CN113337921A - 一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用 - Google Patents

一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纺织品面料技术领域，本发明提供了一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：将涤纶切片、PTT切片与成孔剂进行共混熔融纺丝，得到双组份聚酯长丝；所述成孔剂为二氧化硅，粒径在300纳米以下；将所述双组份聚酯长丝通过碱溶处理析出成孔剂，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。本发明实施例制备的聚酯弹力纤维表面具有若干100‑300nm大小的微坑结构，具有较好的光泽、手感等仿棉感，同时兼具良好的吸湿速干和弹性，利于应用。

Description

一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纺织品面料技术领域，特别涉及一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用。
背景技术
棉纤维面料是重要的纺织品面料，其吸湿和透气性好，手感柔软，但弹性相对较差，也会受到天然原料产量的一定限制。目前，市场上仿棉型弹力化学纤维主要有两种，一种是通过包芯纱来实现，其是以棉纤维为皮、氨纶长丝为芯来达到棉纤维良好的吸湿和手感。这种包芯纱采用氨纶做为芯纱，改善弹性，但是氨纶丝在使用久了以后，由于其会老化，渐渐失去弹性，耐久性较差。
另外一种是通过PET/PTT聚酯双组分长丝和普通涤纶进行合股并纱，利用PET/PTT双组份长丝的弹性收缩率和普通涤纶的差异性，通过两根纤维收缩率不一样形成布面的凸凹不平的棉感，其优点是发挥了PET/PTT涤纶长丝机械弹性的特点，实现永久的弹性，克服上述包芯纱中氨纶老化的不足。然而，这种合股并纱的缺点是，由两根纱线收缩率不一样所形成的凸凹不平的布面风格及手感等太过于粗糙，难以达到天然棉纤维的细腻凸凹棉感及良好吸湿性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用，本发明制备的聚酯弹力纤维具有较好的仿棉感，同时兼具良好的吸湿速干和弹性。
本发明提供一种仿棉聚酯弹力纤维的制备方法，包括以下步骤：
将涤纶切片、PTT切片与成孔剂进行共混熔融纺丝，得到双组份聚酯长丝；所述成孔剂为二氧化硅，粒径在300纳米以下；
将所述双组份聚酯长丝通过碱溶处理析出成孔剂，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。
优选地，所述涤纶切片为迭代涤纶切片。
优选地，所述共混熔融纺丝过程中，控制成孔剂流速小于0.5m/s，迭代涤纶熔体流速大于3m/s。
优选地，所述共混熔融纺丝的温度为230～270℃，经异型截面喷丝板喷出原丝，将原丝依次进行冷却、预拉伸、上油、牵伸定型，得到双组份聚酯长丝。
优选地，所述异型截面喷丝板的单孔横截面形状为W型、近似8字型或近似Y型，优选为近似Y型。
优选地，所述共混熔融纺丝的牵伸倍数为3-9倍。
优选地，所述碱溶处理的pH值为9～10，处理时间为2～4min。
本发明提供一种仿棉聚酯弹力纤维，采用前文所述的制备方法制得，纤维纵向表面具有若干100-300nm大小的微坑。
优选地，所述仿棉聚酯弹力纤维为FDY丝，细度为0.4-1.5D，断裂伸长率为130-160％。
本发明提供一种面料，由前文所述的仿棉聚酯弹力纤维织造而成。
与现有技术相比，本发明首先采用粒径300纳米以下的二氧化硅成孔剂与涤纶切片、PTT切片共混熔融纺丝，然后将得到的双组份聚酯长丝在碱性作用下使成孔剂在纤维表面析出，起到纤维刻蚀处理的作用，使PET/PTT纤维表面形成表面大于100纳米的微坑结构，通过这个微坑结构使纤维及面料表面具有漫反射的效果，降低化纤面料的光泽感，达到仿棉的光泽。同时，所述的微坑结构降低PET/PTT弹性纤维的刚性，使纤维的柔软程度增加，还使面料摩擦系数加大，不像一般化纤长丝面料光滑触感，即纤维及面料的棉感加强，还兼具良好的吸湿速干和弹性。
附图说明
图1为本发明实施例的生产工艺流程示意图；
图2为本发明实施例一所得纤维的横截面扫描电镜照片；
图3为本发明实施例一所得纤维的纵向扫描电镜照片；
图4为不添加二氧化硅成孔剂的PET/PTT纤维的纵向扫描电镜照片。
具体实施方式
下面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。
本发明提供了一种仿棉聚酯弹力纤维的制备方法，包括以下步骤：
将涤纶切片、PTT切片与成孔剂进行共混熔融纺丝，得到双组份聚酯长丝；所述成孔剂为二氧化硅，粒径在300纳米以下；
将所述双组份聚酯长丝通过碱溶处理析出成孔剂，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。
本发明制备的聚酯弹力纤维具有较好的光泽、手感等仿棉感，同时兼具良好的吸湿速干性能。
参见图1，图1为本发明实施例的生产工艺流程示意图。本发明优选实施例首先将成孔剂与迭代涤纶、PTT切片混合熔融，形成混合熔体。其中，成孔剂是无机物二氧化硅，并且粒径控制小于等于300纳米，例如100-300纳米，以便在纤维表面形成细腻棉感。
本发明实施例可以采用普通涤纶-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和PTT切片；在本发明中，所用的涤纶切片优选为迭代涤纶切片。所述的迭代涤纶是青岛新维纺织开发有限公司的新型涤纶产品“
Figure BDA0003137011170000031
涤纶”，与普通涤纶的疏水性相比，
Figure BDA0003137011170000032
涤纶自然亲水，其回潮率由普通涤纶的0.4％提高到1.4％～2.0％，湿气易蒸发；模量比同规格普通涤纶降低了20％；染色最低温度为60℃。聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)切片是由苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇(PDO)缩聚制得，PTT的玻璃化温度一般在45～65摄氏度，同时PTT的熔点比PET低；本发明实施例采用市售的PTT常规纺丝切片。
在本发明的一些实施例中，所述的成孔剂二氧化硅、PET切片与PTT切片的质量比为30：600：600；另一些实施例中，三者质量比为20：800：800，可将成孔剂材料和PET/PTT切片分别进行干燥，之后按比例称量均匀混合，熔融温度范围250-300℃。
本发明实施例所形成的混合熔体通过纺丝螺杆挤出机抽出，成孔剂通过计量泵流出，控制流速在小于0.5m/s；聚酯切片通过螺杆流出，控制流速大于3m/s，利用流量泵控制两种差别化的流速有利于成孔剂尽量分布在纤维的外层。
本发明实施例设置合理参数进行熔融纺丝，牵伸、卷绕；在具体的纺丝过程中，纺丝机各区温度在230-270℃之间，机头温度在240-260℃之间。在本申请的一些实施例中，纺丝速率为900m/min，纺丝机各区温度如下：一区，235℃；二区，240℃；三区，245℃；四区，245℃；机头温度245℃。本发明实施例在230-270℃下经异型截面喷丝板喷出原丝，将原丝依次进行冷却、预拉伸、上油、牵伸定型，得到双组份聚酯长丝。
在本发明的实施例中，所述异型截面喷丝板的单孔横截面形状可为W型、近似8字型或近似Y型，使纤维呈现相应的异型截面。本发明进一步优选为近似Y型，所述的近似Y型是一端两个分叉、另一端圆弧形，整体像兔子头部形状；通过此独特的兔子纱截面，在保留原有PET/PTT组分纤维弹性好的基础上，使后续PET/PTT双组份纤维弹性纤维具有更好的棉感。
本发明实施例将得到的双组份聚酯原丝经导丝、预拉伸和上油，再经一次牵伸热定型，卷绕得到双组份聚酯长丝(双组份PET/PTT长丝)；其中，牵伸的温度可以参照：一辊40-70℃，二辊50-60℃，三辊60-170℃；牵伸倍数优选为3-9倍、更优选为3-6倍，可得到FDY丝(全拉伸丝)等，还可切断得到短纤维。
本发明实施例将上述步骤得到的双组份PET/PTT长丝纱线通过一个碱性水槽进行碱溶处理，最终得到新型仿棉PET/PTT弹力纤维。作为优选，水槽中溶液的pH为9-10，纤维在碱性水槽中的处理时间为2min-4min，在此低浓度碱溶液处理条件下，有利于PET/PTT纤维表面部分成孔剂二氧化硅粒子析出、脱落，在纤维表面形成若干微坑，该微坑状结构可以带来织物表面的棉感等特点。
本发明实施例提供了一种仿棉聚酯弹力纤维，采用前文所述的制备方法制得，纤维纵向表面具有若干100-300nm大小的微坑。所述的微坑结构从扫描电子显微镜下显示为纤维表面的凸凹不平形貌，基本呈多个圆形或椭圆形凹陷孔，最大直径在100-300纳米范围，实现模拟棉纤维表面的天然光泽、手感等。
在本发明的一些实施例中，所述仿棉聚酯弹力纤维为FDY丝，细度为0.4-1.5D(例如为0.5-0.8D，0.7-1.5D)，断裂伸长率为130-160％，综合性能良好。
本发明实施例还提供了一种面料，由前文所述的仿棉聚酯弹力纤维织造而成。使用上述具有微坑结构的纤维纱线织造成面料，其具有独特的仿棉结构、性能。本发明对所述面料的组织结构、规格等并无特殊限制，采用本领域常规的织造工艺即可。在后道织造完成以后通过对面料进行染整，得到表面具有微孔结构的面料。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本发明提供的仿棉聚酯弹力纤维及其制备方法和应用进行具体地描述。
以下实施例中，PET切片来自青岛新维公司的迭代涤纶切片，重量为小于1.0毫克/个，半径小于10微米；PTT切片来自杜邦公司生产的Sorona切片，重量为小于1.5毫克/个，半径小于8微米；成孔剂二氧化硅的粒径在100-300纳米。
实施例一
50D/36F一种新型仿棉PET/PTT纤维及其制备方法：
(1)准备成孔剂二氧化硅30g，PET切片600g，PTT切片600g，共混高温熔融(250-300℃)，通过纺丝双螺杆机抽出，成孔剂通过计量泵流出，控制流速在小于0.5m/s，迭代涤纶切片通过螺杆流出，控制流速大于3m/s，经“兔子”型喷丝板喷丝制成原丝，然后冷却、上油、牵伸定型、卷绕成丝。
纺丝速率为900m/min，纺丝机各区温度如下：一区，235℃；二区，240℃；三区，245℃；四区，245℃；机头温度245℃，主机转速12r/min，牵引速度4000r/min，牵伸的温度：一辊40-60℃，二辊50-60℃，三辊60-170℃，牵伸倍数为3-5倍。
(2)碱溶处理：纤维通过一个碱性水槽，水槽中溶液的pH为9，纤维在碱性水槽中的处理时间为3min，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。
所述的微坑PET/PTT丝的细度为0.5-0.8D，断裂伸长率为130-150％；其形貌参见图2、图3，具有独特的兔子纱截面，纤维纵向表面具有若干100-300nm大小的微坑。
图4为不添加二氧化硅成孔剂的PET/PTT纤维的纵向扫描电镜照片，通过电镜表面分析，对比普通PET/PTT切片(不添加二氧化硅成孔剂，同时后道不需要通过碱溶工艺处理，熔融温度、熔体流速、喷丝板等条件与实施例一相同)，本申请添加有成孔剂可以在纤维表面看到明显的微坑结构，该微坑结构可以增大纤维的蒸发面积，速干性能好。
将本发明实施例一制成的表面具有微坑结构的聚酯长丝产品和现有双组份PET/PTT长丝产品(与实施例一长丝规格相同)分别织成32S涤纶平纹布，并且分别测试面料的摩擦系数，结果如下。
表1棉感测试数据对比
本发明产品 普通产品
动摩擦系数 0.8 0.2
静摩擦系数 0.7 0.3
按照织物摩擦系数测试方法(FZ/T01054-2012)获得上述数据，可以得知采用本发明做的弹力仿棉PET/PTT面料，由于纤维表面形成了微孔结构，其面料的摩擦系数增大，延长了面料与皮肤之间接触时间，形成了表面具有凸凹的棉感，同时其对光漫反射数据也有所增强，形成了光泽上的棉感。
表2吸湿指标测试
Figure BDA0003137011170000061
Figure BDA0003137011170000071
洗涤方法：AATCC 135纺织品吸湿速干性能评价GB/T 21655.1-2008
吸湿性(滴水扩散时间、芯吸高度按照GB/T 21655.1-2008测试方法)
以上数据显示，与现有涤纶产品相比，本发明产品无论洗前以及洗后，在吸湿性(滴水扩散时间、芯吸高度)两项指标上都明显优于现有产品，说明本发明产品明显改善现有涤纶产品吸湿性差的缺点。
实施例二
75D/72F一种新型仿棉PET/PTT纤维及其制备方法：
(1)准备成孔剂二氧化硅20g，PET切片800g，PTT切片800g，共混高温熔融(250-300℃)，通过纺丝双螺杆机抽出，成孔剂通过计量泵流出，控制流速在小于0.5m/s，迭代涤纶切片通过螺杆流出，控制流速大于3m/s，经“兔子”型喷丝板喷丝制成原丝，然后冷却、上油、牵伸定型、卷绕成丝。
纺丝速率为950m/min，纺丝机各区温度如下：一区，240℃；二区，245℃；三区，250℃；四区，255℃；机头温度240℃，主机转速15r/min，牵引速度4500r/min，牵伸的温度：一辊50-70℃，二辊50-60℃，三辊60-160℃，牵伸倍数为4-6倍。
(2)碱溶处理：纤维通过一个碱性水槽，水槽中溶液的pH为9，纤维在碱性水槽中的处理时间为3min，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。所述的微坑PET/PTT丝的细度为0.7-1.5D，断裂伸长率为140-160％；其纤维纵向表面具有若干100-300nm大小的微坑。
将本发明实施例二制成的表面具有微坑结构的聚酯长丝产品和现有普通双组份PET/PTT长丝产品(与实施例二长丝规格相同，不添加二氧化硅成孔剂，同时后道不需要通过碱溶工艺处理，熔融温度、熔体流速等条件与实施例二相同)，分别织成32S涤纶平纹布，并且分别测试面料的摩擦系数，结果如下。
表3棉感测试数据对比
本发明产品 普通产品
动摩擦系数 0.7 0.3
静摩擦系数 0.8 0.4
按照织物摩擦系数测试方法(FZ/T01054-2012)获得上述数据，可以得知采用本发明做的弹力仿棉PET/PTT面料，由于纤维表面形成了微孔结构，其面料的摩擦系数增大，延长了面料与皮肤之间接触时间，形成了表面具有凸凹的棉感，同时其对光漫反射数据也有所增强，形成了光泽上的棉感。
表4吸湿指标测试
Figure BDA0003137011170000081
洗涤方法：AATCC 135纺织品吸湿速干性能评价GB/T 21655.1-2008
吸湿性(滴水扩散时间、芯吸高度按照GB/T 21655.1-2008测试方法)
以上数据显示，与现有涤纶产品相比，本发明产品无论洗前以及洗后，在吸湿性(滴水扩散时间、芯吸高度)两项指标上都明显优于现有产品，说明本发明产品明显改善现有涤纶产品吸湿性差的缺点。
以上说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿棉聚酯弹力纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将涤纶切片、PTT切片与成孔剂进行共混熔融纺丝，得到双组份聚酯长丝；所述成孔剂为二氧化硅，粒径在300纳米以下；
将所述双组份聚酯长丝通过碱溶处理析出成孔剂，得到表面具有微坑结构的仿棉聚酯弹力纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涤纶切片为迭代涤纶切片。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述共混熔融纺丝过程中，控制成孔剂流速小于0.5m/s，迭代涤纶熔体流速大于3m/s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共混熔融纺丝的温度为230～270℃，经异型截面喷丝板喷出原丝，将原丝依次进行冷却、预拉伸、上油、牵伸定型，得到双组份聚酯长丝。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述异型截面喷丝板的单孔横截面形状为W型、近似8字型或近似Y型，优选为近似Y型。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述共混熔融纺丝的牵伸倍数为3-9倍。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶处理的pH值为9～10，处理时间为2～4min。
8.一种仿棉聚酯弹力纤维，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制得，纤维纵向表面具有若干100-300nm大小的微坑。
9.根据权利要求8所述的仿棉聚酯弹力纤维，其特征在于，所述仿棉聚酯弹力纤维为FDY丝，细度为0.4-1.5D，断裂伸长率为130-160％。
10.一种面料，由权利要求8或9所述的仿棉聚酯弹力纤维织造而成。
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