CN106222787B - 一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法 - Google Patents

一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了化纤生产领域内的一种废弃再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，包括以下步骤：将光热响应母粒、再生聚酯瓶片原料干燥处理，再进行混合，然后将混合料进行螺杆熔融挤压得到熔体，再经过滤、熔融纺丝、冷却成型、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶、集束、牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型、切断处理，制成光热响应短纤维。通过光热响应母粒、再生聚酯瓶片共混与熔融纺丝，制备得到光热响应短纤维，其制备方法合理，可操作性强，易于工业化实施，制得的光热响应短纤维主要用于汽车内饰、窗帘布、装饰布等纺织品，具有优异的近红外线和可见光吸收、蓄热和放出热量、温度调节等功能。

Description

一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种功能性再生聚酯纤维，尤其涉及一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，属于资源再生领域和化学纤维技术制造领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，功能性纺织品现已成为日常生活的必需品，且应用领域越来越广泛。
中国专利数据库中公开了一种具有吸收红外线功能的纤维、其制法及纺织品的专利技术，该专利的申请号：CN201010239057.9；申请日：2010-07-27；公开号：CN102337603A，公开日：2012-02-01，该具有吸收红外线功能的纤维中，含纤维主体以及添加分散于该纤维主体的内部的具有吸收红外线功能的粉体。将具有吸收红外线功能的粉体与单体掺合,再聚合成聚合物,或将粉体与聚合物直接混掺,接着将混掺粉体的聚合物复合材料以纺丝工程加工,形成具有吸收红外线功能的纤维,并利用此纤维制成具有吸收红外线功能的纺织品。所述的粉体主要包括掺杂镓、锑或镓和锑元素组合的氧化锌粉体，或者具有掺杂元素的所述氧化锌粉体的组合，且在所述具有吸收红外线功能的纤维中，以纤维主体与粉体的总重量计，所述粉体为0.1 至 10 重量百分比。添加本发明的具有吸收红外线功能的粉体所制成的纺织品。其不足之处在于：通过该配方制备改性纤维材料，氧化锌粉体与聚酯材料之间的相容性差，制造困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，使制得的纤维具有良好的吸收红外线的功能，可通过放出热量进行温度调节，其制备方法合理，可操作性强，易于工业化实施。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；
2）对光热响应母粒进行干燥处理；所述光热响应母粒中含有重量含量5～15%的光热响应添加剂与重量含量85～95%的再生聚酯瓶片，所述光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂=1：（0.5~0.8）：（0.35~0.48）：（0.66~0.79）：（0.08~0.15）：（0.10~0.15）。
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和经过干燥处理的光热响应母粒均匀混合，得到混合料；
4）将混合料通过螺杆挤压熔融得到熔体，然后，经熔体过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶；
5）对桶内的丝进行集束处理，经过油浴牵伸和蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型、切断，制得光热响应短纤维。
上述光热响应添加剂中， ITO为氧化铟锡，结构式为In2O5Sn，其具有良好的光透射作用；ATO为氧化锡锑，结构式为Sb2 O5Sn，其对可见光透射率高，且具有良好的抗静电作用；ZrC为碳化锆，其对可见光具有良好的吸收作用；ZrO2为二氧化锆，其性质稳定，纳米级的二氧化锆可在再生聚酯瓶片的溶体中均匀分散成单体纳米颗粒，其分散在熔体中时，除具有纳米粉体的特性外，还具有更高的活性、易加入等特性，可与ITO、ATO、ZrC产生吸附作用，使得ITO、ATO、ZrC能更好地分散在熔体中，从而改善金属氧化物与聚酯材料之间的相容性。三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为偶联改性剂，其具有将有机材料与无极材料良好结合的作用，使得无机才能与有机材料具有良好的相容性。本发明的光热响应短纤维是一种能将光能转换成热能的功能性纺织材料，其通过调整材料的不同导电度，使不同波长的光线被吸收或反射，拉长光在纤维内部滞留时间，增加纺织品温度，达到发热效果，不仅可以吸收可见光和红外线，实现从光能转变成热能的保温功能，而且还可以实现热能储存控制和温度调控功能。该纤维主要用于车用内饰、窗帘布、装饰布等纺织品。蓄热调温纤维纺织品具有双向温度调节作用，能根据外界环境温度的变化，伴随纤维纺织品中所包含的光热响应材料发生的变化，从环境中吸收热量储存于纤维纺织品内部，或放出其中储存的热量，在纤维或纺织品周围形成温度基本恒定的微气候，通过这种吸热和放热过程，实现温度调节功能。本发明对人们生活质量、提升纺织品的附加值有着重要的实际意义。该方法制备工艺合理，可操作性强，易于工业化实施；采用再生聚酯瓶片替代用聚酯原生料制备光热响应短纤维，减轻了废弃物对环境的危害，解决了环境保护问题，具有良好的经济效益和社会效益。
步骤1）中所述的再生聚酯瓶片预处理主要包括对原料的分拣、粉碎、清洗和干燥；干燥处理时，将清洗干净的原料投入真空转鼓干燥机中，在转鼓夹套中通入蒸汽或导热油，同时转动转鼓，温度保持130～160℃，并通过真空泵抽真空，真空度保持在0.06～0.1MPa，干燥时间8～12小时，最好是使干燥后的再生聚酯瓶片料水分含量控制在100ppm以下。
步骤2）中所述光热响应母粒干燥处理是将原料投入到通入干燥热空气的密封料仓中，温度保持120～140℃，干燥时间10～12小时，最好是使干燥后的光热响应母粒水分含量控制在60ppm以下。
步骤3）中混料时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的3～8%。
步骤4）中所述混合料进入螺杆熔融挤压，螺杆各区温度控制在260～310℃之间，螺杆挤压机机头压力控制在10～18 MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为120～250目，过滤器温度控制在260～290℃。此外，步骤4）中所述熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在4～6MPa，纺丝箱体温度保持在260～290℃；环吹风的温度为15～32℃，风速为0.6～2米/秒；卷绕速度为800～1200米/分钟。
步骤5）中落桶后的整批丝束经集束生头、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型，之后经切断制成光热响应短纤维；所述油浴牵伸温度为60～80℃，蒸汽箱温度为90～120℃，热定型温度为120～150℃，热定型时间为15～30分钟。
本发明获得的光热响应短纤维纤度为2.6～2.8dtex，断裂强度≥5.1cN/dtex，断裂伸长率为25～36%，长度为38mm、51mm、65mm或76mm，卷曲数10～13(个•25mm-1)，含油率0.13～0.20%，180℃干热收缩率≤6.5%。
具体实施方式
实施例1
一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，是以光热响应母粒与再生聚酯瓶片为原料，经过预处理、转鼓干燥、熔融纺丝、冷却成型、卷绕上油、牵引、卷曲、热定型、切断等工序，得到光热响应短纤维；具体包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；再生聚酯瓶片由废弃PET瓶料加工制成，预处理时，对再生聚酯瓶片进行分拣、粉碎、清洗和干燥，干燥是将清洗干净的再生聚酯瓶片料投入真空转鼓干燥机内，在转鼓夹套中通入压力0.3～0.6MPa的蒸汽或导热油，温度保持130℃，同时开动真空泵抽真空，真空度保持在0.06MPa，干燥时间12小时，干燥后的再生聚酯瓶片料水分含量控制在100ppm以下。
2）对光热响应母粒进行干燥处理；将光热响应母粒投入到密封料仓中，密封料仓底部通入干燥热空气，温度保持120℃，干燥时间12小时，干燥后的光热响应母粒水分含量控制在60ppm以下。该光热响应母粒中，含有重量含量5%的光热响应添加剂与重量含量95%的再生聚酯瓶片，光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂=1： 0.5： 0.35： 0.66： 0.08： 0.10。
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和干燥处理的光热响应母粒送入计量喂料机中混合，得到混合料；混合时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的3%。
4）将混合料送入螺杆挤压机中经螺杆挤压熔融得到熔体，对熔体依次进行过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶处理；螺杆各区温度控制在260℃，螺杆挤压机机头压力控制在10MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为120目，过滤器的过滤总面积为4.5m2，过滤器温度控制在260℃；熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在4MPa，纺丝箱体温度保持在260℃；环吹风的温度为15℃，风速为0.6米/秒；卷绕速度为800米/分钟。
5）对桶内的丝进行集束处理，满桶后的整批丝束经集束、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型；油浴牵伸温度为60℃，蒸汽箱温度为90℃，热定型温度为120℃，时间为15分钟，最后切断，得到光热响应短纤维。
所述光热响应短纤维产品的纤度为2.6～2.8dtex，断裂强度≥5.1cN/dtex，断裂伸长率为25～36%，长度为38mm、51mm、65mm或76mm，卷曲数10～13(个•25mm-1)，含油率0.13～0.20%，180℃干热收缩率≤6.5%。
实施例2
一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；包括对原料的分拣、粉碎、清洗和干燥；干燥处理时，将清洗干净的原料投入真空转鼓干燥机中，在转鼓夹套中通入蒸汽或导热油，同时转动转鼓，温度保持160℃，并通过真空泵抽真空，真空度保持在0.1MPa，干燥时间8小时。
2）对光热响应母粒进行干燥处理；干燥处理是将光热响应母粒投入到通入干燥热空气的密封料仓中，温度保持140℃，干燥时间10小时。所述光热响应母粒中含有重量含量15%的光热响应添加剂与重量含量85%的再生聚酯瓶片，所述光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂=1： 0.8：0.48： 0.79： 0.15： 0.15。
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和经过干燥处理的光热响应母粒送入计量喂料机中混合，得到混合料；混料时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的8%。
4）将混合料通过螺杆挤压机的螺杆挤压熔融得到熔体，然后，经熔体过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶；混合料进入螺杆熔融挤压，螺杆各区温度控制在310℃，螺杆挤压机机头压力控制在18 MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为250目，过滤器温度控制在290℃；熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在6MPa，纺丝箱体温度保持在290℃；环吹风的温度为32℃，风速为2米/秒；卷绕速度为1200米/分钟。
5）对桶内的丝进行集束处理，落桶后的整批丝束经集束生头、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型，之后经切断制成光热响应短纤维，牵伸总倍率控制在3.5倍，切断长度为38mm；所述油浴牵伸温度为80℃，蒸汽箱温度为120℃，热定型温度为150℃，热定型时间为15～30分钟。
实施例3
一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；包括对原料的分拣、粉碎、清洗和干燥；干燥处理时，将清洗干净的原料投入真空转鼓干燥机中，在转鼓夹套中通入蒸汽或导热油，同时转动转鼓，温度保持145℃，并通过真空泵抽真空，真空度保持在0.08MPa，干燥时间10小时。
2）对光热响应母粒进行干燥处理；干燥处理是将光热响应母粒投入到通入干燥热空气的密封料仓中，温度保持130℃，干燥时间10小时。所述光热响应母粒中含有重量含量10%的光热响应添加剂与重量含量90%的再生聚酯瓶片，所述光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂=1：0.6：0.40： 0.72： 0.12： 0.12。
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和经过干燥处理的光热响应母粒送入计量喂料机中混合，得到混合料；混料时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的5%。
4）将混合料通过螺杆挤压机的螺杆挤压熔融得到熔体，然后，经熔体过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶；混合料进入螺杆熔融挤压，螺杆各区温度控制在285℃，螺杆挤压机机头压力控制在15 MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为200目，过滤器温度控制在280℃；熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在5MPa，纺丝箱体温度保持在280℃；环吹风的温度为22℃，风速为1.5米/秒；卷绕速度为1000米/分钟。
5）对桶内的丝进行集束处理，落桶后的整批丝束经集束生头、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型，之后经切断制成光热响应短纤维；所述油浴牵伸温度为70℃，蒸汽箱温度为100℃，热定型温度为135℃，热定型时间为20分钟。
按照本实施例方法制备的光热响应短纤维，后纺牵伸总倍率控制在4.0倍。
实施例4
一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；包括对原料的分拣、粉碎、清洗和干燥；干燥处理时，将清洗干净的原料投入真空转鼓干燥机中，在转鼓夹套中通入蒸汽或导热油，同时转动转鼓，温度保持130℃，并通过真空泵抽真空，真空度保持在0.1MPa，干燥时间10小时。
2）对光热响应母粒进行干燥处理；干燥处理是将光热响应母粒投入到通入干燥热空气的密封料仓中，温度保持120℃，干燥时间10小时。所述光热响应母粒中含有重量含量12%的光热响应添加剂与重量含量88%的再生聚酯瓶片，所述光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：三异硬脂酰基钛酸异丙酯偶联改性剂=1： 0.5：0.48： 0.7： 0.15： 0.10。
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和经过干燥处理的光热响应母粒送入计量喂料机中混合，得到混合料；混料时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的8%。
4）将混合料通过螺杆挤压机的螺杆挤压熔融得到熔体，然后，经熔体过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶；混合料进入螺杆熔融挤压，螺杆各区温度控制在260～280℃之间，螺杆挤压机机头压力控制在12MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为120目，过滤器温度控制在290℃；熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在4～6MPa，纺丝箱体温度保持在290℃；环吹风的温度为32℃，风速为0.6米/秒；卷绕速度为800米/分钟。
5）对桶内的丝进行集束处理，落桶后的整批丝束经集束生头、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型，之后经切断制成光热响应短纤维；所述油浴牵伸温度为80℃，蒸汽箱温度为100℃，热定型温度为120℃，热定型时间为30分钟。
按照本实施例方法制备的光热响应短纤维，后纺牵伸总倍率控制在4.2倍。
上述实施例1-4获得的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维，对近红外线、可见光均具有良好的吸收作用。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对再生聚酯瓶片进行预处理；
2）对光热响应母粒进行干燥处理；所述光热响应母粒中含有重量含量5～15%的光热响应添加剂与重量含量85～95%的再生聚酯瓶片，所述光热响应添加剂由纳米级的ITO、ATO、ZrO2 、ZrC和偶联改性剂复配制成，光热响应添加剂中各组分的重量比为ITO：ATO：ZrO2：ZrC：偶联改性剂=1：（0.5~0.8）：（0.35~0.48）：（0.66~0.79）：（0.08~0.15）：（0.10~0.15），所述偶联改性剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯；
3）将经过预处理的再生聚酯瓶片和经过干燥处理的光热响应母粒均匀混合，得到混合料；
4）将混合料通过螺杆挤压熔融得到熔体，然后，经熔体过滤、计量纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落桶；
5）对桶内的丝进行集束处理，经过经集束生头、油浴牵伸、蒸汽牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型、切断，制得光热响应短纤维。
2.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤1）中所述的再生聚酯瓶片预处理主要包括对原料的分拣、粉碎、清洗和干燥；干燥处理时，将清洗干净的原料投入真空转鼓干燥机中，在转鼓夹套中通入蒸汽或导热油，同时转动转鼓，温度保持130～160℃，并通过真空泵抽真空，真空度保持在0.06～0.1MPa，干燥时间8～12小时。
3.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤2）中所述光热响应母粒干燥处理是将原料投入到通入干燥热空气的密封料仓中，温度保持120～140℃，干燥时间10～12小时。
4.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤3）中混料时，光热响应母粒用量为再生聚酯瓶片重量的3～8%。
5.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤4）中所述混合料进入螺杆熔融挤压，螺杆各区温度控制在260～310℃之间，螺杆挤压机机头压力控制在10～18 MPa，熔融后的熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为120～250目，过滤器温度控制在260～290℃。
6.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤4）中所述熔体从过滤器出来后经过计量泵计量进入纺丝箱体，从喷丝板挤出原丝，纺丝箱体前压力保持在4～6MPa，纺丝箱体温度保持在260～290℃；环吹风的温度为15～32℃，风速为0.6～2米/秒；卷绕速度为800～1200米/分钟。
7.根据权利要求1所述的再生聚酯瓶片制备光热响应短纤维的方法，其特征在于：步骤5）中，所述油浴牵伸温度为60～80℃，蒸汽箱温度为90～120℃，热定型温度为120～150℃，热定型时间为15～30分钟。
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