CN110117837A - 一种无扭皮芯型双组分弹力丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及差别化化学纤维领域，为解决目前芯吸材料存在孔隙率太低，吸水和含水能力不足等问题，本发明提出了一种无扭皮芯型双组分弹力丝及其制备方法，皮层材料为改性聚酯，芯层材料包括常规聚酯，弹力丝纤度为667dtex~2667dtex，卷曲收缩率为10%~30%，无网络点，无油剂，无扭，通过降低皮层质量占比，提高皮层熔点及改善皮层的亲水性等措施，提高了芯吸材料的孔隙率，吸水和含水能力，同时制备方法简便。

Description

一种无扭皮芯型双组分弹力丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及差别化化学纤维领域，具体涉及一种皮芯型双组分弹力丝及其制备方法。

背景技术

目前针对皮芯型双组份纤维，具有许多不同的产品，不同产品满足不同的用户需求。例如锦涤皮芯双组分纤维是将锦纶包裹在涤纶外面，使复合纤维既有锦纶的可染性，又有涤纶的骨干，价格又比锦纶便宜。180℃皮芯低熔点双组分纤维，是将180℃改性涤纶包裹在普通涤纶外面，主要起粘合作用，多用于筛网、窗帘等产品。在涉及芯吸、过滤材料领域，最初是采用胶水将普通涤纶高弹丝粘合而成，该方法由于含有胶水，具有不环保的特点。后续开发出一种具有皮芯结构的低熔点弹力丝，使用方法是将多根这种弹力丝集束，然后进行热粘合，再切断，就可以制备成一种芯吸棒材料。但是目前市场存在的皮芯型低熔点弹力丝，由于皮层太厚、熔点低，造成制成的芯吸材料存在孔隙率太低，吸水和含水能力不足等问题。

发明内容

为解决目前芯吸材料存在孔隙率太低，吸水和含水能力不足等问题，本发明提出了一种无扭皮芯型双组分弹力丝及其制备方法，通过降低皮层质量占比，提高皮层熔点及改善皮层的亲水性等措施，提高了芯吸材料的孔隙率，吸水和含水能力，同时制备方法简便。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种无扭皮芯型双组分弹力丝具有皮芯结构，皮层材料为改性聚酯，芯层材料包括常规聚酯，弹力丝纤度为667dtex～2667dtex，卷曲收缩率为10％～30％，无网络点，无油剂，无扭，即网络点0个/米，扭矩为0，含油率0％。皮芯结构中皮层起热粘合作用，芯层起骨架作用。为了降低皮层在热粘合过程中对芯层的影响，因此芯层熔点尽量提高。过低的芯层熔点，会导致该弹力丝在热粘合过程中，卷曲消失。

卷曲收缩率是衡量纤维蓬松性的重量指标，为了提高纤维热粘合后的孔隙率，因此纤维必须足够蓬松。网络点影响纤维的蓬松性，因此加工过程中不需要加网络。

加弹油剂是一种疏水性物质，如果本发明的弹力丝上含有油剂，会影响成品的芯吸效果，另外，在弹力丝热粘合过程中，温度高达230℃～240℃，油剂会挥发，造成车间烟雾过大，不利于生产加工。

针对无扭特征，是因为本发明的弹力丝如果存在扭矩，则会在集束过程中缠绕打结，从而不利于使用，因此必须消除该弹力丝扭矩。

作为优选，所述的改性聚酯为亲水型改性聚酯，特性粘度(η)为0.63dl/g～0.69dl/g，公定回潮率为1％～1.5％，熔点220℃～235℃。采用亲水型改性聚作为皮层，则是有利于改善该弹力丝的吸水和含水能力。

作为优选，所述的常规聚酯的熔点260℃～263℃，特性粘度为0.68dl/g～0.72dl/g。较高的特性粘度，则分子量更大，熔点更高，做成纤维后，芯层更劲道，更有利于起骨架作用。

作为优选，所述的芯层材料还包括着色物质。此时皮层采用有光亲水型改性聚酯，不含消光剂。有光透明的皮层有利于芯层显色，当着色物质加入到芯层材料，颜色容易透过皮层。皮层不加着色物质，能对芯层起保护作用，防止着色物质外逸，从而影响色牢度，着色物质使用量可以根据需要添加，也可不添加。作为优选，皮层材料和芯层材料质量比为15～20∶80～85。皮层质量比例不能过高，过高的皮层比例，会造成热粘合时，皮层融化后聚集，从而阻塞孔隙。皮层熔点不能过低，过低的熔点，不利于后道加工使用，也不利于该弹力丝在假捻变形加工过程中的温度控制，也影响该弹力丝的存储，皮层熔点较低的弹力丝，在存储过程中，卷曲容易消失。

本发明的弹力丝在使用过程中，需要将多根纤维集束后再使用，因此只要生产设备或加工方法许可，尽量做大纤度，有利于使用。采用本发明的加工路线制备得到的无扭皮芯型双组分弹力丝的纤度不受限制，可以制备超过667dtex的高纤度弹力丝。而采用在加弹机上直接制备无扭弹力丝，则纤度受限。

所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法为：

(1)先制备皮芯型预取向丝(POY)；

所述的皮芯型预取向丝(POY)制备方法为：将皮层材料和芯层材料通过螺杆熔融，再通过计量泵将皮层材料和芯层材料的纺丝熔体，输送至纺丝组件，同时通过一个能制备皮芯结构的分配系统和喷丝板，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并喷出，然后冷却、上油，制备成皮芯型预取向丝(POY)。所述的皮芯型预取向丝断裂伸长率115％～135％，断裂强度2.0cN/dtex～2.3cN/dtex。这种指标有利于后道假捻变形加工。

作为优选，先将着色物质与常规聚酯混合。在制备过程中，可将着色物质加入到芯层，皮层不加着色物质，制备成一种具有高色牢度的有色无扭皮芯型双组分弹力丝。

(2)再对预取向丝进行假捻变形加工，分别制得Z捻向和S捻向皮芯型双组分弹力丝；

假捻变形加工是一种让纤维蓬松卷曲的方法，作为优选，所述的假捻变形加工中一热箱温度控制在150℃～170℃，二热箱关闭。这样的温度设计有利于提高弹力丝的蓬松性，从而提高最终产品的孔隙率，同时也有利于保证弹力丝的卷曲稳定性，从而方便存储。当一热箱温度低于150℃，芯层的常规聚酯无法得到有效变形，最终造成弹力丝的卷曲不稳定。目前市场上的低熔点弹力丝由于皮层熔点低于210℃，皮层无法承受150℃以上的假捻变形温度，不得不将假捻变形温度控制在150℃以下，这样的加工温度，不利于芯层变形，无法保证弹力丝的卷曲性。

(3)最后将Z捻向和S捻向弹力丝按质量比1∶1进行双股或多股复合，制备得到无扭皮芯型双组分弹力丝。

本发明制备的无扭皮芯型双组分弹力丝在芯吸材料上的应用，提高了芯吸材料的孔隙率，吸水和含水能力。

同时本发明制备的有色无扭皮芯型特种弹力丝，特别适合开发香水棒，能有效防止着色物质外逸到香水中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的无扭皮芯型双组分弹力丝，具有纤度大，皮层薄，熔点高，蓬松性好，卷曲稳定等特点；

(2)用其制备的芯吸材料，具有孔隙率大，吸水和含水能力强的特点；

(3)通过在芯层添加着色物质制备而成的有色无扭皮芯型双组分弹力丝，具有色牢度高，着色物质不外逸的特点。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。

复合纺丝方法为常规的纺丝方法，将两种或两种上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头而制得。在进入喷丝孔之前，两种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的瞬间，两种液体接触，凝固粘合成一根丝条，从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。

半光常规聚酯为仪征生产。

亲水型改性聚酯按照一下常规方法制备：

1)四种单体组成

对苯二甲酸，

间苯二甲酸，相对于对苯二甲酸的摩尔比例为0.10～0.13∶1，

乙二醇，相对于对苯二甲酸的摩尔比例为1.25～1.35∶1，

聚丙烯酸钠(4000)，相对于对苯二甲酸重量的1.2％～3.5％。

2)制备过程

(1)将对苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇打浆，并加入催化剂，连续输送至酯化釜I中，进行酯化反应，酯化率达到89-95％后输送至酯化釜II，

(2)向酯化釜II中加入聚丙烯酸钠，并加入稳定剂，控制温度在230-245℃之间，保持30-50min，

(3)最后将混合均匀的酯化物输送至缩聚工段，控制缩聚温度为260-280℃，真空度为0.04-0.13KPa。

最后制备得到特性粘度(η)为0.63dl/g～0.69dl/g，公定回潮率为1％～1.5％，熔点220℃～235℃。

实施例1

一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法为：

(1)皮层材料为半光亲水型改性聚酯，熔点220℃，特性粘度为0.64dl/g，公定回潮率1.5％，芯层材料为半光常规聚酯，熔点261℃，特性粘度为0.69dl/g，皮层材料和芯层材料的质量比为20∶80；

采用皮芯型双组分复合纺丝方法：将皮层材料和芯层材料通过螺杆熔融，控制皮层纺丝温度272℃，芯层纺丝温度288℃，再通过计量泵将皮层和芯层的纺丝熔体，输送至纺丝组件，同时通过一个能制备皮芯结构的分配系统和喷丝板，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并喷出，然后冷却、上油，制备成皮芯型预取向丝(POY)。

制备的具有皮芯结构的预取向丝，纤度为550dtex，断裂伸长率125％，断裂强度2.2cN/dtex。

(2)将上述预取向丝进行假捻变形加工，一热箱温度控制在160℃，二热箱关闭，分别加工成S捻向和Z捻向两种不同捻向的皮芯型双组分弹力丝，纤度分别为333.5dtex。

(3)将1根S捻向和1根Z捻向的皮芯型双组分弹力丝，通过复合机，制备无扭皮芯型双组分弹力丝1。

无扭皮芯型双组分弹力丝1的单丝横截面为皮芯结构，纤度为667dtex，卷曲收缩率为15％，无网络点，无油剂，无扭。

实施例2

一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法同实施例1，步骤(3)将2根S捻向和2根Z捻向的皮芯型双组分弹力丝，通过复合机，制备无扭皮芯型双组分弹力丝2。

无扭皮芯型双组分弹力丝2的单丝横截面为皮芯结构，纤度为1334dtex，卷曲收缩率为15％，无网络点，无油剂，无扭。

实施例3

一种有色无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法为：

(1)皮层材料为有光亲水型改性聚酯，不含消光剂，熔点225℃，特性粘度为0.67dl/g，公定回潮率1.2％，芯层材料为半光常规聚酯和碳黑母粒(占芯层质量比3％)，熔点261℃，特性粘度为0.69dl/g，皮层材料和芯层材料质量比为18∶82；

采用皮芯型双组分复合纺丝方法，先将炭黑母粒与半光常规聚酯混合成芯层材料，然后将皮层材料和芯层材料通过螺杆熔融，控制皮层纺丝温度273℃，芯层纺丝温度288℃，再通过计量泵将皮层和芯层的纺丝熔体，输送至纺丝组件，同时通过一个能制备皮芯结构的分配系统和喷丝板，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并喷出，然后冷却、上油，制备成皮芯型预取向丝(POY)。

皮芯结构的预取向丝，纤度为733dtex，断裂伸长率120％，断裂强度2.1cN/dtex。

(2)将上述预取向丝进行假捻变形加工，一热箱温度控制在150℃，二热箱关闭，分别加工成S捻向和Z捻向两种不同捻向的皮芯型双组分弹力丝，纤度分别为444.5dtex。

(3)将1根S捻向和1根Z捻向的皮芯型双组分弹力丝，通过复合机，制备成有色无扭皮芯型双组分弹力丝3。

有色无扭皮芯型双组分弹力丝3的单丝横截面为皮芯结构，纤度为889dtex，卷曲收缩率为20％，无网络点，无油剂，无扭。该有色无扭皮芯型双组分弹力丝3，具有色牢度高，着色物质不外逸的特点，耐水洗牢度达到5级。

实施例4

一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法为：

(1)皮层为亲水型改性聚酯，熔点228℃，特性粘度为0.69dl/g，公定回潮率1.0％，芯层为半光常规聚酯，熔点261℃，特性粘度为0.69dl/g，皮层和芯层质量比为16∶84。

采用皮芯型双组分复合纺丝方法，将皮层材料和芯层材料通过螺杆熔融，控制皮层纺丝温度275℃，芯层纺丝温度288℃，再通过计量泵将皮层和芯层的纺丝熔体，输送至纺丝组件，同时通过一个能制备皮芯结构的分配系统和喷丝板，在进入喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并喷出，然后冷却、上油，制备成皮芯型预取向丝(POY)。

制备具有皮芯结构的预取向丝，纤度为733dtex，断裂伸长率125％，断裂强度2.1cN/dtex。

(2)将上述预取向丝进行假捻变形加工，一热箱温度控制在170℃，二热箱关闭，分别加工成S捻向和Z捻向两种不同捻向的皮芯型双组分弹力丝，纤度为444.5dtex。

(3)将3根S捻向和3根Z捻向的皮芯型双组分弹力丝，通过复合机，制备无扭皮芯型双组分弹力丝3。

无扭皮芯型双组分弹力丝3的单丝横截面为皮芯结构，纤度为2667dtex，卷曲收缩率为28％，无网络点，无油剂，无扭。

测试例

以现有市购的芯吸材料(WX-1)作为对比材料1-2进行比较，具体数据如表1所示：

表1含水率对比

从表1可以看出，实施例1-实施例4一种无扭皮芯型双组分弹力丝制备的芯吸材料，具有孔隙率大，吸水和含水能力强。

Claims (10)

1.一种无扭皮芯型双组分弹力丝，其特征在于，所述的无扭皮芯型双组分弹力丝具有皮芯结构，皮层材料为改性聚酯，芯层材料包括常规聚酯，弹力丝纤度为667dtex~2667dtex，卷曲收缩率为10%~30%，网络点0个/米，扭矩为0，含油率0%。

2.根据权利要求1所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝，其特征在于，所述的改性聚酯为亲水型改性聚酯，特性粘度为0.63dl/g~0.69dl/g，公定回潮率为1%~1.5%，熔点220℃~235℃。

3.根据权利要求1所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝，其特征在于，所述的常规聚酯的熔点260℃~263℃，特性粘度为0.68dl/g~0.72dl/g。

4.根据权利要求1所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝，其特征在于，所述的芯层材料还包括着色物质。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝，其特征在于，皮层材料和芯层材料质量比为15~20：80~85。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

（1）先制备皮芯型预取向丝；

（2）再对预取向丝进行假捻变形加工，分别制得Z捻向和S捻向皮芯型双组分弹力丝；

（3）最后将Z捻向和S捻向弹力丝按质量比1：1进行双股或多股复合，制备得到无扭皮芯型双组分弹力丝。

7.根据权利要求6所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中将皮层材料和芯层材料通过螺杆熔融，再通过计量泵，将纺丝熔体输送至纺丝组件，最后通过分配系统和喷丝板，然后冷却、上油，制备成皮芯型预取向丝。

8.根据权利要求7所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中先将着色物质与常规聚酯混合。

9.根据权利要求6或7或8所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法，其特征在于，所述的皮芯型预取向丝断裂伸长率115%~135%，断裂强度2.0cN/dtex~2.3cN/dtex。

10.根据权利要求6所述的一种无扭皮芯型双组分弹力丝的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的假捻变形加工中一热箱温度控制在150℃~170℃，二热箱关闭。