CN102277631A - 一种新型的差别化聚烯烃纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的差别化聚烯烃纤维的制备方法，聚烯烃原料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烯烃纤维；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+0.95sinωt。通过熔体挤出喷丝板下冷却风风速的程序化控制，也即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烯烃纤维。本发明是在聚烯烃熔融纺丝冷却成形的关键区域，采用风冷差别化的方法，解决了既能保证聚烯烃原丝成形、卷绕正常进行，又能保证聚烯烃纤维内在结晶取向的差别，聚烯烃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烯烃纤维制备方法，尤其是涉及一种新型的差别化PP纤维和PE纤维的制备方法。
背景技术
差别化纤维由于内应力、结晶度、取向度、异形度等的差别，制备出的纤维具有自然卷曲的特性。该纤维制备的织物蓬松性、透气性能好，因而差别化纤维受到广泛的关注。
根据不同原料在一定纺丝条件下的收缩率不同，通过双组份或多组份纺丝等方法可以成功制备出多种自然卷曲的差别化纤维。申请号为201010023178.X和201010137924.8的专利中提到一种以PP等为芯层材料，PA等为皮层材料，进行复合纺丝后形成一种能够自然卷曲的多组分复合偏心纤维。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。申请号为98118859.1的专利中提到通过两个从动辊夹持丝束并强迫其进入一种称为填塞箱的狭窄空间，其中填塞箱具有两个紧贴从动辊的卷曲刀和侧板，由于丝束被抵着较为缓慢的丝饼挤压而造成纤维的卷曲。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。可以实现单组分、单根纤维的差别化，而使纤维呈现自然卷曲。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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烯烃纤维。由于冷却风风速按照一定程序控制，引起聚烯烃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烯烃纤维制备方法，聚烯烃原料经螺杆熔融和挤压经纺丝箱体挤出，冷却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烯烃纤维。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+0.95sinωt，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烯烃纤维制备方法，所述的聚烯烃是指PE和PP中的一种或其共混物。
如上所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，所述的固定常数S主要是根据纺丝所用原料种类和冷却吹风温度确定的固定常数，制备PP纤维，冷却风温度21℃时S为1.1，冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.04；制备PE纤维时，冷却风温度21℃时S为1.0，冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.06。
所述的固定常数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烯烃纤维制备方法，所述的脉冲信号角频率ω根据纤维产品卷曲数目为30～600；当纤维卷曲数为10～16个/25mm占卷曲数总分布比例的41％～55％时，ω为30～400；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烯烃纤维制备方法，所述的螺杆温度为：螺杆进料区160～200℃，熔融区230～270℃，压缩区240～270℃，纺丝箱体温度220～250℃。
如上所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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烯烃纤维制备方法，所述的卷绕速度为：制备PP纤维时，卷绕速度为600～2800m/min；制备PE纤维时，卷绕速度为800～3200m/min。
如上所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，所述的一级拉伸温度为35～40℃，拉伸倍数为1.4～4.0，所述的二级拉伸温度为100～105℃，拉伸倍数为1.2～2.0。
如上所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，所述差别化聚烯烃纤维截面为圆形、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烯烃纤维制备方法，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烯烃纤维，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、本发明制备的聚烯烃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PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝0.9+0.95sin30t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1550mm。螺杆进料区180℃，熔融区260℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为4.0，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.4，卷绕速度为800m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占36％，大于16个/25mm的占23％，11～16个/25mm的占41％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例2
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝1.05+0.95sin400t。冷却风风温20℃，吹风区域为300～1700mm。螺杆进料区160℃，熔融区230℃，压缩区250℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为4.2，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.2，卷绕速度为600m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占25％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例3
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin30t。冷却风风温17℃，吹风区域为300～1850mm。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为35℃，拉伸倍数为2.8，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为2800m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占39％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占41％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例4
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝1.3+0.95sin400t。冷却风风温26℃，吹风区域为300～1700mm。螺杆进料区205℃，熔融区265℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.2，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.8，卷绕速度为2600m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占30％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例5
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin600t。冷却风风温17℃，吹风区域为300～300mm。螺杆进料区200℃，熔融区250℃，压缩区250℃，纺丝箱体温度245℃。一级拉伸温度为35℃，拉伸倍数为1.4，二级拉伸温度为100℃，拉伸倍数为1.2，卷绕速度为2400m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占5％，大于19个/25mm的占15％，15～19个/25mm的占80％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例6
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin150t。冷却风风温21℃，吹风区域为300～300mm。螺杆进料区160℃，熔融区265℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.3，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为2.0，卷绕速度为1000m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占25％，大于19个/25mm的占20％，15～19个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例7
在PP熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝1.02+0.95sin400t。冷却风风温18℃，吹风区域为300～1850mm。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.3，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.7，卷绕速度为2800m/min。制备的PP纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占22％，大于16个/25mm的占28％，11～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例8
在PE熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝0.7+0.95sin60t。冷却 风风温16℃，吹风区域为300～1650mm。螺杆进料区180℃，熔融区230℃，压缩区240℃，纺丝箱体温度220℃。一级拉伸温度为35℃，拉伸倍数为1.7，二级拉伸温度为100℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为3200m/min。制备的PE纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占32％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占48％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例9
在PE熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin600t。冷却风风温23℃，吹风区域为300～1850mm。螺杆进料区160℃，熔融区240℃，压缩区250℃，纺丝箱体温度245℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为4.0，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.6，卷绕速度为2000m/min。制备的PE纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占19％，大于19个/25mm的占31％，15～19个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例10
在PE熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin400t。冷却风风温24℃，吹风区域为300～300mm。螺杆进料区165℃，熔融区230℃，压缩区240℃，纺丝箱体温度230℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.8，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.4，卷绕速度为800m/min。制备的PE纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占17％，大于19个/25mm的占20％，15～19个/25mm的占63％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例11
在PE熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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)＝1.4+0.95sin300t。冷却风风温26℃，吹风区域为300～300mm。螺杆进料区170℃，熔融区235℃，压缩区250℃，纺丝箱体温度240℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.8，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.4，卷绕速度为1400m/min。制备的PE纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占23％，大于16个/25mm的占24％，11～16个/25mm的占53％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例12
在PE熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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+0.95sin350t。冷却风风温23℃，吹风区域为300～900mm。螺杆进料区175℃，熔融区235℃，压缩区240℃，纺丝箱体温度235℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.8，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.4，卷绕速度为1000m/min。制备的PE纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占25％，大于16个/25mm的占24％，11～16个/25mm的占51％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例13
在PP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烯烃纤维制备方法，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)＝0.9+0.95sin400t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1350mm。螺杆进料区200℃，熔融区265℃，压缩区270℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为4.0，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.4，卷绕速度为2800m/min。制备的PP十字异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占18％，大于16个/25mm的占25％，11～16个/25mm的占57％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例14
在PP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烯烃纤维制备方法，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)＝1.19+0.95sin400t。冷却风风温23℃，吹风区域为300～1850mm。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区265℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.6，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.8，卷绕速度为3000m/min。制备的PP扁平异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占23％，大于16个/25mm的占23％，11～16个/25mm的占54％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例15
在PP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烯烃纤维制备方法，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)＝0.9+0.95sin400t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1750mm。螺杆进料区200℃，熔融区250℃，压缩区250℃，纺丝箱体温度245℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.8，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.8，卷绕速度为800m/min。制备的PP花瓣形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm的占20％，大于19个/25mm的占23％，15～19个/25mm的占57％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例16
在PP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烯烃纤维制备方法，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)＝0.9+0.95sin300t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1850mm。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区260℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.6，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.2，卷绕速度为1000m/min。制备的 PP十字形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占25％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。
实施例17
在PP和PE(质量比1∶1)共混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烯烃纤维制备方法，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)＝0.86+0.95sin400t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1700mm。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区260℃，纺丝箱体温度250℃。一级拉伸温度为40℃，拉伸倍数为3.6，二级拉伸温度为105℃，拉伸倍数为1.8，卷绕速度为2200m/min。制备的PP扁平异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占18％，大于16个/25mm的占33％，11～16个/25mm的占49％。纤维蓬松性好，手感佳。
Claims (9)
1.一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，聚烯烃原料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烯烃纤维；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+0.95sinωt，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烯烃纤维制备方法，其特征在于，所述的聚烯烃是指PE和PP中的一种或其共混物。
3.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，其特征在于，所述的固定常数S主要是根据纺丝所用原料种类和冷却吹风温度确定的固定常数；制备PP纤维，冷却风温度21℃时S为1.1，冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.04；制备PE纤维时，冷却风温度21℃时S为1.0，冷却吹风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.06。
4.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，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30～600；当纤维卷曲数为10～16个/25mm占卷曲数总分布比例的41％～55％时，ω为30～400；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烯烃纤维制备方法，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烯烃纤维制备方法，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；所述的螺杆温度为：螺杆进料区160～200℃，熔融区230～270℃，压缩区240～270℃，纺丝箱体温度220～250℃。
7.根据权利要求1所述的一种新型的差别化聚烯烃纤维制备方法，其特征在于，所述的一级拉伸温度为35～40℃，拉伸倍数为1.4～4.0，所述的二级拉伸温度为100～105℃，拉伸倍数为1.2～2.0；所述的卷绕的速度为：制备PP纤维时，卷绕速度为600～2800m/min；制备PE纤维时，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烯烃纤维制备方法，其特征在于，所述的差别化聚烯烃纤维截面为圆形、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烯烃纤维制备方法，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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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2011
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| CN109576815A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-05 | 江苏华亚化纤有限公司 | 一种具有沿着纤维长度染色渐变性能的涤纶长丝生产方法 |
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