CN108977928A - 一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维及其制备方法，属于彩色涤纶短纤维技术领域，解决了彩色涤纶短纤维表面色彩深浅不一的技术问题，同时减小了对环境造成的污染，包括50‑80wt%的芯层以及10‑20wt%的皮层，皮层包覆于芯层外周面，芯层包括未着色的芯层纤维，皮层包括未着色的皮层纤维以及用于使皮层纤维着色的色母粒，色母粒的重量占皮层总重量的10‑20wt%。本发明的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其通过在皮层中加入色母粒，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮，而且节约了色母粒的用量和生产成本。

Description

一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及彩色涤纶短纤维技术领域，更具体的说，它涉及一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维及其制备方法。

背景技术

涤纶的学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，简称聚酯纤维，它是以对苯二甲酸和乙二醇为原料经酯化和缩聚反应制成聚酯，再经过纺丝制备而得，将涤纶切断后即可得到涤纶短纤维。由于涤纶短纤维具有良好的强度、耐皱性、耐磨性和热稳定性，使其得到快速的发展，并广泛应用于服装、家纺、装饰等领域。

现有技术中常见的涤纶短纤维多为未着色的原生白色的纤维，在获得彩色涤纶短纤维时，需要对原生白色的纤维进行染色。在对原生白色的纤维进行染色时，首先将颜料溶于水中制成染料水溶液，然后将纤维浸入染料水溶液中浸泡，由于染料水溶液中的染料溶度大于纤维表面染料溶度，染料水溶液中的染料扩散到纤维表面，而染料水溶液中的染料逐渐减少，经过一段时间达到吸附-脱附平衡，但是由于吸附在纤维表面的染料溶度大于纤维内部染料浓度，从而使得吸附在纤维表面的染料向纤维内部扩散，破坏了初始吸附-脱附平衡，再经过一段时间建立新的吸附-脱附平衡；在对原生白色纤维进行染色的过程中，经过多次建立吸附-脱附平衡、破坏吸附-脱附平衡，直到纤维各部分染料溶度基本相同，达到最终吸附-脱附平衡。由于染色过程需要经过多次建立吸附-脱附平衡、破坏吸附-脱附平衡且每根纤维可能出现粗细不均匀的情况，染料在扩散到每根纤维内部的时间不一致，为了提高彩色涤纶短纤维表面色彩的均匀度，不得不延长纤维浸泡时间，这样不仅增加了染色的时间成本，而且可能由于时间控制不准确而出现彩色涤纶短纤维表面色彩深浅不一的情况，同时染色过程中产生大量的废水，对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维，通过在皮层中加入色母粒，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮，而且节约了色母粒的用量和生产成本，同时通过硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯三者之间相互协同作用，不仅提高了彩色涤纶短纤维表面色彩的均匀度，而且提高了彩色涤纶短纤维表面色彩的稳定性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维，包括50-80wt％的芯层以及10-20wt％的皮层，所述皮层包覆于芯层外周面，所述芯层包括未着色的芯层纤维，所述皮层包括未着色的皮层纤维以及用于使皮层纤维着色的色母粒，所述色母粒的重量占皮层总重量的10-20wt％。

通过采用上述技术方案，在皮层中加入色母粒，避免了纤维染色工艺，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，而且使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮，解决了彩色涤纶短纤维表面色彩深浅不一的技术问题，同时减小了对环境造成的污染。

较优选地，所述芯层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的60wt％，所述皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的40wt％，所述色母粒的重量占皮层总重量的15wt％。

通过采用上述技术方案，对皮层、芯层配比进行优化，在色母粒的重量占皮层总重量的百分比过少时，直接影响皮层的色彩，在色母粒的重量占皮层总重量的百分比过多时，直接影响生产成本；同时皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比过少时，即皮层的厚度非常小，使得皮层表面的色彩带有芯层的颜色，影响彩色涤纶短纤维表面色彩。通过优化色母粒的重量占皮层总重量的百分比、皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，同时节约了色母粒的用量和生产成本。

较优选地，所述芯层纤维的原料和皮层纤维的原料相同或不同，所述芯层纤维为APET、RPET、PETG中的一种或多种，所述皮层纤维为APET、RPET、PETG中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，在芯层纤维和皮层纤维的原料相同时，提高了彩色涤纶短纤维内部表观的均匀度，在芯层纤维和皮层纤维的原料不同时，芯层纤维可以根据需要选择低廉的原料，降低了彩色涤纶短纤维的生产成本。

较优选地，按重量份数计，所述色母粒其原料包括聚丙烯树脂60-95份、色粉1-20份、分散剂2.5-6份、高温稳定剂0.5-3.6份、硬脂酸钙0.5-4份、高碳酸复合酯0.3-1.6份、2-甲氧基乙基硬脂酸酯0.1-0.9份。

通过采用上述技术方案，在色母粒中加入硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，解决了彩色涤纶短纤维表面色彩深浅不一的技术问题，同时减小了对环境造成的污染。

较优选地，所述色母粒其原料包括聚丙烯树脂75份、色粉12份、分散剂3.5份、高温稳定剂2份、硬脂酸钙1.8份、高碳酸复合酯1.1份、2-甲氧基乙基硬脂酸酯0.4份。

较优选地，所述色粉选自无机颜料色粉、有机颜料色粉。

较优选地，所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺中的一种或两种。

较优选地，所述高温稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

通过采用上述技术方案，对色母粒的原料进行优化，提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，同时使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮。

较优选地，所述色母粒采用以下方法制备：称取重量配方的各组分，将聚丙烯树脂、分散剂、高温稳定剂放在高速混合机中搅拌10-20分钟，之后依次加入色粉、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，继续搅拌40-50分钟，形成混合料；然后将混合料放在双螺杆挤出机内，在200-230℃的条件下熔融共混挤出造粒，并经过冷却、筛分、干燥，得到色母粒。

通过采用上述技术方案，将色母粒原料分批次且依次加入，不仅使其混合的更均匀，而且使色母粒表面更光滑、表面色彩更鲜亮。

本发明的目的二在于提供一种制备上述皮芯结构的彩色涤纶短纤维的方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种制备上述皮芯结构的彩色涤纶短纤维的方法，包括如下步骤：

(1)称取重量配方的皮层纤维和色母粒，在混合机内混合均匀，得到皮层混合物；

(2)将芯层纤维经过计量泵后进入复合纺丝箱；同时将混合均匀的皮层混合物经过计量泵后进入复合纺丝箱，之后经过皮芯复合喷丝组件，在温度为240-280℃的条件下纺丝，并经过冷却、上油、牵引、拉深、定型后得到彩色涤纶纤维；

(3)最后将彩色涤纶纤维切断成所需规格的短纤维，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。

通过采用上述技术方案，将色母粒加入皮层，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，而且减小了色母粒的用量，节约了原料成本，同时制备工艺中不仅避免了多次建立吸附-脱附平衡、破坏吸附-脱附平衡，而且在纤维出现粗细不均匀的情况时，其仍然可以保持彩色涤纶短纤维表面色彩的均匀度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、本发明的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，通过在皮层中加入色母粒替代纤维染色工艺，由于色母粒和皮层纤维在纺丝之前已混合均匀，因此不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮，而且提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，同时减小了对环境的污染。

第二、由于皮层中加入了色母粒而芯层中未加入色母粒，色母粒的重量占皮层总重量的百分比影响皮层的色彩，同时皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比，即皮层的厚度影响彩色涤纶短纤维的色彩，通过优化色母粒的重量占皮层总重量的百分比、皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，同时节约了色母粒的用量和生产成本。

第三、皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的40wt％，色母粒的重量占皮层总重量的15wt％时，可进一步的优化彩色涤纶短纤维的配比，不仅实现了彩色涤纶短纤维色彩表面的均匀度，同时节约了生产成本。

第四、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯三者之间相互协同作用，提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、表面色彩均匀度，进而提高了彩色涤纶短纤维表面色彩的稳定性。

附图说明

图1是皮芯结构的彩色涤纶短纤维的横截面示意图。

图中，1、皮层；2、芯层。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

表1实施例中色母粒的各原料含量(单位：Kg)

色母粒	一	二	三
				聚丙烯树脂	60	75	95
色粉	1.0	12	20
				分散剂	6.0	3.5	2.5
高温稳定剂	0.5	2.0	3.6
				硬脂酸钙	4.0	1.8	0.5
高碳酸复合酯	1.6	1.1	0.3
				2-甲氧基乙基硬脂酸酯	0.1	0.4	0.9

表2实施例各原料重量百分比(单位：wt％)

实施例1

(1)称取重量配方的APET和色母粒，在混合机内混合均匀，得到皮层混合物；

(2)将APET经过计量泵后进入复合纺丝箱；同时将混合均匀的皮层混合物经过计量泵后进入复合纺丝箱，之后经过皮芯复合喷丝组件，在温度为240℃的条件下纺丝，并经过冷却、上油、牵引、拉深、定型后得到彩色涤纶纤维；

(3)最后将彩色涤纶纤维切断成所需规格的短纤维，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。

其中，色母粒采用如下方法制备而得：称取重量配方的各组分，将聚丙烯树脂、聚乙烯蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚放在高速混合机中搅拌10分钟，之后依次加入蓝色有机颜料色粉、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，继续搅拌40分钟，形成混合料；然后将混合料放在双螺杆挤出机内，在200℃的条件下熔融共混挤出造粒，并经过冷却、筛分、干燥，得到色母粒。

实施例2-7

实施例2-7和实施例1的区别在于，制备皮芯结构的彩色涤纶短纤维的原料配比不同，如表1和表2所示。

实施例8

实施例8和实施例6的区别在于，制备皮芯结构的彩色涤纶短纤维的工艺条件和部分原料不同；

(1)称取重量配方的RPET和色母粒，在混合机内混合均匀，得到皮层混合物；

(2)将PETG经过计量泵后进入复合纺丝箱；同时将混合均匀的皮层混合物经过计量泵后进入复合纺丝箱，之后经过皮芯复合喷丝组件，在温度为260℃的条件下纺丝，并经过冷却、上油、牵引、拉深、定型后得到彩色涤纶纤维；

(3)最后将彩色涤纶纤维切断成所需规格的短纤维，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。

其中，色母粒采用如下方法制备而得：称取重量配方的各组分，将聚丙烯树脂、聚乙烯蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚放在高速混合机中搅拌15分钟，之后依次加入蓝色无机颜料色粉、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，继续搅拌45分钟，形成混合料；然后将混合料放在双螺杆挤出机内，在215℃的条件下熔融共混挤出造粒，并经过冷却、筛分、干燥，得到色母粒。

实施例9

实施例9和实施例6的区别在于，制备皮芯结构的彩色涤纶短纤维的工艺条件和部分原料不同；

(1)称取重量配方的PETG和色母粒，在混合机内混合均匀，得到皮层混合物；

(2)将RPET经过计量泵后进入复合纺丝箱；同时将混合均匀的皮层混合物经过计量泵后进入复合纺丝箱，之后经过皮芯复合喷丝组件，在温度为280℃的条件下纺丝，并经过冷却、上油、牵引、拉深、定型后得到彩色涤纶纤维；

(3)最后将彩色涤纶纤维切断成所需规格的短纤维，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。

其中，色母粒采用如下方法制备而得：称取重量配方的各组分，将聚丙烯树脂、硬脂酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚放在高速混合机中搅拌20分钟，之后依次加入蓝色无机颜料色粉、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，继续搅拌50分钟，形成混合料；然后将混合料放在双螺杆挤出机内，在230℃的条件下熔融共混挤出造粒，并经过冷却、筛分、干燥，得到色母粒。

实施例1-9制备得到的彩色涤纶短纤维横截面结构如图1所示。

对比例1

对比例1和实施例6的区别在于，制备皮层中未添加色母粒。

对比例2

对比例2和实施例6的区别在于，制备皮层中未添加色母粒，且利用染色工艺对皮层、芯层进行染色，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。

对比例3

对比例3和实施例6的区别在于，制备芯层中添加色母粒，且色母粒的重量占芯层总重量的15wt％。

对比例4

对比例4和实施例6的区别在于，制备色母粒中未添加硬脂酸钙。

对比例5

对比例5和实施例6的区别在于，制备色母粒中未添加高碳酸复合酯。

对比例6

对比例6和实施例6的区别在于，制备色母粒中未添加2-甲氧基乙基硬脂酸酯。

对比例7

对比例7和实施例6的区别在于，制备色母粒中未添加硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯。

皮芯结构的彩色涤纶短纤维的评价

对实施例1-9和对比例1-7制备得到的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，进行下述性能检测，检测结果如表3所示。

1、依照GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》的标准测定对皮芯结构的彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度进行检测，其中用蓝色样卡作对照，且用等级0-5级表示耐摩擦色牢度的影响，0级表示无色彩，1-5级数值越大，表明耐摩擦色牢度越好。

2、依照GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》的标准测定对皮芯结构的彩色涤纶短纤维的耐皂洗色牢度进行检测，其中用蓝色样卡作对照，且用等级0-5级表示耐皂洗色牢度的影响，0级表示无色彩，1-5级数值越大，表明耐皂洗色牢度越好。

3、将制备得到的皮芯结构的彩色涤纶短纤维和变色用蓝色样卡对照，目测评定彩色涤纶纤维表面色彩的均匀度等级，且用等级0-5级表示色彩均匀程度，0级表示无色彩，1-5级数值越大，表明表面色彩越均匀、越鲜亮。

4、将皮芯结构的彩色涤纶短纤维切断，分别测量彩色涤纶短纤维截面中有色彩部分面积和无色彩部分面积，并求两者的面积比。

表3检测结果

从表3中可以看出，本发明制备得到的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，在加入色母粒后，其不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，使彩色涤纶短纤维表面色彩更均匀、更鲜亮，而且节约了色母粒的用量和生产成本，同时通过硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯三者之间相互协同作用，不仅进一步提高了彩色涤纶短纤维表面色彩的均匀度，而且提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，尤其是实施例6、实施例8、实施例9。

通过对比实施例6和对比例1-2，对比例1和实施例6的区别之处在于彩色涤纶短纤维中未添加色母粒，由此可以看出，在不添加色母粒时，制备得到的彩色涤纶短纤维为白色；对比例2和实施例6的区别之处在于用染色工艺替代在彩色涤纶短纤维中添加色母粒，由此可以看出，在彩色涤纶短纤维中添加色母粒，避免了染色工艺过程中的多次建立吸附-脱附平衡、破坏吸附-脱附平衡，而且在纤维出现粗细不均匀的情况时，由于在纺丝之前，色母粒和皮层纤维已经混合均匀，因此不会影响制备得到的彩色涤纶短纤维表面的色彩，而且提高了彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度。

通过对比实施例6和对比例3，对比例3和实施例6的区别之处在于芯层中也添加了色母粒，由此可以看出，仅在皮层中添加色母粒即可达到较高的耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、色彩均匀度，实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，同时节约了色母粒的用量和生产成本。进一步对比实施例4、实施例6、实施例7以及对比实施例2、实施例4、实施例5，实施例4、

实施例6、实施例7三者之间的区别之处在于皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比不同；实施例2、实施例4、实施例5三者之间的区别之处在于色母粒的重量占皮层总重量的百分比不同，由此可以看出，在皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的40wt％，色母粒的重量占皮层总重量的15wt％时，即可以实现彩色涤纶短纤维的原液着色，这主要是由于色母粒的重量占皮层总重量的百分比影响皮层的色彩，同时皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的百分比，即皮层的厚度影响彩色涤纶短纤维的色彩，通过两者的共同作用，不仅实现了彩色涤纶短纤维的原液着色，同时节约了色母粒的用量和生产成本。

通过对比实施例6和对比例4-7，对比例4和实施例6的区别之处在于彩色涤纶短纤维中未添加硬脂酸钙；对比例5和实施例6的区别之处在于彩色涤纶短纤维中未添加高碳酸复合酯；对比例6和实施例6的区别之处在于彩色涤纶短纤维中未添加2-甲氧基乙基硬脂酸酯；对比例7和实施例6的区别之处在于彩色涤纶短纤维中未添加硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，由此可以看出，硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯可以明显提高彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、色彩均匀度，这主要是由于硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯三者之间相互协同作用的影响。进一步对比实施例1-3，实施例1-3三者之间的区别之处在于色母粒中各原料配比不同，由此可以看出，色母粒中各原料配比在给出的范围内对彩色涤纶短纤维的耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、色彩均匀度的影响较小，均可以使彩色涤纶短纤维表面色彩均匀、鲜亮。

Claims (10)

1.一种皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：包括50-80wt%的芯层以及10-20wt%的皮层，所述皮层包覆于芯层外周面，所述芯层包括未着色的芯层纤维，所述皮层包括未着色的皮层纤维以及用于使皮层纤维着色的色母粒，所述色母粒的重量占皮层总重量的10-20wt%。

2.根据权利要求1所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述芯层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的60wt%，所述皮层的重量占彩色涤纶短纤维总重量的40wt%，所述色母粒的重量占皮层总重量的15wt%。

3.根据权利要求1所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述芯层纤维的原料和皮层纤维的原料相同或不同，所述芯层纤维为APET、RPET、PETG中的一种或多种，所述皮层纤维为APET、RPET、PETG中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：按重量份数计，所述色母粒其原料包括聚丙烯树脂60-95份、色粉1-20份、分散剂2.5-6份、高温稳定剂0.5-3.6份、硬脂酸钙0.5-4份、高碳酸复合酯0.3-1.6份、2-甲氧基乙基硬脂酸酯0.1-0.9份。

5.根据权利要求4所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述色母粒其原料包括聚丙烯树脂75份、色粉12份、分散剂3.5份、高温稳定剂2份、硬脂酸钙1.8份、高碳酸复合酯1.1份、2-甲氧基乙基硬脂酸酯0.4份。

6.根据权利要求4所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述色粉选自无机颜料色粉、有机颜料色粉。

7.根据权利要求4所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺中的一种或两种。

8.根据权利要求4所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述高温稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

9.根据权利要求4所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维，其特征在于：所述色母粒采用以下方法制备：称取重量配方的各组分，将聚丙烯树脂、分散剂、高温稳定剂放在高速混合机中搅拌10-20分钟，之后依次加入色粉、硬脂酸钙、高碳酸复合酯、2-甲氧基乙基硬脂酸酯，继续搅拌40-50分钟，形成混合料；然后将混合料放在双螺杆挤出机内，在200-230℃的条件下熔融共混挤出造粒，并经过冷却、筛分、干燥，得到色母粒。

10.一种制备如权利要求1-9中任意一项所述的皮芯结构的彩色涤纶短纤维的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）称取重量配方的皮层纤维和色母粒，在混合机内混合均匀，得到皮层混合物；

（2）将芯层纤维经过计量泵后进入复合纺丝箱；同时将混合均匀的皮层混合物经过计量泵后进入复合纺丝箱，之后经过皮芯复合喷丝组件，在温度为240-280℃的条件下纺丝，并经过冷却、上油、牵引、拉深、定型后得到彩色涤纶纤维；

（3）最后将彩色涤纶纤维切断成所需规格的短纤维，得到皮芯结构的彩色涤纶短纤维。