CN112680814A - 一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明采用普通粘度聚酯(PET)切片，以及通过优化抗静电色母粒配方制备了一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝。所述涤纶专用长丝是通过对纺丝工艺以及对应于纺丝工艺的成套设备开发，选用低速纺丝，二级高倍牵伸、张紧热定型的方法，控制好牵伸温度、速度、牵伸倍数及其分配关系和定型温度等工艺条件。制备出纤度＜300D的高档抗静电细旦中、高强涤纶专用长丝，其强度≥7.0g/D，沸水收缩率≤4.0％，断裂伸长率≤18％。
Description
技术领域
本发明属于化学纤维领域，特别涉及一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备方法。
背景技术
涤纶具有一系列的优良性能，在服装、产业用、装饰品等方面广泛应用。然而涤纶织物容易产生静电，因此对其加工、产品性能都带来一定的问题，与棉、真丝相比具有一定的缺陷，其工业发展受到一定的影响。影响纤维静电性能的主要因素有：纤维的结构、相对湿度、温度及摩擦条件。
抗静电方法主要有：控制静电的产生和消除静电法，其中控制静电法主要是减少静电产生，是一种比较被动的方法；消除静电法是一种能够本质性改进纤维抗静电性能的方法，文献[陈伟、郭静等,抗静电涤纶的研究及发展[J],聚酯工业,2007.20(2)]报道了相关的方法，主要包括表面涂覆法、添加抗静电剂法和导电纤维法。其中表面涂覆法是在纤维表面涂覆抗静电剂，使其降低表面电阻率，加快电荷散逸。抗静电剂法是在纤维熔融时添加具有抗静电功能的抗静电剂，文献[郭振福、高绪珊等，碳纳米管/聚酯抗静电纤维的制备和性能[J],合成纤维,2007,7(15)]研究了利用碳纳米管增强纤维的抗静电性，碳纳米管含量为0.1％时，纤维就有很好的抗静电性。导电纤维法是使纤维具有导电性能，使产生的静电进行消除，文献[Zou wan Zhou,Long sheng Chu etal Studies on the antistaticmechanism of tetrapod-shaped zinc oxide whisker[J].Journal of electrostatics,2003,57:347-354]研究了纤维中添加具有导电性能的氧化锌晶须使纤维具有导电性能。本专利通过添加含碳纳米管、聚酯聚醚类抗静电色母粒制备抗静电涤纶缝纫线。
国内外缝纫线用涤纶长丝的技术主要有纺拉一步法(FDY法)、UDY-DT两步法和POY-DT两步法。FDY法用高粘度聚酯切片，纺程上需要增设缓冷装置，制造成本高，尤其是生产150D以下的细旦丝时更加突出。UDY-DT两步法先纺制未拉伸丝，再进行多级高倍拉伸，但所获得的涤纶长丝的强度并不高，缺少有效定型，热收缩率较高，已基本淘汰。中国专利CN200610085250，采用POY-DT两步法依次经过一级拉伸、紧张热定型、二级拉伸、松弛热定型和卷绕等工序生产细旦高强低缩低伸型涤纶长丝。所获得的涤纶长丝强度和沸水收缩率可满足中高档长丝缝纫线的要求。然而，其工艺流程长，能耗高、生产过程中断头率较高，造成生产成本居高不下。
经查阅相关文献未见采用“常规粘度切片制备出断裂强度≥7.0g/D、沸水收缩率≤4.0％，伸长率≤18％的抗静电细旦涤纶缝纫线专用长丝”的相关报道。因此为了提高企业的核心竞争力，采用普通切片替代高粘度切片生产中高强、低收缩率差别化涤纶缝纫线，可以提高公司的利润空间。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的目的在于采用普通粘度的聚酯切片利用熔融纺丝方法，通过优选色母粒、工艺和成套设备的开发，制备出中高强、低热收缩率细旦抗静电产业用涤纶专用长丝；
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备是由含抗静电剂的色母粒与干燥后的聚酯(PET)切片混合后经单螺杆挤出机熔融挤出纺丝。
所述抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备中所使用的抗静电色母粒的特征为：基质材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯(含量为20-60％)，含碳纳米管的聚醚酯复合型抗静电剂含量为20-80％，其中碳纳米管占聚醚酯的质量分数为10％，热稳定剂0.1-3％、抗氧化剂0.1-3％、分散剂0.1-5％、偶联剂0.1-1％。
所述抗静电色母粒中添加的其它助剂分别是：抗静电剂为：碳纳米管的聚醚酯类复合型抗静电剂，热稳定剂为：硬脂酸盐类、多磷酸及其衍生物、有机锡硫醇化合物、月桂酸二丁基锡中的一种或几种，抗氧化剂为：1010、168、MARK5118A中的一种或几种，分散剂为：聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
抗静电涤纶缝纫线专用长丝的加工方法，其特征为：湿切片经预结晶器、主干燥塔进行干燥增粘，使干切片含水率≤20ppm，干切片和色母粒按一定的比例同时喂入单螺杆挤出机进行熔融挤出，熔体进入箱体中的纺丝组件。
熔体从纺丝组件挤出后的丝条不需要缓冷装置。原生丝经“侧吹风冷却→纺丝甬道→油轮上油→预网络器→第一热辊→第二热辊→第三热辊→主网络器→卷绕”等工序进行二级牵伸，紧张热定型。控制纺丝过程中的湿热和氧化降解、控制各区域温度和熔体均匀性，处理好侧吹风和纺丝速度等；牵伸过程对丝条的取向和结晶有重要的影响，处理好牵伸温度、速度和牵伸倍数及其分配关系等；制备出断裂强度为≥7.0g/D，沸水收缩率≤4.0％，伸长率≤18％的涤纶FDY牵伸纤维。
为实现上述产品的生产，本发明中选用的主要技术参数为：预结晶器温度：175-180℃，预结晶器中停留时间12-15min，主干燥温度：168-175℃，主干燥塔中停留时间：6h。螺杆挤压机各区温度分配为：一区：258-263℃、二区：263-268℃、三区：265-272℃、四区：268-273℃、五区：275-281℃、六区：275-283℃，机头温度：282-285℃，纺丝箱体温度：280-283℃，机头压力：13.5-15MPa，预过滤器出口压力：11.5MPa。预网络压力：0.13MPa，主网络压力：0.3MPa，上油率：0.8-1.5％。侧吹风温度22℃，风速0.4-0.6m/s，第一热辊温度110℃，速度550-650m/s，第二热辊温度120℃，速度2300-2350m/s，第三热辊温度240℃，速度3300-3800m/s，卷绕速度3300-3350m/s。
如上所述组件中的砂杯内细砂的上层铺一层无纺布，采用“低温高压”的纺丝方法，一方面由于色母粒中含有“相容剂”聚对苯二甲酸丁二醇脂及聚酯聚醚在高温下容易降解，因此箱体温度偏低可减少色母粒在高温下的降解。另一方面，色母粒中添加的其它助剂在丝条中容易引起团聚，造成断头增加；另外色母粒的加入可影响纤维的结晶状况，铺一层无纺布可过滤掉团聚的大颗粒使熔体中各种助剂分散均匀，从而减少纺丝过程中的断头率，提高可纺性。另外，对于本发明中的涤纶专用长丝是一种高强丝，牵伸倍率大，因此希望色母粒中的各种助剂能够在纤维中分散均匀；试验中发现螺杆进料区和压缩区温度不宜过低，否则造成混合不均匀，断头率较高，同时，也不宜偏高，螺杆温度偏高色母粒分解严重，纺丝过程同样断头增多。
如上所述上油方式采取油轮上油的方式，油剂浓度为9-13％，上油量为0.4-1.5％上油量比普通白丝的上油量(0.4-1.0％)稍大，由于抗静电剂及其它助剂的加入，纤维表面粗糙度变大，较少的上油量容易引起丝条表面油膜强度不高，引起断头增加，因此通过提高上油量来减少断头率。在油轮下方，预网络器上方增加一对导丝棍，增加导丝棍的目的是防止丝条晃动引起丝条在第一热辊上相互摩擦，减少断头率。
如上所述的二级牵伸机构中，采用三个热辊分别配备一个罗拉的形式，取代一般涤纶工业丝生产中的三对热辊的生产形式，降低能耗使用。第一热辊和第二热辊表层为镀铬的热辊，第三热辊表层为镀Al2O3的热辊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明选用常规粘度的聚酯切片(0.64-0.68dL/g)通过干燥增粘的方式取代高黏切片(1.0-1.2dL/g)进行熔融纺丝，制备中高强、低热收缩率涤纶缝纫线长丝，从原料成本上大幅节约了生产成本。
(2)本发明采用“纺牵一步法”进行纺丝，与UDY-DT两步法相比所制备的纤维强度高、沸水收缩率低。与POY-DT两步法相比，FDY一步法的工艺流程短，能耗低、生产过程中断头率较低，可满足中高强缝纫线的要求。
(3)本发明采用碳纳米管与聚酯醚制成的复配型抗静电色母粒与聚酯切片进行共混熔融纺丝，制备的静电纤维具有优良的抗静电性能。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲可以理解，并且在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1，牵伸、卷绕工艺流程图，其中1、纺丝箱体，2、油轮，3、分丝棍，4、预网络器，5、丝束，6、第一热辊，7、罗拉，8、第二热辊，9、第三热辊，10、主网络器，11、卷绕头。
具体实施方式
本发明提供了一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备方法。以普通粘度的超有光PET切片为原料，原料经预干燥器、主干燥塔进行干燥增粘，使切片含水率≤20ppm。纺丝过程中采用低速(550-650m/s)纺丝、不需要增加缓冷设备；对现有技术中的三对热辊进行改造，对牵伸工艺进行调整。原生丝经“侧吹风冷却→纺丝甬道→油轮上油→预网络器→第一热辊→第二热辊→第三热辊→主网络器→卷绕”等工序进行二级牵伸，紧张热定型。控制纺丝过程中的湿热和氧化降解、控制各区域温度和熔体均匀性，处理好侧吹风和纺丝速度等；牵伸过程对丝条的取向和结晶有重要的影响，处理好牵伸温度、速度和牵伸倍数及其分配关系等。制备出中高强、低热收缩率的细旦高档抗静电涤纶缝纫线专用长丝。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
湿切片PET经振动筛去除粉末和大颗粒，由脉冲装置输送到预结晶器，在预结晶器中停留12-15min，干燥温度180℃，在主干燥塔中停留6h，干燥温度172℃，使切片干燥后含水量≤20ppm；然后分配到各干切片储料槽中备用。
选用A色母粒与干燥的超有光PET切片同时喂入单螺杆挤出机进行熔融挤出，其中A色母粒的特征为：含碳纳米管的聚醚酯复合型抗静电剂含量为65.9％，其中碳纳米管占复合抗静电剂的质量分数为10％，聚对苯二甲酸丁二醇脂含量为30％，热稳定剂0.5％、抗氧化剂0.5％、分散剂3.0％、偶联剂0.1％；色母粒与超有光PET切片的添加比为10:1。
所述螺杆各区的温度为：一区266℃、二区270℃、三区275℃、四区282、五区282℃、六区285℃，机头温度285℃、压力15MPa，熔体过滤器出口压力11.5MPa，箱体温度283℃。
所述熔体经螺杆挤出机后进入熔体过滤器，从熔体过滤器出来后再经过静态混合器然后进入纺丝箱体，分配到各计量泵，计量泵计量后进入纺丝组件。所述组件内的砂杯在其上层铺一层无纺布，以增加压力和过滤性能，过滤掉团聚物以及大颗粒，减少断头率，增加可纺性。
从喷丝板喷出后丝条进入纺丝窗体进行冷却，所述纺制纤维的规格为150D/48f。设定侧吹风风速0.45m/s，温度22℃，湿度70％。出生纤维采用油轮上油，油剂浓度11％，上油量设定为：1.2％，然后进行预网络，使油剂在丝条表面更加均匀，设定预网络压力：0.135MPa，预网络压力比普通白色的压力稍大，提高捻力和油剂在丝条表面均匀性，丝条经预网络后进入牵伸热辊。本发明采用低速纺丝、高倍牵伸的方式，设定第一辊速度553m/s、温度110℃、缠绕8圈，第二热辊速度为2320m/s、温度为120℃、缠绕5圈，第三热辊速度为3273m/s、温度为240℃、缠绕8圈。丝条从第三热辊定型后进入主网络器进行加捻，以提高丝条强力，其中主网络压力：0.3MPa；经主网络后丝条进入卷绕机构，设定卷绕速度为3230m/s。所制备纤维的物理性能指标见表1。
以下各实施例中所使用的超有光PET切片，干燥、螺杆挤出、侧吹风、上油量等工艺参数和设备均与实施例1相同。仅所使用的色母粒，牵伸、卷绕工艺参数和规格有所区别。
实施例2
根据具体实施方式，所选择色母粒、牵伸控制参数和纺丝规格如下：
1.选择色母粒A；
2.纺丝规格75D/24f；
3.第一热辊速度553m/s，温度110℃，缠绕8圈；
4.第二热辊速度2320m/s，温度120℃，缠绕5圈；
5.第三热辊速度3273m/s，温度240℃，缠绕8圈；
6.卷绕速度3230m/s。
所制备纤维的物理性能指标见表1。
实施例3
根据具体实施方式，所选择色母粒、牵伸控制参数和纺丝规格如下：
1.选择色母粒A；
2.纺丝规格100D/36f；
3.第一热辊速度553m/s，温度110℃，缠绕8圈；
4.第二热辊速度2320m/s，温度120℃，缠绕5圈；
5.第三热辊速度3273m/s，温度240℃，缠绕8圈；
6.卷绕速度3230m/s。
所制备纤维的物理性能指标见表1。
实施例4
根据具体实施方式，所选择色母粒、牵伸控制参数和纺丝规格如下：
1.选择色母粒B；，其中B色母粒的特征为：含碳纳米管的聚醚酯复合型抗静电剂含量为75.9％，其中碳纳米管占复合抗静电剂的质量分数为18％，聚对苯二甲酸丁二醇脂含量为20％，热稳定剂0.5％、抗氧化剂0.5％、分散剂3.0％、偶联剂0.1％；色母粒与超有光PET切片的添加比为10:1。
2.纺丝规格150D/48f；
3.第一热辊速度553m/s，温度110℃，缠绕8圈；
4.第二热辊速度2320m/s，温度120℃，缠绕5圈；
5.第三热辊速度3273m/s，温度240℃，缠绕8圈；
6.卷绕速度3230m/s。
所制备纤维的物理性能指标见表1。
实施例5
根据具体实施方式，所选择牵伸控制参数和纺丝规格如下：
1.选择色母粒B；
2.纺丝规格75D/24f；
3.第一热辊速度553m/s，温度110℃，缠绕8圈；
4.第二热辊速度2320m/s，温度120℃，缠绕5圈；
5.第三热辊速度3273m/s，温度240℃，缠绕8圈；
6.卷绕速度3230m/s。
所制备纤维的物理性能指标见表1。
实施例6
根据具体实施方式，所选择色母粒、牵伸控制参数和纺丝规格如下：
1.选择色母粒B；
2.纺丝规格100D/36f；
3.第一热辊速度553m/s，温度110℃，缠绕8圈；
4.第二热辊速度2320m/s，温度120℃，缠绕5圈；
5.第三热辊速度3273m/s，温度240℃，缠绕8圈；
6.卷绕速度3230m/s。
所制备纤维的物理性能指标见表1。
表1各实施例中所制备的纤维物理性能
从以上实施例中可以看出，当原生纤维在较大的后牵伸倍率下，丝的强力≥7.0g/D，沸水收缩率≤4.0％，断裂伸长率≤18％，可满足高档涤纶长丝缝纫线的要求；所纺织的纤维具有良好的抗静电性能。
Claims (11)
1.一种抗静电涤纶缝纫线专用长丝的制备，其特征为：所述长丝是一类适用于高速缝纫线的断裂强度≥7.0g/D、低热收缩率≤4.0％，以及尺寸稳定和耐瞬间冲击的低伸长率≤18％和总纤度＜300D的抗静电细旦高强涤纶长丝差别化纤维。
2.如权利要求1所述的抗静电涤纶长丝是利用含有抗静电剂的色母粒与普通粘度的超有光聚酯(PET)切片进行熔融混合纺丝而制备的中高强、低热收缩抗静电涤纶专用长丝；其中抗静电色母粒占超有光聚酯(PET)中的含量为3-15％。
3.如权利要求2所述含有抗静电的色母粒，其特征在于：基质材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯(含量为20-60％)，含碳纳米管的聚醚酯复合型抗静电剂含量为20-80％，其中碳纳米管占聚醚酯的质量为10％，热稳定剂0.1-3％、抗氧化剂0.1-3％、分散剂0.1-5％、偶联剂0.1-1％。
4.所述抗静电色母粒中添加的其他助剂是：抗静电剂为：碳纳米管的聚醚酯类复合型抗静电剂，热稳定剂为：硬脂酸盐类、多磷酸及其衍生物、有机锡硫醇化合物、月桂酸二丁基锡中的一种或几种，抗氧化剂为：1010、168、MARK5118A中的一种或几种，分散剂为：聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的抗静电涤纶长丝，所采用的工艺路线为：“聚酯切片干燥→单螺杆共混挤出→熔体过滤器→纺丝箱体→纺丝组件→侧吹风冷却→纺丝甬道→油轮上油→预网络器→第一热辊→第二热辊→第三热辊→主网络器→高速卷绕”等工序进行FDY一步纺丝法熔融纺丝。
6.如权利要求4所述，所述湿切片采用脉冲床预结晶器和主干燥塔联合使用进行干燥增粘，所述熔体从喷丝板挤出后的丝条不需要缓冷装置；所述组件内砂杯上层铺一层无纺布，采用“低温高压”的纺丝方法，减少色母粒的降解程度；所述组件内的金属砂选用20-30目、40-60目、60-80目中的一种或几种组合而成。
7.如权利要求1所述抗静电涤纶长丝的制备，采用低速纺丝、二级高倍牵伸、张紧热定型的方法；其中二级牵伸结构中采用三个加热辊，每个加热辊分别配一个罗拉的牵伸结构形式。
8.如权利要求5所述的生产工艺参数：预结晶温度：175-180℃，预结晶器中停留时间12-15min，主干燥温度：168-175℃，主干燥塔中停留时间：6h。
9.螺杆挤压机各区温度分配为：一区：258-263℃、二区：263-268℃、三区：265-272℃、四区：268-273℃、五区：275-281℃、六区：275-283℃，机头温度：282-285℃，纺丝箱体温度：280-283℃，机头压力：13.5-15MPa，预过滤器出口压力：11.5MPa。侧吹风风速为0.4-0.6m/s，预网络压力：0.13MPa，主网络压力：0.3MPa，上油率：0.8-1.5％。
10.如权利要求5所述生产工艺参数：第一热辊速度为550-750m/s、温度为100-115℃，第二热辊速度为2300-2500m/s、温度为120-130℃，第三热辊速度为3200-3600m/s、温度为230-245℃，卷绕速度为3300-3450m/s。
11.一种抗静电涤纶专用长丝的应用，该纤维无毒无害、无放射污染、无染色污染、耐磨、耐漂洗，其特征在于经加工后可在高档服饰、箱包、鞋帽、装饰品等方面具有重要的应用性。
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Cited By (2)
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| CN116988174A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 江苏恒力化纤股份有限公司 | 一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法 |
| CN118223142A (zh) * | 2024-05-23 | 2024-06-21 | 江苏德力化纤有限公司 | 一种多孔超细旦涤纶全拉伸丝的生产设备及生产方法 |
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2020
- 2020-12-18 CN CN202011500772.3A patent/CN112680814A/zh active Pending
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