CN101560710A

CN101560710A - 一种全消光阻燃涤纶空气变形纱及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN101560710A
Application number: CNA2009101149629A
Authority: CN
Inventors: 谈辉; 郑耀伟; 陈龙
Original assignee: TAICANG JINHUI CHEMICAL FIBER INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: TAICANG JINHUI CHEMICAL FIBER INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2009-02-21
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明公开了一种全消光阻燃涤纶空气变形纱的制备方法与应用，其由高速纺丝方法制成全取向丝后在空气变形机上进行空气变形制得，它的组成纤维由占重量百分数为0.5～3％的阻燃母粒和占重量百分数为99.5～97％的全消光涤纶成纤聚酯经熔融共混后制成。由于该纤维中混有阻燃母粒，因此其氧指数可达35～45％，该纤维制备的织物可以广泛应用在地毯、沙发布、挂毯等粗纤度纱室内装饰物，也可用于帷帐窗帘、台布、床上用品等织物，具有很好的阻燃效果和视觉效果。

Description

一种全消光阻燃涤纶空气变形纱及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种变形纱，特别涉及一种全消光阻燃涤纶空气变形纱的制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，装饰用纺织品的应用领域逐渐扩大，对于装饰用纺织品的开发也比以前更加重视。所谓装饰用纺织品通常指除衣着纺织品、工业用纺织品以外的纺织品，如地毯、沙发套、毛巾等分室内用品，床罩、床单、被面等床上用品，以及人造草坪等户外用品，装饰用纺织品的图案、设色要求从整体效果出发与环境相得益彰，具有较强的装饰性。

在聚酯切片加入TiO₂是为了消减纤维的光泽，根据TiO₂含量的多少聚酯纤维可分为“大有光”、“半消光”、“消光”和“有光”：“大有光”聚酯纤维中的二氧化钛含量为零；“有光”聚酯纤维中的二氧化钛含量为0.1％左右；“半消光”聚酯纤维中的二氧化钛含量为(0.32±0.03)％；“消光”聚酯纤维中的二氧化钛含量为2.4％～2.5％。随着纺织服装业的迅速发展，半消光和消光涤纶成纤聚酯纤维以其优良的染色性、高强度以及加工性能优良等特点得到了广泛的应用，而且应用领域将日趋扩大，成为纺织用纤主要原料。

ATY(AIR-TEXTU REDYARN)空气变形纱由美国杜邦发明，其原理是利用喷气法使空气喷射技术对丝束进行交络加工，形成不规则扭结丝圈，使丝束具有蓬松毛圈状的纱。其关键性设备是一喷气变形喷咀，当长丝以低超喂率进入喷咀中，热气流顺丝束的运行方向冲击使其分散喷出。丝束在喷咀中起变形和热定形作用下固定，喷咀设计要减少耗气量，提高交缠效果。喷气变形丝并不是具有松散的纤维末梢的纱，而是纯靠机械方法产生不规则圈结和扭结的长丝，圈结丝是被其邻近长丝缠绕，热处理后固定而形成的。空气变形纱加工成的变形纱兼有长丝和短纤纱两者的性能，毛感强，手感好，覆盖性优于短纤纱。适用于梭织、针织，利用空气变形技术，可制成中，细纤度的单丝或复丝，或包芯的仿毛，仿麻，仿棉等，称为仿纱变形丝，也能加工用于地毯，沙发布，挂毯用途的粗纤度纱。一般的空气变形机上可排放四种原丝，原丝可以是单丝，也可以是预取向丝。将两条或两条以上的长丝经过空气压缩处理加工成仿短纤花色丝，使之具有天然羊毛、棉、麻短纤花色丝的特性，具有良好的蓬松性和覆盖性，有更好的吸湿性与触感。主要技术是利用压缩空气，使化学纤维发生物理变形，单丝吹开并发生弯曲形成线圈和环圈，成为具有高度蓬松的花色纱线，制得非常逼真的仿短纤花色丝。

自七十年代以来世界各国对阻燃聚酯纤维的研究开发日益活跃，各种阻燃聚酯纤维品种不断问世。用于聚酯纤维阻燃改性的阻燃剂主要是含卤素和含磷的阻燃剂。含卤素，特别是含氯，溴的阻燃剂虽然较为有效且应用广泛，但在燃烧时易释放有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，尤其是常与协同剂锑氧化物配合使用时，其材料燃烧还会释放大量的烟雾，这些都会对人的生命安全造成一定威胁。除此之外，氧化锑本身属非熔物质，在纺丝过程中易堵塞挤丝或喷丝的板孔，从而使换板周期缩短，降低生产效率。在生产中，这类阻燃剂首先混合到聚酯切片中，再按通常的纺丝工艺生产纤维，生产工序受到影响，也影响了纺丝纤维的性能。从而也使含卤阻燃剂的应用受到限制。有研究表明，对聚酯而言，磷是最有效的阻燃元素(王玉忠著，《聚酯纤维阻燃化设计》，四川科技出版社，1994)，但现有的以聚对苯二甲酸乙二醇醇为基体的阻燃改性所获得的含磷共聚酯均存在热性能或力学性能下降，熔融滴落严重等难以解决的问题并且腐蚀纺丝及其他高分子材料加工设备。造成纤维制备困难，因此研究开发新的高性能的阻燃聚酯纤维已成为该领域关注的焦点之一。相关专利有CN101133204A和CN1176995C。

基于这些特点，开发装饰用消光阻燃涤纶空变纱，并应用于装饰领域。这种材料织成的面料不仅有光泽柔和的视觉效果，而且又有新颖时尚的感觉，不透明、遮盖力强，是室内装饰物帷帐窗帘、台布、床上用品等织物的新型原料。同时其具有阻燃功能可以用于公众场合与家庭起到防火的作用。

涤纶的综合性能优异，应用范围广，但它是一种熔融性的可燃纤维，其极限氧指数为21％。涤纶从材料本质上的阻燃改性可分为共混法和共聚法：共混法简单易行，但共混效果差，并且对可纺性和原料阻燃均匀性有一定影响；共聚法由于阻燃剂单体直接嫁接在聚酯大分子链上经熔融纺丝后，纤维的耐水性好，阻燃效果持久且对聚酯可纺性和纤维力学性能影响不大。

涤纶纤维本身带有极光，限于时尚和外观的需求有时我们希望产品具有不刺眼的消光效果，以此降低透明度，增加白度。二氧化钛(TiO₂)添加到成纤高聚物后再行纺丝，可改善纤维表面过强的光学反射，其消光的原理在于二氧化钛(TiO₂)消光剂的折射率与成纤高聚物的折射率相差很大，添加后所纺得的纤维，使入射光产生散射而被消除极光。

ATY空变纱在物理性能、体积、手感和外观方面都更像短纤维纱，但是又具有合纤长丝的优点，加工简便容易。根据产品的规格(纤维线密度、毛圈数及分布等)确定其用途。ATY空变纱的特点是不像加弹的涤纶丝，丝不是弹性的，常常与其它产品混用在织物中，以达到更舒适的目的。

目前人们有在阻燃和空气变形领域发展产品开发但是仅限于单方面的对纤维进行空气变形或者阻燃的改性，不能解决如何将两者工艺有机结合的问题。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的一个目的是提供一种阻燃性能较好的涤纶空变纱，本发明的进一步的目的是提供一种用于生产该全消光阻燃涤纶空变纱的制备方法，本发明的另外一个目的是提供该全消光阻燃涤纶空变纱的应用。

为达到第一个目的，本发明所采用的技术方案是：一种全消光阻燃涤纶空变纱，由高速纺丝方法制成全取向丝后在空气变形机上进行空气变形制得，它的组成纤维由占重量百分数为0.5～3％的阻燃母粒和占重量百分数为99.5～97％的全消光涤纶成纤聚酯经熔融共混后制成。

优选的，所述的阻燃母粒为一种含磷共聚的聚酯，磷系共聚型全消光阻燃聚酯采用PTA法，与磷系阻燃剂共聚合成全消光阻燃聚酯切片，可使高聚物具有永久的阻燃性、热稳定性。

所述的全消光涤纶成纤聚酯中含重量百分数为2～3％(优选2.5％)的TiO₂，含6000～7000PPM(优选6500PPM)的磷。二氧化钛(TiO₂)为无机成分，无毒、无味、无刺激性，热稳定性与耐热性好，不燃烧，且自身为白色，在聚酯切片中加大二氧化钛(TiO₂)的添加量，能使后续产品具有全消光效果，纳米级二氧化钛(TiO₂)在使用时不磨损管道、喷嘴和切丝刀，化学性质稳定，耐热耐光性好，在原液、纤维中易分散，且分散稳定性好，过滤阻力小，消光后不影响纤维的强度和纺丝后加工。

为达到第二个目的，本发明提供一种全消光阻燃涤纶空变纱的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述的阻燃母粒与全消光涤纶成纤聚酯共混，利用螺杆挤压机挤出、切粒的方法制备出树脂切片，其中，共混时温度为250～270℃，螺杆转速为100～200rpm；

(2)将上述树脂切片经纺丝板，由纺丝一步制得预取向丝，其中，纺丝条件为：纺丝温度270～300℃，纺丝速度4000～6000米/min；

(3)将纺丝制备的预取向丝经过空气变形机进行空气变形处理。

为了达到第三个目的，包含至少一层由上述的的空变纱形成的机织或织针织物层之类织物均可用于制造室内装饰物或帷帐窗帘、台布、床上用品。

上述的全消光阻燃涤纶空变纱的详细制备工艺路线如下：

全消光切片→筛选→预结晶→切片连续干燥→计量；

磷系共聚阻燃母粒→筛选→预结晶→切片连续干燥→计量；

将经过计量后的两个组分再一起进行如下工序：

螺杆挤压机→预过滤器→静态混和器→计量泵→纺丝组件→冷却成型→上油→高速卷绕筒子成形→POY丝平衡→ATY丝架→第一罗拉→第二罗拉→热辊→第三罗拉→第四罗拉→第一热箱→第五罗拉→第六罗拉→喷气给湿→第七罗拉→第二热箱→第八罗拉→上油→卷绕落丝。

由于采用了上述技术方案，使得本发明与现有技术相比具有很好的阻燃效果和视觉效果，该纤维常压沸水染色性较普通涤纶纤维好，难燃性、耐久性及耐水性佳，可以广泛应用在地毯、沙发布、挂毯等粗纤度纱室内装饰物，也可用于帷帐窗帘、台布、床上用品等织物，本发明将全消光阻燃纤维加工成ATY空变纱，是新型原料与新型加工方法的有机结合，符合当今世界高新技术纤维发展的四大要素：安全、环保、能源以及新材料的应用。

具体实施方式

实施例一

按重量比将阻燃母粒1份、全消光涤纶成纤聚酯(PET)99份在塑料造粒机共混，共混温度：260℃，螺杆转速：100rpm；再利用常规的螺杆挤压机挤出、切粒的方法制备出全消光阻燃涤纶纤维专用树脂切片。

将上述切片经常规喷丝板预取向法制备出具有阻燃性能的预取向PET纤维：纺丝板由吴中喷丝板有限公司生产，纺丝机中纺丝温度：280℃，纺丝速度：4000m/min，喷丝孔数为36孔。

将制得的全消光阻燃涤纶空气变形纤维，采用文献规定的方法进行检测，结果如下：

该纤维(GB/T 14344-2003)断裂强度在3CN/dtex，断裂伸长30％。氧指数，40％(GB/T5454-1997)该纤维使用日本爱机AT501型空气变形机)皮芯工艺条件制备的空气变形丝断裂强度2.5CN/dtex；断裂伸长25％(GB/T14344-2003)。

再将纺丝制备的高取向PET纤维经过空气变形机处理，即加工速度、变形区超喂率、芯纱皮纱的拉伸倍数和拉伸温度、压缩空气压力、给湿量、热定型工艺，即制得目标产品。

在本实施例中，上述的阻燃母粒选自Schillseilacher公司的产品，它为一种含磷共聚的聚酯，由含磷阻燃剂与苯二甲酸乙二酯与乙二醇聚合制成，重量份数为：含磷阻燃剂5～15份，对苯二甲酸乙二酯50～42.5份，乙二醇50～42.5份，催化剂三氧化二锑0.1～2份，其中含磷阻燃剂的分子式如下：

本实施例中的PET选用产自中国石化上海石油化工股份有限公司开发的磷系共聚型全消光阻燃涤纶成纤聚酯，它具有优异的阻燃性能及使用性能，其聚酯切片含磷6500PPM、含TiO₂2.5％。

通过上述的实施方式，不难看出本发明是一种具有很好的阻燃效果的全消光阻燃涤纶空气变形纱，其制造工艺简单，并且应用广泛。

以上实施方式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了解本发明内容并加以实施，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做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1、一种全消光阻燃涤纶空变纱，由高速纺丝方法制成全取向丝后在空气变形机上进行空气变形制得，其特征在于：它的组成纤维由占重量百分数为0.5～3％的阻燃母粒和占重量百分数为99.5～97％的全消光涤纶成纤聚酯经熔融共混后制成。

2、根据权利要求1所述的全消光阻燃涤纶空变纱，其特征在于：所述的阻燃母粒为一种含磷共聚的聚酯。

3、根据权利要求1所述的全消光阻燃涤纶空变纱，其特征在于：所述的全消光涤纶成纤聚酯中含重量百分数为2～3％的TiO₂，含6000～7000PPM的磷。

4、根据权利要求3所述的全消光阻燃涤纶空变纱，其特征在于：所述的全消光涤纶成纤聚酯中含重量百分数为2.5％的TiO₂，含6500PPM的磷。

5、一种如权利要求1或2或3或4所述的全消光阻燃涤纶空变纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)将上述树脂切片经纺丝板，由纺丝一步法制得预取向丝，其中，纺丝条件为：纺丝温度270～300℃，纺丝速度4000～6000米/min；

6、一种用于制造室内装饰物或帷帐窗帘、台布、床上用品之类织物，其特征在于：它包含至少一层由权利要求1～5中任一项的空变纱形成的机织或织针织物层。