CN108866829A - 一种高弹性pp/pet/ptt三组分吸音棉的制备工艺 - Google Patents

一种高弹性pp/pet/ptt三组分吸音棉的制备工艺 Download PDF

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杨祥林
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Abstract

本发明公开了一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其主要由PP、PET、PTT三种材料构成，各材料按重量百分比分别为：PP 35‑65％、PET 5‑40％、PTT 20‑40％；采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，实现了PET和PTT两种熔体的并列复合，制得的复合纤维呈螺旋三维卷曲状，卷曲细而密；本发明的吸音棉弹性高、热稳定性好、耐磨性佳、耐腐蚀、使用寿命长、吸音性能好，工艺路线成熟可靠，且生产过程安全系数高，原料安全无危险，不含甲醛、VOC等对人体有害的挥发性气体，有利于工业化生产，且产品清洁环保，可回收重复利用，具有广阔是应用前景及市场价值。

Description

一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺
技术领域
本发明属于吸音棉技术领域，具体涉及一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺。
背景技术
聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)化学结构相似，纤维主链上仍保持两个苯环，分子间作用力较大，使纤维具有良好的抗折皱性和尺寸稳定性，同时主链由原来的乙二醇变成丙二醇，增加了分子链段中可自由旋转的亚甲基数，因主链分子中亚甲基为奇数3，影响纤维结晶性。该纤维既保持了涤纶原有强度高、稳定性好的优点，同时具备了锦纶优良的柔软性，故纤维玻璃化温度和初杨氏模量适中，化学稳定性好，吸水率低，柔软性好，特别是回复性好，人们常用PTT来开发记忆面料。目前已在纤维、单丝、薄膜、热塑性工程塑料和无纺布等领域开发PTT的应用。而在吸音棉技术领域回弹性不高一直是一个问题，在汽车配件产品中回弹性好、韧性好、耐磨性好的材料是迫切需要的。
PTT是近年来才逐渐实现工业化生产的一种新型高分子材料,PTT不仅是一种优良的纤维材料,而且还具有优良的强度、韧性,在工程领域中的应用已引起国内外著名企业和研究机构的高度重视。目前对PTT及其共混改性研究的报道逐渐增多,但在PTT、PET与聚烯烃三组分共混改性方面的研究还开展较少，现有技术中也并未见报道。
申请号为CN201510622505.6的中国发明专利公开了一种聚四氟乙烯/聚氨酯/聚丙烯弹性复合吸音棉及其制备方法，其是由下述重量份的原料制得：热塑性聚氨酯10-15，聚丙烯25-35，聚四氟乙烯微粉5-10，棕榈酸钠0.5-1，聚丙二醇0.5-1，乙酰柠檬酸三丁酯3-5，凹凸棒土4-6，抗氧化剂10100.1-0.2，酪蛋白酸钠0.5-1，改性硅胶溶液10-15。其发明中用聚四氟乙烯为主要原料，且此制备工艺多处需要高温条件，在高温时聚四氟乙烯会裂解为四氟乙烯，同时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，危险系数大，安全性能低。申请号为CN201510618497.8的中国发明专利公开了一种松香/聚氨酯/聚丙烯弹性复合吸音棉及其制备方法，其是由下述重量份的原料制得：热塑性聚氨酯10-15，聚丙烯30-40，松香3-5，液体石蜡1-2，羟乙基纤维素1-2，乙酰柠檬酸三丁酯3-5，纳米蒙脱土3-5，硬脂酰乳酸钙0.5-1，抗氧化剂10100.1-0.2，聚丙烯酸钠0.3-0.5，改性硅胶溶液10-15。其中的松香能溶于乙醇、乙醚、丙酮、甲苯、二硫化碳、二氯乙烷、松节油、石油醚、汽油、油类和碱溶液，在溶剂中结晶倾向大，由于松香含有双键和羧基，具有较强的反应性，故对光、热、氧较不安定，表现出耐老化性不好、容易产生粉化和变色现象，松香极细粉尘与空气的混合物有爆炸危险性。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，通过把PTT、PET与聚烯烃共混改性，引入PTT，使得吸音棉兼具PTT、PP和PET的优良特性，同时PTT易于染色，解决了现有技术中PP和PET两组分回弹性得不到提高，韧性不足，色彩单一的问题，具有弹性高、热稳定性好、耐磨性佳等性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，包括以下步骤：
(1)原料配比：分别按重量百分比称取三种材料PP 35-65％、PET 5-40％、PTT 20-40％；
(2)PTT固相增粘：将PTT切片置于转鼓，在聚合温度为225-235℃，真空条件下存放20-30h；
(3)切片干燥：将PET切片置于结晶干燥机中结晶干燥4-8h，PTT切片直接在120-140℃下干燥8-12h；
(4)采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，PET和PTT切片先梳理开松，后分别通过双通道并列型纺丝组件，由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中；
(5)PP聚合物切片经螺杆挤压机、熔体过滤器、箱体计量泵，后经高温高压空气拉伸，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(6)在熔喷模头组件中PP/PET/PTT三组分混合均匀后，经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，先经单体抽吸、侧吹风冷却、上油，混合纤维流与纺粘非织造布进行上下表面粘合，后经压花、卷绕、裁切、冲压即得三组分吸音棉成品。
优选的，步骤(2)所述的PTT原始特性粘度为1.05-1.10dL/g，增粘后粘度为1.2-1.3dL/g。
优选的，其特征在于，步骤(3)所述的结晶干燥机的结晶温度为170-180℃，干燥温度为165-175℃。
优选的，步骤(4)所述的双螺杆挤压机中PTT螺杆温度245-265℃，PET螺杆温度265-285℃；双熔体过滤器中PTT、PET熔体过滤器的温度均为180-190℃，过滤器的精度均为220-280目。
优选的，步骤(4)所述的双箱体计量泵中PTT箱体温度257-265℃，PET箱体温度275-280℃，计量泵的转速均为17-25rpm。
优选的，步骤(6)所述的喷丝板孔径为0.25mm，侧吹风温度17-25℃，风速为0.4-0.6m/s，上油的油剂为FDY油剂。
优选的，步骤(6)所述的热空气牵伸系统采用三组热辊牵引生产设备，热辊牵伸和热定形工艺条件为：GR1温度65-80℃，速度1280-1320m/min，圈数5.5-7圈；GR2温度105-120℃，速度4050-4150m/min，圈数6.5-8圈；WT卷绕速度4000-4050m/min，圈数6.5-8圈。
本发明有益效果是:
1.本发明采用三组热辊牵引生产设备，即在上热辊边加装导盘，达到稳定丝束的效果，同时采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，将两种组分的原料采用不同的熔融纺丝工艺，并在双箱体中实现温度的平衡，然后通过专门为纤维射击的双通道并列型纺丝组件，实现两种熔体的并列复合，全套设备设计先进，运行稳定可靠，工艺参数设置合理，生产出高品质的复合弹性纤维，制得的复合纤维呈螺旋三维卷曲状，卷曲细而密，卷曲曲率大，丝束弹性高，拥有良好的弹性、蓬松、柔软、吸湿排汗、常温易染等特点。
2.本发明加入了PTT纤维，兼有涤纶、锦纶、腈纶的特性，除防污性能好外，还有易于染色、手感柔软、优异的伸长恢复性(伸长20％仍可恢复其原有的长度)。伸长性同氨纶纤维一样好，与弹性纤维氨纶相比更易于加工，非常适合纺织服装面料，除此以外PTT还具有干爽、挺括等特点，具有优异的染色及印花特性，染色牢固、颜色鲜艳，为彩色纤维提供了便利；PET纤维具有良好的热稳定性和高强度，使得吸音棉弹性高、热稳定性好、耐磨性佳，耐腐蚀，使用寿命长，吸音性能好，具有广阔是应用前景及市场价值。
3.本发明通过不断优化和改进，工艺路线成熟可靠，且生产过程安全系数高，原料安全无危险，不含甲醛、VOC等对人体有害的挥发性气体，纺丝速度高、产品质量稳定，有利于工业化生产，且产品清洁环保，可回收重复利用。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是PP/PET/PTT三组分吸音棉的SEM图片(×50.0K)。
图2是PP/PET/PTT三组分吸音棉卷绕成品图。
图3是实施例3中PP/PET/PTT三组分吸音棉委外吸音测试曲线图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
原料配比：PP 35％、PET 35％、PTT 30％。
(1)PTT固相增粘：将PTT切片(原始特性粘度为1.05dL/g)置于转鼓，在聚合温度为225℃，真空条件下存放20h，增粘至粘度为1.2dL/g。
(2)切片干燥：将PET切片置于结晶干燥机中干燥4h，结晶温度为170℃，干燥温度为165℃，PTT切片直接在120℃下干燥8h；
(3)采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，PET和PTT切片先梳理开松，后分别通过双通道并列型纺丝组件，PTT螺杆温度245℃，箱体温度257℃，PET螺杆温度265℃，箱体温度275℃，熔体过滤器的温度均为180℃，过滤器的精度均为220目，计量泵的转速均为20rpm，然后由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中；
(4)PP聚合物切片经螺杆挤压机、熔体过滤器、箱体计量泵，后经高温高压空气拉伸，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(5)在熔喷模头组件中PP/PET/PTT三组分混合均匀后，经孔径为0.25mm喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，先经单体抽吸、侧吹风冷却，侧吹风温度20℃，风速为0.4m/s、用FDY油剂上油，混合纤维流与面密度为15.7g/m2的纺粘非织造布进行上下表面粘合，后经压花、卷绕、裁切、冲压即得三组分吸音棉成品。
热空气牵伸系统采用三组热辊牵引生产设备，热辊牵伸和热定形工艺条件为：GR1温度65℃，速度1280m/min，圈数5.5圈；GR2温度105℃，速度4050m/min，圈数6.5圈；WT卷绕速度4000m/min，圈数6.5圈。
实施例2
原料配比：PP 45％、PET 30％、PTT 25％。
(1)PTT固相增粘：将PTT切片(原始特性粘度为1.10dL/g)置于转鼓，在聚合温度为235℃，真空条件下存放25h，增粘至粘度为1.3dL/g。
(2)切片干燥：将PET切片置于结晶干燥机中干燥6h，结晶温度为180℃，干燥温度为175℃，PTT切片直接在130℃下干燥10h；
(3)采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，PET和PTT切片先梳理开松，后分别通过双通道并列型纺丝组件，PTT螺杆温度255℃，箱体温度65℃，PET螺杆温度275℃，箱体温度280℃，熔体过滤器的温度均为185℃，过滤器的精度均为260目，计量泵的转速均为23rpm，然后由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中；
(4)PP聚合物切片经螺杆挤压机、熔体过滤器、箱体计量泵，后经高温高压空气拉伸，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(5)在熔喷模头组件中PP/PET/PTT三组分混合均匀后，经孔径为0.25mm喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，先经单体抽吸、侧吹风冷却，侧吹风温度20℃，风速为0.5m/s、用FDY油剂上油，混合纤维流与面密度为16.5g/m2的纺粘非织造布进行上下表面粘合，后经压花、卷绕、裁切、冲压即得三组分吸音棉成品。
热空气牵伸系统采用三组热辊牵引生产设备，热辊牵伸和热定形工艺条件为：GR1温度75℃，速度12300m/min，圈数6.5圈；GR2温度110℃，速度4100m/min，圈数7.5圈；WT卷绕速度4050m/min，圈数7.5圈。
实施例3
原料配比：PP 35％、PET 32％、PTT 33％。
(1)PTT固相增粘：将PTT切片(原始特性粘度为1.10dL/g)置于转鼓，在聚合温度为235℃，真空条件下存放30h，增粘至粘度为1.3dL/g。
(2)切片干燥：将PET切片置于结晶干燥机中干燥8h，结晶温度为180℃，干燥温度为175℃，PTT切片直接在140℃下干燥12h；
(3)采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，PET和PTT切片先梳理开松，后分别通过双通道并列型纺丝组件，PTT螺杆温度265℃，箱体温度265℃，PET螺杆温度285℃，箱体温度280℃，熔体过滤器的温度均为190℃，过滤器的精度均为280目，计量泵的转速均为25rpm，然后由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中；
(4)PP聚合物切片经螺杆挤压机、熔体过滤器、箱体计量泵，后经高温高压空气拉伸，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(5)在熔喷模头组件中PP/PET/PTT三组分混合均匀后，经孔径为0.25mm喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，先经单体抽吸、侧吹风冷却，侧吹风温度25℃，风速为0.6m/s、用FDY油剂上油，混合纤维流与面密度为15.9g/m2的纺粘非织造布进行上下表面粘合，后经压花、卷绕、裁切、冲压即得三组分吸音棉成品。
热空气牵伸系统采用三组热辊牵引生产设备，热辊牵伸和热定形工艺条件为：GR1温度80℃，速度1320m/min，圈数7圈；GR2温度120℃，速度4150m/min，圈数8圈；WT卷绕速度4050m/min，圈数8圈。
对本发明实施例1-3的三组分吸音棉进行常规性能测试。
1.压缩回弹率测试：对实施例1-3的三组分吸音棉分别剪裁出3件尺寸为30cm×30cm的样品，测试样品厚度，放在平板下，总加载荷为1600g，在80℃下放2h，取出后将压板移除，室温放置24h，再测其厚度，计算压缩回弹率，压缩回弹率＝(测试后厚度/测试前厚度)×100％，结果如表1。
2.对实施例3三组分吸音棉进行YF-2503委外吸音测试：按照GB/T18696.2-2002的规定进行测试。结果如表2.
表1吸音棉常规性能测试
实施例1 实施例2 实施例3
压缩回弹率(％) 83.0％ 84％ 85％
面密度(g/m2) 245.7 250.0 255.1
厚度(mm) 10.54 12.00 11.36
表2委外吸音测试
由表1知，本发明的吸音棉回弹率、面密度和厚度都已达到标准，由表2可知随着频率的增大，其吸音系数增高，吸音效果较好。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料配比：分别按重量百分比称取三种材料PP 35-65％、PET 5-40％、PTT 20-40％；
(2)PTT固相增粘：将PTT切片置于转鼓，在聚合温度为225-235℃，真空条件下存放20-30h；
(3)切片干燥：将PET切片置于结晶干燥机中结晶干燥4-8h，PTT切片直接在120-140℃下干燥8-12h；
(4)采用双螺杆挤压机、双熔体过滤器、双箱体计量泵设备，PET和PTT切片先梳理开松，后分别通过双通道并列型纺丝组件，由气流输送加入到熔喷工艺的热气流中；
(5)PP聚合物切片经螺杆挤压机、熔体过滤器、箱体计量泵，后经高温高压空气拉伸，由计量泵精确计量后到达熔喷模头组件；
(6)在熔喷模头组件中PP/PET/PTT三组分混合均匀后，经喷丝板喷出后，在热空气牵伸系统中形成熔喷超细纤维流，先经单体抽吸、侧吹风冷却、上油，混合纤维流与纺粘非织造布进行上下表面粘合，后经压花、卷绕、裁切、冲压即得三组分吸音棉成品。
2.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(2)所述的PTT原始特性粘度为1.05-1.10dL/g，增粘后粘度为1.2-1.3dL/g。
3.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(3)所述的结晶干燥机的结晶温度为170-180℃，干燥温度为165-175℃。
4.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(4)所述的双螺杆挤压机中PTT螺杆温度245-265℃，PET螺杆温度265-285℃；双熔体过滤器中PTT、PET熔体过滤器的温度均为180-190℃，过滤器的精度均为220-280目。
5.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(4)所述的双箱体计量泵中PTT箱体温度257-265℃，PET箱体温度275-280℃，计量泵的转速均为17-25rpm。
6.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(6)所述的喷丝板孔径为0.25mm，侧吹风温度17-25℃，风速为0.4-0.6m/s，上油的油剂为FDY油剂。
7.根据权利要求1所述的一种高弹性PP/PET/PTT三组分吸音棉的制备工艺，其特征在于，步骤(6)所述的热空气牵伸系统采用三组热辊牵引生产设备，热辊牵伸和热定形工艺条件为：GR1温度65-80℃，速度1280-1320m/min，圈数5.5-7圈；GR2温度105-120℃，速度4050-4150m/min，圈数6.5-8圈；WT卷绕速度4000-4050m/min，圈数6.5-8圈。
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