CN112877797A - 一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产方法 - Google Patents

一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子纤维技术领域，公开了一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产方法。所述纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为0.10～1.5mm，及其强度大、性能好，拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为30～40％。且所生产出的纤维为三维卷曲形，具有较好的弹性，该生产方法简单高效，利于大规模生产，具有很好的市场应用前景。

Description

一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产 方法
技术领域
本发明属于高分子纤维技术领域，具体涉及一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产方法。
背景技术
现有技术中，聚对苯二甲酸乙二酯单丝较细，强度低，性能不理想。且目前制作成卷曲纤维的方法是在填塞箱卷曲机内进行卷曲变形，因其制作出来的纤维是在一个平面上弯曲如锯齿形，存在卷曲弹性低，卷曲性能无法长久保持，多次水洗后弹性迅速降低，以致最终无法保证产品的适用性。
因此，如何开发一种性能优异的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤即成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对现有技术聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的缺点，提供了一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经过环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断至长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤。
本发明公开保护的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，不仅生产工艺简单，可操作性强，而且生产效率高，成本低，适于市面推广与应用。
优选的，所述步骤(1)中的纺丝温度为250℃～300℃，纺丝速度为3500～4000mm/min。
进一步优选的，所述步骤(1)中的环吹风冷却温度为15℃～25℃，吹风速度为2～4m/s。
优选的，所述步骤(2)中的拉伸为一次拉伸，且拉伸温度为75℃～90℃，牵伸比为3～4。
需要说明的是，用冷空气对喷出的丝进行冷却时，空气吹出速度一般是0.6～0.8m/s，而本发明限定的冷空气吹出速度为2～4m/s，可使熔化的纤维丝一侧急速冷却，为后来三维卷曲预留了较大的内应力。
且，现有技术中一般进行至少两次拉伸，会使纤维两侧的大分子排列差异大幅减少。但本发明只进行一次拉伸，可尽量保留纤维丝两侧大分子结构在排列上及结晶上的差异，为后来纤维的三维卷曲创造条件。
以及，在对纤维进行松弛热定型处理后，纤维受热后由于其两侧的分子排列有差异，因此会产生不对称的回缩，形成三维卷曲的纤维，其卷曲的形状类似弹簧，因此其弹性良好。
优选的，所述步骤(4)中的松弛热定型温度为120℃～140℃，热定型时间为8～15min。
值得说明的是，所述松弛热定型是为了消除纤维在拉伸过程中残留的内应力，使大分子发生一定的松弛，提高纤维结晶度、弹性、尺寸稳定性。冷却时纤维所产生的大分子预取向分布不均匀，在松弛热定型时产生不同的收缩效应，从而体现出三维卷曲的效果。
且，本发明采用纤维切断后松弛热定型工艺路线，可以避免定型后的切断对纤维再次拉伸而影响三维卷曲效果。
以及，影响松弛热定型效果的主要因素是温度。在本发明中，优选定型温度设定为135℃，定型时间为10min。
本发明还请求保护采用上述方法生产制备的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为0.10～1.5mm，且所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为30～40％。
与现有技术相比，本发明公开提供的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤及其生产方法，具有如下优异效果：
1、本发明公开制备得到的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤具有永久性，耐水洗性，稳定性好；
2、本发明公开制备得到的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的蓬松度高，并易于纺织；
3、本发明公开的生产工艺操作简单，成本低廉；
综上，本发明公开制备的纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为0.10～1.5mm，及其强度大、性能好，拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为30～40％。且所生产出的纤维为三维卷曲形，具有较好的弹性，该生产方法简单高效，利于大规模生产，具有很好的市场应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例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。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行一次拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断至长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤；
其中，纺丝温度为250℃，纺丝速度为3800mm/min；及环吹风冷却温度为20℃，吹风速度为3m/s；
拉伸温度为80℃，牵伸比为3；以及松弛热定型温度为125℃，热定型时间为10min。
且，所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为1.2mm，且所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为35％，卷曲收缩率为40.5％，卷曲稳定性为96.0％，沸水收缩率为10.9％，且纤维耐磨性好，易于纺织。
实施例2：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行一次拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断至长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤；
其中，纺丝温度为300℃，纺丝速度为4000mm/min；及环吹风冷却温度为25℃，吹风速度为4m/s；
拉伸温度为90℃，牵伸比为4；以及松弛热定型温度为140℃，热定型时间为15min。
且，所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为0.8mm，且所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为40％，卷曲收缩率为39.8％，卷曲稳定性为96.5％，沸水收缩率为9.9％，且纤维耐磨性好，易于纺织。
实施例3：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行一次拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断至长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤；
其中，纺丝温度为280℃，纺丝速度为3500mm/min；及环吹风冷却温度为20℃，吹风速度为3m/s；
拉伸温度为85℃，牵伸比为3.5；以及松弛热定型温度为130℃，热定型时间为12min。
且，所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为1.0mm，且所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为38％，卷曲收缩率为40.1％，卷曲稳定性为96.5％，沸水收缩率为9.5％，且纤维耐磨性好，易于纺织。
实施例4：
一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行一次拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断至长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤；
其中，纺丝温度为280℃，纺丝速度为4000mm/min；及环吹风冷却温度为25℃，吹风速度为3m/s；
拉伸温度为85℃，牵伸比为3.5；以及松弛热定型温度为135℃，热定型时间为12min。
且，所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的直径为1.3mm，且所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为38％，卷曲收缩率为38.9％，卷曲稳定性为97.5％，沸水收缩率为9.5％，且纤维耐磨性好，易于纺织。
综合上述实施例1-4的实验数据可以看到，本发明公开制备的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的各项指标均非常优异，且耐磨性好、易于纺织。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将纳米聚对苯二甲酸乙二酯由螺杆熔融挤压进入纺丝组件成纤，随后经环吹风冷却后进入卷绕盛丝桶；
(2)在热水或热空气中对步骤(1)得到的纤维丝进行拉伸，使所述纤维丝达到需要的纤度；
(3)将步骤(2)拉伸后的丝切断成长度为40～90mm的短纤维；
(4)对所述短纤维进行松弛热定型，随后打包入库，即可得到所述大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤。
2.根据权利要求1所述的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中的纺丝温度为250℃～300℃，纺丝速度为3500～4000mm/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中的环吹风冷却温度为15℃～25℃，吹风速度为2～4m/s。
4.根据权利要求1所述的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中的拉伸为一次拉伸，且拉伸温度为75℃～90℃，牵伸比为3～4。
5.根据权利要求1所述的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中的松弛热定型温度为120℃～140℃，热定型时间为8～15min。
6.一种如权利要求1～5任一所述方法生产的大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤，其特征在于，所述短纤的直径为0.10～1.5mm。
7.根据权利要求6所述的一种大直径纳米聚对苯二甲酸乙二酯三维卷曲短纤，其特征在于，所述短纤的拉伸强度大于10CN/dtex，断裂伸长率为30～40％。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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