CN104514037A - 一种高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，将对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应制得对苯二甲酸乙二醇酯熔体后，经过预缩聚、终缩聚、纺丝交接点后以一定压力后进入纺丝装置熔体管道，熔体经过增压泵、过滤器后进入纺丝箱体，并从喷丝板细孔中挤出，在环吹筒的环吹风冷却及卷绕拉伸张力作用下逐渐变细并凝固成形；从纺丝机出来的丝条经过卷绕机喂入盛丝桶，用于后牵伸；具体有以下特征：熔体中加入有成核剂纳米硫酸钡1200～3000ppm，纺丝熔体的粘度为0.7～1.0dl/g，在纺丝的喷丝板与环吹筒之间添加有10-30mm缓冷环吹装置，后牵伸倍率为3.5～3.8倍。本发明缝纫线专用涤纶短纤维纤度0.7-0.9dtex，断裂强度达6.40cn/dtex以上。
Description
技术领域
本发明涉及涤纶短纤维生产加工技术领域，尤其涉及一种高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法。
背景技术
近几年，国内有光涤纶短纤维由于其需求量增长迅速而得到了发展，总需求量由2004年的20万吨提高到2010年的50万吨，其中70%用于加工服装缝纫用线，30%用于加工箱包缝纫用线、绣花线、机织、针织面料等，有资料表明，中国涤纶有光缝纫线行业在世界范围已具有比较优势。目前有光涤纶短纤维的规格为1.33dtex，纤维强度指标≥6.20cN/dtex，调研显示用户对原料纤维的关注指标及性能共涉及9项，其中对纤维强力的关注占第一位。
2012年以来，高端有光涤纶缝纫线制造商提出开发高档涤纶包芯纱缝纫线及高强、高支有光涤纶缝纫线需求。涤纶包芯纱缝纫线市场定位为高档服装面料缝纫线，目前主要用户为欧、美、日本、香港等一线品牌服装企业，要求高强、高模、低伸长，低收缩，适合高速缝纫。涤纶短纤维包覆在纱的外层，其主要目的是提供舒适的手感和满意的外观。选择涤纶短纤维首先要从实现包覆均匀、避免产生裸丝现象、保证包缠牢度等方面入手。短纤的细度越细，成纱截面中纤维的根数越多，成纱均匀度越好，且短纤维根数较多可增加短纤和长丝的抱合力，提高包缠牢度，减少毛羽、起球等。1.33dtex有光涤纶短纤维一般用于加工60S以下缝纫线，主要规格是40S，生产高支特别是80S以上规格缝纫线必须开发细旦有光涤纶短纤维。
经检索国内外相关文献，未见有强度能达到6.40cN/dtex以上，纤度在0.7-0.9dtex的报道。中国专利200310105548.4公开了一种有光缝纫线型涤纶短纤维及其制备方法，属于涤纶纤维技术领域。在聚对苯二甲酸乙二酯中含有成核剂纳米硫酸钡，纳米硫酸钡粒径≤100nm，纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度为10-1000ppm，短纤维规格为0.90dtex-1.60dtex*38mm；纳米聚对苯二甲酸乙二酯复合材料是以纳米硫酸钡乙二醇悬浮液与聚酯单体经酯化、缩聚制得，成核剂纳米硫酸钡是在酯化前或酯化后缩聚前以乙二醇悬浮液的形式加入。聚酯单体是精对苯二甲酸、乙二醇和中纯度对苯二甲酸。
中国专利200710171631.X涉及一种大有光聚酯纤维及其制造方法，该纤维是由硫酸钡、分散剂、聚酯PET切片组成；制备过程包括：预先表面处理的硫酸钡（0.08-1%），分散剂及PET共混，制得含有硫酸钡的PET切片母料；然后再与大有光PET切片通过螺杆挤出机熔融共混，纺丝成品。
中国专利200810123796.4涉及一种有光涤纶短纤的生产方法，属华夏生产技术领域。其特征在于：采用在聚合反应的缩聚装置的某个位置加入硫酸钡添加剂（20-1000ppm）、并利用独特设计的喷丝板及经过特殊优化的环吹风冷却工艺进行熔体直接纺丝后制得有光涤纶短纤。由于在缩聚时添加的硫酸钡可以使纤维达到不添加二氧化钛时的光亮效果，同时还改善了有光丝的后加工性能；短纤维规格为1.11dtex-2.22dtex*38mm；断裂强度达6.12cn/dtex。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种纤度0.7-0.9dtex、强度≥6.40cN/dtex的高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，可满足高档涤纶包芯纱缝纫线及高强、高支有光涤纶缝纫线开发需求。
技术方案：本发明所述的高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，采用熔体直接纺或切片间接纺。
熔体直接纺过程如下：将对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应制得对苯二甲酸乙二醇酯熔体后，经过预缩聚、终缩聚、纺丝交接点后以一定压力后进入纺丝装置熔体管道，熔体经过增压泵、过滤器后进入纺丝箱体，经过纺丝箱体内的计量泵精确计量后，从喷丝板细孔中挤出后，在环吹筒的环吹风冷却及卷绕拉伸张力作用下逐渐变细并凝固成形；从纺丝机出来的丝条经过卷绕机喂入盛丝桶，用于后牵伸；所述熔体直接纺过程，熔体中加入有成核剂纳米硫酸钡1200～3000ppm，纺丝熔体的粘度为0.7～1.0dl/g，在纺丝的喷丝板与环吹筒之间添加有10-30mm缓冷环吹装置，后牵伸倍率为3.5～3.8倍。
所述成核剂纳米硫酸钡的加入方式为：（1）、成核剂纳米硫酸钡在对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应之前或酯化反应之后，以乙二醇悬浮液的形式加入；（2）在纺丝装置熔体管道中，将熔体从过滤器的三通接口取出与成核剂纳米硫酸钡混合后再通过三通接口注入到过滤器中。
切片间接纺过程如下：将大有光PET切片干燥后经螺杆挤压形成熔体后，进入纺丝装置熔体管道，熔体经过过滤器后进入纺丝箱体，经过纺丝箱体内的计量泵精确计量后，从喷丝板细孔中挤出后，在环吹筒的环吹风冷却及卷绕拉伸张力作用下逐渐变细并凝固成形；从纺丝机出来的丝条经过卷绕机喂入盛丝桶，用于后牵伸；所述切片间接纺过程，熔体中加入有成核剂纳米硫酸钡1200～3000ppm，纺丝熔体的粘度为0.7～1.0dl/g，在纺丝的喷丝板与环吹筒之间添加有10-30mm缓冷环吹装置，后牵伸倍率为3.5～3.8倍。
所述成核剂纳米硫酸钡的加入方式为：将含有成核剂纳米硫酸钡的PET切片母粒与大有光PET切片通过螺杆挤出机熔融共混。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：（1）本发明缝纫线专用涤纶短纤维纤度0.7-0.9dtex断裂强度达6.40cn/dtex以上。（2）本发明成核剂纳米硫酸钡的加入量增加到1200-3000ppm，增加冷结晶晶核、增强冷结晶能力，后纺过程中结晶容易快速形成，结晶尺寸小，在后牵伸过程中大分子的取向较容易保持，得到的成品纤维的初始模量和热机械稳定性都会较高。（3）采用高粘度聚酯熔体纺丝，粘度范围0.7-1.0dl/g，有助于提高强度。（4）配套高粘度聚酯熔体纺丝，采用在喷丝板与环吹筒之间添加10-30mm缓冷装置，使熔体细流出喷丝板后不是被骤冷，而是缓慢的冷却，使冷却速率降低，延长熔态区，固化点下移，从而减少了喷头拉伸的张力，使初生纤维的预取向度减少，以利于后牵伸倍数提高，可获得高强力的纤维。（5）提高成品纤维强度最主要的手段是提高后加工过程中的牵伸倍率，实验证明牵伸倍率每提高0.1倍,成品纤维强度可提高0.13cN/dtex左右。本发明牵伸倍率较常规有光涤纶短纤维提高0.2倍，提高到3.5-3.8倍。倍率高，使纤维内部伸直链段的数目增多，折叠链段的数目减少，这些片晶之间的连接链增加，从而提高了取向高聚物纤维的力学强度和韧性。（6）加入成核剂硫酸钡的三种方法均能实现成核剂的均匀分散，以实现高强细旦的产品。
附图说明
图1为本发明实施例1的生产流程图；
图2为本发明实施例4的生产流程图；
图3为本发明实施例7的生产流程图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
采用熔体直接纺，成核剂纳米硫酸钡在对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应之前或酯化反应之后，以乙二醇悬浮液的形式加入，高强细旦有光涤纶短纤维的生产流程如图1所示。
本实施例采用熔体直接纺生产线，纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度为1200ppm，表1为熔体直接纺生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数。
表1：生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数
表2是应用本实施例在熔体直接纺生产线，获得的产品主要物理性能指标。
表2：高强细旦涤纶短纤维的主要物理性能指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 熔体直接纺 |
| 1 | 断裂强度 | cN/dtex | 6.40 |
| 2 | 断裂伸长率 | % | 20.4 |
| 3 | 线密度 | dtex | 0.90 |
| 4 | 长度 | mm | 37.5 |
| 5 | 卷曲数 | 个／25mm | 10.8 |
| 6 | 卷曲度 | % | 12.9 |
| 7 | 断裂强度变异系数 | % | 5.2 |
| 8 | 断裂伸长变异系数 | % | 18.7 |
| 9 | 10%定伸长强度 | cN/dtex | 4.15 |
实施例2
将实施例1中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为为3000ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.87dtex，断裂强度为6.46cn/dtex。
实施例3
将实施例1中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为为1500ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.89dtex，断裂强度为6.41cN/dtex。
实施例4
采用熔体直接纺，在纺丝装置熔体管道中，在熔体直接纺丝管道上增加辅助设备直接添加成核剂，将熔体从过滤器的三通接口取出与成核剂纳米硫酸钡混合后再通过三通接口注入到过滤器中，高强细旦有光涤纶短纤维的生产流程如图2所示
本实施例采用熔体直接纺生产线，在熔体直接纺丝管道上增加辅助设备直接添加成核剂，纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度为1200ppm，表3为熔体直接纺生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数。
表3：生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数
表4是应用本实施例在熔体直接纺生产线，在熔体直接纺丝管道上增加辅助设备直接添加成核剂，获得的产品主要物理性能指标。
表4：高强细旦涤纶短纤维的主要物理性能指标
实施例5
将实施例4中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为为3000ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.87dtex，断裂强度为6.48cN/dtex。
实施例6
将实施例4中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为为1500ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.89dtex，断裂强度为6.43cN/dtex。
实施例7
采用切片间接纺，含有硫酸钡的PET切片母粒与大有光PET切片通过螺杆挤出机熔融共混加入，高强细旦有光涤纶短纤维的生产流程如图3所示。
本实施例采用切片间接纺生产线，纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度为1200ppm，表5为熔体直接纺生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数。
表5：生产高强细旦涤纶短纤维的主要工艺参数
表6是应用本实施例在切片间接纺生产线，获得的产品主要物理性能指标。
表6：高强细旦涤纶短纤维的主要物理性能指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 切片间接纺 |
| 1 | 断裂强度 | cN/dtex | 6.43 |
| 2 | 断裂伸长率 | % | 19.6 |
| 3 | 线密度 | dtex | 0.90 |
| 4 | 长度 | mm | 37.2 |
| 5 | 卷曲数 | 个／25mm | 11.2 |
| 6 | 卷曲度 | % | 13.0 |
| 7 | 断裂强度变异系数 | % | 6.0 |
| 8 | 断裂伸长变异系数 | % | 21.2 |
| 9 | 10%定伸长强度 | cN/dtex | 4.34 |
实施例8
将实施例1中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为3000ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.87dtex，断裂强度为6.47cN/dtex。
实施例9
将实施例1中纳米硫酸钡在聚对苯二甲酸乙二酯中的浓度改为1500ppm，其他主要工艺参数不变，获得的高强细旦涤纶短纤维线密度为0.88dtex，断裂强度为6.45cN/dtex。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，将对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应制得对苯二甲酸乙二醇酯熔体后，经过预缩聚、终缩聚、纺丝交接点后以一定压力后进入纺丝装置熔体管道，熔体经过增压泵、过滤器后进入纺丝箱体，经过纺丝箱体内的计量泵精确计量后，从喷丝板细孔中挤出后，在环吹筒的环吹风冷却及卷绕拉伸张力作用下逐渐变细并凝固成形；从纺丝机出来的丝条经过卷绕机喂入盛丝桶，用于后牵伸；其特征在于：熔体中加入有成核剂纳米硫酸钡1200～3000ppm，纺丝熔体的粘度为0.7～1.0dl/g，在纺丝的喷丝板与环吹筒之间添加有10-30mm缓冷环吹装置，后牵伸倍率为3.5～3.8倍。
2. 根据权利要求1所述的高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述成核剂纳米硫酸钡的加入方式为：成核剂纳米硫酸钡在对苯二甲酸与乙二醇聚酯酯化反应之前或酯化反应之后，以乙二醇悬浮液的形式加入。
3. 根据权利要求1所述的高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述成核剂纳米硫酸钡的加入方式为：在纺丝装置熔体管道中，将熔体从过滤器的三通接口取出与成核剂纳米硫酸钡混合后再通过三通接口注入到过滤器中。
4.一种高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，将大有光 PET切片干燥后经螺杆挤压形成熔体后，进入纺丝装置熔体管道，熔体经过过滤器后进入纺丝箱体，经过纺丝箱体内的计量泵精确计量后，从喷丝板细孔中挤出后，在环吹筒的环吹风冷却及卷绕拉伸张力作用下逐渐变细并凝固成形；从纺丝机出来的丝条经过卷绕机喂入盛丝桶，用于后牵伸；其特征在于：熔体中加入有成核剂纳米硫酸钡1200～3000ppm，纺丝熔体的粘度为0.7～1.0dl/g，在纺丝的喷丝板与环吹筒之间添加有10-30mm缓冷环吹装置，后牵伸倍率为3.5～3.8倍。
5. 根据权利要求4所述的高强细旦有光涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述成核剂纳米硫酸钡的加入方式为：将含有成核剂纳米硫酸钡的PET切片母粒与大有光 PET切片通过螺杆挤出机熔融共混。
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