CN109554798A - 一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：将PBT和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，经冷却装置冷却固化形成两束丝，经喷嘴上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。本发明制备的纤维具有双组份复合截面结构、沟槽结构能够增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程；过程简单，易于操作，环境友好无污染，能耗低，规模化生产易于控制。

Description

一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法
技术领域
本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法。
背景技术
复合纤维是国际上60年代发展起来的一种化学纤维新品种，其中两种组分的复合纤维也称双组分纤维或共轭纤维。它是将组分、配比、粘度等不同的两种成纤高聚物熔体，分别输送到同一纺丝组件，在组件的适当部位汇合，从同一喷丝孔喷出成为一根纤维。
我国聚酯纤维产业生产技术和产量已经实现了快速发展，达到或超过了国际先进水平，但在产品的高性能、功能化、复合型、高品质、高附加值、舒适型和超天然纤维等方面的研究开发存在亟需解决的瓶颈难题，尤其是与日本、欧美等国家的高科技化纤及产品相比，还有很大差距，仍面临着巨大的挑战，所述的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯及其改性物。因此，如何解决高性能、功能化、舒适型等方向发展的难题，加快超仿真、功能性、差别化纤维、生物质纤维、低成本高性能化学纤维等非常规品种高附加值产品的加工技术和产业化研发，已成为各国纺织企业新品开发的重点，是目前纤维产业的重大挑战，也是当今新纤维材料重点研究的发展方向。
基于聚酯所具有的特殊分子结构，使得聚酯纤维与其他合成纤维相比吸湿性相对较差，特别是与天然纤维相比则更是存在明显差异，影响了人们穿着的舒适性。因此，提高现有聚酯纤维的吸湿排汗效果，改善穿着的舒适性成为国内外近十年来研制的主公方向。对于聚酯纤维在吸湿领域方面的改性探索经历了较长一段时间，其目的是通过不同的方式，增强纤维的吸湿性能。其方法可归纳为以下两方面：(1)通过亲水物质或基团的引入，以不同的方式增强聚酯纤维的亲水性能，从而提高吸湿效果；(2)通过异性化，增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程。目前改变喷丝孔形状对于提高纤维的吸湿排汗效果是最简单、最直观，也是最行之有效的方法。其主要是通过异性纤维本身所具有的沟槽，产生毛细效应来实现高吸附，通过表面积的增加来提高水分的挥发。
综上，基于现有技术及产品质量存在缺陷的现状，需要一种多功能双组份弹性复合纤维的生产工艺，实现产品具有双组份复合截面结构、纤维表面异性结构、手感柔软丰满等优良特性；同时具有功能化、舒适美观、绿色环保、健康时尚等特性以及技术含量高、附加值高和市场发展前景好的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，所制备的纤维具有双组份复合截面结构、纤维群微细多层形态、三维卷曲弹性、手感柔软丰满等优良特性，纤维表面的沟槽结构能够增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：将聚对苯二甲酸丁二醇酯干切片和聚对苯二甲酸乙二醇酯干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，经冷却装置冷却固化形成两束丝，经喷嘴上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的聚对苯二甲酸丁二醇酯束丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯束丝，并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸丁二醇酯所在的螺杆挤出机中螺杆各区温度范围值为265～280℃，特性粘度为1.00～1.50dl/g。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸乙二醇酯所在的螺杆挤出机中螺杆各区温度范围值为275～290℃，特性粘度为0.45～0.60dl/g。
进一步，上述异形喷丝板微孔形状为圆形锯齿，内圆直径为150um，外圆直径为151-155um,锯齿之间的夹角为1-30°。
进一步，上述聚对苯二甲酸丁二醇酯冷却成形工艺为侧吹风温度为19±2℃、侧吹风湿度为70±5％、侧吹风速度为0.45～0.65m/s；聚对苯二甲酸乙二醇酯冷却成形工艺为侧吹风温度为22±2℃、侧吹风湿度为70±5％、侧吹风速度为0.40～0.60m/s。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸丁二醇酯采用油嘴上油。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸乙二醇酯采用油轮上油。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸丁二醇酯拉伸热盘温度70～80℃，热板温度为130～140℃，拉伸比为2.5～3.0。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸乙二醇酯热盘温度75～85℃，热板温度为140～150℃，拉伸比为3.0～3.5。
进一步，上述所述聚对苯二甲酸丁二醇酯束丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯束丝同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3500～4000m/min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，与目前市场上通常采用的后纺复合法相比，该发明通过同时纺制两组纤维，并在纺丝过程中进行复合，可有效降低生产成本、提高生产效率，调节产品类型。
(2)本发明的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，制备的纤维具有双组份复合截面结构、纤维群微细多层形态、三维卷曲弹性、手感柔软丰满等优良特性，纤维表面的沟槽结构能够增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程。
(3)本发明的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，过程简单，易于操作，环境友好无污染，能耗低，规模化生产易于控制。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为270℃，特性粘度为1.20dl/g；PET的熔融温度为280℃，特性粘度为0.50dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为151um,锯齿之间的夹角为1°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为152um,锯齿之间的夹角为3°的圆形锯齿；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为22℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度75℃，热板温度为135℃，拉伸比为2.8；PET热盘温度80℃，热板温度为145℃，拉伸比为3.3；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3800m/min，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
实施例2
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为265℃，特性粘度为1.00dl/g；PET的熔融温度为290℃，特性粘度为0.45dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为153um,锯齿之间的夹角为5°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为151um,锯齿之间的夹角为10°的圆形锯齿；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为19℃、侧吹风湿度为65％、侧吹风速度为0.45m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为65％、侧吹风速度为0.40m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度70℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.0；PET热盘温度85℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.5；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为4000m/min，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
实施例3
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为268℃，特性粘度为1.10dl/g；PET的熔融温度为285℃，特性粘度为0.48dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为155um,锯齿之间的夹角为15°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为153um,锯齿之间的夹角为20°的圆形锯齿；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为21℃、侧吹风湿度为68％、侧吹风速度为0.55m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为21℃、侧吹风湿度为68％、侧吹风速度为0.45m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度72℃，热板温度为130℃，拉伸比为2.5；PET热盘温度75℃，热板温度为150℃，拉伸比为3.0；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3500m/min，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
实施例4
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为275℃，特性粘度为1.35dl/g；PET的熔融温度为278℃，特性粘度为0.55dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为154um,锯齿之间的夹角为20°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为155um,锯齿之间的夹角为30°的圆形锯齿；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为72％、侧吹风速度为0.60m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为23℃、侧吹风湿度为75％、侧吹风速度为0.55m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度78℃，热板温度为138℃，拉伸比为2.6；PET热盘温度78℃，热板温度为148℃，拉伸比为3.1；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3650m/min，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
实施例5
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为280℃，特性粘度为1.50dl/g；PET的熔融温度为275℃，特性粘度为0.60dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为152um,锯齿之间的夹角为30°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为154um,锯齿之间的夹角为15°的圆形锯齿；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为21℃、侧吹风湿度为75％、侧吹风速度为0.65m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为24℃、侧吹风湿度为72％、侧吹风速度为0.60m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度80℃，热板温度为132℃，拉伸比为2.9；PET热盘温度82℃，热板温度为142℃，拉伸比为3.4；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3900m/min，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
本发明通过改变制备方法参数变化，进行了对比例与实施例进行比较：
对比例1
一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别进行熔融纺丝成纤维，PBT的熔融温度为270℃，特性粘度为1.20dl/g；PET的熔融温度为280℃，特性粘度为0.50dl/g、其中PBT的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为151um,锯齿之间的夹角为1°的圆形锯齿，PET的异形喷丝板微孔形状为内圆直径为150um，外圆直径为152um,锯齿之间的夹角为3°的圆形锯齿；
(2)PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为22℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度75℃，热板温度为135℃，拉伸比为2.8；PET热盘温度80℃，热板温度为145℃，拉伸比为3.3；
(4)将PBT纤维和PET纤维采用后纺复合法复合在一起。
对比例1与实施例1制得的双组份沟槽结构的高吸附性纤维虽然在性能上接近，但是工序复杂，需要增加复合设备，成本较高，而且后纺复合法容易导致PBT纤维和PET纤维复合程度不均，导致性能出现不稳定。
对比例2
一种双组份复合纤维制备方法，包括以下过程：
(1)将PBT干切片和PET干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融，PBT的熔融温度为270℃，特性粘度为1.20dl/g；PET的熔融温度为280℃，特性粘度为0.50dl/g、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，其中PBT和PET的均采用圆形喷丝板；
(2)熔体经冷却装置冷却固化形成两束丝，其中PBT冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s；PET冷却成形工艺为侧吹风温度为22℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.50m/s，
(3)经喷嘴上油，其中PBT采用油嘴上油，PET采用油轮上油、拉伸和热定型制成PBT束丝和PET束丝，其中PBT拉伸热盘温度75℃，热板温度为135℃，拉伸比为2.8；PET热盘温度80℃，热板温度为145℃，拉伸比为3.3；
(4)并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3800m/min，制得双组份复合纤维。
对比例3与实施例1相比为单组分PBT沟槽结构的吸附性纤维。
对比例4与实施例1相比为单组分PET沟槽结构的吸附性纤维。
对实施例1-5和对比例1-4进行性能测试，其结果如表1所示。
表1
从上述表1的测试结果可以看出，实施例1-5制备的双组份沟槽结构的高吸附性纤维具有较好的力学性能，吸收液体后导湿性较好，速干时间短。对比例1制得的双组份沟槽结构的高吸附性纤维虽然在性能上接近，但是工序复杂，需要增加复合设备，成本较高，而且后纺复合法容易导致PBT纤维和PET纤维复合程度不均，导致性能出现不稳定；对比例2由于纤维表面无沟槽结构，纤维的导湿性显著下降；对比例3和4为单一组分纤维，其各项性能指标均效果不理想，达不到双组份结构的纤维的众多优良性能指标。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于包括以下过程：将聚对苯二甲酸丁二醇酯干切片和聚对苯二甲酸乙二醇酯干切片分别输入至两个不同的纺丝螺杆挤出机进行加热熔融、计量、过滤后进入两个不同的纺丝箱体、两只计量泵、两个纺丝组件形成熔体，再分别从两块异性喷丝板微孔中挤出，经冷却装置冷却固化形成两束丝，经喷嘴上油、拉伸和热定型制成表面具有沟槽的聚对苯二甲酸丁二醇酯束丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯束丝，并将它们同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，制得双组份沟槽结构的高吸附性纤维。
2.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯所在的螺杆挤出机中螺杆各区温度范围值为265～280℃，特性粘度为1.00～1.50dl/g。
3.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯所在的螺杆挤出机中螺杆各区温度范围值为275～290℃，特性粘度为0.45～0.60dl/g。
4.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：异形喷丝板微孔形状为圆形锯齿，内圆直径为150um，外圆直径为151-155um,锯齿之间的夹角为1-30°。
5.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：聚对苯二甲酸丁二醇酯冷却成形工艺为侧吹风温度为19±2℃、侧吹风湿度为70±5%、侧吹风速度为0.45～0.65m/s；聚对苯二甲酸乙二醇酯冷却成形工艺为侧吹风温度为22±2℃、侧吹风湿度为70±5%、侧吹风速度为0.40～0.60m/s。
6.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯采用油嘴上油。
7.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯采用油轮上油。
8.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯拉伸热盘温度 70～80℃，热板温度为 130～140℃，拉伸比为2.5～3.0。
9.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯热盘温度 75～85℃，热板温度为 140～150℃，拉伸比为3.0～3.5。
10.如权利要求1所述的一种双组份沟槽结构的高吸附性纤维制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯束丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯束丝同时输入交络复合装置进行复合、超高速卷绕成型，卷绕速度为3500～4000 m/min。
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