CN102418169B

CN102418169B - 一种海岛纤维及其制备方法

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Publication number: CN102418169B
Application number: CN201110227208.3A
Authority: CN
Inventors: 席文杰; 赵满才; 关乐; 葛建军; 宋少峰
Original assignee: Suzhou Longjie Special Fiber Co Ltd
Current assignee: Suzhou Longjie Special Fiber Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102418169A

Abstract

本发明公开了一种海岛纤维及其制备方法。以PTT切片为岛组份，COPET切片为海组份，将两种原料分别进行干燥、挤压熔融后，熔体送入纺丝箱体，经计量泵精确计量后挤出，岛组份均匀分配到海组份中，由同一喷丝孔喷出，再经冷却成型、上油、导丝辊牵引、卷绕丝并，得到PTT海岛纤维，其断裂强度为2.8～3.7cN/dtex，断裂伸长率为57～62%，条干乌斯特值小于1.3%；岛组份PTT的单丝纤度为0.05～0.20DPF。产品不仅具有普通海岛纤维的特性，还具有弹力高，抗倒伏、上色率高、色牢度高、成品颜色艳丽，不起驺，免烫，纤维具有记忆功能的特点，是一种理想的高档服装面料用纤维，极具市场潜力。

Description

一种海岛纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合成纤维及其纺丝工艺，特别涉及一种海岛纤维及其制备方法。

背景技术

海岛纤维是一种复合纤维，经过加工、整理后能得到当今世界上最细的纤维，是生产高档服装面料、高档装饰布的理想材料。目前，生产的海岛纤维一般以全消光、半光(PET)为岛相原料，水溶性切片（COPET）为海相原料，经过干燥，挤压、溶融送入保温的纺丝箱内的纺丝计量泵经过精准计量，再分配到各个纺丝组件中，将岛组分均匀分布在海组分中，一起挤出到复合组件形成海岛纤维，经过不同的卷绕工艺，制成海岛POY或者海岛FDY。一般来说，按制备工艺，卷绕速度在2800～3600米/分为POY，而卷绕速度在3900～5000米/分，且在卷绕之前经过拉伸和定型使卷绕丝的物理性能满足直接使用的纤维为FDY。海岛纤维经过后整理，利用水溶性聚酯溶于碱的特性，去除海组份，得到极细的岛组份。

在本发明做出之前，公开号为CN1621582的中国发明专利公开了一种基于普通海岛纤维生产设备进行全消光海岛纤维FDY/POY生产的加工方法，它是以全消光纤维级聚酯切片为岛的组分，以水溶性聚酯切片为海的组分，将两种原料分别经过结晶干燥、挤压熔融后送入复合纺丝箱体，经保温的纺丝计量泵精确计量挤出，分配到各个复合纺丝组件中，将岛组分均匀分布在海组分中而一同到复合组件后，挤出再经侧吹风冷却成型，油嘴上油，吹网络及第一导丝盘、第二导丝盘导引，被卷绕头卷取成全消光海岛纤维FDY/POY丝饼。由于海岛丝的纤维特别细，在下道整理过程中，存在着染色性能差、色牢度低、染料用量大，对环境不利等不足之处，影响了海岛纤维产品的开发和应用领域的拓展。

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维有着良好的染色性能，及更好的色牢度性能，同时，它还具有优良的蓬松性，耐磨性，柔软性和抗污性强的特点，以及其本身固有的弹性，是一种十分理想的服装面料用纤维。公开号为CN1331763的中国发明专利公开了一种聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维，该PTT纤维的制造方法包括：将特性粘度为0.7～1.3的PTT以2000m/min以下的牵伸速度进行熔融纺丝，将获得的未拉伸丝用拉伸机拉伸，并进行热处理。然而，采用该纺丝工艺无法得到0.3dpf以下的PTT纤维。公开号为CN101608351的中国发明专利公开了一种熔融共混海岛纤维及其生产方法，其中岛的成分为PTT，海的成分为PE，其生产方法是：将PTT切片进行干燥；与PE按一定比例进行混合；进入螺杆挤压机进行熔融共混后喷丝，喷丝后形成的纤维经集束、牵伸、卷曲、热定型，按需要切断成一定长度的纤维后根据后道的织造要求与棉或毛混纺制得棉型或毛型纤维。该技术采用共混纺丝工艺，其存在的不足在于两种聚合物共混的均匀度较差，海岛纤维在开纤后会形成纵向不匀和开纤过度或不足等弊端，这种PTT的海岛型短纤维不能直接用于织造；同时，PE只有经过强酸在高温情况下才能溶解，对环境和人员的安全十分不利。

至今，以PTT为岛组份，COPET为海组份，制备具有直接织造能力的超细的PTT长纤维，还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的染色性能和色牢度的海岛纤维及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种海岛纤维，包括岛组份和海组份，所述岛组份的成分为PTT，所述海组份的成分为 COPET；所述的海岛纤维，其断裂强度为2.8～3.7cN/dtex，断裂伸长率为57～62%，条干乌斯特值小于1.3%；所述的岛组份PTT其单丝纤度为0.05～0.20 DPF。

本发明所述海岛纤维的制备方法，它基于普通海岛纤维生产设备进行FDY海岛纤维的加工，包括如下步骤：

（1）以PTT切片为岛组份，COPET切片为海组份，将两种原料分别进行干燥；干燥后的原料含水率小于20ppm；

（2）将干燥后的PTT和COPET原料分别送入螺杆挤出机挤压熔融；所述的PTT原料在惰性气体保护下送入岛原料螺杆挤出机挤压熔融；

（3）将挤压熔融后的两种原料熔体分别送入熔体管道；PTT原料的熔体管道温度为250～265℃，调节该熔体在管道内的总停留时间为6～12min，熔体的粘度为0.92 ～0.96；

（4）将两种原料熔体送入纺丝箱体，经计量泵精确计量后挤出，分配到纺丝箱体内的复合组件中，经过组件内的分配管道将岛组分均匀分配到海组分中，由同一喷丝孔喷出；

（5）经冷却成型后进行油嘴或油轮上油，再经预网络、第一导丝辊、第二导丝辊牵引，通过主网络后进行卷绕，形成卷绕丝并，得到以PTT为岛组份，COPET为海组份的海岛纤维。

所述的PTT原料的干燥温度为120～145℃，干燥时间为5～8小时；该原料螺杆挤出机的螺杆温度为220～265℃，螺杆挤出机的出口压力为9.5～10.5Mpa；岛组份的组件压力为120～150kg/cm ² ，其喷丝板的背面压力为45～60kg/cm ² 。PTT从干切片到无油丝的粘度降的范围为0.07～0.09。

原料螺杆挤出机的螺杆温度为260～273℃，螺杆挤出机的出口压力为9.0～10.0Mpa；海组份的组件压力为90～110 kg/cm ² ，其喷丝板的背面压力为50～60 kg/cm ² 。

第一导丝辊的温度为58～64℃，第二导丝辊的温度为120～128℃。卷绕速度为2300～3000m/min。

由于PTT为大分子链结构，对温度的变化十分敏感，因此，需要达到一定的熔体粘度其可调节的温度范围较小，尤其是工业化生产时，对熔体粘度的控制比较困难。如何获得适应于纺丝应用的最佳熔体粘度的聚合物体系，进而生产出优质均匀的PTT纤维，在本发明作出之前，《PTT纤维与产品开发》（中国纺织出版社，2006年5月第1版）第四章“PTT纤维的生产”（第98页）中指出：熔体制备的关键在于以最低的熔体温度、最短的滞留时间。然而，本发明采用了在管道内设置熔体粘度调节装置的方法，通过更换熔体调节腔的大小，控制PTT熔体在管道内的适当滞留时间,而不是最短的滞留时间，一方面，使PTT获得较小的降解速率，另一方面，可尽量减小管壁和管中熔体的粘度差异，以在适合的温度下达到熔体流动性能的最优。该技术方案，克服了熔体温度对熔体形成内外层不一的影响，以及紧贴于管道管壁的熔体部分降解严重（管道效应）的不利因素。

与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点：

(1)本发明以PTT为岛组份，其单丝纤度可以达到0.05dpf以下，产品不仅具有普通海岛纤维的特性，还具有弹力高，抗倒伏、上色率高、色牢度高、成品颜色艳丽，不起驺，免烫，纤维具有记忆功能的特点，是一种理想的高档服装面料用纤维，极具市场潜力。

本发明在较低熔体温度条件下，采用延长熔体的停留时间，可尽量减小管壁和管中熔体的粘度差异，制备的PTT海岛纤维质量有了明显的提高。

本发明在喷丝板的背面设置压力传感器，以该压力作为控制产品质量的工艺参数，与现有工艺采用计量泵后的管道压力作为控制产品质量的工艺参数相比，其对压力的控制更加直接和精确，能有效控制产品的纤度更均匀，提高产品质量。

本发明采用了基于普通复合纺设备生产FDY的方法，通过对复合纺的工艺调整，在不改变原生产设备的前提下，增加了熔体粘度调节装置，可利用普通海岛纤维生产设备制备高档次的PTT海岛纤维，扩展了设备的利用率，增加了产品线的拓展，经济效益明显提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种制备PTT海岛纤维的工艺流程示意图；

图2是本发明实施例提供的氮气输入装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种粘度调节装置的结构剖面示意图；

图中，1、结晶床；2、第一干燥塔；3、COPET原料螺杆挤出机；4、纺丝箱体；5、抽吸装置；6、PTT熔体管道；7、油嘴；8、导丝勾；9、预网络；10、第一牵伸辊；11、主网络；12、第二牵伸辊；13、成品卷绕；14、第二干燥塔；15、氮气入口装置；16、粘度调节装置；17、PPT原料螺杆挤出机；18、PTT切片进料管；19、保温腔；20、调节腔底座；21、管道连接件；22、密封圈；23、固定螺栓；24、调节腔本体；25、熔体管道温度测量传感器；26、空腔；27、氮气输入管道；28、防堵罩。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：

本实施例提供一种制备PTT海岛纤维的方法，它基于普通复合纺FDY生产设备,以PTT为岛组份，COPET为海组份，制备具有直接织造能力的超细的PTT长纤维。

参见附图1，它是本实施例提供的一种制备PTT海岛纤维的工艺流程示意图；以PTT切片为第一原料，该原料经过干燥机14干燥后，其含水率控制在小于20ppm,靠自重经切片进料管道18进入岛原料螺杆挤出机17，在该螺杆挤出机的入料口的切片进料管道上，设有氮气入口装置15，参见附图2，它是本实施例提供的氮气输入装置的结构示意图；在螺杆挤出机入料口处的PTT切片进料管道18上，设有氮气输入管道27，管道的出气口向上，出气口的顶部设有伞形的防堵罩28；在本实施例中，使用氮气的输入压力为0.005～0.015mp，氮气的输入一方面隔断了切片下落过程中所带来的空气，可有效降低切片在螺杆熔融过程中熔体和空气中的氧发生氧化反应的可能性，以免造成熔体降解。

原料经过螺杆挤出机的熔融、挤压，成为适合纺丝的熔体，螺杆设有若干的加热区，温度在220～265℃，由第一螺杆挤出机挤出的PTT熔体经温度传感装置测量，保证螺杆的挤出温度在250～263℃，同时，压力传感装置测量熔体挤出压力，保证在螺杆挤出口的压力在9.5～10.5Mpa，熔体经PTT熔体管道6进入粘度调节装置16，PTT原料的熔体管道温度为250～265℃，熔体粘度为0.92 ～0.96，调节该熔体在管道内的总停留时间为6～12min，可获得适应于纺制PTT海岛纤维应用的最佳熔体粘度的聚合物体系。

参见附图3，它是本实施例提供的一种粘度调节装置的结构剖面示意图；调节腔本体24内开有圆柱型的空腔26，空腔的两端为半球型；空腔的两端分别通过密封圈22与管道连接件21连接，通过管道连接件将粘度调节装置串接在PTT熔体管道6中；调节腔本体通过螺栓23与调节腔底座20固定连接；保温腔19将调节腔本体包覆，熔体管道温度测量传感器25安装在紧贴调节腔本体外侧的保温腔内。常规生产设备的熔体管道进口和出口的位置是不可改变的，因此，针对不同的产品生产要求，通过设置不同的调节腔的空腔体积，适当地改变熔体的滞留时间，来获得理想的纺丝熔体粘度。

调节腔的空腔体积可根据生产线的目标用量预先设计，具体的方法可以按公式：

Q=U×d×n/10000，

式中，Q为熔体挤出量（g/min），U为生产速度（m/min），d为产品规格(dtex) ，n 为丝并个数；

熔体停留时间T(min)为：

T= Q/(V1+V2)/K，

式中，V1（cm ³ ）为熔体管道的体积，V2（cm ³ ）调节腔的空腔体积，K为熔体密度常数，K=1.18～1.2。

采用更换调节腔的空腔体积来达到控制熔体粘度的目的，实用性很强，并具有明显的效果。

熔体经纺丝箱体4内的保温分配管送到计量泵，由等长的熔体支管分配到各个纺丝组件的岛组份组件腔内，在纺丝组件的岛组份和海组份的喷丝板背面，分别设有压力传感装置。纺丝时，岛组份满足组件的压力在120～150kg/cm ² ，喷丝板的背面压力大于45kg/cm ² ；原工艺采用计量泵后的管道压力作为控制产品质量的工艺参数，由于管道存在压力降，因此，本发明以喷丝板的背面压力作为控制产品质量的工艺参数，与现有技术相比更精确，能有效控制产品的纤度更均匀，提高产品质量。

以水溶性切片为第二原料，作为海组份原料，经过结晶床1、第一干燥塔2干燥后，控制其含水率小于20PPM，靠自重进入海原料螺杆挤出机3，螺杆挤出机设有5～7加热区，各区的温度在240～275℃，由该螺杆挤出机挤出的COPET熔体经温度传感器测量，保证螺杆的挤出温度在260～273℃，同时压力传感器测量熔体的挤出压力，保证在螺杆挤出压力在9.0～10.0MPa。经过滤器通过熔体管道进入纺丝箱体4到达计量泵，由等长的熔体支管分配到各个纺丝组件的海组份的组件腔内，纺丝时，海组份满足组件的压力在90～110kg/cm ² ，喷丝板的背面压力大于50kg/cm ² 。

两种熔体经组件喷丝板挤出，组件下方50mm处有单体抽吸装置5，经过侧吹风冷却，油嘴(油轮) 7上油，导丝勾8，通过纺丝甬道及预网络9、经过第一导丝辊10，导丝辊的温度在58～64℃，经过牵伸到第二导丝辊12，导丝辊的温度在120～128℃，经过主网络11，成品卷绕13进行卷绕，卷绕的速度2300～3000m/min。

通过上述工艺加工得到的PTT海岛纤维，其断裂长度大于2.8cN/dtex,断裂伸长率为58～64%，含油率0.8～1.1% ，条干乌斯特值小于1.3%。

海岛纤维在后整理中，利用碱溶除去海组份，得到极细的PTT单丝，其纤度可以达到0.05DPF以下。

表1是在相同熔体粘度条件下，对比例与实施例产品的质量对比表。对比例采用不改变PTT熔体的滞留时间，通过调节对熔体的加热温度达到不同的熔体粘度；实施例采用本发明技术方案，不改变对熔体的加热温度，通过调节PTT熔体的滞留时间达到不同的熔体粘度。

表1

Figure 2011102272083100002DEST_PATH_IMAGE001

由表1可以看出，在相同的熔体粘度条件下，采用本发明技术方案，通过空腔的体积变化，达到对熔体滞留时间的控制，从而实现在较低的熔体温度条件下，满足PTT熔体纺丝的最佳粘度要求，制备的PTT海岛纤维其产品的质量得到了明显提高。

Claims

1.一种海岛纤维的制备方法，所述海岛纤维的断裂强度为2.8～3.7cN/dtex，断裂伸长率为57～62%，条干乌斯特值小于1.3%；岛组份PTT的单丝纤度为0.05～0.20 DPF，它基于普通海岛纤维生产设备进行FDY海岛纤维的加工，其特征在于包括如下步骤：

（1）以PTT切片为岛组分，COPET切片为海组分，将两种原料分别进行干燥；干燥后的原料含水率小于20ppm；

（2）将干燥后的PTT和COPET原料分别送入螺杆挤出机挤压熔融；所述的PTT原料在惰性气体保护下送入岛原料螺杆挤出机挤压熔融；

（5）经冷却成型后进行油嘴或油轮上油，再经预网络、第一导丝辊、第二导丝辊牵引，通过主网络后进行卷绕，形成卷绕丝饼，得到以PTT为岛组份，COPET为海组份的海岛纤维。

2.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：所述的PTT原料的干燥温度为120～145℃，干燥时间为5～8小时。

3.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：所述的岛原料螺杆挤出机的螺杆温度为220～265℃，螺杆挤出机的出口压力为9.5～10.5MPa。

4.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：岛组份的组件压力为120～150kg/cm²，其喷丝板的背面压力为45～60kg/cm²。

5.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：所述的PTT从干切片到无油丝的粘度降的范围为0.07～0.09。

6.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：COPET原料螺杆挤出机的螺杆温度为260～273℃，螺杆挤出机的出口压力为9.0～10.0MPa。

7.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：海组份的组件压力为90～110 kg/cm²，其喷丝板的背面压力为50～60 kg/cm²。

8.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：第一导丝辊的温度为58～64℃，第二导丝辊的温度为120～128℃。

9.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备方法，其特征在于：卷绕速度为2300～3000m/min。