是本发明的生产流程图。

具体实施方式

本发明所述的超细纤维材料原料按重量百分比计算，再生聚酯占总重量的75％～95％，水溶性聚酯占总重量的5％～25％。经过氢氧化钠水溶液进行开纤处理后，纤维具有明显的扇形特征，处理后的单丝纤度范围为0.11dtex～0.44dtex。

本发明所述超细纤维材料的生产方法为：将上述两种原料利用双组分纺丝机分别经过干燥、螺杆挤压、熔融、输送及计量后进入纺丝组件，再经过冷却、上油及卷绕，得到POY纤维；再经过加弹处理得到可用于织造的超细纤维材料，(所述超细纤维材料加工过程可参见《涤纶长丝生产》中关于纤维加工方法有关详细描述)。

在本发明产品的制备过程中由双组分纺丝机制得纤维材料及碱水解法进行剥离过程中的原料和方法均属于本领域技术人员和生产人员公知的技术内容，因此在具体实施例中对这部分内容予以省略。

下述实施例中未对双组分纺丝机进行限定，是因为双组分纺丝机的生产厂家和型号虽然不同，但并不影响所述超细纤维的制备。

实施例1

参见附图所示，本发明基于普通双组分纤维生产设备进行再生聚酯超细纤维POY生产，它分别由以回收聚酯饮料瓶经切碎、干燥后再熔融进行造粒所得的再生聚酯切片A及水溶性聚酯切片B为原料(再生聚酯切片A的特性粘度为0.695，水溶性聚酯切片B的特性粘度为0.643)，将再生聚酯切片A及水溶性聚酯切片B两种原料分别经过结晶干燥机1干燥、挤压机2挤压熔融后送入复合纺丝箱体3，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，将岛组分均匀分布在海组分中而一同到复合组件后挤出，再经侧吹风冷却成型，油嘴4上油，及第一导丝盘5、第二导丝盘6导引，被卷绕头7卷取成超细POY纤维。

在上述过程中，再生聚酯切片A经干燥后，其含水率<35PPM，水溶性聚酯切片B经干燥后，其含水率<30PPM，在对再生聚酯切片A的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在260～288℃之间，在对水溶性聚酪切片B的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在245～275℃之间；卷取速度为2500m/min～3800m/min，加工出来的再生聚酯超细纤维POY丝饼，其纤度为290dtex，断裂强度≥1.5cN/dtex，断裂伸长率E＝96～160％，含油率为0.4～0.7％，条干U值≤1.4％。

将所得POY纤维在摩擦片式上加弹机上进行加弹，加弹时，第一热箱、第二热箱温度分别为165～195℃及室温～150℃，牵伸比为1.52～1.79，D/Y比为1.32～1.78，加工速度为450～750m/min。所得DTY纤维纤度为190dtex，断裂强度≥2.5cN/dtex，断裂伸长率E＝15～32％，含油率为2.5～5.5％，纤维染色M率(灰卡4.0级)为93％以上。

将上述纤维为主要原料，在针织大圆机上进行纬编加工后，再经过碱减量开纤、染色及定型处理(与涤锦复合超细纤维纬编毛巾加工工艺相同，为业内公开技术)，得到单丝纤度为0.3dtex的超细纤维组成的纬编毛巾。可用于高档清洁用布。

实施例2

参见附图所示，本发明基于普通双组分纤维生产设备进行再生聚酯超细纤维POY生产，它分别由以回收聚酯饮料瓶经清洗、分拣及切碎所得的再生聚酯切片C及水溶性聚酯切片B为原料(再生聚酯切片C的特性粘度为0.736，水溶性聚酯切片B的特性粘度为0.643)，将两种原料分别经过结晶干燥、挤压熔融后送入复合纺丝箱体3，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，将岛组分均匀分布在海组分中而一同到复合组件后，挤出再经侧砍风冷却成型，油嘴4上油，及第一导丝盘5、第二导丝盘6导引，被卷绕头7卷取成超细POY纤维。

在上述过程中，再生聚酯切片C经干燥后，其含水率<45PPM，水溶性聚酯切片B经干燥后，其含水率<30PPM，在对再生聚酯切片C的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在250～278℃之间，在对水溶性聚酪切片B的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在245～275℃之间；卷取速度为2500m/min～3800m/min，加工出来的再生聚酯超细纤维POY丝饼，其断裂强度≥1.4cN/dtex，断裂伸长率E＝101～167％，含油率为0.4～0.7％，条干U值≤1.6％。

将所得POY纤维在摩擦片式上加弹机上进行加弹，第一热箱、第二热箱温度分别为155～195℃及室温～150℃，牵伸比为1.52～1.85，D/Y比为1.32～1.78，加工速度为450～750m/min。所得DTY纤维断裂强度≥2.4cN/dtex，断裂伸长率E＝15～32％，含油率为2.5～5.5％，纤维染色M率(灰卡4.0级)为93％以上。

将上述纤维为主要原料，与20s涤棉纱进行雪尼尔纱加工(常规雪尼尔纱加工工艺，业内公开技术)，可得到0.8s～1s的雪尼尔纱线，再在簇绒地毯机上进行地毯加工后，经过碱减量开纤、染色及定型处理，得到单丝纤度为0.28dtex的超细纤维组成的雪尼尔纱地毯。可用于高档地垫、高档抹布等清洁用布。

实施例3

参见附图所示，本发明基于普通双组分纤维生产设备进行再生聚酯超细纤维POY生产，它分别由以常规涤纶纺丝过程产生的无油丝经过摩擦加工所得的泡泡料再生聚酯切片D及水溶性聚酯切片B为原料(再生聚酯切片D的特性粘度为0.586，水溶性聚酯切片B的特性粘度为0.643)，将两种原料分别经过结晶干燥(D原料不需要进行预结晶)、挤压熔融后送入复合纺丝箱体3，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，将岛组分均匀分布在海组分中而一同到复合组件后，挤出再经侧砍风冷却成型，油嘴4上油，及第一导丝盘5、第二导丝盘6导引，被卷绕头7卷取成超细POY纤维。

在上述过程中，泡泡料再生聚酯切片D经干燥后，其含水率<35PPM，水溶性聚酯切片B经干燥后，其含水率<30PPM，在对再生聚酯切片D的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在245～280℃之间，在对水溶性聚酪切片B的挤压熔融过程中设有若干的加热区，各区的加热温度设在245～275℃之间；卷取速度为2500m/min～3800m/min，加工出来的再生聚酯超细纤维POY丝饼，其断裂强度≥1.5cN/dtex，断裂伸长率E＝90～150％，含油率为0.4～0.7％，条干U值≤1.4％。

将所得POY纤维在摩擦片式上加弹机上进行加弹，第一热箱、第二热箱温度分别为150～195℃及室温～150℃，牵伸比为1.52～1.79，D/Y比为1.32～1.78，加工速度为450～750m/min。所得DTY纤维断裂强度≥2.5cN/dtex，断裂伸长率E＝15～32％，含油率为2.5～5.5％，纤维染色M率(灰卡4.0级)为90％以上。

将上述纤维为经编面纱，常规150D涤纶低弹丝为经编底纱，在经编毛巾机加工成毛巾后，再经过碱减量开纤、染色及定型处理，得到单丝纤度为0.28dtex的超细纤维组成的超细纤维毛巾。可用于浴衣、干发巾、及高档抹布。

Claims (8)

1、一种超细纤维材料，其特征在于：所述的超细纤维材料由再生聚酯及水溶性聚酯组成，纤维截面形状为“米”字型、桔瓣型或“*”型，在织物后整理阶段通过高温氢氧化钠水溶液处理溶解去水溶性聚酯得到超细纤维。

2、根据权利1要求所述的超细纤维材料，其特征在于：所述超细纤维材料由重量百分比为75～95％的再生聚酯和5～25％的水溶性聚酯通过复合纺丝及加弹加工而成。

3、根据权利要求1或2所述的超细纤维材料，其特征在于：所述高温氢氧化钠水溶液为温度80～120℃、浓度0.5～3％的氢氧化钠水溶液，织物通过高温氢氧化钠水溶液处理后，再生聚酯纤维组分的单丝细度为0.11dtex～0.44dtex，组成所述纤维的单丝的截面形状为扇形。

4、根据权利要求1或2所述的超细纤维材料，其特征在于，再生聚酯原料切片的特性粘度范围为0.52～0.83dl/g之间，所述的再生聚酯原料来自于以下途径或物质中的一种：

A、废PET聚酯瓶清洗、粉碎后，经过干燥作为原料直接使用；

B、废PET聚酯瓶清洗、粉碎及再熔融后，重新切粒；

C、废PET瓶坯、废PET薄膜或吸塑片等原料经清洗、粉碎直接使用，或经过清洗、粉碎及再熔融后，重新切粒；

D、聚酯废丝经过摩擦加工成泡泡料，或者再熔融重新切粒；

E、废聚酯切片经清洗或清洗后再熔融切粒；

F、将上述A～E所述几种废原料中的两种或数种进行混合后直接使用，或再熔融后切粒；

G、在上述A～F所述废原料中添加或不添加增白剂、消光剂或颜料的粉体或母粒作为原料使用。

5、根据权利要求1或2所述的超细纤维材料，其特征是：水溶性聚酯原料的特性与通常所述海岛纤维中的海组分一致，在温度80～120℃、浓度0.5～3％的氢氧化钠水溶液中的水解速度远远高于常规聚酯。

6、一种生产权利要求1、2所述超细纤维材料的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

①再生聚酯切片为第一原料，进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，作为第一组分，是超细纤维材料的主要成份；

②以水溶性聚酯切片为第二原料，进入第二螺杆挤出机，经过第二螺杆挤出机的熔融挤压成为可纺丝的聚酯熔体，并将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合组件中，为第二组分；

③将复合组件中成型的第一组分与第二组分挤出，经吹风、冷却、上油、卷绕处理，得到双组分超细POY纤维，卷绕速度2500m/min～3800m/min。

7、根据权利要求6所述超细纤维材料的生产方法，其特征是：得到的双组分超细POY纤维在牵伸倍率为1.3～1.95、热箱温度为120～200℃的条件下加工成DTY纤维，得到所述超细纤维材料。

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