CN103590139A

CN103590139A - 一种强力三维卷曲记忆纤维及其制造方法

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Publication number: CN103590139A
Application number: CN201310483747.2A
Authority: CN
Inventors: 陈仕艳; 徐玉和; 刘艳; 徐军
Original assignee: YANGZHOU GUANGTAI CHEMICAL FIBER Co Ltd
Current assignee: YANGZHOU GUANGTAI CHEMICAL FIBER Co Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: CN103590139B

Abstract

本发明涉及一种强力三维卷曲记忆纤维及其制造方法。原料包括有：聚对苯二甲酸1,4环己二甲醇酯简称PCT；对苯二甲酸丙二醇酯简称PTT；通过熔融、混炼进行共混纺丝。本发明利用聚合物熔融、共混形成的分散均匀、稳定的共混物熔体进行纺丝、牵伸等工序，能得到卷曲和记忆性能都非常优良的三维短纤。一方面是由于PCT本身具有非常好的卷曲和压缩回复性能，另外，在PTT高弹性能的协同作用下，PCT更容易形成多而密的卷曲，而且PTT还具有极好的记忆性能，能锁住形成的卷曲，始终保持原有的卷曲状态。

Description

一种强力三维卷曲记忆纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种纤维制造，特别涉及一种新型三维卷曲记忆纤维及其制造方法，属于纺织技术领域。

背景技术

现有市场上出现的三维卷曲纤维，其卷曲效果主要是通过简单的物理作用而形成的，其纤维卷曲记忆性能、卷曲压缩性能以及卷曲持久性能都较差，特别是压缩回复性能更差；而且在使用过程中，卷曲性能会逐渐降低，达不到永久卷曲的效果。原有三维卷曲纤维采用普通涤纶原料和常规短纤工艺，其分子链的结构不具备刚柔特性的“S”和“Z”型结构，因此，其在拉伸或在压缩时，当撤去外力后，不能迅速和全部恢复到之前的卷曲状态，妨碍产品物态和使用效果。

CN201110425566.5是由多孔喷丝板挤出，冷却和拉伸后，制得中空卷曲纤维，该纤维的卷曲特性是物理的卷曲性能，而非材料固有的永久卷曲性能，而且卷曲记忆性能和卷曲回复性能较差。

CN200610118440.2揭示了一种PBT/PET三维卷曲纤维，该纤维是由PBT与PET 两种聚合物复合纺丝，经过环吹、上油、卷绕牵引、喂入、盛丝得到。该方法是通过复合在一起的两种材料的收缩率不一样实现的，也是物理卷曲，而非分子链本身所固有的内在卷曲特性，虽然具有较好的卷曲，但其卷曲记忆性能和卷曲压缩性能较差，特别是压缩回复性能更差，生产成本高。

到目前为止，国内市场上还未出现一种具有强力三维卷曲记忆性能的纤维，不能适应人们生活水平日益提高的需求，也制约了纺织面料、毛皮、地毯等产业发展。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种能形成具有几何回弹性和记忆性能的强力三维卷曲记忆纤维及其制造方法。

为此本发明采用的技术方案是：采用聚对苯二甲酸1,4 环己二甲醇酯（简称PCT）和对苯二甲酸丙二醇酯（简称PTT）为原料。

采用两套独立的连续结晶、干燥装置，分别对PCT切片和PTT切片进行脱水处理，使PCT和PTT切片含水在30ppm以下，以满共混纺丝所需的要求。将结晶、干燥好的PCT和PTT切片，通过安装在干燥塔下方的连续计量装置，进行精确计量，确保PCT占60~80%重量份，PTT占20~40%重量份。

将计量好的PCT和PTT干切片，一起进入到同一主管道进行输送，并通过装在主管道内的正反切向旋转混合器，将两种切片均匀混合，一起进入到三螺杆挤压机中，进行熔融、共混，形成分散均匀的稳定的共混物体系。

从三螺杆挤压机挤出的共混物熔体，通过预过滤器除去熔体中的杂质和凝聚粒子，再经过熔体管道内的静态混合器，将熔体进一步均化，采用不等长三叶形喷丝板，将熔体挤出、喷丝；然后经过不对称多级温度突变冷却装置，将丝条进行冷却、固化，形成初生纤维，后经牵伸、卷曲、定型等工序，最终形成强力三维卷曲记忆纤维。

本发明一种新型三维卷曲记忆纤维，其制备方法包括以下几个步骤：

（1）对PCT切片和PTT切片分别进行结晶、干燥，以去除切片中含有的湿存水，使切片含水率控制在30ppm以下，以满足共混纺丝所需的要求。

（2）通过安装在各自干燥塔下方的连续计量装置，分别对PCT切片和PTT切片用量进行精确计量。

（3）将计量好的PCT和PTT干切片，在装有正反切向旋转混合器的主管道内进行均匀混合，并输送给三螺杆挤压机，进行熔融、混炼，形成分散均匀、稳定的共混物熔体。

（4）从三螺杆挤压机挤出的流动性很好的共混物熔体，进入纺丝箱体，并经由不等长三叶形喷丝板挤出。

（5）从喷丝板挤出的熔体细流，经不对称多级温度突变冷却装置，将丝条进行冷却、固化，形成初生纤维。

（6）固化后形成初生丝，经上油、卷绕牵引、喂入、盛丝得到丝束。

（7）将丝束经过牵伸、卷曲、定型、切断、打包，最终得到该强力三维卷曲记忆纤维。

所述的强力三维卷曲记忆纤维，单丝纤度为5~7dtex之间。

在上述步骤(1)中，采用露点在-80℃以下的干空气，分别对PCT切片和PTT切片进行结晶、干燥，使切片含水控制在30ppm以下。其中，PCT切片结晶温度为150~180℃，干燥温度为170~210℃，干燥风压为0.10~0.20MPa；PTT切片结晶温度为130~160℃，干燥温度为140~170℃，干燥风压为0.10~0.20MPa。

在上述步骤(2)中，为了满足纤维性能及共混要求，各重量份需要精确计量，确保PCT占60~80%重量份，PTT占20~40%重量份。

在上述步骤(3)中，采用正反切向旋转混合器，将管道内输送的切片，进行均匀混合。采用功率大、螺槽深、突变型的三螺杆挤压机，进行熔融、混炼。螺杆9区温度为：275~310℃，纺丝箱体温度为：295~310℃。

在上述步骤(4)中，采用不等长三叶形喷丝板，由于叶长存在差异，从而能大大提高初生丝的取向差异。

在上述步骤(5)中，使用不对称多级温度突变冷却装置，对纤维进行冷却、固化，风温为10~30℃，风速为0.35~1.5m/s，湿度60~90%。

在上述步骤(6)中，固化后的丝，在牵引辊和喂入轮的作用下，得到丝束。其中，纺丝牵引速度为500~1500m/min。

在上述步骤(7)中，前纺得到的丝束，需要在后纺进行牵伸、卷曲、定型等工序加工，才能形成性能稳定、功能突出的强力三维卷曲记忆纤维。其中，浸油槽的温度在35~85℃，水浴的温度在80~100℃，蒸汽温度在110~160℃，定型温度110~150℃，总牵伸倍数为2.5~3.8之间，第一牵伸占85%，第二牵伸占15%，拉伸速度250~280m/min。

本发明的优点是：

1）本发明采用聚对苯二甲酸1,4 环己二甲醇酯（简称PCT）和对苯二甲酸丙二醇酯（简称PTT）为原料。由于PCT的酯基和苯环不能形成共轭的整体,链段可以自由运动,同时1,4 环己烷具备类似于杂环的刚性，且分子链呈S结构，所以PCT具有非常好的卷曲和压缩回复性能；而PTT特有的奇碳原子效应，可使链段自由运动，且分子链呈Z字形结构，当外部作用力撤去后，能恢复到原来的形态，所以PTT具有极好的回弹性和记忆性能；因此本发明生产出的纤维兼具上述两种材料的性能优势，具有极其优良的品质；

2）本发明分别对PCT切片和PTT切片进行结晶、干燥，去除切片中存在的湿存水，以满足共混纺丝所需的含水要求；本发明之所以采用PCT占60~80%重量份和PTT占20~40%重量份的比例，即把PTT组分作为分散相，均匀分散到PCT组分当中，一方面使得共混物的分散相分散均匀，相界面非常厚而模糊，相容性及稳定性非常好，彼此之间性能的协同作用达到最大化；另一方面，保证了纤维的综合性能；

3）本发明使用高混炼效果的三螺杆挤压机，是为了解决PCT和PTT两种聚合物原料熔融、共混时，能形成分散性好、稳定性高、熔体流动性好的共混物熔体；

4）本发明从三螺杆挤压机挤出的共混物熔体，通过熔体管道内的静态混合器，将熔体进一步均化，采用不等长三叶形喷丝板，将熔体挤出、喷丝；然后经过多重多异的冷却装置，将丝条进行冷却、固化，形成初生纤维，后经过牵伸、卷曲、定型等工序，最终形成强力三维卷曲记忆纤维。采用多重多异的冷却装置，实际上是利用多级、不同温度、不同速度及不对称角度的突变环吹风，对丝条进行差异性冷却、固化，保证在共混物熔体成纤过程中，在各个方向和层次上，形成不同程度的取向差异。采用不等长三叶形喷丝板进行挤出、喷丝，使初生纤维每边取向不一样，有助于增加初生纤维在一定方向和层次上的取向差异。

本发明利用聚合物熔融、共混形成的分散均匀、稳定的共混物熔体进行纺丝、牵伸等工序，能得到卷曲和记忆性能都非常优良的三维短纤。一方面是由于PCT本身具有非常好的卷曲和压缩回复性能，另外，在PTT高弹性能的协同作用下，PCT更容易形成多而密的卷曲，而且PTT还具有极好的记忆性能，能锁住形成的卷曲，始终保持原有的卷曲状态。

具体实施方式：

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于辅助说明本发明，而不用于限制或表述本发明的全部方案。

实施例1：

（1）将PCT切片和PTT切片，分别进入各自的物料连续结晶床、干燥塔，制成含水率＜30ppm的干切片，通过各自干燥塔下的连续计量装置，分别对PCT干切片和PTT干切片进行精确计量，保证熔融、共混时，各自所需的重量份数，即PCT占60~80%重量份，PTT占20~40%重量份。将各自计量好的干切片，通过在同一管道内的正反切向旋转混合器，使两种切片均匀混合，进入到三螺杆挤压机内进行熔融、混炼，得到分散均匀、稳定的共混物，三螺杆挤出机设有九段加热区，各区的加热温度为275℃、280℃、285℃、280℃、285℃、290℃、285℃、290℃、295℃。从三螺杆挤出的可纺丝熔体，输送到纺丝箱体中（在螺杆挤出机至纺丝箱体之间，熔体经过预过滤器，将PCTT熔体中的大颗粒杂质去除），并通过计量泵将熔体进一步均匀分配到纺丝组件中去，其中，纺丝箱体温度为305℃。

（2）将熔体通过不等长三叶形喷丝板挤出、喷丝，经不对称多级温度突变冷却装置，对纤维进行冷却、固化形成初生丝，通过纺丝甬道后，上油系统上油，卷绕牵引、喂入、盛丝得到丝束，纺丝牵引速度为800m/min。

（3）首先丝束经过集束架、导丝架、通过八辊导丝机，将丝束送到浸油槽，浸油槽的温度在75℃，然后进入第一牵伸段，利用水浴对丝束进行加热，水浴的温度在98℃，通过水浴后，到达第二牵伸段，利用蒸汽对丝束进行加热，蒸汽温度在135℃，然后到达卷曲机，通过卷曲轮对丝束进行卷曲加工，达到具有一定卷曲度的丝束，在松弛的情况下进行定型操作，定型温度140℃，进入到切断、打包，最终制得强力三维卷曲记忆纤维。其中，总牵伸倍数为3.5，第一牵伸占85%，第二牵伸占15%，拉伸速度260m/min。

该项强力三维卷曲记忆纤维是采用分子链为“S”型结构的PCT和分子链为“Z”型结构的PTT，按一定用量比例进行均匀混合，通过三螺杆挤压机进行熔融、混炼，得到均匀、稳定的共混物熔体，通过不等长三叶形喷丝板进行挤出、喷丝，同时在不对称多级温度突变冷却装置下，冷却、固化形成初生丝，初生丝经过牵伸、卷曲、定型等工序，最终制成强力三维卷曲记忆纤维，其断裂强度≥2.5CN/dtex，断裂伸长率在25~50%之间，条干不匀率CV值＜1.2%，CR在30%以上。

本产品具有优良的卷曲记忆性能、卷曲压缩性能以及卷曲持久性能，特别是较好压缩回复性能，广泛用于高档服装、高档玩具，人造毛皮和家纺面料以及高档地毯上。

实施例2：

纺丝卷绕牵引速度为500m/min，其余同实施例1。

实施例3：

纺丝卷绕牵引速度为1100m/min，其余同实施例1。

尽管已描述了本发明的优选实施案例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施案例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同。

Claims

1.一种强力三维卷曲记忆纤维，其特征在于，原料包括有：

聚对苯二甲酸1,4 环己二甲醇酯简称PCT；

对苯二甲酸丙二醇酯简称PTT；

通过熔融、混炼进行共混纺丝。

2.根据权利要求1所述的一种强力三维卷曲记忆纤维，其特征在于，所述主要成份重量份为：

PCT 60-80% ；

PTT 20-40% 。

3.一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

1）对PCT切片和PTT切片分别进行结晶、干燥，以去除切片中含有的湿存水，使切片含水率控制在30ppm以下，以满足纺丝所需的要求；

2）通过安装在各自干燥塔下方的连续计量装置，分别对PCT切片和PTT切片用量进行精确计量；

3）将计量好的PCT和PTT干切片，在同一主管道内进行均匀混合，一起输送到三螺杆挤压机内进行熔融、混炼；

4）从三螺杆挤压机挤出的流动性很好的共混熔体，进入纺丝箱体，并经由喷丝板挤出；

5）从喷丝板挤出的熔体细流，将丝条进行冷却、固化，形成初生纤维；

6）固化后形成初生丝，经上油、卷绕牵引、喂入、盛丝得到丝束；

7）将丝束经过牵伸、卷曲、定型、切断、打包，最终得到该强力三维卷曲记忆纤维。

4.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于：1）步骤之中，采用露点在-80℃以下的干空气，分别对PCT切片和PTT切片进行结晶、干燥，使切片含水指标控制在30ppm以下。

5.根据权利要求4所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，PCT切片结晶温度为150~180℃，干燥温度为170~210℃，干燥风压为0.10~0.20MPa，PTT切片结晶温度为130~160℃，干燥温度为140~170℃，干燥风压为0.10~0.20MPa。

6.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，步骤3)中，采用正反切向旋转混合器，将在同一主管道内输送的两种切片，进行均匀混合；一起进入三螺杆挤压机内，进行熔融、混炼；螺杆挤出机的熔融挤压过程设有九段加热区，9区温度为：275~310℃，纺丝箱体温度为：295~310℃。

7.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，在上述步骤4)中，采用不等长三叶形喷丝板挤出。

8.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，在上述步骤5)中，使用不对称多级温度突变冷却装置，对纤维进行冷却、固化，风温为10~30℃，风速为0.35~1.5m/s，湿度60~90%。

9.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，在上述步骤6)中，固化后的丝，在牵引辊和喂入轮的作用下，得到丝束，纺丝牵引速度为500~1500m/min。

10.根据权利要求3所述的一种强力三维卷曲记忆纤维的制造方法，其特征在于，在上述步骤7)中，具体为：浸油槽的温度在35~85℃，水浴的温度在80~100℃，蒸汽温度在110~160℃，定型温度110~150℃，总牵伸倍数为2.5~3.8之间，第一牵伸占85%，第二牵伸占15%，拉伸速度250~280m/min。