CN101445972B - 一种皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法,该方法是:其特征在于皮层为通过熔体直纺得到的低熔点聚酯熔体,芯层为通过常规PET切片纺工艺得到的常规PET聚酯熔体,两种熔体通过各自计量泵计量后进入复合喷丝组件,从复合组件的喷丝板中喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维;本发明的生产方法运行平稳,产品品质优良,生产的皮芯型低熔点聚酯短纤维可用于生产非织造布、植绒、复合材料等行业中。
Description
技术领域
本发明涉及一种低熔点聚酯短纤维的生产方法,特别是涉及一种采用熔体直纺/切片纺生产以低熔点聚酯为皮、常规聚酯为芯的聚酯复合短纤维的方法,属化纤生产技术领域。
背景技术
低熔点聚酯是一种具有较低熔点的改性聚酯,具有熔点低、与其它物质黏合性好、生产成本低等优点,既可用作热熔胶,又可生产纺织纤维等。用其生产的纤维广泛应用于纺织、无纺布行业。如低熔点聚酯短纤作为热粘合剂,为生产非织造布提供了一种经济、环保的生产方式,因此得到了快速发展。
早期低熔点聚酯的熔点大多在180℃以上,目前市场上已出现130℃~180℃的低熔点聚酯及纤维,即使熔点(或软化点)在130℃以下的超低熔点聚酯也有较多的研究报道。如发明专利“一种低熔点共聚酯及其制备方法”(申请号:200810063395.4)公开了低熔点共聚酯的设计方法,聚酯熔点可降至110℃,而且该低熔点共聚酯结晶性能好、特性黏度高、粒子不易粘连以及具有良好的可纺性等。发明专利“一种低熔点聚酯短纤维的生产方法”(申请号:200410072878.2)采用120℃~130℃低熔点聚酯切片经过低温真空干燥后,经熔融纺丝可得低熔点短纤维。发明专利“一种并列型复合的低熔点短纤”(申请号:200810123792.6)公开的是水溶性聚酯组分与聚对苯二甲酸丙二酯组分并列复合而成低熔点短纤,此纤维具有良好的热收缩率稳定性。
皮芯型低熔点聚酯短纤维可采用切片纺和熔体直纺两种方式进行生产。但由于低熔点聚酯熔点低、结晶性能差,所以切片纺生产过程中的结晶、干燥环节成为制约低熔点聚酯熔点进一步降低和提高生产效率的瓶颈。而熔体直纺需要两套分别聚合低熔点聚酯和普通常规聚酯的聚合反应釜,设备投资高。如果将皮芯型低熔点聚酯短纤维的皮层低熔点部分采用熔体直纺,而芯层普通常规聚酯部分采用切片纺的方式来生产,则可克服上述切片纺和熔体直纺的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种成本低、产量高、工艺简单的皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法。本发明的目的是设计一种皮层为熔体直纺、即熔融聚合得到的聚合物直接通过熔体管道输送至纺丝工段、芯层为切片纺的具有皮芯结构的低熔点聚酯复合短纤维,皮层为70-160℃低熔点聚酯,芯层为常规PET聚酯,芯层被完全包裹在皮层内,其中皮层重量占复合聚酯短纤总重量的20%-80%。
本发明的技术特征是:综合利用熔体直纺、切片纺的优点,采用复合纺丝组件生产得到皮芯型低熔点聚酯短纤维,皮层由熔体直纺的低熔点聚酯供料,芯层由切片纺常规PET聚酯供料。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:该方法是:皮层为通过熔体直纺得到的低熔点聚酯熔体,芯层为通过常规PET切片纺工艺得到的常规PET聚酯熔体,两种熔体通过各自计量泵计量后进入复合喷丝组件,从复合组件的喷丝板中喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。
所述的皮层为采用改性的低熔点聚酯熔体直接提供;所述的芯层为常规聚酯采用切片纺提供。
所述的改性的低熔点聚酯采用以下单体经酯化反应和缩聚反应而成:a.对苯二甲酸(PTA)和间苯二甲酸(IPA);b.己二酸(AA);c.乙二醇(EG);d.新戊二醇(NPG);e.催化剂三氧化二锑(Sb2O3)和醋酸钴(Co(Ac)2);f.稳定剂磷酸三甲酯(TMP),其中,a成分中,对苯二甲酸与间苯二甲酸投料摩尔比为80-20∶20-80;a与b的摩尔比例为5-20∶95-80;c与d的摩尔比例为90-30∶10-70;醇酸的摩尔比例为1.4-1.6∶1;催化剂为反应体系中酸总量为基础的200-600ppm。
所述的改性的低熔点聚酯的酯化反应和缩聚反应条件为:酯化反应在氮气加压下进行,温度为200-250℃,压力为0.05MPa-0.4MPa,反应时间1.5-3h;缩聚反应温度为250-285℃,真空度为30-200Pa,反应时间2.5-5h。
所述的改性的低熔点聚酯的熔点为70-160℃,端羧基含量≤35mmol/kg,特性粘度为0.5dL/g-1.0dL/g。
所述的皮层重量占复合纤维总重量的20%-80%,皮层为低熔点聚酯,芯层为常规PET聚酯,芯层被完全包裹在皮层内。
所述的低熔点聚酯的纺丝温度为230℃-260℃,常规PET聚酯的纺丝温度为280℃-290℃。
所述的冷却采用环吹风进行,风温为10-25℃,风速为0.5-1.5m/s。
所述的牵伸比为1.1-3.5,牵伸温度50-80℃,牵伸速度100-150m/min。
本发明的生产方法运行平稳,产品品质优良,生产的皮芯型低熔点聚酯短纤维可用于生产非织造布、植绒、复合材料等行业中。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍:本发明所述的生产方法具体包括:
1、低熔点聚酯熔体的合成:采用PTA法制得低熔点聚酯熔体。采用以下单体经酯化反应和缩聚反应而成:a.对苯二甲酸(PTA)和间苯二甲酸(IPA);b.己二酸(AA);c.乙二醇(EG);d.新戊二醇(NPG);e.催化剂三氧化二锑(Sb2O3)和醋酸钴(Co(Ac)2);f.稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。其中,a成分中,对苯二甲酸与间苯二甲酸投料摩尔比为80-20∶20-80;a与b的摩尔比例为5-20∶95-80;c与d的摩尔比例为90-30∶10-70;醇酸的摩尔比例为1.4-1.6∶1;催化剂为反应体系中酸总量为基础的200-600ppm。所述的制备方法包括酯化反应和缩聚反应两个阶段。酯化反应在氮气加压下进行,温度为200-250℃,压力为0.05MPa-0.4MPa,反应时间1.5-3h。缩聚反应温度为250-285℃,真空度为30-200Pa,反应时间2.5-5h。低熔点聚酯产品的熔点为70-160℃,端羧基含量≤35mmol/kg,特性粘度为0.5dL/g-1.0dL/g。
2、切片纺常规PET聚酯熔体:采用常规PET切片,经切片纺工艺路线制得常规PET聚酯熔体。
3、皮芯型低熔点聚酯短纤维:将上述低熔点聚酯熔体与常规PET聚酯熔体通过各自计量泵精确计量后进入复合喷丝组件,从复合组件的喷丝板中喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。纺丝温度是控制皮芯型低熔点聚酯短纤维生产的关键,因此本发明低熔点聚酯的纺丝温度为230℃-260℃,常规PET聚酯的纺丝温度为280℃-290℃;冷却是皮芯型低熔点聚酯短纤维的重要工艺环节,若冷却条件差,从喷丝孔喷出后,丝与丝之间由于得不到有效冷却,会发生相互粘连,因此在冷却过程中对吹风温度和吹风速度要求比较严格。本发明通过实验研究和反复试验,采用环吹风,风温为10-25℃,风速0.5-1.5m/s;本发明的纺丝速度为800-1200m/min;本发明牵伸比为1.1-3.5,牵伸温度50-80℃,牵伸速度100-150m/min。
本发明所述熔体直纺/切片纺生产的皮芯型低熔点聚酯短纤维中皮层低熔点聚酯的熔点是70-160℃,芯层常规聚酯的熔点是255-265℃。
实施例1:
对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)与己二酸(AA)的投料摩尔比为60∶30∶10,乙二醇(EG)与新戊二醇(NPG)投料摩尔比80∶20,醇酸的摩尔比为1.5∶1,催化剂为反应体系中酸总量为基础的300ppm,再加入重量为0.01%(相对酸成份)的稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。以上原料酯化反应在氮气加压下进行,温度为190-220℃,压力为0.1MPa,反应时间1.5h。缩聚反应温度为240-265℃,真空度为50-100Pa,反应时间3.5h,可得低熔点聚酯熔体(熔点:116℃,端羧基含量15.3mmol/kg,特性粘度为0.68dL/g);同时采用切片纺工艺路线制得常规PET聚酯熔体,然后两种熔体分别以5∶5皮芯重量精确计量进入复合组件中,从喷丝板喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。低熔点聚酯的纺丝温度为245℃,普通常规聚酯的纺丝温度为285℃;冷却采用环吹风,风温为20℃,风速为0.8m/s;本发明的纺丝速度为1000m/min;牵伸比为1.7,牵伸温度60℃,牵伸速度120m/min。经上述生产工艺得到的低熔点皮芯型聚酯短纤维质量指标为:
线密度:1.56dtex
断裂强度:2.3cN/dtex
断裂伸长率:45%
切断长度:38mm
实施例2:
对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)与己二酸(AA)的投料摩尔比为50∶40∶10,乙二醇(EG)与新戊二醇(NPG)投料摩尔比80∶20,醇酸的摩尔比为1.4∶1,催化剂为反应体系中酸总量为基础的350ppm,再加入重量为0.01%(相对酸成份)的稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。以上原料酯化反应在氮气加压下进行,温度为190-220℃,压力为0.1MPa,反应时间2h。缩聚反应温度为240-265℃,真空度为50-90Pa,反应时间3.5h,可得低熔点聚酯熔体(熔点:110℃,端羧基含量12.3mmol/kg,特性粘度为0.75dL/g);同时采用切片纺工艺路线制得常规PET聚酯熔体,然后两种熔体分别以5∶5皮芯重量精确计量进入复合组件中,从喷丝板喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。低熔点聚酯的纺丝温度为240℃,普通常规聚酯的纺丝温度为282℃;冷却采用环吹风,风温为20℃,风速为1.0m/s;本发明的纺丝速度为1000m/min;牵伸比为2.0,牵伸温度65℃,牵伸速度150m/min。经上述生产工艺得到的低熔点皮芯型聚酯短纤维质量指标为:
线密度:1.58dtex
断裂强度:2.5cN/dtex
断裂伸长率:37%
切断长度:38.5mm
实施例3:
对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)与己二酸(AA)的投料摩尔比为50∶40∶10,乙二醇(EG)与新戊二醇(NPG)投料摩尔比75∶25,醇酸的摩尔比为1.5∶1,催化剂为反应体系中酸总量为基础的300ppm,再加入重量为0.01%(相对酸成份)的稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。以上原料酯化反应在氮气加压下进行,温度为190-225℃,压力为0.2MPa,反应时间1.5h。缩聚反应温度为240-265℃,真空度为50-90Pa,反应时间4.5h,可得低熔点聚酯熔体(熔点:108℃,端羧基含量12.3mmol/kg,特性粘度为0.80dL/g);同时采用切片纺工艺路线制得常规PET聚酯熔体,然后两种熔体分别以4∶6皮芯重量精确计量进入复合组件中,从喷丝板喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。低熔点聚酯的纺丝温度为235℃,普通常规聚酯的纺丝温度为280℃;冷却采用环吹风,风温为20℃,风速为1.2m/s;本发明的纺丝速度为1000m/min;牵伸比为2.3,牵伸温度65℃,牵伸速度150m/min。经上述生产工艺得到的低熔点皮芯型聚酯短纤维质量指标为:
线密度:4.42dtex
断裂强度:2.7cN/dtex
断裂伸长率:38%
切断长度:81.5mm
实施例4:
对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)与己二酸(AA)的投料摩尔比为60∶30∶10,乙二醇(EG)与新戊二醇(NPG)投料摩尔比75∶25,醇酸的摩尔比为1.5∶1,催化剂为反应体系中酸总量为基础的350ppm,再加入重量为0.01%(相对酸成份)的稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。以上原料酯化反应在氮气加压下进行,温度为190-220℃,压力为0.2MPa,反应时间2.0h。缩聚反应温度为240-265℃,真空度为50-100Pa,反应时间4h,可得低熔点聚酯熔体(熔点:109℃,端羧基含量13.5mmol/kg,特性粘度为0.74dL/g);同时采用PTA法直接聚合制得常规聚酯熔体,然后两种熔体分别以6∶4皮芯重量精确计量进入复合组件中,从喷丝板喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。低熔点聚酯的纺丝温度为240℃,普通常规聚酯的纺丝温度为282℃;冷却采用环吹风,风温为20℃,风速为1.3m/s;本发明的纺丝速度为1100m/min;牵伸比为2.1,牵伸温度70℃,牵伸速度130m/min。经上述生产工艺得到的低熔点皮芯型聚酯短纤维质量指标为:
线密度:2.25dtex
断裂强度:2.6cN/dtex
断裂伸长率:42%
切断长度:51.8mm
实施例5:
对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)与己二酸(AA)的投料摩尔比为60∶30∶10,乙二醇(EG)与新戊二醇(NPG)投料摩尔比80∶20,醇酸的摩尔比为1.5∶1,催化剂为反应体系中酸总量为基础的300ppm,再加入重量为0.01%(相对酸成份)的稳定剂磷酸三甲酯(TMP)。以上原料酯化反应在氮气加压下进行,温度为190-220℃,压力为0.1MPa,反应时间3.5h。缩聚反应温度为240-265℃,真空度为50-100Pa,反应时间4h,可得低熔点聚酯熔体(熔点:116℃,端羧基含量15.3mmol/kg,特性粘度为0.68dL/g);同时采用PTA法直接聚合制得常规聚酯熔体,然后两种熔体分别以4∶6皮芯重量精确计量进入复合组件中,从喷丝板喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维。低熔点聚酯的纺丝温度为240℃,普通常规聚酯的纺丝温度为285℃;冷却采用环吹风,风温为20℃,风速为0.8m/s;本发明的纺丝速度为800m/min;牵伸比为2.5,牵伸温度60℃,牵伸速度130m/min。经上述生产工艺得到的低熔点皮芯型聚酯短纤维质量指标为:
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切断长度:38.2mm
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1.一种皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法,该方法是:其特征在于皮层为通过熔体直纺得到的低熔点聚酯熔体,芯层为通过常规PET切片纺工艺得到的常规PET聚酯熔体,两种熔体通过各自计量泵计量后进入复合喷丝组件,从复合组件的喷丝板中喷出的熔体,经冷却、卷绕、集束、牵伸、定型、切断和打包,可得皮芯型低熔点聚酯短纤维;所述的改性的低熔点聚酯采用以下单体经酯化反应和缩聚反应而成:a.对苯二甲酸和间苯二甲酸;b.己二酸;c.乙二醇;d.新戊二醇;e.催化剂三氧化二锑和醋酸钴;f.稳定剂磷酸三甲酯,其中,a成分中,对苯二甲酸与间苯二甲酸投料摩尔比为80-20∶20-80;a与b的摩尔比例为5-20∶95-80;c与d的摩尔比例为90-30∶10-70;醇酸的摩尔比例为1.4-1.6∶1;催化剂为反应体系中酸总量为基础的200-600ppm。
2.根据权利要求书1所述的皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法,其特征在于所述的改性的低熔点聚酯的酯化反应和缩聚反应条件为:酯化反应在氮气加压下进行,温度为200-250℃,压力为0.05MPa-0.4MPa,反应时间1.5-3h;缩聚反应温度为250-285℃,真空度为30-200Pa,反应时间2.5-5h。
3.根据权利要求书2所述的皮芯型低熔点聚酯短纤维的生产方法,其特征在于所述的改性的低熔点聚酯的熔点为70-160℃,端羧基含量≤35mmol/kg,特性粘度为0.5dL/g-1.0dL/g。
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