CN110777446B - 一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及再生化学纤维的制造领域，公开了一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，将瓶片进行如下步骤操作：S1：原料准备；S2：前处理；S3：加热熔融；将经过S2处理过后的物料与色母粒混合，然后共同加热熔融；所述色母粒的原料以重量份计包括：对苯二甲酸二甲酯70‑90份、丙二醇20‑40份、颜料120‑150份以及分散剂110‑130份；所述分散剂包括聚乙烯蜡和十六烷基三甲基溴化铵，且二者的质量比为4:1；S4：喷丝；S5：冷却成型；S6：上油；S7：卷绕集束；S8：卷曲切断；经过上述步骤之后制得无染再生的涤纶短纤维。能够防止颜料在熔融状态下溶解在熔融态的聚酯的时候发生团聚，从而使得颜料能够分散均匀，最终使得染出的有色涤纶的染色效果更好。

Description

一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺
技术领域
本发明涉及再生化学纤维的制造领域，更具体地说，它涉及一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺。
背景技术
再生涤纶短纤维是指利用涤纶布料、废旧聚酯瓶片、纺丝废丝、泡泡料、浆块等做原料，废旧瓶片经过粉碎、清洗，然后各种物料进行混合，然后经过干燥，熔融挤出，纺丝，卷绕，集束，牵伸，卷曲，松弛热定型，切断后形成不同长度的涤纶短纤。再生涤纶的使用可改善我国目前纺织原料短缺现状，同时废物利用的加工方法符合环保理念。
目前，对于涤纶纤维纺织品的着色方法主要有两大类，一种是采用传统的纺织工艺将涤纶纤维丝纺织成布，采用高温、高压或加载体的染色方法，其染色过程中产生的有色污水处理难度大，成本高，且不符合国家的排放标准。另一种是采用涤纶纤维前着色，这种纤维又叫做无染纤维。无染纤维是通过原液着色技术直接纺制的有色纤维，能够从根本上解决纤维的染色消耗和废水排放问题，节约大量染色成本。无染纤维的原液着色是指聚酯熔体(或切片)在进入纺丝箱体之前，注入经过干燥、熔融、过滤、计量后的色料(色母粒)，与聚酯熔体一起经过高效静态混合器均匀混合后，共同进入纺丝箱体进行纺丝。在熔融纺丝过程中，无染纤维可以省略大部分的染整工序，在大量减少二氧化碳和化学需氧量的排放，从而能够节约用水和节省化学品的使用。
在注入色母粒之后，着色的关键在于选择与聚酯相容性好的合适的颜料和分散剂，使得其调配出均匀分散的有色浆料。但是，现有的颜料与分散剂由于选择不当，会造成颜料在熔融状态下溶解在熔融态的聚酯的时候发生团聚，分散不均，从而导致染出的有色涤纶纤维染色效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，能够防止颜料在熔融状态下溶解在熔融态的聚酯的时候发生团聚，从而使得颜料能够分散均匀，最终使得染出的有色涤纶的染色效果更好。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，将瓶片进行如下步骤操作：
S1：原料准备；
S2：前处理；
S3：加热熔融；将经过S2处理过后的物料与色母粒混合，然后共同加热熔融；所述色母粒的原料以重量份计包括：对苯二甲酸二甲酯70-90份、丙二醇20-40份、颜料120-150份以及分散剂110-130份；所述分散剂包括聚乙烯蜡和十六烷基三甲基溴化铵，且二者的质量比为4:1；
S4：喷丝；
S5：冷却成型；
S6：上油；
S7：卷绕集束；
S8：卷曲切断；
经过上述步骤之后制得无染再生的涤纶短纤维。
通过采用上述技术方案，对苯二甲酸二甲酯与丙二醇发生缩聚反应，作为颜料的载体，能够在后续与熔融状态的瓶片有较好的相容性。通过添加分散剂，能够使得颜料在载体中分散的更加均匀，使得后续制备出来的有色涤纶纤维能够更加均一。
通过选用聚乙烯蜡和十六烷基三甲基溴化铵能够将颜料包裹起来，从而能够防止颜料分子之间互相团聚，同时，十六烷基三甲基溴化铵本身具有抗静电的作用，从而防止颜料分子因为静电而相互吸引的情况发生，进一步的能够使得颜料在载体中分散的更加均匀。
作为本发明的进一步改进，所述分散剂的各化学组成以质量百分比计为聚乙烯蜡32％-68％、十六烷基三甲基溴化铵8％-17％以及磺基琥珀酸二正癸酯钠15％-51％。
通过采用上述技术方案，磺基琥珀酸二正癸酯钠能够促进颜料在载体中的相容性，同时能够提高颜料的热稳定性。磺基琥珀酸二正癸酯钠含有两个疏水链，在熔融状态的时候，能够更好的降低涤纶纤维原料在液态情况下各物质界面的张力，从而能够增强各物质之间的相容性，从而使得最终制得的涤纶短丝更加均匀。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2前处理，将经过S1处理之后的物料进行真空干燥，真空干燥完毕之后进行步骤S3。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2前处理中，物料的干燥温度为50℃-65℃，且真空度控制在60-80Pa。
通过采用上述技术方案，将真空度控制在60-80Pa的范围时，水分在50℃-65℃的范围内能够自由蒸发，并且真空度为60-80Pa能够使得再生涤纶纤维的质量得到保证。将温度保持在50℃-65℃的范围内，能够减少涤纶纤维的降解，避免后续出现断丝的现象出现。将真空度控制在60-80Pa的范围内，能够提高熔融态的瓶片的粘度，从而使得后续涤纶纤维的拉伸性能较好，进一步的避免断丝的出现。
作为本发明的进一步改进，步骤S2前处理，干燥时的升温速度为1-2℃/min。
通过采用上述技术方案，将升温速度控制在1-2℃/min的范围内，能够防止瓶片过早的发生结晶。当升温速度超过2℃/min时，瓶片就会过早结晶，从而堵住自由水分的蒸发，水分很难排出。而低于1℃/min时，会降低制备的速率。
作为本发明的进一步改进，所述S6上油，将经过S5处理过后的纤维丝输送至含有油剂的油剂槽内浸泡70-100min，所述油剂的各化学组成以重量份计包括十八胺聚氧乙烯醚27-38份、月桂醇23-41份以及氨基丙醇曲酸磷酸酯47-55份。
由于涤纶纤维是有机高分子材料，大分子中的化学键是共价键，既不会电离，也不会传递电子或者离子，具有很高的面电阻和体电阻，当它们互相摩擦或者接触分子时就会产生很高的静电。通过将纤维丝输送在油剂中，并且持续浸泡，从而使得纤维丝上附着有油剂，月桂醇与十八胺聚氧乙烯醚互相结合，从而使得纤维丝的表面更加光滑，降低了摩擦系数，从而使得纤维丝制成的织物起静电的能力更低，最终达到抗静电的效果。
作为本发明的进一步改进，所述油剂的各化学组成以重量份计为十八胺聚氧乙烯醚30-35份、月桂醇27-38份、氨基丙醇曲酸磷酸酯49-54份、癸基甜菜碱7-15份以及亲水硅油25-45份。
通过采用上述技术方案，由于癸基甜菜碱具有等电点，当渗透进入纤维分子之间之后，能够控制纤维表面的pH值，从而能够显示阴离子或者阳离子的特性，并且能够在纤维表面形成定向吸附层，从而有效的提高纤维表面的导电率。与此同时，油剂中添加有亲水硅油，癸基甜菜碱能够与亲水硅油相共同作用纤维，从而使得纤维的柔软性更强，最终提高了纤维对于皮肤的舒适性。
作为本发明的进一步改进，所述S4喷丝，经过S3处理过后的物质进行过滤，过滤之后输送至计量泵中进行分配；将计量泵中分配出来的熔融状态下的物料输送至喷丝板处进行喷丝，且喷丝板处的温度为270-300℃。
通过设置过滤步骤，能够使得熔融状态下的物料中的杂质更少，从而使得后续制得的涤纶短纤维的质量更好。通过将熔融状态下的物料输送至喷丝板处，从而能够方便熔融状态下的物料更好的经过喷丝板，方便后续的加工。
综上所述，本发明的优点和有益效果是：
1、通过在颜料中添加分散剂，从而能够防止颜料在熔融状态下溶解在熔融态的聚酯的时候发生团聚，从而使得颜料能够分散均匀，最终使得染出的有色涤纶的染色效果更好；通过选用选用聚乙烯蜡和十六烷基三甲基溴化铵能够将颜料包裹起来，从而能够防止颜料分子之间互相团聚，同时，十六烷基三甲基溴化铵本身具有抗静电的作用，从而防止颜料分子因为静电而相互吸引的情况发生，进一步的能够使得颜料在载体中分散的更加均匀；
2、磺基琥珀酸二正癸酯钠能够促进颜料在载体中的相容性，同时能够提高颜料的热稳定性。磺基琥珀酸二正癸酯钠含有两个疏水链，在熔融状态的时候，能够更好的降低涤纶纤维原料在液态情况下各物质界面的张力，从而能够增强各物质之间的相容性，从而使得最终制得的涤纶短丝更加均匀；
3、将真空度控制在60-80Pa的范围时，水分在50℃-65℃的范围内能够自由蒸发，并且真空度为60-80Pa能够使得再生涤纶纤维的质量得到保证。将温度保持在50℃-65℃的范围内，能够减少涤纶纤维的降解，避免后续出现断丝的现象出现。将真空度控制在60-80Pa的范围内，能够提高熔融态的瓶片的粘度，从而使得后续涤纶纤维的拉伸性能较好，进一步的避免断丝的出现；
4、通过设置过滤步骤，能够使得熔融状态下的物料中的杂质更少，从而使得后续制得的涤纶短纤维的质量更好。通过将熔融状态下的物料输送至喷丝板处，从而能够方便熔融状态下的物料更好的经过喷丝板，方便后续的加工。
附图说明
图1为本发明一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
参照图1，一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，将瓶片进行如下步骤操作：
S1：原料准备。将回收之后的矿泉水瓶的瓶片进行反复清洗、消毒，接着进行剪切和粉碎。
S2：前处理。对经过S1处理之后的物料进行分拣，然后将物料投入至转鼓真空干燥机内，投料完成之后，开始最转鼓内进行升温，升温速度为1.5℃/min，升温至60℃进行保温，之后通入导热油，同时启动转鼓。与此同时，开动真空泵，对转鼓内抽真空，并且真空度保持在70Pa，干燥时间为10h，并且使得瓶片的水分含量控制在0.01％以下。
S3：加热熔融。
首先制备色母粒。将色母粒的原料无先后顺序的投入至浆料釜中，并且朝向浆料釜中投入催化剂，催化剂选用醋酸锌和三氧化二锑的混合物；并且催化剂的投入量与色母粒原料的质量比为1:120。色母粒的原料以重量份计包括：对苯二甲酸二甲酯80份、丙二醇30份、颜料135份以及分散剂120份；其中分散剂的各化学组成以质量百分比计为聚乙烯蜡50％、十六烷基三甲基溴化铵12.5％以及磺基琥珀酸二正癸酯钠37.5％。将色母粒的原料添加至浆料釜中之后，将浆料釜抽真空，且真空度调节为70Pa。接着将浆料釜内的温度调节为180℃，并且开始搅拌，持续搅拌2.5h。接着将浆料釜中的物料输送至缩聚釜中，并且将缩聚釜中的温度调节为280℃，真空度调节为70Pa，持续保持4h，从而制得熔融状态的色母粒。颜料选用酞菁蓝、酞菁绿、大分子红、炭黑中的一种。
熔融瓶片。将经过S1处理过后的物料输送至反应釜中，持续加热至310℃，接着将反应釜内的物料输送至混合釜内，进行搅拌，持续搅拌90min，并且熔融状态的色母粒与经过S2处理之后的物料的质量比为1:10。
上述反应结束之后，将混合釜中的物料输送至螺杆挤压机中，并且将螺杆挤压机内为温度调节至310℃，并且保温50min。然后将螺杆挤压机中的物料输送至计量泵中，然后由计量泵将熔融状态下的聚酯纤维分配成互相平行的数条线。
S4：喷丝。经过计量泵后的物料输送至喷丝板处，由于持续冲料，从而使得聚酯纤维从喷丝板的一侧到另一侧，从而使得聚酯纤维变为聚酯纤维丝。聚酯纤维被输送至喷丝板处的温度为270℃至300℃之间的任意温度，并且在喷丝板上涂有雾化硅油。
S5：冷却成型。将从喷丝板上喷出的纤维丝使用空调吹风，风温保持在25℃。
S6：上油。将经过S5处理之后的物料输送至含有油剂的油剂槽内浸泡85min，油剂的各化学组成以重量份计包括十八胺聚氧乙烯醚33份、月桂醇32份、氨基丙醇曲酸磷酸酯51份、癸基甜菜碱11份以及亲水硅油35份。
S7：卷绕集束。将经过S6处理之后的初生纤维进行卷绕集束。
S8：卷曲切断。将经过S7处理之后的物料输送至卷曲机中进行卷曲，卷曲结束后的物料切成断丝。
经过上述步骤之后制得无染再生的涤纶短纤维。
实施例2-5与实施例1的区别在于，步骤S2前处理中转鼓的升温速度如表1所示：单位：℃/min
表1
实施例 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
升温速度 1 2 1.2 1.8
实施例6-9与实施例1的区别在于，步骤S2前处理中转鼓内升温至如表2所示的温度开始保温：单位：℃
表2
实施例 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
升温速度 50 65 55 63
实施例10-13与实施例1的区别在于，步骤S2前处理中转鼓内的真空度如表3所示：单位：Pa
表3
实施例 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13
真空度 60 80 65 75
实施例11-14与实施例1的区别在于，步骤S3加热熔融中的色母粒的原料以重量份计如表4所示：单位：份
表4
实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
对苯二甲酸二甲酯 70 90 75 85
丙二醇 20 40 25 35
颜料 120 150 140 125
分散剂 110 130 115 125
实施例15-19与实施例1的区别在于，步骤S3加热熔融中色母粒中的分散剂的各化学组成以质量百分比计如表5所示：单位：％
表5
Figure BDA0002287986300000071
实施例20-23与实施例1的区别在于，步骤S6上油中油剂的各化学组成以重量份计如表6所示：单位：份
表6
实施例20 实施例21 实施例22 实施例23
十八胺聚氧乙烯醚 30 35 32 34
月桂醇 27 38 30 35
氨基丙醇曲酸磷酸酯 49 54 50 52
癸基甜菜碱 7 15 9 13
亲水硅油 25 45 30 40
实施例24：与实施例1的区别在于，S6上油的步骤中，油剂的各化学组成以重量份计十八胺聚氧乙烯醚33份、月桂醇32份以及氨基丙醇曲酸磷酸酯51份。
对比例1：与实施例1的区别在于，步骤S6上油中使用的油剂选用申请公布号为CN105586683A的说明书中所记载的油剂。
试验一：抗静电性能测定。
将实施例1、实施例24、对比例1所制备出来的涤纶短纤维丝分别编号为A、B、C，接着纺织成涤纶布之后，对这三份涤纶布使用AATCC76-1995织物抗静电试验检验方法：通过抗静电表和电极对预备间距的测试材料进行抗静电欧姆测试，抗静电欧姆值R越大，抗静电能力越差；同时将抗静电欧姆值R记录在表7中。
试验二：柔软性测试。
将实施例1、实施例24、对比例1所制备出来的涤纶短纤维丝纺织成涤纶布之后分别编号为A、B、C，接着随机选取100个人分别对三份再生涤纶布进行触摸，并且记录三份的柔软度。柔软度的值由低到高分为1-10级，10级的柔软度最高，即柔软度最好。接着将100个人中随机挑选10，将这10触摸过后的柔软度计算平均值，并且记录其柔软度的平均值，然后将柔软度的平均值记录在表7。
表7
编号 R/Ω 柔软度
A 532 8
B 678 2
C 734 2
从表7中能够看出，使用实施例1中记载的制备工艺制备出来的涤纶短纤维的抗静电性最强，并且柔软度也是最好的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，其特征在于：将瓶片进行如下步骤操作：
S1：原料准备：将回收之后的矿泉水瓶的瓶片进行反复清洗、消毒，接着进行剪切和粉碎；
S2：前处理；
S3：加热熔融；将经过S2处理过后的物料与色母粒混合，然后共同加热熔融；所述色母
粒的原料以重量份计包括：对苯二甲酸二甲酯70-90份、丙二醇20-40份、颜料120-150份以及分散剂110-130份；
将色母粒的原料无先后顺序的投入至浆料釜中，并且朝向浆料釜中投入催化剂，催化剂选用醋酸锌和三氧化二锑的混合物；并且催化剂的投入量与色母粒原料的质量比为1:120；
将色母粒的原料添加至浆料釜中之后，将浆料釜抽真空，且真空度调节为70Pa；接着将浆料釜内的温度调节为180℃，并且开始搅拌，持续搅拌2.5h；
接着将浆料釜中的物料输送至缩聚釜中，并且将缩聚釜中的温度调节为280℃，真空度调节为70Pa，持续保持4h，从而制得熔融状态的色母粒；
S4：喷丝；
S5：冷却成型；
S6：上油；
S7：卷绕集束；
S8：卷曲切断；
经过上述步骤之后制得无染再生的涤纶短纤维；
所述分散剂的各化学组成以质量百分比计为聚乙烯蜡32％-68％、十六烷基三甲基溴化铵8％-17％以及磺基琥珀酸二正癸酯钠15％-51％；且聚乙烯蜡和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为4:1；
所述步骤S2前处理，将经过S1处理之后的物料进行真空干燥，真空干燥完毕之后进行步骤S3；
所述步骤S2前处理中，物料的干燥温度为50℃-65℃，且真空度控制在60-80Pa；
所述S6上油，将经过S5处理过后的纤维丝输送至含有油剂的油剂槽内浸泡70-100min；
所述油剂的各化学组成以重量份计为十八胺聚氧乙烯醚30-35份、月桂醇27-38份、氨基丙醇曲酸磷酸酯49-54份、癸基甜菜碱7-15份以及亲水硅油25-45份。
2.根据权利要求1所述的一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，其特征在于：步骤S2前处理，干燥时的升温速度为1-2℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种无染再生涤纶短纤维的制备工艺，其特征在于：所述S4喷丝，经过S3处理过后的物质进行过滤，过滤之后输送至计量泵中进行分配；将计量泵中分配出来的熔融状态下的物料输送至喷丝板处进行喷丝，且喷丝板处的温度为270-300℃。
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