CN103590136A - 一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法包括以下工艺步骤：（1）制备复合功能性母粒；（2）对废弃瓶片料进行预处理和增粘改性；（3）共混熔融功能纺丝。该方法工艺过程简单，节省原料，成本低，实现了纤维的多功能化。同时本发明公开了按照本发明中的方法制备的具有远红外，负离子，除异味，抗菌四种功能的复合纤维。
Description
技术领域
本发明属于合成纤维生产领域，具体的涉及一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的生产工艺。
背景技术
普通的功能性纤维一般只具有一种单一的功能，如远红外纤维,负离子纤维等均指该类型的纤维只能具有远红外/负离子中的一种功能。但是人们在实际生活当中需要的产品材料正在向着多功能的方向发展，一物多用是人们目前生活最为追求的。因此，对单一功能的纤维而言，其已逐渐在高性能差别化纤维的领域失去竞争优势。复合多功能性的产品实现了高技术含量，产品多样化的需求。
同时从另一个角度来看，多功能性的纤维还具有环保减少能源消耗的优势：仅2012年，世界纤维的产量就高达7937万吨。纤维的消耗量更是高达7230万吨，可以想象，这样巨大的材料生产导致的温室气体排放和能源消耗是惊人的，每年废弃的纤维制品对环境的破坏也是不言而喻的。一种产品的用途多样化也是减少重复低价值产品的趋势之一。打个比方，传统的涤纶的售价仅为1万元/吨,单一功能性的纤维售价可以达到3-5万元/吨，而复合多功能型的则可以达到5-7万元/吨。在生产复合多功能性产品的基础上，降低成本追求更大的经济效益是我们亘古不变的追求。
因此，本发明针对功能性纤维功能单一以及生产成本高的问题，采用废弃瓶片料作为纺丝的原料制备出高性能低成本的复合功能性纤维。该方法不仅有利于资源的综合利用，改善人们的生活环境，同时，单独就其技术本身而言，还能够开辟新的经济增长点。
发明内容
本发明公的目的是为提供一种低成本生产复合多功能纤维的生产方法。
本发明公开了一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，包括以下工艺步骤：（1）制备复合功能性母粒；（2）对废弃瓶片料进行预处理和增粘改性；（3）共混熔融功能纺丝。
复合功能性母粒的制备：纺织功能母料由超出常规添加量的助剂加入载体中制得，因此在制备功能性纤维时，可以直接加入功能母料。
所述步骤（1）中复合性母粒的制备方法为：将复合功能粉体混合均匀后进行真空干燥，干燥温度100℃，时间为10h，将干燥后的功能材料和PET切片（载体）以15:85的比例混合，送入螺旋挤出机熔融共混挤出，造粒，制得功能性母粒，将母粒密封干燥，干燥温度为125-140℃，干燥时间为8-12小时，干燥后的含水率为50ppm以下。
所述步骤（2）中的预处理包括废弃瓶片料的分选与分离，切片，清洗以及干燥；所述干燥步骤采用填充式干燥箱，干燥温度为168-182℃，干燥时间为4-5小时，干燥后含水率≤80ppm。
直接回收的PET瓶片直接挤出造粒后其特性粘度会大幅降低至0.4～0.5dL/g。而即使要求很低的纺织纤维或薄膜用PET的特性粘度都要求高于0.6dL/g。为此,可采用反应增粘方法来提高其相对分子质量,以达到较高的特性粘度。
本发明采用的是扩链增粘法，是在瓶片料PET切片中加入扩链剂，使扩链剂与PET大分子链的至少两个端基发生扩链反应，达到PET特性粘度增加、分子量升高的目的。本方法要求扩链剂含有两个或两个以上的反应点，充当链增长剂的作用，能够短时间内与PET的端羧基基团或端羟基基团发生加聚反应，使PET分子量大幅度增长。同时，由于是在PET熔融态下反应，还要求扩链剂在高温下状态稳定，不易挥发；并且容易制备，反应后不生成挥发性产物。扩链增粘法由于具有反应迅速、扩链效果好、便于控制、易于操作、可高效生产等优点而受到各研究机构的青睐，且具有很好的工业发展前景。
所述步骤（2）中的增粘改性采用扩链增粘法，具体为将干燥好的废弃瓶片加入至少一种扩链剂混合，然后送入双螺杆挤出机挤出，冷却，造粒；所述双螺杆挤出机的一区到六区温度为250-280℃，机头温度为：245℃，螺杆转速为80rpm,喂料速度为19.0rpm；造粒后制得的聚酯切片再次送入干燥箱真空干燥，真空度为0.8MPA，干燥时间为20-22小时，干燥温度为60-90℃。
本发明采用共混纺丝法，即将多组分的功能材料先与切片共混，制成功能性母粒后纺丝，使得纤维具有复合功能。这种方法能够使功能性纳米材料均匀分布在纤维中，纤维的功能稳定，各种功能表现均匀而持久，尤其表现出理想的耐老化和耐洗涤性能，共混法适用于中、小型纺织厂使用，这样，可以在相同的纺丝设备中，多品种，多规格地生产系列化的复合功能化纤。
所述步骤（3）包括前纺丝和后纺丝过程；
所述前纺丝是将步骤（1）中干燥好的功能母粒与步骤（2）中得到的聚酯切片混合在纺丝机上进行熔融纺丝制得纤维集束，其中，功能性母粒占两者混合总重量的10-20%，纺丝温度为250-290℃，徐冷温度为150-180℃，侧吹风风速为0.35m/s，风温为19-20℃，卷绕速度为1300m/min；
所述后纺丝包括油浴牵伸，拉伸处理，卷曲，烘干定型，切断，其中，油浴牵伸时加入占原料总重量的2-3%的涤纶短纤维油剂，油浴牵伸槽温度为60-75℃，蒸汽箱温度为110-120℃，烘干定型温度为125-150℃，时间为15-30分钟。
所述扩链剂为环氧类扩链剂。
所述功能性材料为负离子发生粉体碳酸钙、远红外陶瓷粉体、抗菌粉体银粉及除异味的冰川石，混合比例为1:1:1:1。
所述功能材料研磨成细小粉末，要求直径为0.03-0.1μm。
同时本发明保护按照上述方法生产的复合多功能纤维，它是具有远红外，抗菌，除异味，负离子四种功能的复合功能性纤维。
本发明的有益效果:
(1)实现了四种功能的纤维产品，实际上，通过各种不同功能的组合，可以生产数十种复合功能产品。这种技术仅需调节原料组分比例就可实现产品的多样化。
(2)通过复合功能的母粒制造生产复合功能纤维，可以简化生产工艺过程，节省原料，使原料混合方便、混炼质量均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。
(3)增粘改性工艺的运用将原本不能作纺织使用的废料回收再利用了，实现了经济效益和再生型的生产。
具体实施方式
一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：（1）制备复合功能性母粒；（2）对废弃瓶片料进行预处理和增粘改性；（3）共混熔融功能纺丝。
所述步骤（1）中复合性母粒的制备方法为：将至少两种功能材料混合均匀后进行真空干燥，干燥温度100℃，时间为10h；将干燥后的功能材料和PET切片（载体）以15:85比例混合，送入螺旋挤出机熔融共混挤出，造粒，制得功能性母粒；将母粒密封干燥，干燥温度为125-140℃，干燥时间为8-12小时，干燥后的含水率为50ppm以下。
所述步骤（2）中的预处理包括废弃瓶片料的分选与分离，切片，清洗以及干燥；所述干燥步骤采用填充式干燥箱，干燥温度为168-182℃，干燥时间为4-5小时，干燥后含水率≤80ppm；
所述步骤（2）中的增粘改性采用扩链增粘法，将干燥好的废弃瓶片加入至少一种扩链剂混合，然后送入双螺杆挤出机挤出，冷却，造粒；所述双螺杆挤出机的一区到六区温度为250-280℃，机头温度为：245℃，螺杆转速为80rpm,喂料速度为19.0rpm；造粒后制得的聚酯切片再次送入干燥箱真空干燥，真空度为0.8MPA，干燥时间为20-22小时，干燥温度为60-90℃。
所述步骤（3）包括前纺丝和后纺丝过程；
所述前纺丝是将步骤（1）中干燥好的功能性母粒与步骤（2）中得到的聚酯切片混合在纺丝机上进行熔融纺丝制得纤维集束，其中功能性母粒占两者混合总重量的10-20%，纺丝温度为250-290℃，徐冷温度为150-180℃，侧吹风风速为0.35m/s，风温为19-20℃，卷绕速度为1300m/min；
所述后纺丝包括油浴牵伸，拉伸处理，卷曲，烘干定型，切断，其中，油浴牵伸时加入占原料总重量的2-3%的涤纶短纤维油剂，油浴牵伸槽温度为60-75℃，蒸汽箱温度为110-120℃，烘干定型温度为125-150℃，时间为15-30分钟。
所示扩链剂为环氧类扩链剂。
所述功能性材料为负离子发生粉体碳酸钙、远红外陶瓷粉体、抗菌粉体银粉及除异味的冰川石，混合比例为1:1:1:1。
所述功能材料研磨成细小粉末，要求直径为0.03-0.1μm。
利用上述制备方法生产的一种复合多功能纤维，具有远红外，抗菌，除异味，负离子四种功能。
实施例
一种具有远红外，抗菌，除异味，负离子四种功能的纤维制备方法。
一：复合功能母粒制备
将负离子发生粉体碳酸钙、远红外陶瓷粉体、抗菌粉体银粉及除异味的冰川石四种粉体材料以相同比例混合，研磨成细小粉末，要求直径在0.03-0.1μm，将混合均匀的粉末送入转鼓真空干燥，干燥温度100℃，时间为10h。之后选取PET切片为载体，将该混合粉末与PET切片混合，混合比例15:85，混合后送入螺旋挤出机熔融共混挤出，造粒，制得功能性母粒；将母粒密封干燥，干燥温度为125-140℃，干燥时间为8-12小时，干燥后的含水率为50ppm以下。
二：废弃瓶片的预处理和增粘改性造粒
（1）回收回来的瓶片料要先通过分选与分离，切片，清洗以及干燥工艺。国内分选分离大部分是采用手工，采用水下切片机进行后再送去清洗。
（2）得到的小块聚酯切片送入填充式干燥箱进行干燥。干燥箱干燥温度设为168-182℃，干燥时间为4-5小时，使得聚酯瓶片料含水率≤80ppm。干燥后的聚酯切片送入螺杆挤压机进行熔融。
（3）将干燥好的聚酯瓶片料和环氧树脂扩链剂以及均苯四甲酸二酐（PMDA）进行充分混合。然后将混合料送入双螺杆挤出机进行挤出，冷却，造粒。设定一到六区的温度为250-280℃；机头温度为：245℃；螺杆转速为：80rpm；喂料速度：19.0rpm。
（4）聚酯切片干燥：瓶级聚酯切片经过重新熔融造粒后，制得的规则聚酯切片需要重新送入干燥箱进行熔融干燥，此处采用真空转鼓干燥箱。真空度为0.80MPA,干燥时间为20-22小时，干燥温度为60-90℃。
三：复合功能纺丝
（1）将干燥好的功能性母粒以10-20%的重量比和聚酯切片进行混合熔融纺丝。
（2）前纺丝：将上述混合体在LHFJ03小型纺丝机上进行熔融纺丝，熔体经过喷丝板喷(喷丝孔直径0.35mm)出后到达徐冷保温区，形成熔体细流，通过冷却吹风固化成型，然后到达给油装置，通过给油给水使初生纤维集束，最后卷绕成形。纺丝温度为250-290℃，徐冷温度为150-180℃，侧吹风风速为0.35m/s,风温为19-20℃。卷绕速度为1300m/min。
(3)后纺丝：将卷绕好的丝进行集束处理，经过油浴牵伸，同时加入涤纶短纤油剂，其重量为原料总重量的2%-3%。经过油浴槽后进行拉伸处理，拉伸后又送入卷曲机卷曲，然后至烘箱进行烘干定型，从烘干机出来的丝再送到切断机进行切断。油浴牵伸槽温度为60-75℃，蒸汽箱温度为110-120℃，热定型温度为125-150℃，时间为15-30分钟。
按照上述方法制备得到具有四种功能的纤维，并对其性能进行了测试，结果如表1所示。
表1
纤维性能指标
| 纤维纤度 | 1.56dtex | 断裂强力 | ≥4.0cn/dt |
| 断裂伸长 | 25-30% | ||
| 负离子浓度 | 950个/cm3 | 抗菌率 | 广谱抗菌率98%以上 |
| 远红外 | 法向发射率提高值≥78.0% | 除异味 | 除异味95%以上 |
Claims (8)
1.一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：（1）制备复合功能性母粒；（2）对废弃瓶片料进行预处理和增粘改性；（3）共混熔融功能纺丝。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所述步骤（1）中复合功能性母粒的制备方法为：将至少两种功能材料混合均匀后进行真空干燥，干燥温度100℃，时间为10h；将干燥后的功能材料和PET切片以15:85的比例混合，送入螺旋挤出机熔融共混挤出，造粒，制得功能性母粒；将该母粒密封干燥，干燥温度为125-140℃，干燥时间为8-12小时，干燥后的含水率为50ppm以下。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的预处理包括废弃瓶片料的分选与分离，切片，清洗以及干燥；所述干燥步骤采用填充式干燥箱，干燥温度为168-182℃，干燥时间为4-5小时，干燥后含水率≤80ppm；所述步骤（2）中的增粘改性采用扩链增粘法，将干燥好的废弃瓶片加入至少一种扩链剂混合，然后送入双螺杆挤出机挤出，冷却，造粒；所述双螺杆挤出机的一区到六区温度为250-280℃，机头温度为：245℃，螺杆转速为80rpm,喂料速度为19.0rpm；造粒后制得的聚酯切片再次送入干燥箱真空干燥，真空度为0.8MPA，干燥时间为20-22小时，干燥温度为60-90℃。
4.根据权利要求1所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所述步骤（3）包括前纺丝和后纺丝过程；
所述前纺丝是将步骤（1）中干燥好的功能性母粒与步骤（2）中得到的聚酯切片混合在纺丝机上进行熔融纺丝制得纤维集束，其中，功能性母粒占两者混合总重量的10-20%，纺丝温度为250-290℃，徐冷温度为150-180℃，侧吹风风速为0.35m/s，风温为19-20℃，卷绕速度为1300m/min；
所述后纺丝包括油浴牵伸，拉伸处理，卷曲，烘干定型，切断，其中，油浴牵伸时加入占原料总重量的2-3%的涤纶短纤维油剂，油浴牵伸槽温度为60-75℃，蒸汽箱温度为110-120℃，烘干定型温度为125-150℃，时间为15-30分钟。
5.根据权利要求3所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所示扩链剂为环氧类扩链剂。
6.根据权利要求2所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所述功能性材料为负离子发生粉体碳酸钙、远红外陶瓷粉体、抗菌粉体银粉及除异味的冰川石，混合比例为1:1:1:1。
7.根据权利要求6所述的一种利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法，其特征在于，所述功能材料研磨成细小粉末，要求直径为0.03-0.1μm。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述利用废弃瓶片料生产复合多功能涤纶纤维的方法制得的复合多功能纤维，具有远红外，抗菌，除异味，负离子四种功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140219 |