CN101831727B - 一种仿棉涤纶短纤及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种仿棉涤纶短纤，该仿棉涤纶短纤的纤维表面有凹坑，在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0～1wt％，PEG的含量为1～10wt％，ECDP的含量为1～10wt％。本发明还提供了一种仿棉涤纶短纤制备方法，将聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG的混合物干燥后，在270～280℃经异形喷丝板熔融纺制成涤纶原丝，然后经卷绕、落筒、平衡集束、导丝、预拉伸和上油，再经一次或二次拉伸后，通过碱处理，在浸泡过程中部分硫酸钙会被溶出，使纤维表面形成微孔，最后进行紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断、打包，最终得到仿棉涤纶短纤。本发明解决了现有技术的复合纺丝工艺不仅复杂而且产量低的问题，弥补了涤纶亲水性弱、其织物穿着有湿闷感的不足。

Description

一种仿棉涤纶短纤及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种仿棉涤纶短纤及其制备方法，特别是涉及一种通过添加无机粒子熔纺再进行碱处理、使纤维表面形成凹坑的仿棉涤纶短纤及其制备方法。

背景技术

目前，聚酯行业从21世纪起产能急剧扩增，目前国内聚酯产能超过2000万吨/年，但是开工率非常低，原料价格高、产品附加值低导致成品价格低等诸多原因造成众多聚酯企业亏损严重，很多不得不关停装置，在这种情况下，开发生产高附加值功能性聚酯产品、节能降本成为众多企业今后发展的主题。另一方面，随着社会生活水平的提高，人们对衣着舒适性的要求越来越高，而科学技术的进步也为织物舒适性能的改善提供了可能性。服装穿着的舒适性包含有生理的和心理的两种因素，大多数合成纤维缺乏良好的吸水、吸湿性能，在高湿、高温状态，人们穿着合成纤维的服装会有闷热感，心情烦躁不安；又在湿热状态下，人体与衣服间摩擦力增大，沉重感增加，对人的心理及生理变化产生不很大的影响。因此提高合成纤维织物的吸湿、排汗性是未来纺织品发展的方向之一。

聚酯纤维是合成纤维的第一大品种，其产量占化纤总产量的80％以上，因其优良的性价比而被广泛应用于服装面料以及其它非服用领域。然而，由于它的疏水特性导致吸水、吸湿性差，穿着时缺少舒适感。如何制备一种同时具有高吸汗、排汗、速干织物用聚酯纤维，是多年来研究者和企业家一直在努力追求的目标，它应当成为聚酯长、短纤维的一大品种，而从所谓差别化纤维品种中脱颖而出。

高吸汗、排汗、速干织物用聚酯纤维，是构成织物的基本元素。解决织物的吸湿、排汗性能首先需要了解织物吸湿、排汗过程。首先需要说明两个概念，一是吸湿性，二是吸水性。所谓吸湿性是指织物吸收气态水的能力，它主要取决于纤维的化学结构，而与物理结构关系较小，吸湿性好的纤维还不易产生静电，既有利于纺织加工，又穿着舒适。而吸水性是指织物吸收液态水的能力，即指液态水分在纤维表面润湿，被纤维中的孔隙、空腔及纤维间形成的毛细管所吸收、保持，纤维的吸水性既与纤维的化学结构相关，也与纤维的物理结构、形态结构有关。对于疏水性纤维，纤维的物理结构、形态结构对吸水性的贡献更重要。一般，在纤维大分子的结晶区或高序区，水分子难于扩散或渗入，而在非晶区或低序区以及形态结构粗糙、微孔或孔隙较多的区域和纤维间的间隙处，水分子易于扩散并被保持，表现为亲水性。为了避免叙述上的累赘，除在必要场合，以下均用“吸湿”的字样。

人体在着装状态下劳作和运动过程中必有出汗，汗液经织物传导至外界空间的过程可描述为两种形式：一是液态的汗液直接接触织物，并以液态水的形式被织物的内表面润湿、吸收，又依靠纱线间或纤维间缝隙形成的毛细作用输送至织物外表面，再蒸发成水蒸汽扩散至外层空间；二是由人体汗液蒸发的水汽直接被构成织物的纤维所吸收，并在织物内表面凝结成液态水，再以同样机理传输到织物表面，蒸发成水蒸汽迁移至外层空间。

涤纶是疏水性纤维，其织物穿着有湿闷感。改变涤纶的疏水性可提高其吸湿性，改进的方法是在常规纤维上引人亲水性基团，增强纤维与水的亲和力。纤维横截面形状的改变对涤纶的吸水性也有直接影响。横截面为非圆形的涤纶吸水性优于圆形横截面涤纶，如三角形、三叶形、四叶形、多叶形、菱形、中空形、异形中空等异形纤维。具有复杂几何图形横截面的异形涤纶，其吸湿性、抗起球性、凉爽性分别有不同程度的改善。目前有很多利用水溶性聚酯改善聚酯纤维的吸水性，但由于“水溶性聚酯”的制造成本较高，复合纺丝工艺不仅复杂且产量低。复合纺丝制得的多微孔中空纤维价格较高，所以限制了其发展和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种如上所述的一种仿棉涤纶短纤，，也就是提供一种通过添加无机粒子熔纺再进行碱处理、使纤维表面形成凹坑的仿棉涤纶短纤及其制备方法。本发明解决了现有技术的复合纺丝工艺不仅复杂而且产量低的问题，弥补了涤纶亲水性弱、其织物穿着有湿闷感的不足。

本发明的一种仿棉涤纶短纤，该仿棉涤纶短纤的纤维表面有凹坑，硫酸钙的含量为0～1％，PEG的含量为1～10％，ECDP的含量为1～10％。

作为优选的技术方案：

其中，如上所述的一种仿棉涤纶短纤，所述的硫酸钙平均粒径为5～10μm。

如上所述的一种仿棉涤纶短纤，所述的凹坑直径为5～30μm

如上所述的一种仿棉涤纶短纤，所述的仿棉涤纶短纤的规格为1.5D×38mm。当然，仿棉涤纶短纤的规格还可以是毛型的1.5D×51mm。

本发明还提供了一种仿棉涤纶短纤制备方法，将聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG的混合物在真空转鼓烘箱中干燥，在270～280℃经异形喷丝板熔融纺制成涤纶原丝，然后经卷绕、落筒、平衡集束、导丝、预拉伸和上油，再经一次或二次拉伸后，通过碱处理，使纤维经过一个水槽，水槽里溶液的pH值为8.5～10，纤维在水槽里的浸泡时间为3-5分钟，在浸泡过程中部分硫酸钙会被溶出，使纤维表面形成微孔，最后进行紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断、打包，最终得到产品仿棉涤纶短纤；

其中聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG在其混合物中的质量百分比为：

硫酸钙              0.1～3％

PEG                 1～10％

ECDP                1～10％

PET切片             77～97.9％。

其中，如上所述的一种仿棉涤纶短纤制备方法，所述的PEG的分子量为4000-8000，ECDP的特性粘度为0.56-0.62dL/g，PET切片的特性粘度为0.68-0.78dL/g。

如上所述的一种仿棉涤纶短纤制备方法，所述的异形喷丝板为三叶型喷丝板、扁平型喷丝板、中空型喷丝板或者十字型喷丝板中的一种。

本发明的一种仿棉涤纶短纤及其制备方法的原理为：将硫酸钙、ECDP、PEG等与聚酯(PET)切片进行共混再经熔融纺丝、最后经后处理将部分硫酸钙洗出而成的，ECDP，PEG的加入用来降低聚酯的粘度，提高聚酯纤维的亲水能力。这种纤维可在常规涤纶短纤维的设备上直接生产，工艺设备无特殊要求，所制备的涤纶短纤维性能优良，吸湿快干、手感柔软、染色性能好，产品结合了涤纶纤维和棉纤维的优良特性。

本发明的纤维断裂强度≥2.8cN/dtex，断裂伸长率≥20％，体积比电阻≤10¹⁰Ω·em，吸水率≥100％，芯吸高度≥90mm，蒸发速率≥0.18g/hr。

硫酸钙是一种无机粒子，将硫酸钙加入到聚酯中共混制成纤维的文章很少，一般都是将硫酸钙晶须应用到医学中。由于添加剂改性的聚酯其无机微粒可以被碱液溶解，同时它的粒径又非常细小，微粒被碱液溶解后在涤纶纤维内形成细微孔洞；但是，由于添加剂改性的聚酯中无机物数量的多少决定着纤维成微孔的质量，为使涤纶纤维达到理想的成孔效果，用纯无机添加剂改性聚酯制造多微孔涤纶时，聚酯中的无机微粒必须达到一定数量才能达到满意的微孔效果；随着无机微粒数量的增加，涤纶纤维的多微孔效果逐渐达到要求，但同时也给纺丝带来了许多问题。首先是由于聚酯中“杂质”含量加大纤维的可纺性变差，其次是后加工困难。另外，由于涤纶中空纤维中的无机微粒子不可能全部被溶解，用碱液处理后，纤维仍比较僵硬；因此，用纯添加剂改性的聚酯只能制得质量一般的涤纶微孔中空短纤维，且纤维的柔软性和蓬松性不好。为此，在保证纤维可纺性良好和织物柔软的情况下，限定无机物的加入量，以这种聚酯作为纤维的主体，在纺丝时再混入一定量的含有亲水基团的共聚酯如ECDP，PEG等。当共聚酯中亲水组份的含量达到一定量时，最初微量水进入共聚酯中与亲水基团结合，使共聚酯分子之间的作用力降低，体系粘度下降；然后水分子继续渗透，产生急剧的相转移后，使聚酯的粘度再次大幅度降低。在涤纶纤维被碱水溶解产生微孔的过程中，首先是纤维表面的无机微粒被碱水或碱液溶出，在纤维表面上形成大小不一的微小孔洞或细小沟槽，然后孔洞或沟槽内表面的无机微粒又被碱液或碱水继续溶出，在纤维中形成细小的微孔，随着碱液进入这些微孔，水解和溶解继续沿轴向和径向进行，微孔便也沿着轴向和径向发展，最后纤维中产生了较为均匀的相互贯通的“微孔网络”。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明工艺简单实用，生产方法简单易行，保证了聚酯(PET)的可纺性；

(2)虽然有文献和专利提到将无机粒子和聚酯共混，但是将其制成纤维的很少，一般是制成薄膜，也不是为了改变其吸湿能力。本发明的纤维是经过在聚酯切片中加入硫酸钙、ECDP、PEG然后经异形喷丝板熔融纺制出来的纤维；本方法添加一定的硫酸钙CaSO₄，利用其可结合结晶水提高吸收，同时部分硫酸钙CaSO₄在后处理过程中被洗出，在纤维表面形成微孔，也可以达到吸水储水的效果；

(3)本发明的吸湿排汗利用了异形喷丝板，使涤纶纤维表面产生具有毛细效应的微细沟槽，汗水从而经芯吸收、扩散、传输等作用，迅速移至织物的表面并快速挥发，从而保持人体皮肽的干爽感；同时，在湿润状态时也不会像棉纤维那样倒伏，始终能够保持织物与皮肤间舒适的微气候状态，达到提高舒适性的目的；凡是具有吸湿排汗功能的纤维一般都具有高的比表面积，表面有众多的微孔或沟槽，截面一般设计为特殊的异形状，利用毛细管原理，使得纤维能够快速的吸水、输水、扩散和挥发，能迅速吸收皮肤表面湿气和汗水，并排放到外层蒸发；异形吸湿排汗涤纶纤维是具有特殊截面的纤维，异形涤纶由于单纤维存在沟槽，纤维存在更多的空间而具有良好的毛细管效应和较高透气性，因此水分的扩散明显加快，润湿蒸发面积显著增大，吸湿、排温和导湿功能良好；同时，由于汗水的大量蒸发带走人体部分热量，体表温度下降而使人具有凉爽的感觉，即使在大运动量的场合，衣物也能保持较干爽、不粘身；而一般的布料吸收汗液后，水分残留于纤维内，增加衣物的重量，阻碍汗液的蒸发和皮肤散热，大量运动后产生湿冷感，让人感到闷热难受；

(4)本发明制备出来的涤纶短纤维因为其截面异形化有很好的吸湿快干功能，同时在纺制过程中引入了柔性基团及易染基团如二甘醇及PEG、ECDP等，使得纺制的纤维有暖的触感、染色性好，手感和柔顺性都很好，同时细旦化，最后再结合后道纱线的柔软性处理加工，针对市场的不同需求可开发系列规格仿棉及超棉产品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的一种仿棉涤纶短纤的纤维表面有凹坑，凹坑直径为5～30μm。在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0～1wt％，PEG的含量为1～10wt％，ECDP的含量为1～10wt％。

其中，如上所述的一种仿棉涤纶短纤，所述的硫酸钙平均粒径为5～10μm。所述的仿棉涤纶短纤的规格为1.5D×38mm，当然，仿棉涤纶短纤的规格还可以是毛型的1.5D×51mm。

其中，如上所述的一种仿棉涤纶短纤，断裂强度≥2.8cN/dtex，断裂伸长率≥20％，体积比电阻≤10¹⁰Ω·cm，吸水率≥100％，芯吸高度≥90mm，蒸发速率≥0.18g/hr。

实施例1

制备方法

一种仿棉涤纶短纤的制备方法，具体步骤为：

将聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG的混合物在真空转鼓烘箱中干燥，其原料的质量百分比为：

硫酸钙                     0.1％

PEG：分子量为4000          1％

ECDP：特性粘度为0.56       1％

PET切片：特性粘度为0.68    97.9％

在270～280℃经三叶形喷丝板熔融纺制成涤纶原丝，然后经卷绕、落筒、平衡集束、导丝、预拉伸和上油，再经一次或二次拉伸后，经过碱处理最后进行紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断、打包，最终得到产品仿棉涤纶短纤；

在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0～0.01wt％，PEG的含量为1wt％，ECDP的含量为1wt％。

其中：聚酯PET切片和硫酸钙、ECDP、PEG共混纺丝的温度为270～280℃，预热时间为10～15分钟；

实施例2

制备方法

同实施例1，其中：所述的异形喷丝板为扁平型喷丝板。

其原料的质量百分比为：

硫酸钙                      0.5％

PEG：分子量为5000           3％

ECDP：特性粘度为0.58dL/g    3％

PET切片：特性粘度为0.70dL/g 93.5％

在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0.05～0.15wt％，PEG的含量为3wt％，ECDP的含量为3wt％。

实施例3

制备方法

同实施例1，其中：所述的异形喷丝板为中空型喷丝板。

其原料的质量百分比为：

硫酸钙                        1％

PEG：分子量为6000             5％

ECDP：特性粘度为0.60dL/g      5％

PET切片：特性粘度为0.72dL/g   89％

在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0.2～0.3wt％，PEG的含量为5wt％，ECDP的含量为5wt％。

实施例4

制备方法

同实施例1，其中：所述的异形喷丝板十字型喷丝板。

其原料的质量百分比为：

硫酸钙                       2％

PEG：分子量为7000            7％

ECDP：特性粘度为0.61dL/g     7％

PET切片：特性粘度为0.75dL/g  84％

在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0.5～0.7wt％，PEG的含量为7wt％，ECDP的含量为7wt％。

实施例5

制备方法

同实施例1，其中：所述的异形喷丝板为“8”字型喷丝板。

其原料的质量百分比为：

硫酸钙                         3％

PEG：分子量为8000              10％

ECDP：特性粘度为0.62dL/g       10％

PET切片：特性粘度为0.78dL/g    77％

在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0.8～1wt％，PEG的含量为10wt％，ECDP的含量为10wt％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种仿棉涤纶短纤制备方法，其特征是：将聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG的混合物在真空转鼓烘箱中干燥，在270～280℃经异形喷丝板熔融纺制成涤纶原丝，然后经卷绕、落筒、平衡集束、导丝、预拉伸和上油，再经一次或二次拉伸后，经过碱处理，最后进行紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断和打包，最终得到仿棉涤纶短纤；所述的仿棉涤纶短纤的纤维表面有凹坑，所述的凹坑直径为5～30μm；

其中聚酯PET切片、硫酸钙、ECDP和PEG在其混合物中的质量百分比为：

所述的碱处理是指使涤纶纤维通过一个水槽，水槽里溶液的pH值为8.5～10，让纤维在水槽里的浸泡时间为3-5分钟。

2.如权利要求1所述的一种仿棉涤纶短纤制备方法，其特征在于，所述的PEG的分子量为4000-8000，ECDP的特性粘度为0.56-0.62dL/g，聚酯PET切片的特性粘度为0.68-0.78dL/g。

3.如权利要求1所述的一种仿棉涤纶短纤制备方法，其特征在于，所述的异形喷丝板为三叶型喷丝板、扁平型喷丝板、中空型喷丝板、十字型喷丝板或者“8”字型喷丝板中的一种。

4.如权利要求1所述的一种仿棉涤纶短纤制备方法，其特征在于，所述的硫酸钙平均粒径为5～10μm。