CN111235682A - 一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，通过将含可生物降解添加物的可溶解切片按比例地加入到聚酯中，与聚酯共混，然后使纤维中的可溶物质置于溶解溶液中，使其发生溶解，使纤维形成多孔洞纤维或纺织品，纤维结构上的空洞，将加速生物质对涤纶材质的降解，制成快速生物降解的孔洞聚酯纤维。

Description

一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺
技术领域
本发明涉及纤维降解技术领域，尤其涉及的是一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺。
背景技术
利用微生物，对涤纶进行生物降解，以保护环境，已经有很多年的研究和应用了。目前的方法，是在聚酯纤维生产中，先将一定比例的生物降解添加物与聚酯切片混合造粒为生物降解添加物母粒，在聚酯纤维纺丝时候，加入这种母粒而使聚酯纤维成为生物可降解的聚酯纤维。
该生物降解添加物，具有一定的亲水性，在一定时间内，能够使聚酯纤维发生链锻水解，且在有微生物存在的环境下，能够与微生物协同使聚酯纤维分解为小分子化合物，达到生物降解的效果。而降解时间、速度，是最关键因素。目前，一般能够在30周至30个月的不等时间而发生基本降解。且对于高的特性粘度（IV）的回收用聚酯，还没有良好的降解效果。
但有以下因素，影响聚酯纤维的生物降解速度和效率，及回收用聚酯：
1. 生物降解添加物，在纤维中难于充分均匀分布。
目前，在纺丝流体中，添加的生物降解添加物的母粒，但添加的比例都不高，一般在1-5%的范围，这是由于纺丝的可纺性以及生物添加物的成本原因，导致生物添加物的低比例添加。这种小比例的可降解生物添加物，是自然的混于纺丝流体中，在纺丝螺杆作用下，进行混合。由于纺丝流体的粘稠性，及小比例的生物降解添加物成分，和自然混合的混合方式，使生物添加物难于充分的、均匀的分散于纤维内部，必然有部分区域缺少生物降解添加物。导致生物降解时间变长。
2. 致密纤维结构问题
纺丝流体，初原纤维到牵伸及热定型的成型后，纤维是结晶结构致密的封闭集合体。这会导致微生物接触只能从纤维表面开始，从外到内的缓慢降解，且高结晶度的致密结构，也使链锻的断裂及微生物的触及，变得很困难，使微生物的降解速度缓慢。
因此，现有的聚酯纤维生物降解技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，在纤维生产成型过程中，使内部的生物降解添加物充分分散且均匀分布在纤维内部，同时使该纤维成为多孔性纤维材料，外界微生物容易触及内部，从而使其成为生物降解添加物充分分散且均匀分布、结构多孔的纤维，以使其易于生物降解，加速生物降解的速度。
本发明的技术方案如下：一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，具体包括以下步骤：
S1：制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒；
S2：在纺丝时，将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒加入到普通聚酯切片中，与普通聚酯切片共混后纺丝，得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯与普通聚酯聚合物共混的纺丝流体；
S3：将该纺丝流体按常规的纺丝工艺制成长丝或短纤维；
S4：将该类纤维置入可溶的条件下，使纤维中的可溶物质发生溶解，从而使纤维形成多孔洞性的微生物可降解纤维。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S1中，将含可生物降解添加物与可溶性聚酯共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S1中，所述可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒包含的可溶解物质，该可溶解物质为可水溶溶解物质、碱溶溶物质或溶剂溶解物质。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S2具体包括以下步骤：
s21:将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥；该普通聚酯切片包括聚合法而成的切片，也包括瓶片料回收及化学法醇解回收的切片。
s22:将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以一定比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤s22中，含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒的加入比例为0-20%
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型、卷曲和切断工艺处理后，制成短纤维，该短纤维为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型工艺处理后，制得长丝，该长丝为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述长丝为POY长丝、FDY长丝、DTY长丝。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述微生物可降解纤维为是径向截面为圆形、异型及中空的纤维。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述微生物可降解纤维为添加各种功能性物质的功能性纤维。
所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其中，所述步骤S4中，所述可溶的条件由可溶溶液提供，其中可溶溶液包括水溶溶液、碱溶溶液及溶剂溶解溶液。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，通过将含可生物降解添加物的可溶解切片高比例地加入到聚酯中，与聚酯共混，然后使纤维中的可溶物质置于溶解溶液中，使其发生溶解，使纤维形成多孔洞纤维或纺织品，纤维结构上的空洞，将加速生物质对涤纶材质的降解，制成快速生物降解的孔洞聚酯纤维。
附图说明
图1是本发明中快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺的步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，具体包括以下步骤：
S1：制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
在某些具体实施例中，所述步骤S1中，将可生物降解添加物与可溶性聚酯混合，其中可生物降解添加物的添加比例为可溶性聚酯和可生物降解添加物合计质量的0-30%（可溶性聚酯包括水溶性聚酯、碱溶性聚酯溶剂溶解聚酯，如可溶性的衣康酸—乙二醇聚酯）共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
在某些具体实施例中，所述步骤S1中，所述可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒包含的可溶解物质，该可溶解物质为可水溶溶解物质、碱溶溶物质或溶剂溶解物质。
S2：在纺丝时，将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒加入到普通聚酯切片（即指聚合生产得到的聚酯原料，一般加工成约4*5*2毫米左右的片状颗粒）中，与普通聚酯切片共混后纺丝，得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯与普通聚酯聚合物共混的纺丝流体。
其中，所述步骤S2具体包括以下步骤：
s21:将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥；
s22:将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以一定比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
其中，所述普通聚酯切片包括聚合法而成的切片，也包括瓶片料回收及化学法醇解回收的切片。
在某些具体实施例中，所述步骤s22中，含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒的加入比例为整体质量（即普通聚酯切片和含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒的整体质量）的0-20%。
S3：将该纺丝流体按常规的纺丝工艺制成长丝或短纤维。
在某些具体实施例中，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型、卷曲和切断工艺处理后，制成短纤维，该短纤维为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
在某些具体实施例中，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型工艺处理后，可制得POY（是预取向丝，全称：PRE-ORIENTED YARN 或者PARTIALLY ORIENTED YARN， 指经高速纺丝获得的取向度在未取向丝和拉伸丝之间的未完全拉伸的化纤长丝）、FDY（全拉伸丝，全称：FULL DRAW YARN，采用纺丝拉伸进一步制得的合成纤维长丝）、DTY（是拉伸变形丝，全称：DRAW TEXTURED YARN，是利用POY做原丝，进行拉伸和假捻变形加工制成）等长丝，该长丝为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
在某些具体实施例中，所述长丝为POY长丝、FDY长丝、DTY长丝。
在某些具体实施例中，所述微生物可降解纤维为是径向截面为圆形、异型及中空的纤维。
在某些具体实施例中，所述微生物可降解纤维为添加各种功能性物质的功能性纤维。
S4：将该类纤维置入可溶的条件下，使纤维中的可溶物质发生溶解，从而使纤维形成多孔洞性的微生物可降解纤维。
其中，所述可溶的条件由可溶溶液提供，其中可溶溶液包括水溶溶液、碱溶溶液及溶剂溶解溶液。
本技术方案通过将含可生物降解添加物的可溶解切片高比例地加入到聚酯中，与聚酯共混，然后使纤维中的可溶物质置于溶解溶液中，使其发生溶解，使纤维形成多孔洞纤维或纺织品，纤维结构上的空洞，将加速生物质对涤纶材质的降解，制成快速生物降解的孔洞聚酯纤维。
根据上述所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，现列举以下实施例加以说明：
实施例1
（1）制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
将含可生物降解添加物与可溶性聚酯混合，其中生物可降解添加物比例为20%，可溶性聚酯为水溶性聚酯，共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可水溶性聚酯母粒。
（2）将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥。
（3）将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以2%的比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
（4）将该纺丝流体按常规的纺丝工艺制成长丝DTY，75D/48F.
(5) 该纤维强度3.8cn/dtex,断裂伸长率31%。
（6）将该纤维在100度热水中，60分钟处理，溶解水溶性聚酯，纤维形成空洞。
（7）该纤维在土壤中，3个月，达到90%的生物降解。
实施例2
（1）制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
将含可生物降解添加物与碱溶性聚酯混合，其中生物可降解添加物比例为15%，可溶性聚酯为碱溶性聚酯，共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可水溶性聚酯母粒。
（2）将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥。
（3）将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以5%的比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
（4）将该纺丝流体按常规的纺丝工艺制成长丝FDY，50D/36F.
(5) 该纤维强度3.5cn/dtex,断裂伸长率33%。
（6）将该纤维在100%的氢氧化钠溶液的浓度为10克/ 升的溶液中，温度为100度，45分钟处理，溶解碱溶性聚酯，纤维形成空洞。
（7）该纤维在普通土壤中，75天，达到90%的生物降解。
实施例3
（1）制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
将含可生物降解添加物与碱溶性聚酯混合，其中生物可降解添加物比例为10%，可溶性聚酯为碱溶性聚酯，共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可水溶性聚酯母粒。
（2）将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥。
（3）将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以5%的比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
（4）将该纺丝流体按常规的纺丝工艺，喷丝孔设计为中空，生产为中空截面的短纤维。
(5) 该纤维规格为1.5D*38mm，强度3.5cn/dtex,断裂伸长率28%。
（6）该纤维在100%的氢氧化钠溶液的浓度为8克/升的溶液中，温度为100度，60分钟处理，溶解碱溶性聚酯，纤维形成中间有圆孔，周边有空洞的多孔的中空纤维。
（7）该纤维在土壤中，60天，达到90%的生物降解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：制备含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒；
S2：在纺丝时，将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒加入到普通聚酯切片中，与普通聚酯切片共混后纺丝，得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯与普通聚酯聚合物共混的纺丝流体；
S3：将该纺丝流体按常规的纺丝工艺制成长丝或短纤维；
S4：将该类纤维置入可溶的条件下，使纤维中的可溶物质发生溶解，从而使纤维形成多孔洞性的微生物可降解纤维。
2.根据权利要求1所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，将含可生物降解添加物与可溶性聚酯共混造粒，造粒得到含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒。
3.根据权利要求1或2所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒包含的可溶解物质，该可溶解物质为可水溶溶解物质、碱溶溶物质或溶剂溶解物质。
4.根据权利要求1所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
s21:将普通聚酯切片进行预结晶处理，然后干燥；
s22:将含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒以一定比例地加入到干燥后的普通聚酯切片中，并送入纺丝螺杆进行共混纺丝，得到聚酯聚合物的纺丝流体。
5.根据权利要求4所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤s22中，含可生物降解添加物的可溶性聚酯母粒的加入比例为0-20%。
6.根据权利要求1所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型、卷曲和切断工艺处理后，制成短纤维，该短纤维为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
7.根据权利要求1所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下过程：将纺丝流体经过喷丝板进行喷丝、牵伸及定型工艺处理后，制得长丝，该长丝为含可生物降解添加物的可溶物质与聚酯共混的微生物可降解纤维。
8.根据权利要求6或7任一所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述微生物可降解纤维为是径向截面为圆形、异型及中空的纤维。
9.根据权利要求6或7任一所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述微生物可降解纤维为添加各种功能性物质的功能性纤维。
10.根据权利要求1所述的快速生物降解的孔洞聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中，所述可溶的条件由可溶溶液提供，其中可溶溶液包括水溶溶液、碱溶溶液及溶剂溶解溶液。
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