CN111793846A - 一种涤纶短纤维及其制备方法和在黑色缝纫线中的应用 - Google Patents

一种涤纶短纤维及其制备方法和在黑色缝纫线中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料后依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片后依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维；两级牵伸中，一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21；本发明通过采用两级牵伸的牵伸方式牵伸丝片并限定各级牵伸的牵伸倍率，提升了产品的强度，最终制得了高强度的涤纶短纤维。实施例的结果显示，本发明制得的涤纶短纤维的断裂强度为6.18cN/dtex。

Description

一种涤纶短纤维及其制备方法和在黑色缝纫线中的应用
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，尤其涉及一种涤纶短纤维及其制备方法和在黑色缝纫线中的应用。
背景技术
缝纫线，为针织衣物制品所需的线，按原料可分为天然纤维、合成纤维缝纫线及混合缝纫线三大类。随着涤纶工业的发展，缝纫线用纯涤纶纤维作为其原料的越来越多。
涤纶短纤维是由聚酯纺成丝束切断后得到的纤维，将其作为缝纫线原料时，通常是本白短纤维先纺成纱线再染色，或者本白短纤维先染色再纺成纱线，而对纤维或纱线进行染色均必须在高温高压条件下用分散染料才能实现深染色，这样不仅降低了生产效率，还会出现批差，色花等质量问题。
黑色缝纫线作为颜色最深的缝纫线，其加工难度高，对原料质量的需求也更为苛刻，而现有的黑色涤纶短纤维仍存在强度低的问题，进而得到的黑色缝纫线的强度也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涤纶短纤维及其制备方法和在黑色缝纫线中的应用，本发明提供的涤纶短纤维强度高，能够用于制备黑色缝纫线，且制得的黑色缝纫线强度也高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片；
(3)将所述步骤(2)得到的丝片依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维；
所述两级牵伸包括一级牵伸和二级牵伸，所述一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，所述二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21。
优选地，所述步骤(1)中聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、改性聚酯切片的质量比为8.2～8.8:0.6～1.2:0.6～1.2。
优选地，按质量含量计，所述炭黑母粒包括炭黑30.0％～35.0％，颜料0.5％～1.0％和热塑性树脂64.0％～69.5％。
优选地，所述步骤(1)中的改性聚酯切片包括CZ-318聚酯切片。
优选地，所述步骤(2)中的挤出的温度为265～275℃。
优选地，所述步骤(2)中的牵伸的总牵伸倍率为3.82～3.95。
优选地，所述步骤(2)中的上油所用油剂的浓度为0.2％～0.4％。
优选地，所述步骤(3)中的上油所用油剂的浓度为1.0％～1.5％。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的涤纶短纤维，所述涤纶短纤维的强度≥6.00cN/dtex。
本发明提供了上述技术方案所述涤纶短纤维在黑色缝纫线中的应用。
本发明提供了一种涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料；将混合料依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片；将丝片依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维；所述两级牵伸包括一级牵伸和二级牵伸，一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21；本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒和改性聚酯切片为原料，通过采用两级牵伸的牵伸方式牵伸丝片并限定各级牵伸的牵伸倍率，提升了产品的强度，最终制得了高强度的涤纶短纤维。实施例的结果显示，本发明制得的涤纶短纤维的断裂强度为6.18cN/dtex。
具体实施方式
本发明提供了一种涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片；
(3)将所述步骤(2)得到的丝片依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维；
所述两级牵伸包括一级牵伸和二级牵伸，所述一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，所述二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21；本发明将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料。
在本发明中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备方法优选包括以下步骤：
以精对苯二甲酸和乙二醇为原料，在催化剂的作用下，经聚合反应，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在本发明中，所述精对苯二甲酸和乙二醇的质量比优选为(0.850～0.860):(0.330～0.335)，更优选为0.856:0.334。本发明优选将精对苯二甲酸和乙二醇的质量比控制在上述范围内，不会造成原料的浪费。
在本发明中，按精对苯二甲酸和乙二醇的总质量计，所述催化剂的用量优选为150～200mg/kg，更优选为160～180mg/kg。在本发明中，所述催化剂优选包括乙二醇锑和/或钛系催化剂，更优选为乙二醇锑。在本发明中，所述催化剂可促进聚合反应向正方向进行，进而促进聚对苯二甲酸乙二醇酯的生成。
在本发明中，所述聚合反应的温度优选为260～290℃，更优选为270～280℃。在本发明中，所述聚合反应的真空度优选为100～150KPa，更优选为130～150KPa。本发明控制聚合反应的温度和真空度在上述范围内，精对苯二甲酸可溶于乙二醇，以便聚合反应的发生。
在本发明中，所述聚合反应的反应过程如下所示：
(1)酯化反应：PTA(精对苯二甲酸)+2MEG(乙二醇)→BHET(对苯二甲酸乙二醇酯)+2H2O
(2)缩聚反应：n(BHET)→PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)+(n-1)MEG
在本发明中，按质量含量计，所述炭黑母粒优选包括炭黑30.0％～35.0％、颜料0.5％～1.0％和热塑性树脂64.0％～69.5％。
在本发明中，按质量含量计，所述炭黑母粒优选包括炭黑30.0％～35.0％，更优选为33.0％～35.0％。本发明优选将炭黑的用量控制在上述范围内，既不会影响炭黑母粒在聚对苯二甲酸乙二醇酯中的分散，又能保证产品的黑度和色牢度。在本发明中，所述炭黑的粒径优选为10nm～20nm。
在本发明中，按质量含量计，所述炭黑母粒优选包括颜料0.5％～1.0％，更优选为0.8％～1.0％。在本发明中，所述颜料优选为无机颜料，更优选为蓝色无机颜料。本发明中所述颜料与炭黑共同作用，使产品达到所需黑度。
在本发明中，按质量含量计，所述炭黑母粒优选包括热塑性树脂64.0％～69.5％，更优选为64.0％～68.0％。在本发明中，所述热塑性树脂优选包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。
在本发明中，所述炭黑母粒以炭黑和颜料为染料，色浓度高，将二者与热塑性树脂制成母粒后添加到聚对苯二甲酸乙二醇酯中，有效提高了涤纶短纤维的色牢度和黑度。
在本发明中，所述改性聚酯切片优选包括CZ-318聚酯切片。在本发明的实施例中，所述改性聚酯切片优选为常州通塑化工新材料有限公司生产的CZ-318聚酯切片。在本发明中，所述改性聚酯切片的使用有利于提升聚对苯二甲酸乙二醇酯的粘度和流动性能。
在本发明中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、改性聚酯切片的质量比优选为8.2～8.8:0.6～1.2:0.6～1.2，更优选为8.2～8.4:0.6～1.0:0.8～1.2。本发明优选将聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、改性聚酯切片的质量比控制在上述范围内，既能保证产品的色牢度，又不影响产品的强度。
本发明对所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒和改性聚酯切片的加入顺序没有特殊的要求，能够混合均匀即可。本发明优选先将部分聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片预混，得到预混料，再依次经软化、熔融、过滤，最后与剩余部分聚对苯二甲酸乙二醇酯混合。在本发明中，所述部分聚对苯二甲酸乙二醇酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯总量的18％～21％，所述剩余部分聚对苯二甲酸乙二醇酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯总量的79％～82％。
本发明对所述软化和过滤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的软化和过滤的技术方案即可。在本发明中，所述熔融优选采用六区分区控制熔融温度，各区的温度分别为：1区266℃、2区270℃、3区272℃、4区272℃、5区270℃、6区265℃。
得到混合料后，本发明将所述混合料依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片。本发明对所述挤出的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的挤出的技术方案即可。在本发明中，所述挤出的温度优选为265～275℃，更优选为265～270℃。在本发明的实施例中，所述挤出优选为喷丝板挤出。
本发明对所述混合料挤出后的上油的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的上油的技术方案即可。在本发明中，所述混合料挤出后的上油所用油剂的浓度优选为0.2％～0.4％，更优选为0.3％。本发明优选将所述上油所用油剂的浓度控制在上述范围内，可使得原丝含油水率在22％～24％之间，从而保证丝束的抱合性。
本发明对所述牵伸的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的牵伸的技术方案即可。在本发明中，所述牵伸的牵伸倍率优选为3.82～3.95，更优选为3.85～3.92。
本发明对所述冷却和集束的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷却和集束的技术方案即可。在本发明的实施例中，所述冷却优选采用环吹风冷却，所述集束优选采用集束架将原丝集束成丝片。
得到丝片后，本发明将所述丝片依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维。在本发明中，所述两级牵伸包括一级牵伸和二级牵伸，所述一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，更优选为3.32～3.35；所述二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21，更优选为1.18～1.21。本发明优选将各级牵伸的牵伸倍率控制在上述范围内，有利于提升涤纶短纤维的强度。在本发明的具体实施例中，所述丝片优选依次经导丝棍、水浴槽、一级牵伸机、牵伸油预槽、二级牵伸机、蒸汽预热箱、三级牵伸机、紧张热定型机、上油装置、叠丝机、蒸汽预热箱、卷取机，再进行冷却、切断、打包，得到涤纶短纤维。
本发明对所述热定型后的上油的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的上油的技术方案即可。在本发明中，所述热定型后的上油所用油剂的浓度为1.0％～1.5％，更优选为1.2％～1.5％。本发明优选将上油所用油剂的浓度控制在上述范围内，有利于保证涤纶短纤维的可纺性。
本发明对所述混合料挤出后的上油和热定型后的上油所用油剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的油剂即可。
本发明对所述热定型、叠丝、卷取、冷却和切断的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的热定型、叠丝、卷取、冷却和切断的技术方案即可。
本发明提供的制备方法通过采用两级牵伸的牵伸方式牵伸丝片并限定各级牵伸的牵伸倍率，制得的涤纶短纤维强度高，能够用于制备黑色缝纫线，且制得的黑色缝纫线强度高。
此外，本发明提供的制备方法通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯中添加炭黑母粒，得到的涤纶短纤维颜色黑，色牢度高。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的涤纶短纤维，涤纶短纤维的强度≥6.00cN/dtex。
本发明提供了上述技术方案所述涤纶短纤维在黑色缝纫线中的应用。本发明对所述黑色缝纫线的制备方法没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的制备缝纫线的方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
以精对苯二甲酸和乙二醇为原料，按照质量比0.856：0.334将二者混合，再按照150mg/kg的用量加入乙二醇锑，在温度为260℃，真空度为150KPa的条件下进行聚合反应，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、CZ-318聚酯切片按照8.2:0.6:1.2的质量比混合，具体为：先将占总量18％的聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、CZ-318聚酯切片预混，再依次经软化、熔融、过滤，最后与剩余占总量82％的聚对苯二甲酸乙二醇酯混合，得到混合料；其中，炭黑母粒的组成为炭黑35.0％、蓝色无机颜料0.5％和聚丙烯64.5％；熔融的温度为1区266℃、2区270℃、3区272℃、4区272℃、5区270℃、6区265℃；
将混合料依次经喷丝板挤出、环吹风冷却、上油、牵伸、集束板集束，得到丝片，具体工艺条件见表1；其中，挤出温度为265℃；
将丝片依次经导丝棍、水浴槽、一级牵伸机、牵伸油预槽、二级牵伸机、蒸汽预热箱、三级牵伸机、紧张热定型机、上油装置、叠丝机、蒸汽预热箱、卷取、冷却、切断、打包，得到涤纶短纤维，具体工艺条件见表1；其中，一级牵伸机的牵伸倍率为3.35，二级牵伸机的牵伸倍率为1.18。
本实施例制得的涤纶短纤维的规格为1.33dtex*38mm，强度为6.18cN/dtex。
实施例2
以精对苯二甲酸和乙二醇为原料，按照质量比0.855：0.335将二者混合，再按照170mg/kg的用量加入乙二醇锑，在温度为270℃，真空度为150KPa的条件下进行聚合反应，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、CZ-318聚酯切片按照8.8:0.6:0.6的质量比混合，具体为：先将占总量21％的聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、CZ-318聚酯切片预混，再依次经软化、熔融、过滤，最后与剩余占总量79％的聚对苯二甲酸乙二醇酯混合，得到混合料；其中，炭黑母粒的组成为炭黑30.0％、蓝色无机颜料0.5％和聚对苯二甲酸乙二醇酯69.5％；熔融的温度为1区266℃、2区270℃、3区272℃、4区272℃、5区270℃、6区265℃；
将混合料依次经喷丝板挤出、环吹风冷却、上油、牵伸、集束板集束，得到丝片，具体工艺条件见表1；其中，挤出温度为270℃；
将丝片依次经导丝棍、水浴槽、一级牵伸机、牵伸油预槽、二级牵伸机、蒸汽预热箱、三级牵伸机、紧张热定型机、上油装置、叠丝机、蒸汽预热箱、卷取、冷却、切断、打包，得到涤纶短纤维，具体工艺条件见表1；其中，一级牵伸机的牵伸倍率为3.30，二级牵伸机的牵伸倍率为1.21。
本实施例制得的涤纶短纤维的规格为1.34dtex*38mm，强度为6.07cN/dtex。
实施例3
以精对苯二甲酸和乙二醇为原料，按照质量比0.860：0.335将二者混合，再按照160mg/kg的用量加入乙二醇锑，在温度为280℃，真空度为130KPa的条件下进行聚合反应，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、CZ-318聚酯切片按照8.2:0.8:1.0的质量比混合，具体为：先将占总量21％的聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、CZ-318聚酯切片预混，再依次经软化、熔融、过滤，最后与剩余占总量79％的聚对苯二甲酸乙二醇酯混合，得到混合料；其中，炭黑母粒的组成为炭黑30.0％、蓝色无机颜料1.0％和聚对苯二甲酸丁二酯69％；熔融的温度为1区266℃、2区270℃、3区272℃、4区272℃、5区270℃、6区265℃；
将混合料依次经喷丝板挤出、环吹风冷却、上油、牵伸、集束板集束，得到丝片，具体工艺条件见表1；其中，挤出温度为275℃；
将丝片依次经导丝棍、水浴槽、一级牵伸机、牵伸油预槽、二级牵伸机、蒸汽预热箱、三级牵伸机、紧张热定型机、上油装置、叠丝机、蒸汽预热箱、卷取、冷却、切断、打包，得到涤纶短纤维，具体工艺条件见表1；其中，一级牵伸机的牵伸倍率为3.35，二级牵伸机的牵伸倍率为1.10。
本实施例制得的涤纶短纤维的规格为1.36dtex*38mm，强度为6.10cN/dtex。
对比例
采用实施例1中相同的原料和制备方法，具体工艺参数见表1。
表1实施例1～3和对比例1的工艺参数
Figure BDA0002612045340000081
Figure BDA0002612045340000091
Figure BDA0002612045340000101
表2实施例1和对比例半成品的性能
序号 检测项目 实施例1 对比例
1 无油丝粘度(dl/g) 0.630 0.596
2 原丝线密度(dtex) 4.45 4.95
3 断裂强力(cN) 6.85 5.93
4 断裂强力变异系数(％) 10.2 13.85
5 断裂强度(cN/dtex) 1.54 1.20
6 断裂伸长率(％) 412.1 360.3
7 断裂伸长变异系数(％) 6.0 7.4
8 断面不匀率(DVC) 1.19 1.32
9 含油水率(％) 24.0 21.8
表3实施例1和对比例制得的涤纶短纤维的性能
Figure BDA0002612045340000102
Figure BDA0002612045340000111
注：X表示设定值，其中X1＝20.0，X2＝12.5，X3＝12.5，X4＝4.5，参考标准为FZ/T52036-2014有色缝纫线用涤纶短纤维。
表4实施例1和对比例制得的涤纶短纤维的色值和色牢度
Figure BDA0002612045340000112
Figure BDA0002612045340000121
应用例
以实施例1制得的涤纶短纤维为原料，按照合毛-清花-梳棉-并条-粗纱-细纱-并线的纺纱工艺流程，制备40支/2的黑色缝纫线。
表5采用实施例1与对比例制得的涤纶短纤维制备的黑色缝纫线的性能
Figure BDA0002612045340000122
从以上实施例可以看出，本申请提供的涤纶短纤维的制备方法制得的涤纶短纤维强度高、黑度好、色牢度好、干热收缩小、疵点含量低，将其用于制备黑色缝纫线，制得的黑色缝纫线强度高、色牢度好、单线断裂强力变异系数小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与炭黑母粒、改性聚酯切片混合，得到混合料；
(2)将所述步骤(1)得到的混合料依次经挤出、冷却、上油、牵伸、集束，得到丝片；
(3)将所述步骤(2)得到的丝片依次经两级牵伸、热定型、上油、叠丝、卷取、冷却、切断，得到涤纶短纤维；
所述两级牵伸包括一级牵伸和二级牵伸，所述一级牵伸的牵伸倍率为3.30～3.35，所述二级牵伸的牵伸倍率为1.10～1.21。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚对苯二甲酸乙二醇酯、炭黑母粒、改性聚酯切片的质量比为8.2～8.8:0.6～1.2:0.6～1.2。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，按质量含量计，所述炭黑母粒包括炭黑30.0％～35.0％、颜料0.5％～1.0％和热塑性树脂64.0％～69.5％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的改性聚酯切片包括CZ-318聚酯切片。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的挤出的温度为265～275℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的牵伸的牵伸倍率为3.82～3.95。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的上油所用油剂的浓度为0.2％～0.4％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的上油所用油剂的浓度为1.0％～1.5％。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的涤纶短纤维，其特征在于，所述涤纶短纤维的强度≥6.00cN/dtex。
10.权利要求9所述涤纶短纤维在黑色缝纫线中的应用。
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