CN102433609A - 亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，包括提供一种从最初原料选择，原料预处理、纺丝聚合物熔体控制，喷丝、成丝、后处理等一系列连续聚合涤纶丝纺丝工艺步骤的和相关工艺参数特殊设计，形成一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，使涤纶丝无需酸、碱以及化学处理处理达到亲水性超仿棉的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺。
背景技术
随着生活水平的提高，高级服用纺织品和装饰用纺织品的应用领域逐渐扩大，对于高级服用纺织品和装饰用纺织品的开发也比以前更加重视。所谓高级服用纺织品和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，具有较强的装饰性和穿着舒适性。
在聚酯切片加入二氧化钛是为了消减纤维的光泽，根据二氧化钛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。
目前人们有在亲水性和超仿棉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化学的改性，不能解决如何将两者工艺有机结合的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种从最初原料选择，原料预处理、纺丝聚合物熔体控制，喷丝、成丝、后处理等一系列连续聚合涤纶丝纺丝工艺步骤的和相关工艺参数特殊设计，形成一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，使涤纶丝无需酸、碱以及化学处理处理达到亲水性超仿棉的效果。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于，该亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的原料为重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇；其中所述有机硅聚酯切片是将有机硅粉末、精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇分别按照重量比为1.3∶2.3∶3.2∶5.6，进行缩聚反应制备得到的有机硅聚酯切片；该纺丝工艺依次包括以下步骤：
(1)∶将上述有机硅聚酯切片进行预结晶，然后进行固相聚合得到粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片；其中，上述预结晶的温度控制为276～278℃，预结晶时间为21～23min；上述固相聚合的温度控制在245～247℃、固相聚合的时间保持54～56min；然后将上述粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片在封闭式研磨皿中精细研磨成直径小于0.014um的均匀粉末，然后将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合；
(2)：将步骤(1)中的所述装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合后的混合物，进行冷却120～123min后在氮气保护下经由螺杆料仓进入单螺杆挤压机，在单螺杆挤压机入口处保持温度在330～333℃加热4～6min进行熔融；再进入单螺杆挤压机后保持温度在286～288℃加热13～15min进行熔融，将得到的聚酯熔体经熔体通过总管分配到六个熔体支管，再经计量泵计量后送入纺丝组件从异形喷丝板挤出形成丝束，计量泵中聚酯熔体的供量为1800～1830g/min；喷出的丝束分别经过温度为186℃第一热筒保持3min、第一隔热筒保持4min、温度为196℃第二热筒保持2min、温度为176℃第三热筒保持1min、第二隔热筒3min、温度为212℃第四热筒5min；
(3)：将步骤(2)中经过所述温度为212℃第四热筒5min后的聚酯熔体在环吹风装置中冷却固化，进入纺丝甬道；其中，环吹风装置的环吹风温度为35～37℃，风压为0.07～0.09KPa；再经喷嘴上油，形成初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝；通过上油后的初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝经上、下两个导丝盘，进入卷绕头，经高速卷绕得到亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝。
作为优选的技术方案：
步骤(1)中将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为109℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
步骤(1)中将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为110℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
步骤(1)中将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于，该亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的原料为重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇；其中所述有机硅聚酯切片是将有机硅粉末、精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇分别按照重量比为1.3∶2.3∶3.2∶5.6，进行缩聚反应制备得到的有机硅聚酯切片；该纺丝工艺依次包括以下步骤：
(1)：将上述有机硅聚酯切片进行预结晶，然后进行固相聚合得到粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片；其中，上述预结晶的温度控制为276～278℃，预结晶时间为21～23min；上述固相聚合的温度控制在245～247℃、固相聚合的时间保持54～56min；然后将上述粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片在封闭式研磨皿中精细研磨成直径小于0.014um的均匀粉末，然后将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为109℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合；
(2)：将步骤(1)中的所述装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合后的混合物，进行冷却120～123min后在氮气保护下经由螺杆料仓进入单螺杆挤压机，在单螺杆挤压机入口处保持温度在330～333℃加热4～6min进行熔融；再进入单螺杆挤压机后保持温度在286～288℃加热13～15min进行熔融，将得到的聚酯熔体经熔体通过总管分配到六个熔体支管，再经计量泵计量后送入纺丝组件从异形喷丝板挤出形成丝束，计量泵中聚酯熔体的供量为1800～1830g/min；喷出的丝束分别经过温度为186℃第一热筒保持3min、第一隔热筒保持4min、温度为196℃第二热筒保持2min、温度为176℃第三热筒保持1min、第二隔热筒3min、温度为212℃第四热筒5min；
(3)：将步骤(2)中经过所述温度为212℃第四热筒5min后的聚酯熔体在环吹风装置中冷却固化，进入纺丝甬道；其中，环吹风装置的环吹风温度为35～37℃，风压为0.07～0.09KPa；再经喷嘴上油，形成初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝；通过上油后的初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝经上、下两个导丝盘，进入卷绕头，经高速卷绕得到亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝。
实施例2：
一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于，该亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的原料为重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇；其中所述有机硅聚酯切片是将有机硅粉末、精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇分别按照重量比为1.3∶2.3∶3.2∶5.6，进行缩聚反应制备得到的有机硅聚酯切片；该纺丝工艺依次包括以下步骤：
(1)：将上述有机硅聚酯切片进行预结晶，然后进行固相聚合得到粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片；其中，上述预结晶的温度控制为276～278℃，预结晶时间为21～23min；上述固相聚合的温度控制在245～247℃、固相聚合的时间保持54～56min；然后将上述粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片在封闭式研磨皿中精细研磨成直径小于0.014um的均匀粉末，然后将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为110℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合；
(2)：将步骤(1)中的所述装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合后的混合物，进行冷却120～123min后在氮气保护下经由螺杆料仓进入单螺杆挤压机，在单螺杆挤压机入口处保持温度在330～333℃加热4～6min进行熔融；再进入单螺杆挤压机后保持温度在286～288℃加热13～15min进行熔融，将得到的聚酯熔体经熔体通过总管分配到六个熔体支管，再经计量泵计量后送入纺丝组件从异形喷丝板挤出形成丝束，计量泵中聚酯熔体的供量为1800～1830g/min；喷出的丝束分别经过温度为186℃第一热筒保持3min、第一隔热筒保持4min、温度为196℃第二热筒保持2min、温度为176℃第三热筒保持1min、第二隔热筒3min、温度为212℃第四热筒5min；
(3)：将步骤(2)中经过所述温度为212℃第四热筒5min后的聚酯熔体在环吹风装置中冷却固化，进入纺丝甬道；其中，环吹风装置的环吹风温度为35～37℃，风压为0.07～0.09KPa；再经喷嘴上油，形成初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝；通过上油后的初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝经上、下两个导丝盘，进入卷绕头，经高速卷绕得到亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝。
实施例3：
一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于，该亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的原料为重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇；其中所述有机硅聚酯切片是将有机硅粉末、精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇分别按照重量比为1.3∶2.3∶3.2∶5.6，进行缩聚反应制备得到的有机硅聚酯切片；该纺丝工艺依次包括以下步骤：
(1)：将上述有机硅聚酯切片进行预结晶，然后进行固相聚合得到粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片；其中，上述预结晶的温度控制为276～278℃，预结晶时间为21～23min；上述固相聚合的温度控制在245～247℃、固相聚合的时间保持54～56min；然后将上述粘度为1.332～1.334dl/g的有机硅聚酯切片在封闭式研磨皿中精细研磨成直径小于0.014um的均匀粉末，然后将上述重量比分别为7.3∶1.3∶1.2∶1.6∶1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合；
(2)：将步骤(1)中的所述装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合后的混合物，进行冷却120～123min后在氮气保护下经由螺杆料仓进入单螺杆挤压机，在单螺杆挤压机入口处保持温度在330～333℃加热4～6min进行熔融；再进入单螺杆挤压机后保持温度在286～288℃加热13～15min进行熔融，将得到的聚酯熔体经熔体通过总管分配到六个熔体支管，再经计量泵计量后送入纺丝组件从异形喷丝板挤出形成丝束，计量泵中聚酯熔体的供量为1800～1830g/min；喷出的丝束分别经过温度为186℃第一热筒保持3min、第一隔热筒保持4min、温度为196℃第二热筒保持2min、温度为176℃第三热筒保持1min、第二隔热筒3min、温度为212℃第四热筒5min；
(3)：将步骤(2)中经过所述温度为212℃第四热筒5min后的聚酯熔体在环吹风装置中冷却固化，进入纺丝甬道；其中，环吹风装置的环吹风温度为35～37℃，风压为0.07～0.09KPa；再经喷嘴上油，形成初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝；通过上油后的初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝经上、下两个导丝盘，进入卷绕头，经高速卷绕得到亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝。
Claims (4)
1.一种亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于，该亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的原料为重量比分别为7.3：1.3：1.2：1.6：1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇；其中所述有机硅聚酯切片是将有机硅粉末、精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯和乙二醇分别按照重量比为1.3：2.3：3.2：5.6，进行缩聚反应制备得到的有机硅聚酯切片；该纺丝工艺依次包括以下步骤：
（1）：将上述有机硅聚酯切片进行预结晶，然后进行固相聚合得到粘度为1.332~1.334dl/g的有机硅聚酯切片；其中，上述预结晶的温度控制为276~278℃，预结晶时间为21~23min；上述固相聚合的温度控制在245~247℃、固相聚合的时间保持54～56min；然后将上述粘度为1.332~1.334dl/g的有机硅聚酯切片在封闭式研磨皿中精细研磨成直径小于0.014um的均匀粉末，然后将上述重量比分别为7.3：1.3：1.2：1.6：1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合；
（2）：将步骤（1）中的所述装入温度为109～111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合后的混合物，进行冷却120～123min后在氮气保护下经由螺杆料仓进入单螺杆挤压机，在单螺杆挤压机入口处保持温度在330～333℃加热4～6min进行熔融；再进入单螺杆挤压机后保持温度在286～288℃加热13～15min进行熔融，将得到的聚酯熔体经熔体通过总管分配到六个熔体支管，再经计量泵计量后送入纺丝组件从异形喷丝板挤出形成丝束，计量泵中聚酯熔体的供量为1800~1830g/min；喷出的丝束分别经过温度为186℃第一热筒保持3min、第一隔热筒保持4min、温度为196℃第二热筒保持2min、温度为176℃第三热筒保持1 min、第二隔热筒3min、温度为212℃第四热筒5min；
（3）：将步骤（2）中经过所述温度为212℃第四热筒5min后的聚酯熔体在环吹风装置中冷却固化，进入纺丝甬道；其中，环吹风装置的环吹风温度为35~37℃，风压为0.07~0.09KPa；
再经喷嘴上油，形成初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝；通过上油后的初生亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝经上、下两个导丝盘，进入卷绕头，经高速卷绕得到亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝。
2.根据权利要求1所述的亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于：步骤（1）中将上述重量比分别为7.3：1.3：1.2：1.6：1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为109℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
3.根据权利要求1所述的亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于：步骤（1）中将上述重量比分别为7.3：1.3：1.2：1.6：1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为110℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
4.根据权利要求1或4所述的亲水性超仿棉连续聚合涤纶丝的纺丝工艺，其特征在于：步骤（1）中将上述重量比分别为7.3：1.3：1.2：1.6：1.1的有机硅聚酯切片的均匀粉末、聚氧丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅聚醚硅油和聚乙二醇装入温度为111℃的溶解釜内抽真空并充分搅拌混合。
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