CN110029408A - 一种弹性复合纤维及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性复合纤维，包括纤维本体，其特征在于，纤维本体由如下重量百分比的物质组成经复合纺丝而成：低粘度PET10％‑90％，高粘度PET10％‑90％，PTT10‑80％，PBT10‑80％。本发明集PET、PTT、PBT三种纤维的优点于一身，不仅具有可纺性好、强度高、弹性佳、柔软舒适、易染、吸湿等优点，还通过材料之间合理配合以及理化性能之间的差异，使复合纤维三维立体结构更加显著，热稳定性更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹性复合纤维及其制造方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对服装款式的要求也日渐提高。弹力织物风靡国际市场，国内高弹类织物的原料主要依赖于氨纶，但是氨纶弹性大，易滑动而极少单独使用作为织物，一般采用其他纱线制成包芯纱或包覆纱供织造。氨纶织造工艺复杂，而且染色性差。目前，市场上有开发出一种三维卷曲弹性短纤维，它是采用单组分PET三维卷曲中空纤维经过机械卷曲机卷曲后再通过松弛热定型机定型后的生产方法制得机械卷曲弹性纤维。三维中空纤维弹性形成的生产方法主要通过卷曲机加工而成，经过试验证明，采用中空纤维生产法生产的弹性纤维，可纺性较好，密度小，松性也比较好，但是由于常规三维中空纤维为单组分纤维，蓬松性、手感均较羊毛相差非常大，且弹性很小甚至没有弹性。
近年来，复合纤维受到广泛关注和研究，复合纤维是多组份纤维的一种，在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，如PET/PTT复合纤维、PET/PBT复合纤维等复合纤维。如申请号为201810987214.0的中国发明专利申请(公司自有申请)公开了一种弹性复合纤维及其制造方法，具体包括纤维本体低粘度PET、高粘度PET以及PTT，通过三种材料在相应工艺可以制备弹性复合纤维，但该弹性复合纤维存在三维卷曲程度一般，热稳定性能不佳的缺陷。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性复合纤维及其制造方法，本发明通过PTT/PET/PBT复合纤维制备，通过材料之间合理配合以及理化性能之间的差异，可以得到更为蓬松，三维立体结构更为明显、热稳定更佳的材料。
为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种弹性复合纤维，包括纤维本体，其特征在于，纤维本体由如下重量百分比的物质组成经复合纺丝而成：低粘度PET10％-90％，高粘度PET10％-90％，PTT10-80％，PBT10-80％。
作为本发明的一种优选方式，所述低粘度PET的粘度为0.4-0.7dL/g，所述高粘度PET的粘度为0.7-0.9dL/g，所述PTT粘度为0.7-1.3dL/g，所述PBT粘度为0.7-1.3dL/g，所述纤维本体的卷曲数5-15个/cm。
作为本发明的一种优选方式，所述低粘度PET的重量百分比为20％，所述高粘度PET的重量百分比20％，所述PTT的重量百分比为30％，所述的PBT的重量百分比为30％。
相应地，本发明还提出了一种弹性复合纤维的制造方法，包括如下步骤：
步骤A：将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.4-0.7dL/g，高粘度PET的粘度为0.7-0.9dL/g，PTT粘度为0.7-1.3dL/g，PBT粘度为0.8-1.2dL/g；
步骤B：分别将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT投入螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入复合纺丝组件，低粘度PET的重量百分比占总物料的10％-90％，高粘度PET的重量百分比占总物料的10-90％，PTT的重量百分比占总物料的10-80％，PBT的重量百分比占总物料的10-80％；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的真空丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；
步骤C：将步骤B得到的纤维原丝20小时平衡后进行定型，定型采用紧张热定型或者松式定型，其中，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型。
作为本发明的一种优选方式，所述复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，其由上壳体、滤腔、分配板A、分配板B、分配板C、喷丝板、压块和下壳体构成(专利号2016203355293所公开的装置)。
作为本发明的一种优选方式，第一牵引辊速度220-280m/min，温度为150-170℃；第二牵引辊速度222-282m/min，温度为170-180℃；第三牵引辊速度225-285m/min，温度为170-180℃；第四牵引辊速度230-290m/min，温度为180℃。
作为本发明的一种优选方式，松式热定型的温度为80-120℃，时间为2-6min。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
1、本发明解决PET、PTT、PBT三种纤维的复合弹性纤维的市场空白；
2、本发明集PET、PTT、PBT三种纤维的优点于一身，不仅具有可纺性好、强度高、弹性佳、柔软舒适、易染、吸湿等优点，还通过材料之间合理配合以及理化性能之间的差异，使复合纤维三维立体结构更加显著，热稳定性更好；
3、本发明采用PET、PTT和PBT的不同分子结构与结晶特性产生的复合自卷曲弹性特性，再通过大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件进而生产出一种并列PTT/PET/PBT复合弹性短纤维，该纤维具有非常好的蓬松性、柔软、色彩鲜艳，且具有一定弹性和弹性回复性，并且三维立体结构更加显著，热稳定性更好，解决传统弹性纤维价格昂贵、蓬松性差、手感差、染色性差、易脱色等问题；
4、本发明相对氨纶材料，减少了包芯纱制造工艺，精简了操作流程，大大节省了人工费用，减少了资源浪费。
5、本发明所生产的复合材料应用范围广，适合生产地毯、便衣、时装、内衣、运动衣、泳装及袜子等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1：
一种弹性复合纤维的制造方法，包括如下步骤：
步骤A：将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.42dL/g，高粘度PET的粘度为0.83dL/g，PTT粘度为0.92dL/g，PBT粘度为0.92dL/g；
步骤B：分别将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT投入螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入复合纺丝组件，该复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，低粘度PET的重量百分比占总物料的20％，高粘度PET的重量百分比占总物料的20％，PTT的重量百分比占总物料的30％，PBT的重量百分比占总物料的30％；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的真空丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；
步骤C：将步骤B得到的纤维原丝20小时平衡后进行定型，定型采用紧张热定型，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型，其中，第一牵引辊速度250m/min，温度为160℃；第二牵引辊速度250m/min，温度为175℃，第三牵引辊速度250m/min，温度为175℃，第四牵引辊速度250m/min，温度为180℃。本实施例采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊均可以采用多根，各牵引辊的温度依次上升，使得纤维温度受热更均匀，纤维成型结构更好，更稳定。
采用实施例1，得到的复合纤维的相关性能参数如下：
| 强力cN/dtex | 4.3 |
| 模量cN/dtex | 50 |
| 断裂伸长率(％) | 38 |
| 沸水收缩率(％) | 12 |
| 卷曲数(个/cm) | 23 |
| 蓬松度(150g) | 85％ |
实施例2：
步骤A：将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.42dL/g，高粘度PET的粘度为0.83dL/g，PTT粘度为0.92dL/g，PBT粘度为0.92dL/g；
步骤B：分别将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT投入螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入复合纺丝组件，该复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，低粘度PET的重量百分比占总物料的20％，高粘度PET的重量百分比占总物料的20％，PTT的重量百分比占总物料的30％，PBT的重量百分比占总物料的30％；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；
步骤C：将步骤B得到的纤维进行定型，定型采用松式定型，松式定型的温度为100℃，时间为4min。纤维在定型的过程中，释放了内应力，大分子的排列未达到最稳定的状态，纤维卷曲形态稳定，松式定型利用无张力状态，使得纤维充分松弛，消除了纤维内部应力，使得纤维结构完善，形态稳定。
采用实施例2，得到的复合纤维的相关性能参数如下：
| 强力cN/dtex | 4.1 |
| 模量cN/dtex | 53 |
| 断裂伸长率(％) | 44 |
| 沸水收缩率(％) | 11 |
| 卷曲数(个/cm) | 23 |
| 蓬松度(150g) | 87％ |
实施例3：
一种弹性复合纤维的制造方法，包括如下步骤：
步骤A：将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.55dL/g，高粘度PET的粘度为0.75dL/g，PTT粘度为0.95dL/g，PBT粘度为0.95dL/g；
步骤B：分别将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT投入螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入复合纺丝组件，该复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，低粘度PET的重量百分比占总物料的20％，高粘度PET的重量百分比占总物料的20％，PTT的重量百分比占总物料的30％，PBT的重量百分比占总物料的30％；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；
步骤C：将步骤B得到的纤维原丝20小时平衡后进行定型，定型采用紧张热定型，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型，其中，第一牵引辊速度250m/min，温度为160℃；第二牵引辊速度250m/min，温度为175℃，第三牵引辊速度250m/min，温度为175℃，第四牵引辊速度250m/min，温度为180℃。
采用实施例3，得到的复合纤维的相关性能参数如下：
| 强力cN/dtex | 4.0 |
| 模量cN/dtex | 48 |
| 断裂伸长率(％) | 45 |
| 沸水收缩率(％) | 13 |
| 卷曲数(个/cm) | 26 |
| 蓬松度(150g) | 90％ |
实施例4-6
除低粘度PET、高粘度PET、PTT以及PBT的重量比不同，制作方法与实施例3相同，得到的弹性复合纤维的相关性能参数如下：
实施例7-9
除低粘度PET、高粘度PET、PTT以及PBT的粘度不同，制作方法与实施例三相同，得到的复合纤维的相关性能参数如下：
本发明中螺杆挤出机，螺杆分成五区，螺杆五区温度分别为265℃、275℃、280℃、280℃、275℃。
本发明中，从喷丝板出来的纤维采用环吹风冷却，温度20℃、风速2m/s。
本发明中，底粘度PET可以采用对苯二甲酸和过量的二元醇进行聚合得到，聚合过程中二元醇过量的33％(摩尔比)，其中，二元醇使用1，2-丙二醇和一缩二乙二醇，1，2-丙二醇与一缩二乙二醇的摩尔比控制在70：30-50：50，随着一缩二乙二醇所占摩尔比的增大，低粘度的PET流动性在增加，强度则逐渐下降。高粘度PET可以在常规PET中通过增粘处理，具体采用液相增粘工艺，通过抽提液态小分子从而达到提纯和增加粘度的作用，增粘处理后的PET刚性增加，强度增大对于提升复合纤维的硬度有重要作用。本发明中的PTT和PBT可以采用市面上的常规PTT和PBT。
对照例
201810987214.0的技术方案
除低粘度PET、高粘度PET、PTT的重量比不同，制作方法与实施例三相同，得到的弹性复合纤维的相关性能参数如下：
通过本发明实施例1-9生产的复合纤维与对照例(201810987214.0的技术方案
)生产的复合纤维的相关参数对比可知，本发明方法生产的复合纤维不仅强度更高，而且三维卷曲程度明显更好，热稳定性明显更好。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种弹性复合纤维，包括纤维本体，其特征在于，纤维本体由如下重量百分比的物质组成经复合纺丝而成：低粘度PET10％-90％，高粘度PET10％-90％，PTT10-80％，PBT10-80％。
2.根据权利要求1所述一种弹性复合纤维，其特征在于，所述低粘度PET的粘度为0.4-0.7dL/g，所述高粘度PET的粘度为0.7-0.9dL/g，所述PTT粘度为0.7-1.3dL/g，所述PBT粘度为0.7-1.3dL/g，所述纤维本体的卷曲数5-15个/cm。
3.根据权利要求2所述一种弹性复合纤维，其特征在于，所述低粘度PET的重量百分比为20％，所述高粘度PET的重量百分比20％，所述PTT的重量百分比为30％，所述的PBT的重量百分比为30％。
4.一种弹性复合纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.4-0.7dL/g，高粘度PET的粘度为0.7-0.9dL/g，PTT粘度为0.7-1.3dL/g，PBT粘度为0.8-1.2dL/g；
步骤B：分别将低粘度PET、高粘度PET、PTT、PBT投入螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入复合纺丝组件，低粘度PET的重量百分比占总物料的10％-90％，高粘度PET的重量百分比占总物料的10-90％，PTT的重量百分比占总物料的10-80％，PBT的重量百分比占总物料的10-80％；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的真空丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；
步骤C：将步骤B得到的纤维原丝20小时平衡后进行定型，定型采用紧张热定型或者松式定型，其中，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型。
5.根据权利要求4所述一种弹性复合纤维的制造方法，其特征在于，所述复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，其由上壳体、滤腔、分配板A、分配板B、分配板C、喷丝板、压块和下壳体构成。
6.根据权利要求4或5所述一种弹性复合纤维的制造方法，其特征在于，第一牵引辊速度220-280m/min，温度为150-170℃；第二牵引辊速度222-282m/min，温度为170-180℃；第三牵引辊速度225-285m/min，温度为170-180℃；第四牵引辊速度230-290m/min，温度为180℃。
7.根据权利要求4或5所述一种弹性复合纤维的制造方法，其特征在于，松式定型的温度为80-120℃，时间为2-6min。
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