CN104088026A - 采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，回收聚酯瓶片经真空转鼓干燥后进行熔融纺丝，通过螺杆挤压进入纺丝箱体，从十字多孔中空喷丝板的喷丝孔喷出，得到初生纤维，之后再经环吹风冷却成型、卷绕、集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型、切断等工序，制得纤度为6.67～14.44dtex的十字多孔中空短纤维；十字多孔中空喷丝板上设置喷丝孔，喷丝孔呈阵列分布，喷丝孔入口是导孔，喷丝孔出口是喷丝毛细孔；喷丝毛细孔上设有1个中心弧形孔组、4个外围弧形孔组，4个外围弧形孔组和中心弧形孔组构成十字形结构。本发明通过对纺丝工艺的改进以及喷丝板的创新设计，使制备的十字多孔中空短纤维具有中空度高、回弹性好、比表面积大、手感柔软、吸湿透气等特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，属于合成纤维加工技术领域。
背景技术
异型中空短纤维生产技术在再生聚酯短纤维的开发中具有重要的应用价值。最初的再生聚酯中空短纤维，每根纤维仅有单孔，使用的喷丝板孔形为C型、双圆弧型、三圆弧型、三角型、三叶型、五叶型。单孔再生聚酯中空短纤维刚性大，柔软性差，在纺制粗旦纱时，中空度约为15%，难以提高纤维的回弹性，而且纤维外部表面形态单调，过粗的单孔短纤维会被压扁变形。后来开发的多孔中空再生聚酯短纤维，每根纤维孔数多达3孔、7孔、9孔和16孔，主要目的是改善粗旦中空短纤维的中空度和回弹性，此类短纤维仍以圆形截面为主，主要应用领域为填充料类。现有的多孔中空短纤维，性能上并无大的差异，使用的喷丝板上喷丝孔均由数个微孔周向排布，技术差异为微孔的排布方式以及各个微孔的形状变化。正因如此，使用此类喷丝板生产的再生聚酯中空短纤维，截面几何形态特征仍为等径圆，但纤维刚性大，但柔软回弹差，纤维应用比较单一。
迄今为止，再生聚酯中空短纤维截面仍以圆形单孔居多，异形多孔再生聚酯中空短纤维的报道几乎甚少，异形中空短纤维的研究主要以三角多孔中空为主。申请号为201310645035.6的中国专利中介绍了一种三角中空型喷丝板，其喷丝板的每个喷丝孔内设有三个微孔，由微孔中心连线组成一个大三角形；所述喷丝板主要用于制备三角多孔中空短纤维。申请号为200920115100.3的中国专利中介绍了一种三叶型喷丝板，其喷丝板设有中心喷丝孔，中心喷丝孔周边呈辐射状设有三个长喷丝孔，所述喷丝板主要用于制备三叶形单孔中空纤维。从检索的大量文献来看，目前以回收聚酯瓶片为原料制备的十字多孔中空短纤维及其所用的十字多孔中空喷丝板未见有公开报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，可有效提高纤维中空度，改善纤维回弹性和柔软度，并增加纤维的吸湿透气等性能，制备的纤维能够保持十字多孔形状，具有中空度高、回弹性好、比表面积大、柔软度佳、吸湿透气效果好等应用价值较高的特性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，—种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，将回收聚酯瓶片送入真空转鼓干燥器中进行干燥后，喂入熔融纺丝设备，熔融的纺丝原料经纺丝箱体的螺杆挤压机进行挤压，再经十字多孔中空喷丝板挤出，冷却成型得到初生纤维，之后经卷绕、集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型、切断等工序，制得纤度为6.67～14.44dtex的十字多孔中空短纤维。
其中，所述回收聚酯瓶片特性黏度为0.60～0.85dl/g。
所述真空转鼓干燥器的干燥温度为150℃～155℃，干燥时间为9～11h，干燥后纺丝原料水分含量<100PPM。
所述纺丝箱体的螺杆挤压机的螺杆温度在255～272℃，出料头温度设为260～270℃。
所述纺丝过程中，所述纺丝温度为265～285℃，纺丝速度为1000～1350m/min。
所述环吹冷却过程中，所述环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃。
所述牵伸过程中，所述油浴牵伸倍数为3.3～3.5，温度为70～75℃；蒸汽牵伸倍数为1.12～1.14，温度为100～110℃。
所述松弛热定型通过松弛热定型烘箱进行，松弛热定型烘箱分5个加热区，温度控制为105～150℃，干燥时间约为40～50min。
所用喷丝板上设置喷丝孔，喷丝孔呈阵列分布，每个喷丝孔入口是一个导孔，每个喷丝孔出口是一个喷丝毛细孔，所述喷丝毛细孔上设有1个中心弧形孔组、4个外围弧形孔组，中心弧形孔组的上、下、左、右方向上设置4个外围弧形孔组，4个外围弧形孔组和中心弧形孔组构成十字形结构；中心弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，中心弧形孔组的2个弧形孔圆心重合设置，中心弧形孔组的2个弧形孔对应两端的距离相等；外围弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，外围弧形孔组的2个弧形孔的圆心重合设置，外围弧形孔组的2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端的距离小于靠近中心弧形孔对应端的距离；中心弧形孔组与其上、下方的外围弧形孔组为轴对称结构，中心弧形孔与其左右侧的外围弧形孔组为轴对称结构，4个外围弧形孔组的圆心位于以中心弧形孔组圆心为圆心的圆周上。
进一步地，所述中心弧形孔组与4个外围弧形孔组组成的图形为中心对称图形，对称中心为中心弧形孔组的圆心。
进一步地，所述中心弧形孔组的弧形孔的外径为1.0mm～1.5mm，弧形孔宽0.1mm，中心弧形孔组的2个弧形孔对应端之间的距离为0.06mm～0.15mm。
进一步地，所述外围弧形孔组的2个弧形孔的外径为0.70mm～1.00mm，弧形孔宽0.1mm，外围弧形孔组的2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端之间的距离为0.06mm～0.15mm。
进一步地，所述中心弧形孔组外径与外围弧形孔组外径之和大于上下或左右外围弧形孔组圆心的中间距离，两者相差长度范围为0.10mm～0.30mm。
进一步地，所述外围弧形孔组靠近中心弧形孔组对应端之间的夹角为30～60°。
进一步地，所述喷丝板上的喷丝孔为500～3000孔。
进一步地，所述十字多孔中空短纤维为5孔中空截面，纤度为6.67dtex～14.44dtex。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明提供的一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，对纺丝工艺及参数进行了优化，使纺制的中空短纤维成型好，每根纤维截面上带有5个圆孔，这种纤维既可用作填充物，又可用作纺制纱线；
第二，本发明提供的一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的喷丝板，喷丝孔的喷丝毛细孔以链形方式组合，设置合理，使纺制的中空短纤维截面呈十字多孔形，纤维表面有较深的连续沟槽，这种纤维异形度较高、比表面积和吸湿吸水率均得到提升，因此具有很高的使用价值；
第三，采用本发明提供的喷丝板纺制的十字多孔中空短纤维，具有回弹性高、柔软、中空度高、比表面积大、吸湿吸水率高等优点。
附图说明
图1是本发明十字多孔中空喷丝板示意图；
图2是本发明喷丝孔的纵向剖面结构示意图；
图3是本发明喷丝孔的横向剖面结构示意图；
图中：1喷丝孔、2喷丝板、3导孔、4喷丝毛细孔、5中心弧形孔组、6外围弧形孔组。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明。
本发明中，一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，通过如下步骤实现：选用粘度为0.60dl/g～0.85dl/g的回收PET瓶片为纺丝原料，送入真空转鼓干燥器中进行干燥，干燥温度为150℃～155℃，干燥时间为9～11h，使干燥后纺丝原料水分含量＜100PPM；将干燥后的纺丝原料喂入熔融纺丝设备进行熔融纺丝，熔融的纺丝原料经螺杆挤压机进行挤压进入纺丝箱体，从十字多孔中空喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生纤维；之后通过环吹风装置对初生纤维进行冷却，再经卷绕、集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型、切断、打包，制得纤度为6.67～14.44dtex的十字多孔中空短纤维，十字多孔中空短纤维为5孔中空截面。在纺丝过程中，纺丝速度为1000～1350m/min，纺丝温度为265～285℃；环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃；纺丝箱体的螺杆挤压机的螺杆温度在255～272℃，出料头温度设为260～270℃。油浴牵伸倍数为3.3～3.5，温度为70～75℃；蒸汽牵伸倍数为1.12～1.14，温度为100～110℃。松弛热定型通过松弛热定型烘箱进行，松弛热定型烘箱分5个加热区，温度控制为105～150℃，干燥时间约为40～50min。本发明中，一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的喷丝板结构如图1-3所示，十字多孔中空喷丝板2上设置喷丝孔1，喷丝孔呈阵列分布，每个喷丝孔入口是一个导孔3，每个喷丝孔出口是一个喷丝毛细孔4，所述喷丝毛细孔上设有1个中心弧形孔组5、4个外围弧形孔组6，中心弧形孔组的上、下、左、右方向上设置4个外围弧形孔组，4个外围弧形孔组和中心弧形孔组构成十字形结构。
中心弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，中心弧形孔组的2个弧形孔圆心重合设置，中心弧形孔组的2个弧形孔对应两端的距离相等。
外围弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，外围弧形孔组的2个弧形孔的圆心重合设置，外围弧形孔组的2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端的距离小于靠近中心弧形孔对应端的距离；中心弧形孔组与其上、下方的外围弧形孔组为轴对称结构，中心弧形孔与其左右侧的外围弧形孔组为轴对称结构，4个外围弧形孔组的圆心位于以中心弧形孔组圆心为圆心的圆周上。
中心弧形孔组与4个外围弧形孔组构成的喷死毛细孔为中心对称图形，对称中心为中心弧形孔组的圆心。
中心弧形孔组的弧形孔的外径为1.0mm～1.5mm，弧形孔宽0.1mm，中心弧形孔组的2个弧形孔对应端之间的距离为0.06mm～0.15mm。
外围弧形孔组的2个弧形孔的外径为0.70mm～1.00mm，弧形孔宽0.1mm，外围弧形孔组的2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端之间的距离0.06mm～0.15mm。
中心弧形孔组外径与外围弧形孔组外径之和大于上下或左右外围弧形孔组圆心的中间距离，两者相差长度范围为0.10mm～0.30mm。
外围弧形孔组靠近中心弧形孔组对应端之间的开口角度为30-60°。
喷丝孔的十字端部均为圆弧状，即为半圆形。
十字多孔中空喷丝板上的喷丝孔为500～3000孔。
实施例1
本发明所述的一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，通过如下步骤实现：选用粘度为0.75dl/g的回收PET瓶片为纺丝原料，送入真空转鼓干燥器中进行干燥，干燥温度为155℃，干燥9h，使纺丝原料中的水分含量＜85PPM；将干燥后的纺丝原料喂入熔融纺丝设备熔融纺丝，熔融的纺丝原料经螺杆挤压机进行挤压进入纺丝箱体，从十字多孔中空喷丝板的喷丝孔喷出，形成初生纤维；之后通过环吹风装置对初生纤维进行冷却、卷绕、集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型、切断、打包，制得纤度为6.67dtex的十字多孔中空短纤维。在纺丝过程中，纺丝速度为1250m/min，纺丝温度为280℃；环吹风速为0.8m/s，风温为17℃；油浴牵伸倍数为3.5，温度为75℃；蒸汽牵伸倍数为1.14，温度为110℃。松弛热定型通过松弛热定型烘箱进行，松弛热定型烘箱分5个加热区，温度控制在105～150℃之间，干燥时间约为40min。
如图1至图3所示，本发明所述的十字多孔中空喷丝板2上的喷丝孔1呈阵列分布，其排布密度具有较强的灵活性，主要依据喷丝孔的数量以及产品纤度的要求设定。喷丝板2是纺丝组件的核心装置，由金属材质制成，总体上看，阵列分布的喷丝孔1的轴向均与喷丝板2的表面垂直；按照喷丝加工的流向，每个喷丝孔1的入口是一个圆形的导孔3，出口是若干个喷丝毛细孔4，每个喷丝毛细孔4均与导孔3连通，组成的各个喷丝孔1贯通喷丝板2。十字多孔中空喷丝板上的喷丝孔为2000孔。
根据本发明的技术方案，所述喷丝板2上的喷丝毛细孔4由五个小圆孔以链形方式组合而成，截面形状呈十字状，中间圆孔为由两段半圆弧狭缝沿喷丝毛细孔短直径方向以第一间隙a拼接形成的圆环，上下、左右4个圆孔以中间圆孔对称分布，且分别为由两段圆弧狭缝沿喷丝毛细孔长直径方向以第二间隙b拼接形成的圆环，由此可使熔体挤出喷丝板后易于粘结，形成十字形结构的多孔中空截面纤维。
喷丝毛细孔4，中间圆孔的两段半圆弧狭缝5的外径D2为1.2mm， 狭缝宽度为0.1mm，第一间隙 a为0.11mm；而上下、左右4个圆孔的两段圆弧狭缝6的外径D1为0.85mm，狭缝宽度为0.1mm，第二间隙b为0.12mm。
从图3中还可以看出，任一侧圆孔的两段圆弧狭缝与中间圆孔为开口链接，开口角度A的取角范围为50o；两侧圆孔的中间距离小于中间圆孔的直径与任一侧圆孔的直径之和，两者相差的长度为0.20mm。本实施例中，两侧圆孔的中间距离L为1.7mm。当开口角度A为30o时，可纺制纤度为6.67dtex的十字多孔中空短纤维；所述中空短纤维既可用于填充物，又可用于纺制纱线。
Claims (8)
1. 一种采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征在于：将回收聚酯瓶片送入真空转鼓干燥器进行干燥，干燥后的物料喂入熔融纺丝设备进行熔融纺丝，熔融的纺丝原料经螺杆挤压机挤压进入纺丝箱体，从十字多孔中空喷丝板的喷丝孔喷出，得到初生纤维，之后通过环吹风装置对初生纤维进行冷却成型，再经卷绕、集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型、切断工序，制得十字多孔中空短纤维；
所述回收聚酯瓶片为再生聚酯瓶片，再生聚酯瓶片的特性黏度为0.60～0.85dl/g；
所述干燥温度为150～155℃，干燥时间为9～11h，干燥后纺丝原料水分含量<100PPM；
所述纺丝温度为265～285℃，纺丝速度为1000～1350m/min；
所述螺杆挤压机的螺杆温度为255～272℃，出料头温度为260～270℃；
所述十字多孔中空喷丝板上设置喷丝孔，喷丝孔呈阵列分布，每个喷丝孔入口是一个导孔，每个喷丝孔出口是一个喷丝毛细孔；所述喷丝毛细孔上设有1个中心弧形孔组、4个外围弧形孔组，中心弧形孔组的上、下、左、右方向上设置4个外围弧形孔组，4个外围弧形孔组和中心弧形孔组构成十字形结构；中心弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，中心弧形孔组的2个弧形孔圆心重合设置，中心弧形孔组的2个弧形孔对应端之间的距离相等；外围弧形孔组包括对称设置的2个弧形孔，外围弧形孔组的2个弧形孔的圆心重合设置；中心弧形孔组与其上、下方的外围弧形孔组为轴对称结构，中心弧形孔与其左右侧的外围弧形孔组为轴对称结构；4个外围弧形孔组的圆心位于以中心弧形孔组圆心为圆心的圆周上；外围弧形孔组2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端之间的距离小于其靠近中心弧形孔对应端之间的距离；
所述环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃；
所述牵伸包括油浴牵伸和蒸汽牵伸，其中油浴牵伸倍数为3.3～3.5，温度为70～75℃，蒸汽牵伸倍数为1.12～1.14，温度为100～110℃；
所述纤维松弛热定型通过热定型烘箱来进行，热定型烘箱分5个加热区，温度控制为105～150℃，干燥时间约为40～50min。
2. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征在于：所述十字多孔中空短纤维为5孔中空截面，纤度为6.67dtex～14.44dtex。
3. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述中心弧形孔组与4个外围弧形孔组构成的喷丝毛细孔为中心对称图形，对称中心为中心弧形孔组圆心。
4. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述中心弧形孔组的弧形孔的外径为1.0mm～1.5mm，弧形孔宽0.1mm，中心弧形孔组的2个弧形孔对应端之间的距离为0.06mm～0.15mm。
5. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述外围弧形孔组的2个弧形孔的外径为0.70mm～1.00mm，弧形孔宽0.1mm，外围弧形孔组的2个弧形孔远离中心弧形孔组对应端之间的距离为0.06mm～0.15mm。
6. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述中心弧形孔组外径与外围弧形孔组外径之和大于上下或左右外围弧形孔组圆心的中间距离，两者相差长度范围为0.10mm～0.30mm。
7. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述外围弧形孔组靠近中心弧形孔组对应端之间的开口角度为30～60°。
8. 根据权利要求1所述的采用回收聚酯瓶片纺制十字多孔中空短纤维的方法，其特征是，所述喷丝板上的喷丝孔为500～3000孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141008 |