CN111005160A - 一种纤维棒料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：(1)在芯层纤维外部包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝；(2)选取若干皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；(3)加热皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料；芯层纤维的制备过程为：按FDY工艺，将高粘度PET熔体和低粘度PET熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；喷丝孔的横截面呈
Figure DDA0002347972650000011
形，由横线、竖线I和竖线II组成；分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II。本发明的制备方法简单，制得的纤维棒料制成的马克笔的书写体验较好。

Description

一种纤维棒料的制备方法
技术领域
本发明属于纤维技术领域，涉及一种纤维棒料的制备方法。
背景技术
马克笔又称记号笔，是一种书写或绘画专用的绘图彩色笔，其壳体内部容置有墨水和引水芯，端部设置有笔头，墨水经引水芯渗入至笔头，从而可以实现书写或绘画。马克笔的笔头和引水芯通常都是采用纤维棒料磨削而成。传统的纤维棒料的制作流程是：将普通纤维丝束经模具加热初定型后再通过胶槽浸胶，然后通过烘箱烘干、固化而成。然而，采用目前的纤维棒料制成的马克笔的书写体验较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制成的马克笔的书写体验较好的纤维棒料。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维(皮层纤维采用熔点为160～220℃的聚酯材料制成)，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
芯层纤维的单丝纤度为1.0～1.5dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将高粘度PET熔体和低粘度PET熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000011
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000012
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成，竖线I和竖线II分别位于横线的两侧，竖线I和竖线II与横线的交点都位于横线非端点的位置上，两交点之间存在一定的间距；
横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.8～2.3；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:0.9～1.1；横线的长度与宽度之比为6～8:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的50～70％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；
所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II。
纤维与水分子的作用力因纤维本身的结构、表面成分不同而产生差异，从而导致不同纤维组成的纤维集合体的吸水量和导水速度存在差别。纤维对液体吸收包括四个过程：(1)润湿，即纤维表面和液体相互接触，这与纤维的本身的性质表面能大小及外表面的粗糙程度有关；(2)芯吸，即液体开始进入纤维的内部空隙，纤维内部都是非实心多孔性的，液体和纤维两者存在界面张力，纤维纺织材料的内部孔隙会对液体产生一个压力，使液体能够自动的从纤维材料的外表面进入到纤维的内部孔隙中；(3)膨胀；(4)饱和，液体充满整个纤维的内部，这主要取决于纤维内部空隙的多少、空隙的尺寸。把一根足够细的管子插入到盛有润湿性液体的容器中，湿润性液体将在无外力作用下从管子的底部爬升到一定高度，并保持在这个高度，这种现象就是毛细芯吸效应。
对于马克笔来说，纤维笔头和纤维储水芯内部都存在大量的毛细孔隙，且纤维笔头的孔隙比纤维储水芯的孔隙小，马克笔书写时，笔头和储水芯两者存在一个附加压力差使墨水不断从储水芯流向笔头，最终使墨水均匀分布在被书写材料表面，这就是差动毛细效应。
在纤维笔头制造过程中，一旦纤维确定后，纤维间的孔隙率就决定了笔的导墨性能。现用笔头材料主要是聚酯或聚酰胺DTY丝，DTY具有较高的蓬松性，但当两根纤维并在一起时仍多以面接触为主。本发明通过合理设计喷丝孔的形状和尺寸，使得纤维发生扭曲，改变了纤维与纤维之间的接触方式，由面接触变为了点接触，点接触相对于面接触更有利于在单丝与单丝之间形成大量的毛细尺寸级别微小孔隙，其毛细引力增加，使笔头与笔芯产生一个附加压力差增加，附加压力差会使液态水自动的从笔芯流向笔头，扭曲机理如下：
在合成纤维的纺丝加工中，纤维成型时，纤维内部会发生取向和结晶，使纤维存在内应力，当外界条件发生变化时，如受热或接触水时，已成型的纤维会因环境变化发生变形，即此时纤维中的取向部分或者结晶区会发生相对位置的变化，而纤维内应力则是试图使变形后的纤维恢复其初始状态的附加相互作用力，对于不同的聚合物，纤维内部的取向和结晶存在差异，因此，不同的聚合物产生的内应力不同；
本发明中，喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000021
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000022
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成，竖线I和竖线II位于横线的相反两侧，竖线I的宽度小于竖线II的宽度，竖线I的长度等于竖线II的长度，竖线I和竖线II的长度大于横线的宽度，竖线I和竖线II对应的材质为低粘度PET，横线对应的材质为高粘度PET；
在竖线I或竖线II与横线的接触的位置，同时存在两个相反方向的内应力，一个方向的内应力源自于高粘度PET，另一个方向的内应力源自于低粘度PET，两个相反方向的内应力相互抵消成单个方向的内应力；
由于竖线I和竖线II的长度大于横线的宽度，且低粘度PET的内应力大于高粘度PET，因此在竖线I与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向竖线I，在竖线II与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向竖线II，又由于竖线I和竖线II位于横线的相反两侧，因此在竖线I与横线的接触的位置的内应力的最终方向与在竖线II与横线的接触的位置的内应力的最终方向相反，纤维的
Figure BDA0002347972630000023
形横截面上同时存在两个方向相反的内应力，导致纤维发生扭转，形成自扭曲结构；
此外，由于竖线I的宽度小于竖线II的宽度，竖线I的长度等于竖线II的长度，因此在竖线I与横线的接触的位置的内应力小于在竖线II与横线的接触的位置的内应力，再配合
Figure BDA0002347972630000031
形的尺寸参数，使得纤维的单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000032
达到18～180°/10μm，有利于兼顾纤维各方面的性能。
作为优选的方案：
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，高粘度PET熔体和低粘度PET熔体的质量比为40:60～45:55。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，FDY工艺的参数为：纺丝温度273～277℃，冷却温度20～25℃，一辊速度2400～2500m/min，一辊温度85～95℃，二辊速度3200～3300m/min，二辊温度150～160℃，三辊速度4100～4300m/min，三辊温度170～180℃，卷绕速度4030～4200m/min。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，采用复合纺丝组件，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；
第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；
第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；
第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；
O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；
A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；
第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000033
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；
喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000034
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000035
形凹槽连通，且正投影完全重合；
复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，高粘度PET熔体的特性粘度为0.80～0.90dL/g，高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为287～293℃，低粘度PET熔体的特性粘度为0.55～0.60dL/g，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为275～280℃，组件纺丝箱体的温度为282～285℃。本发明合理设置了高粘度PET熔体纺丝箱体、低粘度PET熔体纺丝箱体和组件纺丝箱体的温度，保证了从喷丝孔挤出的高粘度PET组份和低粘度PET组份的表观粘度较为接近，从而保证了纺丝的顺利进行。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，松弛热处理的温度为90～120℃，时间为20～30min。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，芯层纤维具有扭曲形态。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，芯层纤维的单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000041
为18～180°/10μm(
Figure BDA0002347972630000042
l为扭转圈数为1的纤维段的长度，单位为μm)。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，芯层纤维的断裂强度≥4.3cN/dtex，断裂伸长率为25.0±2.5％。
如上所述的一种纤维棒料的制备方法，按照Q/NDL 170-2018测得，纤维棒料的划线线迹流畅≥150米，笔头滑缩力≥6.0N，笔头强力≥5.2N，吸水率≥60％。
有益效果：
(1)本发明的一种纤维棒料的制备方法，通过合理设计喷丝孔的形状和尺寸，使得纤维发生扭曲，增大了笔头与笔芯之间的压力差，获得了制成的马克笔的书写体验较好的纤维棒料；
(2)本发明的一种纤维棒料的制备方法，通过合理设置高粘度PET熔体纺丝箱体、低粘度PET熔体纺丝箱体和组件纺丝箱体的温度，保证了高粘度PET/低粘度PET双组份复合纤维纺丝的顺利进行；
(3)本发明的一种纤维棒料的制备方法，工艺简单，成本低廉，极具应用前景；
(4)本发明的一种纤维棒料的制备方法，与现有技术相比，省去了浸胶、烘干及固化等工序，避免了对环境的污染和能源的浪费，使得更为节能环保；并且本发明所制成的纤维棒料在醇类等有机溶剂中使用时不会变软和发涨，更不会出现脱胶现象，此外，当本发明制成的纤维棒料应用于笔头时，覆盖效果更好，且不易出现露白现象，使用寿命更长，使用更为理想。
附图说明
图1为复合纺丝组件的分解示意图；
图2～3为第一分配板的双侧表面的结构示意图；
图4～5为第二分配板的双侧表面的结构示意图；
图6～7为第三分配板的双侧表面的结构示意图；
图8为喷丝板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.1dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为40:60的高粘度PET熔体(特性粘度为0.89dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.56dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
如图8所示，喷丝板上的喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000051
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000052
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:2；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1.1；横线的长度与宽度之比为7:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的65％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，如图1～7所示，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000053
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000054
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000055
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度24℃，一辊速度2490m/min，一辊温度85℃，二辊速度3270m/min，二辊温度157℃，三辊速度4100m/min，三辊温度173℃，卷绕速度4030m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为293℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为275℃，组件纺丝箱体的温度为285℃；
松弛热处理的温度为99℃，时间为29min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000056
为83°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为27.5％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅157米，笔头滑缩力6.3N，笔头强力5.2N，吸水率66％。
实施例2
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.2dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为45:55的高粘度PET熔体(特性粘度为0.89dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.59dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000061
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000062
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.9；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1；横线的长度与宽度之比为7:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的60％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000063
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000064
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000065
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度24℃，一辊速度2500m/min，一辊温度95℃，二辊速度3260m/min，二辊温度155℃，三辊速度4130m/min，三辊温度173℃，卷绕速度4060m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为292℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为277℃，组件纺丝箱体的温度为285℃；
松弛热处理的温度为97℃，时间为29min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000066
为138°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为27.2％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅160米，笔头滑缩力6N，笔头强力5.3N，吸水率62％。
实施例3
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.2dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为45:55的高粘度PET熔体(特性粘度为0.84dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.59dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000071
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000072
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:2；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1；横线的长度与宽度之比为7:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的58％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000073
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000074
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000075
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度22℃，一辊速度2440m/min，一辊温度87℃，二辊速度3230m/min，二辊温度158℃，三辊速度4100m/min，三辊温度172℃，卷绕速度4030m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为291℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为276℃，组件纺丝箱体的温度为283℃；
松弛热处理的温度为114℃，时间为20min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000086
为162°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为26.7％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅163米，笔头滑缩力6.2N，笔头强力5.34N，吸水率60％。
实施例4
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.1dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为45:55的高粘度PET熔体(特性粘度为0.84dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.6dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000081
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000082
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:2.2；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1；横线的长度与宽度之比为8:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的61％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000083
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000084
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000085
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度23℃，一辊速度2450m/min，一辊温度93℃，二辊速度3270m/min，二辊温度150℃，三辊速度4120m/min，三辊温度178℃，卷绕速度4050m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为291℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为278℃，组件纺丝箱体的温度为283℃；
松弛热处理的温度为111℃，时间为23min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000093
为86°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.35cN/dtex，断裂伸长率为25.9％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅153米，笔头滑缩力6N，笔头强力5.35N，吸水率65％。
实施例5
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为40:60的高粘度PET熔体(特性粘度为0.8dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.55dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000091
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000092
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.8；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:90；横线的长度与宽度之比为6:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的50％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000101
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000102
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000103
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度20℃，一辊速度2400m/min，一辊温度85℃，二辊速度3200m/min，二辊温度150℃，三辊速度4100m/min，三辊温度170℃，卷绕速度4030m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为287℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为275℃，组件纺丝箱体的温度为282℃；
松弛热处理的温度为90℃，时间为30min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000106
为18°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.46cN/dtex，断裂伸长率为24.1％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅150米，笔头滑缩力6N，笔头强力5.42N，吸水率66％。
实施例6
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.2dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为40:60的高粘度PET熔体(特性粘度为0.85dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.6dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000104
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000105
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.9；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:0.9；横线的长度与宽度之比为8:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的54％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000111
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000112
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000113
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度20℃，一辊速度2460m/min，一辊温度87℃，二辊速度3290m/min，二辊温度154℃，三辊速度4200m/min，三辊温度171℃，卷绕速度4130m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为292℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为283℃；
松弛热处理的温度为105℃，时间为26min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000116
为39°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.6cN/dtex，断裂伸长率为22.6％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅150米，笔头滑缩力6.4N，笔头强力5.61N，吸水率60％。
实施例7
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.5dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为45:55的高粘度PET熔体(特性粘度为0.9dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.6dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000114
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000115
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:2.3；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1；横线的长度与宽度之比为8:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的70％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000121
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000122
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000123
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度25℃，一辊速度2500m/min，一辊温度95℃，二辊速度3300m/min，二辊温度160℃，三辊速度4300m/min，三辊温度180℃，卷绕速度4200m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为293℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为285℃；
松弛热处理的温度为120℃，时间为20min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000124
为180°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.7cN/dtex，断裂伸长率为22.6％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅165米，笔头滑缩力6.6N，笔头强力5.71N，吸水率60％。
实施例8
一种纤维棒料的制备方法，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；芯层纤维的单丝纤度为1.1dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将质量比为40:60的高粘度PET熔体(特性粘度为0.83dL/g)和低粘度PET熔体(特性粘度为0.58dL/g)分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure BDA0002347972630000131
形喷丝孔，
Figure BDA0002347972630000132
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.9；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:1；横线的长度与宽度之比为6:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的61％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II；
纺丝采用复合纺丝组件，复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure BDA0002347972630000133
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；喷丝板上的
Figure BDA0002347972630000134
形喷丝孔的导孔与
Figure BDA0002347972630000135
形凹槽连通，且正投影完全重合；
FDY工艺的参数为：冷却温度21℃，一辊速度2440m/min，一辊温度86℃，二辊速度3210m/min，二辊温度152℃，三辊速度4250m/min，三辊温度175℃，卷绕速度4180m/min；
高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为288℃，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为275℃，组件纺丝箱体的温度为284℃；
松弛热处理的温度为97℃，时间为30min；
制得的芯层纤维具有扭曲形态，单位长度扭角
Figure BDA0002347972630000136
为161°/10μm；芯层纤维的断裂强度为4.73cN/dtex，断裂伸长率为22.5％；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
最终制得的纤维棒料的划线线迹流畅165米，笔头滑缩力6.1N，笔头强力5.72N，吸水率63％。

Claims (10)

1.一种纤维棒料的制备方法，其特征是，步骤如下：
(1)在芯层纤维外部沿其长度方向连续包覆皮层纤维，制成皮芯复合纤维丝，其中，所述皮层纤维的熔点低于所述芯层纤维的熔点；
(2)选取若干所述皮芯复合纤维丝形成皮芯复合纤维丝束；
(3)加热所述皮芯复合纤维丝束后冷却，制得纤维棒料，加热的温度介于皮层纤维的熔点与芯层纤维的熔点之间；
芯层纤维的单丝纤度为1.0～1.5dtex，制备过程如下：
按FDY工艺，将高粘度PET熔体和低粘度PET熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得FDY丝后，进行松弛热处理得到芯层纤维；
喷丝孔为
Figure FDA0002347972620000011
形喷丝孔，
Figure FDA0002347972620000012
形由横线以及与其垂直连接的竖线I和竖线II组成；
横线、竖线I与竖线II的宽度之比为1:1:1.8～2.3；竖线I与竖线II的长度相同，横线与竖线I的长度之比为2:0.9～1.1；横线的长度与宽度之比为6～8:1；竖线I和竖线II的间距为横线的长度的50～70％；竖线I和竖线II与横线的交点的连线的中点为横线的中点；
所述分配是指控制高粘度PET熔体流经横线，同时控制低粘度PET熔体流经竖线I和竖线II。
2.根据权利要求1所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，高粘度PET熔体和低粘度PET熔体的质量比为40:60～45:55。
3.根据权利要求2所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，FDY工艺的参数为：冷却温度20～25℃，一辊速度2400～2500m/min，一辊温度85～85℃，二辊速度3200～3300m/min，二辊温度150～160℃，三辊速度4100～4300m/min，三辊温度170～180℃，卷绕速度4030～4200m/min。
4.根据权利要求3所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，采用复合纺丝组件，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；
第一分配板上设有供低粘度PET熔体流过的流道A1和供高粘度PET熔体流过的流道B1；
第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；
第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；
O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；
A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、I2、O3、M3、I3的槽底上各设有多个通孔；
第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成
Figure FDA0002347972620000021
形凹槽，E对应横线，F对应竖线I，G对应竖线II，M3上通孔位于E上，O3上的通孔位于F远离E的一端，I3上的通孔位于G远离E的一端；
喷丝板上的
Figure FDA0002347972620000022
形喷丝孔的导孔与
Figure FDA0002347972620000023
形凹槽连通，且正投影完全重合；
复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中。
5.根据权利要求4所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，高粘度PET熔体的特性粘度为0.80～0.80dL/g，高粘度PET熔体纺丝箱体的温度为287～283℃，低粘度PET熔体的特性粘度为0.55～0.60dL/g，低粘度PET熔体纺丝箱体的温度为275～280℃，组件纺丝箱体的温度为282～285℃。
6.根据权利要求5所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，松弛热处理的温度为80～120℃，时间为20～30min。
7.根据权利要求6所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，芯层纤维具有扭曲形态。
8.根据权利要求7所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，芯层纤维的单位长度扭角φ为18～180°/10μm。
9.根据权利要求7所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，芯层纤维的断裂强度≥4.3cN/dtex，断裂伸长率为25.0±2.5％。
10.根据权利要求1所述的一种纤维棒料的制备方法，其特征在于，纤维棒料的划线线迹流畅≥150米，笔头滑缩力≥6.0N，笔头强力≥5.2N，吸水率≥60％。
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