CN106032583A - 一种聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，采用分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯在萘烷中溶胀为悬浮液，经双螺杆挤出机溶解、剪切，聚乙烯大分子链充分解缠形成均匀的纺丝液，再经喷丝板喷丝，丝束在热风循环系统中脱除萘烷，并经预拉伸，进行一个或多个热拉伸步骤，再经一个或多个松aa弛步骤，得到纤度为22dtex~1776dtex的聚乙烯细旦导湿纤维，所述热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室。本发明提供的聚乙烯细旦导湿纤维，比常规聚乙烯纤维品种更加轻薄柔软，并且保持了高强高模特性，纤维截面呈椭圆形、卵形、狗骨形或豆形等异形，轴向有微细沟槽，导湿效果较湿法纤维有明显改善，服用性能明显提高，其织物有导湿、快干、舒爽的性能。
Description
技术领域
本发明涉及合成纤维生产技术领域，具体涉及一种聚乙烯纤维的制造方法。
背景技术
粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，分子链呈平面锯齿形，结构规整，没有庞大的侧基，结晶度高，分子链不含亲水基团，规整有序的化学结构赋予了聚乙烯纤维高强度、高模量、高能量吸收性以及耐切割等优异性能，能满足防护用品的功能需求，因此在缆绳绳索、无纺布、硬质防弹衣等领域具有极高的应用价值。但其本身结构规整，缺乏亲水性，无法兼顾防护服用的舒适性，因此，一直以来国内外对该纤维在导湿性能要求较高的软质防护用品及服用家纺等领域的应用关注较少。湿法纺丝所制备的聚乙烯纤维，单丝纤度在2.0dtex以上，质地粗硬，服用性差；截面呈圆形，结构致密，缺少微孔和缝隙，纤维导湿效果差，限制了其在服用防护用品中的应用和发展。
专利CN201110090624.3公开了一种超高分子量聚乙烯细旦纤维的制备方法，预牵伸总倍数为15~35倍，牵伸介质为35~50℃的空气、水或油；热拉伸总倍数为35~50倍，热拉伸之前，将原丝在20~40℃，湿度30%~60%条件下静置48~72小时。所制备纤维总旦数30~400D，断裂强度35cN/dtex以上。专利CN200610170738.8公开一种超高分子量聚乙烯冻胶法连续直纺细旦丝生产方法，该方法特点为一步连续，工艺流程紧凑，产品均一性高。美国Honeywell公司在专利 US20130225022A1中公开了一种制备超高分子量聚乙烯纤维的方法，采用传统凝胶纺丝工艺，所制备纤维截面各不相同，可以是圆形、扁平、椭圆形或具有一个或多个规则或不规则的线性或纵向轴突的多叶形横截面。
以上专利所制备纤维主要立足于纤维的高强高模特性，或优化生产工艺，或改进生产方法，但均不涉及纤维的细旦导湿性能，没有克服聚乙烯纤维缺乏亲水性，服用舒适性差的缺点，轴向无沟槽且没有一定的自然卷曲，不能通过微细沟槽的芯吸效应实现纤维的吸湿、导湿和排湿作用。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，制成的纤维保持高强高模、耐切割等优异性能的同时，导湿效果良好，服用舒适性大大提高。
技术方案：一种聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，采用分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯在萘烷中溶胀为悬浮液，经双螺杆挤出机溶解、剪切，聚乙烯大分子链充分解缠形成均匀的纺丝液，再经喷丝板喷丝，丝束在热风循环系统中脱除萘烷，并经预拉伸，进行一个或多个热拉伸步骤，再经一个或多个松弛步骤，得到纤度为22dtex~1776dtex的聚乙烯细旦导湿纤维，所述热风循环系统为有流动氮气的封闭加热腔室。腔室位于喷丝头后部，氮气为不活泼气体，使萘烷溶剂闪蒸，在刚出喷丝板的原丝表面迅速形成稳定的皮层结构，在继续干燥过程中，内部的萘烷不断挥发，纤维体积发生径向收缩，表面皮层形成纵向微细沟槽，具有导湿效应。
进一步，所述超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为1:20~3:20，使聚乙烯充分溶剂化。
进一步，所述热风循环系统中的热风从丝束侧面吹出，使丝束迎风面和背风面产生不对称冷却，在一个或多个热拉伸过程中，由于聚乙烯分子聚集态结构因冷却不同而使拉伸应力不同，使纤维形成椭圆形、卵形、狗骨形或豆形等异形截面，且具有自然卷曲，蓬松柔软。
优选的，所述热风循环系统中风温为70~150℃，风量为50~180m3/h；此温度下萘烷闪蒸，刚出喷丝板的原丝表面迅速形成稳定的皮层结构，同时丝束产生适度不对称冷却，形成异性截面。
进一步，所述预拉伸的拉伸倍率为1.0~5.0，聚乙烯原料无定形区取向，初步形成稳定结构。
进一步，丝束在所述热风循环系统中进行一个或多个的热拉伸，热拉伸温度为90~160℃，热拉伸倍率为2~10，再进行一个或多个松弛处理，松弛温度为90~160℃，松弛伸倍率不大于1.0；可使纤维有一定的自然卷曲，与已知品种相比较为蓬松，提高导湿效果。
有益效果：1、本发明提供的聚乙烯细旦导湿纤维，单丝纤度0.33~2.0dtex，束丝纤度22 ~1776dtex，比常规聚乙烯纤维品种更加轻薄柔软，并且保持了高强高模特性，断裂强度15~35cN/dtex，断裂伸长率2%~6%；2、纤维截面呈椭圆形、卵形、狗骨形或豆形等异形，轴向有微细沟槽，导湿效果较湿法纤维有明显改善，服用性能明显提高，其织物有导湿、快干、舒爽的性能；3、纤维在松弛过程中产生自然卷曲，与已知品种相比更为蓬松，手感更加柔软舒适，并有助于改善导湿效果；4、具有较好的纺丝成形稳定性和高品质纤维质量的效果，具有良好的纺织加工性能。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图；
图2为干、湿法生产的纤维在墨水中的自吸高度对比；
图3为聚乙烯细旦导湿纤维截面显微图；
图4为聚乙烯细旦导湿纤维表面显微图。
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：
实施例1：一种聚乙烯超细旦纤维的生产工艺：
制备聚乙烯粉末在萘烷中的溶胀悬浮液，分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为1:10，经双螺杆挤出机挤压剪切，充分溶解得聚乙烯溶液，螺杆各区温度为90～180℃；聚乙烯溶液经喷丝板喷丝，丝束由热风循环系统脱除萘烷，热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室，风温145℃，风量135 m3/h；经预拉伸，拉伸倍率为3.0，并在一个或多个步骤中热拉伸，多级热拉伸热箱温度为140～150℃，热拉伸总倍率为5.0；再经一个或多个松弛步骤，松弛温度146℃，松弛倍率1.0，制得聚乙烯细旦导湿纤维。
得到的聚乙烯超细旦纤维纤度为445dtex，强度28.21CN/dtex，断裂伸长率5.96%，模量1215CN/dtex，芯吸高度大于10cm。图2为湿法聚乙烯纤维（左）和本实施的聚乙烯细旦导湿纤维（右）同时浸入5%墨水中5min后染色高度对比，湿法聚乙烯纤维染色高度1cm，细旦导湿纤维染色高度＞10cm，可以看出细旦导湿纤维具有明显的导湿特性。
由图3、4可以看出，所制细旦导湿纤维截面异形，且纵向有沟槽，可保持高强高模、耐切割等优异性能的同时，通过微细沟槽的芯吸效应实现纤维的吸湿、导湿、排湿作用，服用舒适性有很大提高。用此纤维配合其它纤维原料或钢丝生产的防护手套，与其它化纤手套或同类型产品相比，具有明显的吸湿透汗效果，长期佩戴不闷燥，在提升防护效果的同时，增加了产品使用的舒适度。
实施例2：一种聚乙烯超细旦纤维的生产工艺：
制备聚乙烯粉末在萘烷中的溶胀悬浮液，分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为1:20，经双螺杆挤出机挤压剪切，聚乙烯料充分解缠聚乙烯溶液，螺杆各区温度为90～180℃；聚乙烯溶液喷丝板喷丝，丝束由热风循环系统脱除萘烷，热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室，风温70℃，风量160 m3/h；经预拉伸，拉伸倍率为1.0，并在一个或多个步骤中热拉伸，多级热拉伸热箱温度为120～140℃，热拉伸总倍率为8.0；再经一个或多个松弛步骤，松弛温度120℃，松弛倍率0.8，制得聚乙烯细旦导湿纤维。
纤维纤度 1676dtex，强度32.69CN/dtex，断裂伸长率2.66%，模量1319CN/dtex，芯吸高度大于14cm。
此纤维或配合其它纤维生产的面料，具有凉爽、吸汗透气的效果，用于夏季家纺床上用品、汽车座椅靠垫、休闲运动面料等，在提升舒适度的同时，具有一定的节能效果。
实施例3：一种聚乙烯超细旦纤维的生产工艺：
制备聚乙烯粉末在萘烷中的溶胀悬浮液，分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为1:10，经双螺杆挤出机挤压剪切，聚乙烯料充分解缠聚乙烯溶液，螺杆各区温度为90～180℃；聚乙烯溶液经喷丝板喷丝，丝束由热风循环系统脱除萘烷，热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室，风温110℃，风量90 m3/h；经预拉伸，拉伸倍率为4.0，并在一个或多个步骤中热拉伸，多级热拉伸热箱温度为90～120℃，热拉伸总倍率为10.0；再经一个或多个松弛步骤，松弛温度90℃，松弛倍率0.6，制得聚乙烯细旦导湿纤维。
纤维纤度22dtex，强度35CN/dtex，断裂伸长率2.07%，模量1310CN/dtex，芯吸高度大于10cm。
用此纤维或配合其它纤维可制成超舒爽透气的轻薄织物，用于家纺用品或休闲运动服装等，也可用于渔线和医疗用品行业。
实施例4：一种聚乙烯超细旦纤维的生产工艺：
制备聚乙烯粉末在萘烷中的溶胀悬浮液，分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为3:20，经双螺杆挤出机挤压剪切，聚乙烯料充分解缠聚乙烯溶液，螺杆各区温度为90～180℃；聚乙烯溶液经喷丝板喷丝，丝束由热风循环系统脱除萘烷，热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室，风温150℃，风量50 m3/h；经预拉伸，拉伸倍率为5.0，并在一个或多个步骤中热拉伸，多级热拉伸热箱温度为150～160℃，热拉伸总倍率为2.0；再经一个或多个松弛步骤，松弛温度160℃，松弛倍率0.4，制得聚乙烯细旦导湿纤维。
纤维纤度 221dtex，强度30.18CN/dtex，断裂伸长率2.35 %，模量1320CN/dtex，芯吸高度大于10cm。
用此纤维或配合其它纤维可生产渔线、缝纫线和导湿透气针织布等，特别是极具舒适感的轻薄透气防切割手套。
Claims (6)
1.一种聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：采用分子量为400万~800万的纤维用超高分子量聚乙烯在萘烷中溶胀为悬浮液，经双螺杆挤出机溶解、剪切，聚乙烯大分子链充分解缠形成均匀的纺丝液，再经喷丝板喷丝，丝束在热风循环系统中脱除萘烷，并经预拉伸，进行一个或多个热拉伸步骤，再经一个或多个松弛步骤，得到纤度为22dtex~1776dtex的聚乙烯细旦导湿纤维，所述热风循环系统为氮气流通的封闭加热腔室。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯与萘烷的质量配比为1:20~3:20。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：所述热风循环系统中的热风从丝束侧面吹出，使丝束迎风面和背风面产生不对称冷却。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：所述热风循环系统中风温为70~150℃，风量为50~180m3/h。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：所述预拉伸的拉伸倍率为1.0~5.0。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯细旦导湿纤维的制备方法，其特征在于：丝束在所述热风循环系统中进行一个或多个的热拉伸，热拉伸温度为90~160℃，热拉伸倍率为2~10，再进行一个或多个松弛处理，松弛温度为90~160℃，松弛伸倍率不大于1.0。
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