CN111534887B

CN111534887B - 一种三组分并列型复合弹性短纤维及其制造方法

Info

Publication number: CN111534887B
Application number: CN202010400813.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡涛; 欧阳文咸; 冯永生
Original assignee: Shanghai Haikai Bio Material Co ltd
Current assignee: Shanghai Haikai Bio Material Co ltd
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2040-05-13
Also published as: CN111534887A

Abstract

本发明公开了一种三组分并列型复合弹性短纤维及其制备方法，所述三组分并列型复合弹性短纤维包括纤维本体，所述纤维本体由如下质量百分比的物质加工而成：包括纤维本体，所述纤维本体由如下质量百分比的物质加工而成：低粘度PET切片10％‑50％，高粘度PET切片10％‑50％，低粘度PTT切片10％‑50％，高粘度PTT切片10％‑50％，低粘度PBT切片10％‑50％，高粘度PBT切片10％‑50％。本发明采用PET、PBT、PTT材料，PET、PBT、PTT都属于聚酯纤维，三种纤维之间化学结构相近，具有很好的界面结合性能，由于三种材料物理性能上的差异，能够形成永久的卷曲弹性，采用三螺杆单独控制三种材料的制备过程，精准控制材料的比例进行开发新型弹性舒适的三组分复合弹性短纤维原料。

Description

一种三组分并列型复合弹性短纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种三组分并列型复合弹性短纤维及其制造方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对服用性能要求也越来越高。服装材料已经从传统的款式、保暖、美观要求逐渐扩展到功能、舒适以及个性化等需求，相关材料已经从常规的棉、麻、丝、毛发展到功能性化纤，其中满足消费者功能舒适性的需求的相关材料发展最为迅速。围绕消费者的舒适弹性需求，目前市场上出现了各种品种不同的纤维材料，但都具有一定的缺陷。如弹力织物风靡国际市场，国内高弹类织物的原料主要依赖于氨纶，但是氨纶弹性大，易滑动而极少单独使用作为织物，一般采用其他纱线制成包芯纱或包覆纱供织造。氨纶织造工艺复杂，而且染色性差。氨纶纤维虽然具有良好的弹性，但由于纤维由于太柔软，纤维制备成成品后没有身骨；常规的双组份纤维可以发挥不同纤维的特性，但受制于两组纤维的固有性质，纤维的性能相对单一。如PET/PTT复合纤维，虽然能够满足一定的弹性需求，但受制于两种材料的固有属性，在实际应用过程中，受到较大的局限性。

近年来，复合纤维受到广泛关注和研究。复合纤维是多组份纤维的一种，在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，如PET/PTT复合纤维、PET/PBT复合纤维等复合纤维，如CN101109110A（一种偏芯双组分复合纤维及其制备方法），采用了PPS与PET、PBT等；CN101798714B（双组份复合纤维及其制备方法），采用了PET与PA等；虽然双组份复合纤维在化学纤维中目前有了很好的应用，但仍然存在一定的局限性。双组份纤维的卷曲半径较大，在一定长度范围内纤维卷曲数量较少，限制了其弹性性能的发挥；双组份纤维长丝应用较多，由于纤维自由端较少，纤维弹性伸缩自由度受到限制；另外，目前三组分复合纤维相关应用研究多集中在长丝，如CN110257954A（三组分并列型复合纤维的制备方法），采用了PLA、PTT和PBT三种组分，但因为PLA材料与其他两组分的材料性质的差异，长丝制备过程中工艺控制较难，且组分之间容易产生分裂和剥离现象。三组分复合弹性短纤维的研究和应用尚属于空白，此外，三组分纤维之间的性质差异会造成成纤后分裂和剥离现象，如何采用结构相近，粘合紧密度高以及精准控制比例的复合纤维制备技术，是目前三组分并列纤维制备的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的要解决的技术问题是提供一种三组分并列型复合弹性短纤维及其制造方法，本发明采用PET、PBT、PTT材料，PET、PBT、PTT都属于聚酯纤维，三种纤维之间化学结构相近，具有很好的界面结合性能，由于三种材料物理性能上的差异，能够形成永久的卷曲弹性，采用三螺杆单独控制三种材料的制备过程，精准控制材料的比例进行开发新型弹性舒适的三组分复合弹性短纤维原料。

本发明采取的具体技术方案是：

一种三组分并列型复合弹性短纤维，包括纤维本体，所述纤维本体由如下质量百分比的物质加工而成：包括纤维本体，所述纤维本体由如下质量百分比的物质加工而成：低粘度PET切片 10%-50%，高粘度PET 切片10%-50%，低粘度PTT切片 10%-50%，高粘度PTT切片10%-50%，低粘度PBT切片 10%-50%，高粘度PBT切片 10%-50%。

优选地，所述低粘度PET切片的粘度为0.4-0.7dL/g，所述高粘度PET切片的粘度为0.7-0.9dL/g; 所述低粘度PTT切片的粘度为0.5-0.8dL/g，所述高粘度PTT切片的粘度为0.8-1.2dL/g; 所述低粘度PBT切片的粘度为0.35-0.75dL/g，所述高粘度PBT切片的粘度为0.75-1.35dL/g。

相应地，本发明还提供了一种三组分并列型复合弹性短纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)原料准备，将改性PET切片（低粘度PET切片和高粘度PET切片）、改性PTT切片（低粘度PTT切片和高粘度PTT切片）、改性PBT切片（低粘度PBT切片和高粘度PBT切片）分别进行干燥，得到PET干燥料、PTT干燥料、PBT干燥料；其中，低粘度PET质量比为10%-50%，高粘度PET质量比10%-50%;低粘度PTT质量比为10%-50%，高粘度PTT质量比10%-50%;低粘度PBT质量比为10%-50%，高粘度PBT质量比10%-50%；

B)制备纺丝熔体，将步骤A)得到的改性PET干燥料、改性PTT干燥料和改性PBT干燥料分别经第一根螺杆挤出机、第二根螺杆挤出机和第三根螺杆挤出机挤出并分别经熔体管道输送到各自的计量泵，而后得到改性PET纺丝熔体、改性PTT纺丝熔体和改性PBT纺丝熔体；

C) 原丝制备，将步骤B）得到的第一组分改性PET纺丝熔体、第二组分的改性PTT纺丝熔体和第三组分的改性PBT纺丝熔体引入到复合纺丝组件，从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝。

D）成品制备，将步骤C得到的纤维原丝20小时平衡后，通过后牵伸工序的集束、牵伸、上油、紧张热定型、II道上油、卷曲机、松弛热定型机、切断后送入打包机进行打包；其中，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型。

进一步地，所述复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，其由上壳体、滤腔、分配板A、分配板B、分配板C、喷丝板、压块和下壳体构成。

优选地，第一牵引辊速度为220-280m/min，温度为150-170℃；第二牵引辊速度为222-282m/min，温度为170-180℃；第三牵引辊速度为225-285m/min，温度为170-180℃；第四牵引辊速度为230-290m/min，温度为180℃。

优选地，松式定型的温度为80-120℃，时间为2-6min。

本发明的有益效果是：

1.本发明解决了常规三组分复合材料之间的界面结合差的问题，纤维不分裂剥离；

2.本发明与常规的三组分共混技术相比，采用了三根螺杆分别控制三种材料的组分和比例，可以更加精准的控制材料喂入，因而纤维的均匀性得到提高（细度、强力、伸长等），纤维具有优良的成纤性和质量均匀性；

3.本发明采用的PET、PBT、PTT材料都是聚酯类，材料的结构类似，因而结合力强，不会出现复合纤维之间的结合力弱而出现的劈裂现象,而每种材料均采用高、低粘度的配合，使材料的性质多样化得到扩充，所得到的纤维的应用性能更突出；

4. 本发明成本可控，在市场上具有较高的竞争力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1

一种弹性复合纤维的制造方法，包括如下步骤：

步骤A：将低粘度PET切片、高粘度PET切片、低粘度PTT切片、高粘度PTT切片、低粘度PBT切片、高粘度PBT切片进行干燥，干燥至含水量低于15ppm，低粘度PET的粘度为0.45dL/g，高粘度PET的粘度为0.85dL/g，低粘度PTT的粘度为0.51dL/g，高粘度PTT粘度为1.0dL/g，低粘度PBT的粘度为0.48dL/g，高粘度PBT粘度为0.89dL/g；

步骤B: 分别将改性PET切片（低粘度PET切片和高粘度PET切片）、改性PTT切片（低粘度PTT切片和高粘度PTT切片）、改性PBT切片（低粘度PBT切片和高粘度PBT切片）投入不同的三根螺杆挤出机中进行熔融挤出，并通过计量泵计量送入特殊的大容量三组份复合组件，低粘度PET质量百分比占总物料的25%，高粘度PET质量百分比占总物料的25%;低粘度PTT质量百分比占总物料的15%，高粘度PTT质量百分比占总物料的15%;低粘度PBT质量百分比占总物料的10%，高粘度PBT质量百分比占总物料的10%；从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝。

步骤C：将步骤B得到的纤维原丝20小时平衡后，通过后牵伸工序的集束、牵伸、上油、紧张热定型、II道上油、卷曲机、松弛热定型机、切断后送入打包机进行打包。其中，紧张热定型采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊进行拉伸定型。第一牵引辊速度为250m/min，温度为160℃；第二牵引辊速度为250m/min，温度为175℃，第三牵引辊速度为250m/min，温度为175℃，第四牵引辊速度为250m/min，温度为180℃。本发明采用第一牵引辊、第二牵引辊、第三牵引辊以及第四牵引辊均可以采用多根，各牵引辊的温度依次上升，使得纤维温度受热更均匀，纤维成型结构更好，更稳定。

采用实施例1，得到的复合纤维的相关性能参数如下：

实施例2-5

低粘度PET切片、高粘度PET切片、低粘度PTT切片、高粘度PTT切片、低粘度PBT切片、高粘度PBT切片的质量比不同，制作方法与实施例1相同，得到的复合纤维的性能参数如下：

实施例6-8

低粘度PET切片、高粘度PET切片、低粘度PTT切片、高粘度PTT切片、低粘度PBT切片、高粘度PBT切片的粘度不同，制作方法与实施例1相同，得到的复合纤维的性能参数如下：

对照例1-4

材料粘度不同，制备方法与实施例1相同

对照例5

材料粘度相同，制备方法与实施例1稍有不同，区别在于分别将改性PET切片（低粘度PET切片和高粘度PET切片）、改性PTT切片（低粘度PTT切片和高粘度PTT切片）、改性PBT切片（低粘度PBT切片和高粘度PBT切片）投入同一根螺杆挤出机中进行熔融挤出。

采用对照例5，得到的复合纤维的相关性能参数如下：

本发明中螺杆挤出机，螺杆分成五区，螺杆五区温度分别为265℃、275℃、280℃、280℃、275℃。

本发明中，从喷丝板出来的纤维采用环吹风冷却，温度20℃、风速2m/s。

本发明中，底粘度PET可以采用对苯二甲酸和过量的二元醇进行聚合得到，聚合过程中二元醇过量的33%（摩尔比），其中，二元醇使用1，2-丙二醇和一缩二乙二醇，1，2-丙二醇与一缩二乙二醇的摩尔比控制在70：30-50：50，随着一缩二乙二醇所占摩尔比的增大，低粘度的PET流动性在增加，强度则逐渐下降。高粘度PET可以在常规PET中通过增粘处理，具体采用液相增粘工艺，通过抽提液态小分子从而达到提纯和增加粘度的作用，增粘处理后的PET刚性增加，强度增大对于提升复合纤维的硬度有重要作用。本发明中的PTT和PBT可以采用市面上的常规PTT和PBT。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims

1.一种三组分并列型复合弹性短纤维，其特征在于，包括纤维本体，所述纤维本体由如下质量百分比的物质加工而成：低粘度PET切片 10%-50%，高粘度PET 切片10%-50%，低粘度PTT切片 10%-50%，高粘度PTT切片10%-50%，低粘度PBT切片 10%-50%，高粘度PBT切片 10%-50%；所述低粘度PET切片的粘度为0.4-0.7dL/g，所述高粘度PET切片的粘度为0.7-0.9dL/g; 所述低粘度PTT切片的粘度为0.5-0.8dL/g，所述高粘度PTT切片的粘度为0.8-1.2dL/g;所述低粘度PBT切片的粘度为0.35-0.75dL/g，所述高粘度PBT切片的粘度为0.75-1.35dL/g。

2.一种三组分并列型复合弹性短纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)原料准备，将改性PET切片、改性PTT切片、改性PBT切片分别进行干燥，得到PET干燥料、PTT干燥料、PBT干燥料；所述改性PET切片由低粘度PET切片和高粘度PET切片组成，所述改性PTT切片由低粘度PTT切片和高粘度PTT切片组成，所述改性PBT切片由低粘度PBT切片和高粘度PBT切片组成，其中，低粘度PET质量百分比为10%-50%，高粘度PET质量百分比为10%-50%;低粘度PTT质量百分比为10%-50%，高粘度PTT质量百分比为 10%-50%;低粘度PBT质量百分比为10%-50%，高粘度PBT质量百分比为 10%-50%；所述低粘度PET切片的粘度为0.4-0.7dL/g，所述高粘度PET切片的粘度为0.7-0.9dL/g; 所述低粘度PTT切片的粘度为0.5-0.8dL/g，所述高粘度PTT切片的粘度为0.8-1.2dL/g; 所述低粘度PBT切片的粘度为0.35-0.75dL/g，所述高粘度PBT切片的粘度为0.75-1.35dL/g；

C) 原丝制备，将步骤B）得到的第一组分改性PET纺丝熔体、第二组分的改性PTT纺丝熔体和第三组分的改性PBT纺丝熔体引入到复合纺丝组件，从复合纺丝组件出来的熔体引入喷丝板喷出，喷出后形成一种具有并列形状的丝束，再经过纺丝、环吹冷却、上油、卷绕、落桶后制得无卷曲毛条纤维原丝；

3.根据权利要求2所述一种三组分并列型复合弹性短纤维的制造方法，其特征在于，所述复合纺丝组件为一种大容量双通道复合纺丝装置的纺丝构件，其由上壳体、滤腔、分配板A、分配板B、分配板C、喷丝板、压块和下壳体构成。

4.根据权利要求2所述一种三组分并列型复合弹性短纤维的制造方法，其特征在于，第一牵引辊的速度为220-280m/min，温度为150-170℃；第二牵引辊的速度为222-282m/min，温度为170-180℃；第三牵引辊的速度为225-285m/min，温度为170-180℃；第四牵引辊的速度为230-290m/min，温度为180℃。

5.根据权利要求2所述一种三组分并列型复合弹性短纤维的制造方法，其特征在于，松式定型的温度为80-120℃，时间为2-6min。