CN110219070B - 一种由涤纶废丝再生制备3d飞织纱线的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，涉及飞织鞋面纱线加工技术领域，包括以下步骤：(1)一级粉碎，(2)清洗，(3)二级粉碎，(4)制浆，(5)结晶干燥，(6)色母粒加工，(7)纱线加工。本发明通过清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，以避免杂质的存在使涤纶废丝再生所制纱线的使用性能受到影响；所制纱线的柔软性好，色牢度强，抗紫外线性能优异，适用于作为3D飞织制品加工用纱线。
Description
技术领域：
本发明涉及飞织鞋面纱线加工技术领域，具体涉及一种由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺。
背景技术：
3D飞织鞋面采用聚酯纤维等材料，以各种不同的密度针织而成，其整个鞋面用各种纱线编织而成，不需要针车缝合，不增加重量，不产生摩擦区。飞织鞋面从脚趾直达脚踝为一整块，能有效地契合整个脚面，使鞋面与脚面更加贴合；同时在鞋面成型过程中，可根据鞋部位不同，辅以不同的针织密度，起到软硬结合的效果，确保鞋面具有良好的透气性、柔软性。
涤纶废丝是聚酯化纤生产中产生的工业边角料，为减轻环境负担，需要对废丝进行回收利用。常规的废丝回收利用工艺先将废丝经初步切割破碎后制成PET粉末半成品，再经微波净化对废丝快速除水除油后粉碎得到PET粉末。PET粉末可以作为聚酯化纤生产的原料，在经过配浆工序后输送进入酯化反应釜，在酯化反应釜内通过二元醇醇解成对苯二甲酸二乙二酯，再经过正常的聚酯缩聚反应获得原生级的聚酯产品，使PET废丝得到高附加值的回收再利用。这种废丝再生工艺虽然所得产品的质量好，但工艺繁杂，再生成本较高，使涤纶废丝的大规模再生受到了限制。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，该工艺重复性好且成本低，所制涤纶纱线的色牢度强且抗紫外线性能优异。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，包括以下步骤：
(1)一级粉碎：将涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于60-80℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50-100μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入氢氧化钠溶液，以1-5℃/min的升温速度加热至70-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于60-80℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50-100μm的粉料，然后于165-175℃下结晶，形成结晶层后再于185-195℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将颜料、分散剂和涤纶再生料在捏合机中混合均匀，再经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒后得到色母粒；
(7)纱线加工：将涤纶再生料、色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线。
所述步骤(4)中制浆机的转速为500-800r/min。
所述步骤(6)中颜料选用无机颜料或有机颜料。
所述步骤(6)中分散剂选用聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇中的一种。
所述步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区175-185℃，二区185-195℃，三区185-195℃，四区205-215℃，五区205-215℃，六区215-225℃，机头温度210-220℃，喂料螺杆转速200-250r/min，主机螺杆转速250-350r/min。
所述步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区180-190℃，二区200-210℃，三区200-210℃，四区210-220℃，五区220-230℃，六区230-240℃，机头温度220-230℃，喂料螺杆转速200-250r/min，主机螺杆转速250-350r/min；纺丝速度1000-3600m/min；侧吹风风温16-20℃；卷绕速度2500-4000m/min。
所述步骤(6)中分散剂选用N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物，其制备方法为：向无水乙醇中加入N-羟甲基丙烯酰胺和硬脂酸，并加热至50-60℃溶解完全，再滴加浓硫酸，然后加热至回流状态保温反应，反应结束后减压浓缩回收乙醇，向剩余物中加水搅拌，过滤，滤渣经50-60℃烘干，即得N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物。
所述N-羟甲基丙烯酰胺、硬脂酸、浓硫酸的摩尔比为1:1:0.05。
利用N-羟甲基丙烯酰胺和硬脂酸制备分散剂，以促进颜料与聚酯的均匀混合，从而改善纱线色牢度和抗紫外线性能。
所述步骤(6)中与颜料、分散剂一并与涤纶再生料混合的还包括抗紫外线剂，即步骤(6)的操作为：将颜料、分散剂、抗紫外线剂和涤纶再生料在捏合机中混合均匀，所得混合物经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒，即得色母粒；
所述抗紫外线剂为纳米二氧化钛。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-50nm。
所述抗紫外线剂由异氰尿酸三缩水甘油酯和纳米二氧化钛组成，两者质量比为1-5:1。
异氰尿酸三缩水甘油酯所含环氧基能与聚酯树脂中的羟基发生高密度交联，与纳米二氧化钛在协同作用下提高最终所制纱线的抗紫外线性能。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，以避免杂质的存在使涤纶废丝再生所制纱线的使用性能受到影响；
(2)本发明通过制浆操作进一步起到软化涤纶分子结构的作用，以利于后续纺织加工；
(3)本发明通过结晶干燥使含水量低于0.05％，以避免水分的存在影响后续加工，而干燥前的结晶处理能够避免直接高温干燥存在的粘连问题；
(4)本发明通过色母粒的制备来对纱线进行着色，以提高所制纱线的着色均匀度和色牢度；
(5)本发明通过分散剂的使用来提高颜料和抗紫外线剂的分散均匀性，从而保证着色均匀度、色牢度和抗紫外线性能；
(6)本发明通过以异氰尿酸三缩水甘油酯和纳米二氧化钛的混合物作为抗紫外线剂来增强所制纱线的抗紫外线性能；
(7)本发明所制纱线的柔软性好，色牢度强，抗紫外线性能优异，适用于作为3D飞织制品加工用纱线。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)一级粉碎：将25kg涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入5kg 10％氢氧化钠溶液，600r/min下以3℃/min的升温速度加热至75-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50μm的粉料，然后于175℃下结晶，形成结晶层后再于190℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将0.5kg钴蓝、0.5kg聚乙二醇400和3kg涤纶再生料在捏合机中混合均匀，再经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒后得到色母粒；
(7)纱线加工：将20kg涤纶再生料、2kg色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线。
步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区178℃，二区189℃，三区192℃，四区211℃，五区215℃，六区223℃，机头温度215℃，喂料螺杆转速200r/min，主机螺杆转速300r/min。
步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区188℃，二区207℃，三区210℃，四区216℃，五区225℃，六区235℃，机头温度226℃，喂料螺杆转速250r/min，主机螺杆转速300r/min；纺丝速度3000m/min；侧吹风风温20℃；卷绕速度3000m/min。
实施例2
(1)一级粉碎：将25kg涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入5kg 10％氢氧化钠溶液，600r/min下以3℃/min的升温速度加热至75-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50μm的粉料，然后于175℃下结晶，形成结晶层后再于190℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将0.5kg钴蓝、0.5kgN-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物和3kg涤纶再生料在捏合机中混合均匀，再经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒后得到色母粒；
(7)纱线加工：将20kg涤纶再生料、2kg色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线。
步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区178℃，二区189℃，三区192℃，四区211℃，五区215℃，六区223℃，机头温度215℃，喂料螺杆转速200r/min，主机螺杆转速300r/min。
步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区188℃，二区207℃，三区210℃，四区216℃，五区225℃，六区235℃，机头温度226℃，喂料螺杆转速250r/min，主机螺杆转速300r/min；纺丝速度3000m/min；侧吹风风温20℃；卷绕速度3000m/min。
N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物的制备：向无水乙醇中加入101g N-羟甲基丙烯酰胺和312g硬脂酸，并加热至50-60℃溶解完全，再滴加5g浓硫酸，然后加热至回流状态保温反应，反应结束后减压浓缩回收乙醇，向剩余物中加水搅拌，过滤，滤渣经50-60℃烘干，即得N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物。
实施例3
(1)一级粉碎：将25kg涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入5kg 10％氢氧化钠溶液，600r/min下以3℃/min的升温速度加热至75-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50μm的粉料，然后于175℃下结晶，形成结晶层后再于190℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将0.5kg钴蓝、0.5kgN-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物、0.5kg抗紫外线剂和3kg涤纶再生料在捏合机中混合均匀，再经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒后得到色母粒；
(7)纱线加工：将20kg涤纶再生料、2kg色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线。
步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区178℃，二区189℃，三区192℃，四区211℃，五区215℃，六区223℃，机头温度215℃，喂料螺杆转速200r/min，主机螺杆转速300r/min。
步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区188℃，二区207℃，三区210℃，四区216℃，五区225℃，六区235℃，机头温度226℃，喂料螺杆转速250r/min，主机螺杆转速300r/min；纺丝速度3000m/min；侧吹风风温20℃；卷绕速度3000m/min。
N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物的制备：向无水乙醇中加入101g N-羟甲基丙烯酰胺和312g硬脂酸，并加热至50-60℃溶解完全，再滴加5g浓硫酸，然后加热至回流状态保温反应，反应结束后减压浓缩回收乙醇，向剩余物中加水搅拌，过滤，滤渣经50-60℃烘干，即得N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物。
抗紫外线剂为纳米二氧化钛，粒径为30-35nm。
实施例4
(1)一级粉碎：将25kg涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入5kg 10％氢氧化钠溶液，600r/min下以3℃/min的升温速度加热至75-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于70℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50μm的粉料，然后于175℃下结晶，形成结晶层后再于190℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将0.5kg钴蓝、0.5kgN-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物、0.5kg抗紫外线剂和3kg涤纶再生料在捏合机中混合均匀，再经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒后得到色母粒；
(7)纱线加工：将20kg涤纶再生料、2kg色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线。
步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区178℃，二区189℃，三区192℃，四区211℃，五区215℃，六区223℃，机头温度215℃，喂料螺杆转速200r/min，主机螺杆转速300r/min。
步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区188℃，二区207℃，三区210℃，四区216℃，五区225℃，六区235℃，机头温度226℃，喂料螺杆转速250r/min，主机螺杆转速300r/min；纺丝速度3000m/min；侧吹风风温20℃；卷绕速度3000m/min。
N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物的制备：向无水乙醇中加入101g N-羟甲基丙烯酰胺和312g硬脂酸，并加热至50-60℃溶解完全，再滴加5g浓硫酸，然后加热至回流状态保温反应，反应结束后减压浓缩回收乙醇，向剩余物中加水搅拌，过滤，滤渣经50-60℃烘干，即得N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物。
抗紫外线剂为由质量比为2:1的异氰尿酸三缩水甘油酯和纳米二氧化钛组成，纳米二氧化钛粒径为30-35nm。
实施例5
分别利用实施例1-4加工制备3D飞织纱线，并测定所制纱线的使用性能，测定结果如表1所示。
抗紫外线性能测试标准：GB/T 18830-2009；
耐摩擦色牢度测试标准：GB/T 3920-2008；
耐汗渍色牢度测试标准：GB/T 3922-2008；
耐水色牢度测试标准：GB/T 5713-1997；
耐洗色牢度测试标准：GB/T 3921-2008。
表1实施例所制纱线的抗紫外线性能和色牢度
| 测试项目 | 实施例3 | 实施例4 |
| UPF | 58 | 65 |
| UVA透过率 | 4.3％ | 2.2％ |
| 耐干摩擦色牢度 | 5级 | 5级 |
| 耐湿摩擦色牢度 | 5级 | 5级 |
| 耐汗渍色牢度 | 5级 | 5级 |
| 耐水色牢度 | 5级 | 5级 |
| 耐洗色牢度 | 5级 | 5级 |
由表1可知，本发明所述抗紫外线剂的使用能够取得增强所制纱线抗紫外线性能的技术效果，而分散剂的使用能够取得同时增强所制纱线色牢度和抗紫外线性能的技术效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)一级粉碎：将涤纶废丝经粉碎制成长度10-20mm的绒料；
(2)清洗：将绒料送入清洗槽中，经清洗使绒料上的杂质清除率达到99.5％以上，脱水后于60-80℃下烘干至含水量低于0.5％；
(3)二级粉碎：将烘干所得绒料经粉碎制成粒度50-100μm的粉料；
(4)制浆：将粉料加入制浆机中，并加入氢氧化钠溶液，以1-5℃/min的升温速度加热至70-80℃保温搅拌，待所形成的浆体粘度于5min内不再变化时停止搅拌，通过滴加稀硫酸调节浆体pH值至7-8，脱水后于60-80℃下烘干至含水量低于0.5％；
(5)结晶干燥：将制浆所得固体经粉碎制成粒度50-100μm的粉料，然后于165-175℃下结晶，形成结晶层后再于185-195℃下干燥，使含水量低于0.05％，即得涤纶再生料；
(6)色母粒加工：将颜料、分散剂、抗紫外线剂和涤纶再生料在捏合机中混合均匀，所得混合物经螺杆挤出机熔融挤出造粒，切粒，即得色母粒；
(7)纱线加工：将涤纶再生料、色母粒经螺杆挤出机共混熔融，制成熔体，经喷丝板纺丝，再经侧吹风冷却成初生纤维，初生纤维经上油后通过卷绕机卷绕，即得3D飞织纱线；
所述步骤(6)中分散剂选用N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物，其制备方法为：向无水乙醇中加入N-羟甲基丙烯酰胺和硬脂酸，并加热至50-60℃溶解完全，再滴加浓硫酸，然后加热至回流状态保温反应，反应结束后减压浓缩回收乙醇，向剩余物中加水搅拌，过滤，滤渣经50-60℃烘干，即得N-羟甲基丙烯酰胺/硬脂酸酯化物；所述N-羟甲基丙烯酰胺、硬脂酸、浓硫酸的摩尔比为1:1:0.05；
所述步骤(6)中抗紫外线剂为纳米二氧化钛，或者抗紫外线剂由异氰尿酸三缩水甘油酯和纳米二氧化钛组成，两者质量比为1-5:1，纳米二氧化钛的粒径为20-50nm。
2.根据权利要求1所述的由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，其特征在于：所述步骤(4)中制浆机的转速为500-800r/min。
3.根据权利要求1所述的由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，其特征在于：所述步骤(6)中颜料选用无机颜料或有机颜料。
4.根据权利要求1所述的由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，其特征在于：所述步骤(6)中螺杆挤出机的各段温度为一区175-185℃，二区185-195℃，三区185-195℃，四区205-215℃，五区205-215℃，六区215-225℃，机头温度210-220℃，喂料螺杆转速200-250r/min，主机螺杆转速250-350r/min。
5.根据权利要求1所述的由涤纶废丝再生制备3D飞织纱线的工艺，其特征在于：所述步骤(7)中螺杆挤出机的各段温度为一区180-190℃，二区200-210℃，三区200-210℃，四区210-220℃，五区220-230℃，六区230-240℃，机头温度220-230℃，喂料螺杆转速200-250r/min，主机螺杆转速250-350r/min；纺丝速度1000-3600m/min；侧吹风风温16-20℃；卷绕速度2500-4000m/min。
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