CN108842196A - 一种pbt/pp三维卷曲单孔纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，属于中空纤维纺丝技术领域。其以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。本发明制备的PBT/PP三维卷曲单孔纤维具有优异的中空保温性能，较高的卷曲弹性使之兼具较好的蓬松性，使其适宜用作各种填充材料、盖被等防寒用品。

Description

一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，属于中空纤维纺丝技术领域。
背景技术
中国已成为世界最大的聚酯纤维生产及应用大国。随着生活品质不断的提高，消费者对兼具舒适、美观、健康等复合功能纺织品的需求日益增大，越来越注重多功能纤维的研究开发和应用。具有保形抗皱的弹性纤维是综合舒适性产品中重要的产品之一，其易护理性既满足快节奏的现代生活同时省去免熨烫过程可以实现低碳、节能减排。现有弹性主要包括了氨纶弹性纤维、聚醚酯类弹性纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维等，目前弹性保形纤维已经在牛仔、运动服、内衣、丝袜等多个领域得到广泛应用。复合弹性纤维可以通过纺丝原料的筛选优化，调控成形工艺，实现弹性与抗皱保形性能的平衡。
聚酯和聚酰胺等的合成纤维，由于其优异的物理和化学特性，不仅衣料用而且也在工业上广泛地使用着，顾在工业上有其重要的价值。但是，这些合成纤维在其单丝纤度方面具有单一的分布，另外单丝纤度大和其横断面形状单纯，因此与真丝、棉花和麻等天然纤维相比风格和光泽单调。另外上述合成纤维具有冷调且有滑腻感的手感成为低品位的产品。为了改善合成纤维的上述缺点，广泛地进行着使合成纤维的横断面形状异形化或使纤维中空化。
中空纤维是指纤维轴向有细管状空腔的化纤，贯通纤维轴向具有管状空腔的化学纤维，其可用于冬装、被褥和衬垫用絮片等，或组装成微滤、超滤、透析、气体分离、反渗透及蒸发渗透器等。中空纤维相对于普通纤维来说更轻更保暖，其高中空结构减少了纤维20％的重量，并且能包含大量静止空气，使其织物在轻便的同时保暖性能却比普通同质面料提高了65％，产品成为面料时能够带来更加丰厚糯滑的舒适手感，相较日常厚重保暖面料而言，更容易透湿，使面料长时间保持干爽舒适。
中空纤维按作用分为两类，一种为絮片用，中空度要求不高，约30％-100％，主要追求轻而保暖，为了提高其回弹率，还可制成偏芯中空纤维，经热处理而形成三维卷曲；一种为分离膜用，中空度和截面圆整度要求高，膜壁微孔及其分布有一定要求，还可涂一层或两层不同超薄分离层，以提高分离效果和选择性。
中空纤维一般采用环形中空、C形或偏心中空喷丝板通过熔纺(涤纶等)或溶液纺成纤；或用中空型(个别用C形)喷丝板，通过干湿纺或熔纺成纤，有些中心部还需通入空气或不同组成的凝固液，制成系列产品。
现有的中空纤维基于质量考量通常采用PET或PET及其共混物制备，但PET的吸湿性较差，制成的衣物比同类服装更为闷气。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)不仅具有结晶速度快、力学强度高、尺寸稳定、电绝缘性能良好等特点，而且具有突出的耐热、耐酸、耐油污和耐化学腐烛性能，特别是柔性和弹性非常优异。杨铖通过加入流动改性剂，改善PBT的流变性能，高剪切速率下能纺出更细密的无纺布，在过滤方面得到好的应用，但是得到的孔结构是纤维之间的叠加形成的。Bigdeli等通过加入有机黏土改善PBT/PP共混物的相容性，制得PBT纳米纤维。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种保暖性能良好，手感优秀的PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法。
按照本发明提供的技术方案，一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。
所述PBT原料在100℃鼓风干燥箱中干燥6-8h，按照PBT与PP质量比为80-60：20-40混合均匀，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；其中，纺丝温度为255-285℃，纺丝速度为1200-1300m/min。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的横截面为单孔状，其通孔不位于截面中心。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的中空度为20％-30％，纤维的单丝纤度为0.4-10dtex。
所述熔融纺丝后所得原丝立即进入急冷室，并通过环吹冷却系统对其进行冷却，环吹风速为0.45-0.65m/s，风的湿度为62％-75％，风温为20-25℃，风速波动小于0.5％。
急冷后的原丝进行1.1-1.5倍的冷拉伸，随后对其进行热松弛定型，最后进行卷绕，卷绕速度为1200-1300m/min。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的线密度≤0.5％，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长30.0±3.0％，条干不匀率≤2.0％，沸水收缩率10±0.5％，含油率0.6％-1.0％，纤维的弹性回复率≥90％，三维卷曲弹性纤维形成的织物折皱回复角(急)≥320°，折皱回复角(缓)≥330°。
本发明所采用的纺丝喷丝板孔为C型。C型喷丝板使纺出的纤维具有中空保暖、回弹性好且能加强内在三维卷曲的性能。因采用骤冷环吹，当喷丝板足够大且丝束多时，冷风流吹过其中一侧面后，不能再吹透丝束层并向下流动，这样，当出丝时，每根丝的直接受风面的分子取向度远远大于另一侧面，从而产生两面收缩率不同，这就使纤维本身存在潜在卷曲。经拉伸处理后，受风面收缩大于非受风面收缩，纤维呈螺旋状，经热定型后这种卷曲差异更大、更稳定。
本发明的有益效果：本发明制备的PBT/PP三维卷曲单孔纤维具有优异的中空保温性能，较高的卷曲弹性使之兼具较好的蓬松性，使其适宜用作各种填充材料、盖被等防寒用品。
采用不对称冷却法生产中空三维卷曲纤维有以下特点：(1)断面中空；(2)卷曲形态为三维自然卷曲；(3)喷丝板大、丝密时效果好；喷丝板小、丝稀时效果不佳；(4)设备投资最省，成本最低。
附图说明
图1是实施例1-3差示扫描量热分析(DSC)示意图。
图2是实施例1-3扫描电子显微镜(SEM)。
2-a、实施例1；2-b、实施例2；2-c、实施例3。
具体实施方式
实施例1
一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。
所述PBT原料在100℃鼓风干燥箱中干燥6h，按照PBT与PP质量比为80：20混合均匀，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；其中，纺丝温度为255℃，纺丝速度为1200m/min。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的横截面为单孔状，其通孔不位于截面中心。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的中空度为20％，纤维的单丝纤度为1.2dtex。
所述熔融纺丝后所得原丝立即进入急冷室，并通过环吹冷却系统对其进行冷却，环吹风速为0.45m/s，风的湿度为62％％，风温为20℃，风速波动小于0.5％。
急冷后的原丝进行1.1倍的冷拉伸，随后对其进行热松弛定型，最后进行卷绕，卷绕速度为1200m/min。
实施例2
一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。
所述PBT原料在100℃鼓风干燥箱中干燥8h，按照PBT与PP质量比为60：40混合均匀，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；其中，纺丝温度为285℃，纺丝速度为1300m/min。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的横截面为单孔状，其通孔不位于截面中心。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的中空度为30％，纤维的单丝纤度为4dtex。
所述熔融纺丝后所得原丝立即进入急冷室，并通过环吹冷却系统对其进行冷却，环吹风速为0.65m/s，风的湿度为75％，风温为25℃，风速波动小于0.5％。
急冷后的原丝进行1.5倍的冷拉伸，随后对其进行热松弛定型，最后进行卷绕，卷绕速度为1300m/min。
实施例3
一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。
所述PBT原料在100℃鼓风干燥箱中干燥7h，按照PBT与PP质量比为70：30混合均匀，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；其中，纺丝温度为260℃，纺丝速度为1250m/min。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的横截面为单孔状，其通孔不位于截面中心。
所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的中空度为20％-30％，纤维的单丝纤度为6dtex。
所述熔融纺丝后所得原丝立即进入急冷室，并通过环吹冷却系统对其进行冷却，环吹风速为0.55m/s，风的湿度为70％，风温为23℃，风速波动小于0.5％。
急冷后的原丝进行1.3倍的冷拉伸，随后对其进行热松弛定型，最后进行卷绕，卷绕速度为1250m/min。
应用实施例1
对实施例1-3所得纤维进行差示扫描量热分析(DSC)：选用日本精工DSC6200型差示扫描量热仪进行测试。从50℃以10℃/min的升温速率升至280℃，参比物三氧化二铝，N2氛围下，流速为20mL/min，具体如图1所示。
对实施例1-3所得纤维进行扫描电子显微镜(SEM)：选用日本电子JSM7500F型场发射扫描电子显微镜对共混纤维及多孔纤维形貌观察分析。试样在液氮中脆断，断面喷金，具体如图2所示。
对实施例1-3所得纤维进行力学性能测试：温度为(25±2)℃，湿度30％±5％，测试纤维初始长度20mm，恒定拉伸速率20mm/min。具体如表1所示。
表1
实施例 断裂强度
1 95.6
2 126.5
3 220.1
由表1可知，PBT和PP比例为70/30时断裂强度最大。

Claims (7)

1.一种PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：以纺丝级PBT和PP为原料，将PBT原料于鼓风干燥箱中进行干燥，随后按配比与PP混合均匀后进行熔融共混，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；随后采用不对称冷却法，对纺出的原丝进行不对称急冷，再经过热松弛使得纤维产生三维卷曲，并且在切断后再次热处理，即得到PBT/PP三维卷曲单孔纤维。
2.如权利要求1所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：所述PBT原料在100℃鼓风干燥箱中干燥6-8h，按照PBT与PP质量比为80-60：20-40混合均匀，采用单孔喷丝头进行熔融纺丝；其中，纺丝温度为255-285℃，纺丝速度为1200-1300m/min。
3.如权利要求1所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的横截面为单孔状，其通孔不位于截面中心。
4.如权利要求1所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的中空度为20％-30％，纤维的单丝纤度为0.4-10dtex。
5.如权利要求1所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：所述熔融纺丝后所得原丝立即进入急冷室，并通过环吹冷却系统对其进行冷却，所述冷风仅从一个侧面对纤维进行冷却；环吹风速为0.45-0.65m/s，风的湿度为62％-75％，风温为20-25℃，风速波动小于0.5％。
6.如权利要求5所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：急冷后的原丝进行1.1-1.5倍的冷拉伸，随后对其进行热松弛定型，最后进行卷绕，卷绕速度为1200-1300m/min。
7.如权利要求1所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的制备方法，其特征是：所述PBT/PP三维卷曲单孔纤维的线密度≤0.5％，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长30.0±3.0％，条干不匀率≤2.0％，沸水收缩率10±0.5％，含油率0.6％-1.0％，纤维的弹性回复率≥90％，三维卷曲弹性纤维形成的织物折皱回复角-急≥320°，折皱回复角-缓≥330°。
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