CN103882538A - 一种新型弹性纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型弹性纤维及其制备方法，所述新型弹性纤维为双组份并列复合纤维，在纤维的横截面中，并列的两组份的形状均为圆形或椭圆形，所述两个圆形或椭圆形相切相连或通过外接相连。本发明提供的新型弹性纤维由两种聚酯切片纺丝得到，由于两种纤维的收缩应力不同而产生异收缩效应，使其与天然羊毛的卷曲弹性非常相似，赋予纤维良好的弹性。可以实现大规模生产的同时降低了生产成本。

Description

一种新型弹性纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚酯纤维领域，具体涉及一种新型弹性纤维及其制备方法。

背景技术

随着杜邦公司推出了大规模（Lycra）莱卡产品的生产，弹性纤维引起了广泛的关注。国内称其为氨纶，聚氨酯弹性纤维的伸长率很大，强力，耐老化等性能均优于橡胶丝，得到人们的青睐。但由于聚氨酯的弹性纤维生产设备及工艺复杂，原料及加工成本高，污染严重等问题限制了它的应用。

为了进一步满足市场要求，而且从降低成本和加工方便等方面考虑，聚酯类弹性纤维获得了巨大发展空间，双组份复合弹性纤维具有较低的模量，纤维及其制品的拉伸性和压缩性极好，手感柔软，卷曲性好等。近几年，市场上出现了不少弹性纤维，但都是采用两步法低速度生产，即将前道生产POY经过加捻获得弹性纤维DTY，或者采用价格昂贵的具有弹性的母粒制备弹性纤维，得到的弹性纤维弹性范围单一，应用前景不高。

并列型复合纤维采用两种收缩性能不同的聚合物材料制造出并列结构的纤维，这是一类由结构或性能不同的两种聚合体，通过双组分复合纺丝制成的卷曲弹性纤维。两种不同特性的高聚物，按一定比例通过并列复合纺丝形成双组分复合丝。由于纤维内平行排列的两组分具有不同的收缩性和初始模量。复合纤维纺丝牵伸时，两组分产生相同的伸长，但受热后则由于两组分收缩应力不同而产生异收缩效应，并且两组分是粘贴在一起的。因此，收缩时相互有协调牵制作用，收缩快的组分对收缩慢的组分产生收缩压力；反之，收缩快的组分受到收缩慢的组分产生的反向拉伸力。当这两种作用力随着收缩变形到一定程度后达到平衡，收缩力和拉伸力组成一对力偶，在此力偶作用下，整根纤维自发地产生扭转，形成螺旋卷曲的纤维。这种卷曲状的纤维像弹簧一样，具有不同程度的伸缩性和弹性，因此获得螺旋卷曲的关键是是两组份具有潜在的收缩应力差，这种双组分卷曲弹性纤维和天然羊毛的卷曲弹性非常相似，赋予纤维良好的弹性。

但是在纺丝过程中，两组份高聚物常常由于粘度不同，在纺丝过程中可能在喷丝板处产生“弯角”问题而无法顺利纺丝，或者相容性差导致两组份开裂。现在市面上多数并列复合纤维的两组份截面形状都是对称分布的，还未见有不对称结构的并列复合纤维的出现。

例如专利200910096552.6异形复合纤维，专利98111067.3提到了一种并列双组份复合多孔中空立体卷曲纤维，专利CN1368564A生产三异混纤涤纶长丝的制备方法，以及专利号CN101634051A熔体直纺超细旦涤纶FDY丝及其制备工艺，以及专利CN101139741等。

随着生产技术的不断发展，在满足人们对于弹性服装要求的同时，如何降低生产陈本，提高生产效率，以及增加纤维的多样性从而实现各种各样的功能纤维成为了最关键的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型弹性纤维及其制备方法，相比于现有的弹性纤维，本发明通过FDY工艺一步法得到并列复合纤维，纤维横截面由两个相同的圆形外接相连组成，得到了一种横截面形状为“8”字型的并列复合纤维。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型弹性纤维，所述新型弹性纤维为双组份并列复合弹性纤维，在纤维的横截面中，并列的两组份的形状均为圆形，所述两个圆形通过外接相连，所述外接相连的连接位置为两个圆形的中点，所述新型弹性纤维的横截面为“8”字形。

进一步地，所述并列的两组份分别由PTT切片和PET切片纺丝制得，所述PTT切片和PET切片的特性粘度分别为0.6-0.7dl/g和0.75-0.85dl/g。

进一步地，所述并列的两组份分别由ECDP切片和PET切片纺丝制得，所述ECDP切片和PET切片的特性粘度分别为0.45-0.55dl/g和0.6-0.7dl/g。

进一步地，所述并列的两组份分别由低粘度PET切片和高粘度PET切片纺丝制得，所述低粘度PET切片和高粘度PET切片的特性粘度分别为0.6-0.7dl/g和0.8-0.9dl/g。

进一步地，两组份横截面形状的两个圆形可替换为两个椭圆形。

一种新型弹性纤维的制备方法：首先将两种聚酯切片分别在100℃-150℃下真空干燥2-15h；然后将干燥后的两种切片分别送入双螺杆挤出机内熔融挤压，两个组份的熔体分别用两套计量泵，经熔体管道进入复合纺丝组件由喷丝板喷出，吹风冷却后经牵伸、热处理和卷绕，最终得到并列复合纤维；其中，

聚酯切片的纺丝温度为264～297℃，纺丝速度为2800m/min；第一热辊温度为90～105℃，转速为1650～1800m/min，第二热辊温度为120～135℃，转速为3500～4000m/min；所述卷绕速度为3300～3700m/min，所述热处理是指用95～100℃沸水处理15～20min，吹风冷却的吹风方向正对一侧的圆形孔，风温21～25℃，风速0.4～0-55m/s。

进一步地，所述喷丝板的喷丝微孔的横截面形状圆形孔组成的并列双联结构。

进一步地，所述并列双联结构指的是两个圆形孔相外切或通过联接段相连，所述圆形孔的直径之差为0.34～0.58mm；联接段的通道中心高为0.02～0.04mm，联接段的长度为0.04～0.08mm。

进一步地，所述喷丝板的喷丝微孔的横截面形状可以替换为椭圆形组成的并列双联结构。

进一步地，所述喷丝板上的喷丝微孔以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于所述喷丝板上。

本发明的有益效果为：

本发明的新型弹性纤维，相比于一般的弹性纤维又具有很好的吸湿排汗功能，明显优于T400，而且制作工艺简单，采用一步法FDY得到，在现有的并列复合纺丝工艺的基础上稍加改进即可。根据不同的产品需求，喷丝板和原料可相应的改变，纤维的弹性和吸湿排汗功能也随之改变。

采用FDY实现了两组份不同特性粘度的聚酯切片的的并列复合纤维的可纺性，通过实验验证，当两组份的特性粘度分别为0.67dl/g和0.869dl/g时，该种弹性纤维通过热处理后可获得最佳的卷曲性能和弹性，并可实现大规模生产，可广泛用于各种不同粘度的同种原料进行纺丝，降低了生产成本。

采用吹风冷却工艺，使吹风方向正对其中一个个圆孔开口，由于迎风侧比起背风侧冷却固化快，而且丝条固化快的一侧难以变形，同时由于迎风侧具有较高的取向度，晶粒尺寸小，径向取向度大，在热处理后能保证其良好的收缩性能，同时另一侧圆形部分由于冷却速度较慢，内应力要大于针对吹风方向的一侧圆孔部分，使其在热处理后具有更佳的卷曲回复性，达到内部结构和外部结构的双重弹性稳定性，可根据不同的生产要求调节纺丝工艺，实现纤维的弹性可控。

附图说明

图1是本发明的新型弹性纤维的一种截面示意图；

图2是本发明的新型弹性纤维的另一种截面示意图；

图3是制备图1中所示的新型弹性纤维的一种喷丝板喷丝微孔排列示意图；

图4是制备图2中所示的新型弹性纤维的一种喷丝板喷丝微孔排列示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明提供的新型弹性纤维为双组份并列复合纤维，在纤维的横截面中，并列的两组份的形状均为圆形或椭圆形，两个圆形或椭圆形通过外接相连，外接相连指的是由联接段连接，外接相连的连接位置为圆形的中点。该新型弹性纤维使用两组份不同特性粘度的聚酯切片，当其特性粘度分别为0.67dl/g和0.869dl/g时，该弹性纤维通过热处理后可以获得最佳的卷曲性能。

如图3和图4所示，本发明还提供了制备该新型弹性纤维的喷丝板，喷丝板的喷丝微孔的横截面形状为两个圆形孔或椭圆形孔组成的并列双联结构，所述并列双联结构是指两个圆孔相外切或通过联接段相连。圆孔的直径之差为0.34～0.58mm；联接段的通道中心高为0.02～0.04mm，联接段的长度为0.04～0.08mm。喷丝板上的圆形喷丝微孔可以以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于喷丝板上。

实例一

以制备PET/PTT并列复合纤维为例。

原料及其具体指标：

PET切片：特性粘度0.65dl/g，熔点260℃

PTT切片：特性粘度0.80dl/g，熔点230℃

纺丝工艺条件：

将特性粘度为0.80dl/g的PTT切片在120～140℃下低露点热风下停留8～12h，将PET切片在进行干燥；将两种切片分别送入双螺杆挤出机内熔融挤压，两个组份的熔体分别用两套计量泵，经熔体管道进入复合纺丝组件由喷丝板喷出，吹风冷却后经牵伸、热处理和卷绕，最终得到如图1所示的并列复合纤维。其中，采用具有如图3所示的排列方式的喷丝微孔的喷丝板，喷丝板的喷丝微孔的横截面形状为两个圆形孔组成的并列双联结构。圆孔的直径之差为0.34mm；联接段的通道中心高为0.02mm，联接段的长度为0.04mm。喷丝板上的圆形喷丝微孔可以以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于喷丝板上。PET的纺丝温度为285℃，PTT的纺丝温度为264℃，纺丝速度为2800m/min；第一热辊温度为90℃，转速为1650m/min，第二热辊温度为120℃，转速为3500m/min；卷绕速度为3300m/min，热处理是指用95℃沸水处理15min，吹风冷却的吹风方向正对一侧的圆形孔，风温21℃，风速0.4m/s。

产品性能指标：

断裂强度：29cN/dtex；

断裂伸长率：12.8%；

纤度：2.08dtex

纤维的卷曲度：43%

实例二

以制备ECDP/PET并列复合纤维为例。

原料及其具体指标：

ECDP切片：特性粘度0.50dl/g，熔点250℃

PET切片：特性粘度0.65dl/g，熔点260℃

纺丝工艺条件：

将特性粘度为0.50dl/g的ECDP切片在100℃下低露点热风下停留8～15h，将PET切片进行干燥；将两种切片分别送入双螺杆挤出机内熔融挤压，两个组份的熔体分别用两套计量泵，经熔体管道进入复合纺丝组件由喷丝板喷出，吹风冷却后经牵伸、热处理和卷绕，最终得到如图2所示的并列复合纤维。其中，采用具有如图4所示的排列方式的喷丝微孔的喷丝板，喷丝板的喷丝微孔的横截面形状为两个椭圆形孔组成的并列双联结构。椭圆孔的直径为0.58mm；联接段的通道中心高为0.04mm，联接段的长度为0.08mm。喷丝板上的椭圆形喷丝微孔可以以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于喷丝板上。ECDP的纺丝温度为285℃，PET的纺丝温度为287℃，纺丝速度为2800m/min；第一热辊温度为105℃，转速为1800m/min，第二热辊温度为135℃，转速为4000m/min；卷绕速度为3700m/min，热处理是指用100℃沸水处理20min，吹风冷却的吹风方向正对一侧的圆形孔，风温25℃，风速0.55m/s。

产品性能指标：

断裂强度：35.5cN/dtex；

断裂伸长率：8.4%；

纤度：2.8dtex

纤维的卷曲度：45%

实例三

以制备低粘度PET/高粘度PET并列复合纤维为例。

原料及其具体指标：

低粘度PET切片：特性粘度0.67dl/g，熔点245℃

高粘度PET切片：特性粘度0.869dl/g，熔点253℃

纺丝工艺条件：

将特性粘度为0.869dl/g的高粘度PET切片经120℃、2h以及150℃、4h下真空干燥，将低粘度PET切片进行干燥；将两种切片分别送入双螺杆挤出机内熔融挤压，两个组份的熔体分别用两套计量泵，经熔体管道进入复合纺丝组件由喷丝板喷出，吹风冷却后经牵伸、热处理和卷绕，最终得到如图2所示的并列复合纤维。其中，采用具有如图4所示的排列方式的喷丝微孔的喷丝板，喷丝板的喷丝微孔的横截面形状为两个椭圆形孔组成的并列双联结构。椭圆孔的直径为0.58mm；联接段的通道中心高为0.04mm，联接段的长度为0.08mm。喷丝板上的椭圆形喷丝微孔可以以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于喷丝板上。低粘度PET的纺丝温度为287℃，高粘度PET的纺丝温度为297℃，纺丝速度为2800m/min；第一热辊温度为105℃，转速为1800m/min，第二热辊温度为135℃，转速为4000m/min；卷绕速度为3700m/min，热处理是指用100℃沸水处理20min，吹风冷却的吹风方向正对一侧的圆形孔，风温25℃，风速0.55m/s。

产品性能指标：

断裂强度：35.8cN/dtex；

断裂伸长率：9.7%；

纤度：2.48dtex

纤维的卷曲度：55%

本发明提供的新型弹性纤维两种不同的聚酯切片纺丝得到，由于两种纤维收缩应力不同而产生异收缩效应，并且两组分是粘贴在一起的，因此，收缩时相互有协调牵制作用，收缩快的组分对收缩慢的组分产生收缩压力；反之，收缩快的组分受到收缩慢的组分产生的反向拉伸力。当这两种作用力随着收缩变形到一定程度后达到平衡，收缩力和拉伸力组成一对力偶，在此力偶作用下，整根纤维自发地产生扭转，形成螺旋卷曲的纤维。这种卷曲状的纤维像弹簧一样，具有不同程度的伸缩性和弹性，因此获得螺旋卷曲的关键是是两组份具有潜在的收缩应力差，这种双组分卷曲弹性纤维和天然羊毛的卷曲弹性非常相似，赋予纤维良好的弹性。可以实现大规模生产的同时降低了生产成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型弹性纤维，其特征在于，所述新型弹性纤维为双组份并列复合弹性纤维，在纤维的横截面中，并列的两组份的形状均为圆形，所述两个圆形通过外接相连，所述外接相连的连接位置为两个圆形的中点，所述新型弹性纤维的横截面为“8”字形。

2.根据权利要求1所述的新型弹性纤维，其特征在于，所述并列的两组份分别由PTT切片和PET切片纺丝制得，所述PTT切片和PET切片的特性粘度分别为0.6-0.7dl/g和0.75-0.85dl/g。

3.根据权利要求1所述的新型弹性纤维，其特征在于，所述并列的两组份分别由ECDP切片和PET切片纺丝制得，所述ECDP切片和PET切片的特性粘度分别为0.45-0.55dl/g和0.6-0.7dl/g。

4.根据权利要求1所述的新型弹性纤维，其特征在于，所述并列的两组份分别由低粘度PET切片和高粘度PET切片纺丝制得，所述低粘度PET切片和高粘度PET切片的特性粘度分别为0.6-0.7dl/g和0.8-0.9dl/g。

5.根据权利要求1-4任一项所述的新型弹性纤维，其特征在于，两组份横截面形状的两个圆形可替换为两个椭圆形。

6.一种权利要求1-5任一项所述的新型弹性纤维的制备方法，其特征在于，首先将两种聚酯切片分别在100℃-150℃下真空干燥2-15h；然后将干燥后的两种切片分别送入双螺杆挤出机内熔融挤压，两个组份的熔体分别用两套计量泵，经熔体管道进入复合纺丝组件由喷丝板喷出，吹风冷却后经牵伸、热处理和卷绕，最终得到并列复合纤维；其中，

聚酯切片的纺丝温度为264～297℃，纺丝速度为2800m/min；第一热辊温度为90～105℃，转速为1650～1800m/min，第二热辊温度为120～135℃，转速为3500～4000m/min；所述卷绕速度为3300～3700m/min，所述热处理是指用95～100℃沸水处理15～20min，吹风冷却的吹风方向正对一侧的圆形孔，风温21～25℃，风速0.4～0-55m/s。

7.根据权利要求6所述的新型弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的喷丝微孔的横截面形状圆形孔组成的并列双联结构。

8.根据权利要求7所述的灰色弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述并列双联结构指的是两个圆形孔相外切或通过联接段相连，所述圆形孔的直径之差为0.34～0.58mm；联接段的通道中心高为0.02～0.04mm，联接段的长度为0.04～0.08mm。

9.根据权利要求7所述的新型弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的喷丝微孔的横截面形状可以替换为椭圆形组成的并列双联结构。

10.根据权利要求7或9所述的新型弹性纤维的制备方法，其特征在于，所述喷丝板上的喷丝微孔以喷丝板圆心为中心呈放射状分布于所述喷丝板上。

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