CN102277630A - 一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，聚酯原料干燥后，经螺杆熔融和挤压并经纺丝箱体挤出，冷却吹风冷却后形成初生纤维，初生纤维经过一级拉伸和二级拉伸后卷绕而获得差别化聚酯纤维；熔融纺丝过程中，所述冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝S+sinωt。通过熔体挤出喷丝板下冷却风风速的程序化控制，也就是通过脉冲泵调节风速来制备出差别化凝聚态结构和形态结构的聚酯纤维。本发明是在聚酯熔融纺丝冷却成形的关键区域，采用风冷差别化的方法，解决了既能保证聚酯原丝成形、卷绕正常进行，又能保证聚酯纤维内在结晶取向的差别，聚酯纤维形态结构异形度和中空度、异形度差别化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，尤其是涉及一种新型的所述冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化的差别化PET纤维、PBT纤维、PDT纤维或PTT纤维的制备方法。
背景技术
因内应力、取向度和结晶度等原因引起的差别化纤维具有良好的蓬松性和极佳的手感，其染色性能也会存在差别化，可应用在服用等领域。
申请号200710120117.3提到一种差别化纤维的制备方法中将聚酯纤维与多异涤纶丝进行网络复合而得到潜存大量内应力的差别化纤维。申请号为201010174972.4中提到将预取向丝和高沸水收缩丝进行网络复合后进而得到一种接近于羊毛的差别化纤维。专利号200520001791.6中提到在纤维牵伸过程中使用具有凸凹状的牵伸凸轮而使纤维的顺向度和结晶度不同，制备出差别化纤维。而本发明是在纤维制备过程中采用冷却吹风风速的差别化的程序化控制，单根纤维中的结晶度、取向度、内应力或者中空度、异形度的不同而制备出差别化纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，通过熔体挤出喷丝板下冷却风风速的程序化控制，也就是通过脉冲泵调节风速来制备出差别化凝聚态结构和形态结构的聚酯纤维。由于冷却风风速按照一定程序控制，引起聚酯纤维的内部应力不均匀也呈现一定的规律分布而导致纤维差别化，且该差别化呈现一定的规律分布。本发明是在熔融纺丝冷却成形的关键区域，采用风冷差别化的方法，解决了既能保证原丝成形、卷绕正常进行，又能保证纤维内在结晶取向的差别，纤维形态结构异形度和中空度、异形度差别化的问题。
本发明的技术方案是：
本发明的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，聚酯原料干燥后，经螺杆熔融和挤压并经纺丝箱体挤出，冷却吹风冷却后形成初生纤维，初生纤维经过一级拉伸和二级拉伸后卷绕而获得差别化聚酯纤维；熔融纺丝过程中，所述冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝S+sinωt，其中V(t)为风速，单位可为m/s；S为固定常数，单位可为m/s；ω为脉冲信号角频率，单位可为rad/s；t为吹风脉冲时间，单位可为s。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的聚酯是指PET、PBT、PDT或PTT中的一种或者是几种共混物。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的固定常数S主要是根据冷却吹风温度确定的固定常数，所述的固定常数S在吹风温度为21℃时，其值为0.95；冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.03。
所述的固定常数S还与冷却吹风的吹风区域和卷绕速度有关，所述的固定常数S随冷却吹风的吹风区域的增大而增大，反之S则减小；
所述的固定常数S随着卷绕速度每升高100m/min，S则增大0.001，反之，S则减小0.001。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的脉冲信号角频率ω根据纤维产品卷曲数目为20～600；当纤维卷曲数为10～16个/25mm，占卷曲数总分布比例的42％～58％时，ω为20～400；当卷曲数15～19个/25mm，占卷曲数总分布比例的50～80％时，ω为150～600。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的冷却风风温为16～26℃，冷却吹风的吹风区域为喷丝板下方300～1850mm。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的干燥为：在-0.095±0.005MPa真空环境下，50～80℃保温2～5小时后，在110～150℃保温6～12小时。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的螺杆温度为：螺杆进料区210～230℃，熔融区250～310℃，压缩区250～310℃，纺丝箱体温度260～305℃。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的卷绕速度为800～3200m/min。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的一级拉伸温度为75～90℃，拉伸倍数为1.4～4.0，所述的二级拉伸温度为110～150℃，拉伸倍数为1.2～2.0。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的差别化聚酯纤维截面为圆形、中空或者异形截面，所述的异形截面为扁平、十字形、花瓣形、三叶形、三角形或星形；所述异形截面的纤维的异形度为10～70％。
如上所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，所述的中空截面的纤维的中空度为6～32％；所述的中空截面的纤维为单根纤维单孔同心结构或者偏心结构或单根纤维的多中孔结构。
有益效果
1、通过冷却风改变纺丝冷却成型区域环境的差别化来制备差别化聚酯纤维，而冷却风小气候的差别化由计算机程序控制，纤维的差别化也呈现规律性变化
2、本发明制备的聚酯纤维的差别化无需调整现有生产工序，工艺简单，运行成本低。
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。
实施例1
在PET熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.8+sin100t。冷却风风温16℃，吹风长度为300mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，50℃保温5小时后，在110℃保温12小时。螺杆进料区210℃，熔融区260℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度260℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为1.4，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.2，卷绕速度为800m/min。制备的PET纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占30％，大于16个/25mm的占28％，10～16个/25mm的占42％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例2
在PET熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.1+sin600t。冷却风风温26℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温2小时后，在150℃保温6小时。螺杆进料区230℃，熔融区250℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。，一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为4.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.2，卷绕为800m/min。制备的PET纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占10％，大于19个/25mm的占10％，15～19个/25mm的占80％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例3
在PET熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.94+sin20t。冷却风风温20℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为3200m/min。制备的PET纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占28％，大于16个/25mm的占14％，10～16个/25mm的占58％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例4
在PBT熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.82+sin150t。冷却风风温16℃，吹风长度为300mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，50℃保温5小时后，在150℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区275℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为80℃，拉伸倍数为2.4，二级拉伸温度为140℃，拉伸倍数为2.0，卷绕速度为2000/min。制备的PBT纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占30％，大于19个/25mm的占20％，15～19个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例5
在PDT熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.8+sin400t。冷却风风温16℃，吹风长度为1000mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温2小时后，在150℃保温6小时。螺杆进料区230℃，熔融区300℃，压缩区310℃，纺丝箱体温度305℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为1.9，二级拉伸温度为140℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度1000m/min。制备的PDT纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占20％，大于16个/25mm的占25％，10～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例6
在PTT熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.8+sin100t。冷却风风温16℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温4小时后，在150℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区310℃，压缩区310℃，纺丝箱体温度300℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.1，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.1，卷绕速度为800m/min。制备的PTT纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占25％，大于16个/25mm的占25％，10～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例7
在PTT熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.12+sin600t。冷却风风温26℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在150℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区310℃，压缩区310℃，纺丝箱体温度260～305℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为1.4，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.2，卷绕速度为3200m/min。制备的PTT纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占20％，大于19个/25mm的占25％，15～19个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例8
在PET熔融纺丝制备中空纤维过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.94+sin200t。冷却风风温20℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为2900m/min。制备的PET中空纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占20％，大于16个/25mm的占30％，10～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例9
在PET熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为花瓣形，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.94+sin120t。冷却风风温20℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为2900m/min。制备的PET花瓣形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占30％，大于16个/25mm的占20％，10～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例10
在PET熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为十字形，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.88+sin200t。冷却风风温18℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为2900m/min。制备的PET十字形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占30％，大于16个/25mm的占28％，10～16个/25mm的占42％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例11
在PET熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为扁平状，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.97+sin140t。冷却风风温21℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为2900m/min。制备的PET扁平异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占20％，大于16个/25mm的占25％，10～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例12
在PET熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为三叶形，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.88+sin40t。冷却风风温18℃，吹风长度为1850mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区230℃，熔融区270℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度275℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.0，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为2900m/min。制备的PET三叶形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占28％，大于16个/25mm的占20％，10～16个/25mm的占52％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例13
在PET，PDT(质量比1∶1)共混熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酯纤维制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.97+sin400t。冷却风风温21℃，吹风长度为1500mm。在-0.095±0.005MPa真空环境下，80℃保温5小时后，在120℃保温12小时。螺杆进料区235℃，熔融区275℃，压缩区285℃，纺丝箱体温度280℃。一级拉伸温度为90℃，拉伸倍数为1.9，二级拉伸温度为150℃，拉伸倍数为1.0，卷绕速度为3000m/min。制备的PET纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于10个/25mm的占23％，大于16个/25mm的占23％，10～16个/25mm的占54％。纤维蓬松性好，手感佳。
Claims (9)
1.一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，聚酯原料干燥后，经螺杆熔融和挤压并经纺丝箱体挤出，冷却吹风冷却后形成初生纤维，初生纤维经过一级拉伸和二级拉伸后卷绕而获得差别化聚酯纤维；其特征是：熔融纺丝过程中，所述冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝S+smωt，其中V(t)为风速，S为固定常数，ω为脉冲信号角频率，t为吹风脉冲时间。
2.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚酯是指PET、PBT、PDT或PTT中的一种或者是几种共混物。
3.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的固定常数S主要是根据冷却吹风温度确定的固定常数，所述的固定常数S在吹风温度为21℃时，其值为0.95；冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.03。
4.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的脉冲信号角频率ω根据纤维产品卷曲数目为20～600；当纤维卷曲数为10～16个/25mm，占卷曲数总分布比例的42％～58％时，ω为20～400；当卷曲数15～19个/25mm，占卷曲数总分布比例的50～80％时，ω为150～600。
5.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的冷却吹风风温为16～26℃，冷却吹风的吹风区域为喷丝板下方300～1850mm。
6.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的干燥是指在-0.095±0.005MPa真空环境下，50～80℃保温2～5小时后，在110～150℃保温6～12小时；所述螺杆的温度为：螺杆进料区210～230℃，熔融区250～310℃，压缩区250～310℃，纺丝箱体温度260～305℃。
7.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的一级拉伸温度为75～90℃，拉伸倍数为1.4～4.0，所述的二级拉伸温度为110～150℃，拉伸倍数为1.2～2.0；所述的卷绕速度为800～3200m/min。
8.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的差别化聚酯纤维截面为圆形、中空或者异形截面，所述的异形截面为扁平、十字形、花瓣形、三叶形、三角形或星形；所述异形截面的纤维的异形度为10～70％。
9.根据权利要求8所述的一种新型的差别化聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的中空截面的纤维的中空度为6～32％；所述的中空截面的纤维为单根纤维单孔同心结构或者偏心结构或单根纤维的多中孔结构。
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