CN113652765B - 具有优异吸声性能的聚酯中空纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有优异吸声作用的聚酯中空纤维及其制造方法。所述聚酯中空纤维的相对于横截面积的中空率可为约27%至35%,并且下式(1)的值可为约1.5或更大,并且所述横截面中的中空部优选可为三叶型并且优选可对应于下式(1)。(1)在上面的式(1)中,A是所述纤维的横截面积(μm2),并且P是围绕所述纤维的横截面的长度(μm)。

Description

具有优异吸声性能的聚酯中空纤维
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月12日提交的韩国专利申请号10-2020-0056712的优先权和权益,该专利申请的全部内容为了所有目的通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及具有优异吸声性能的聚酯中空纤维。
背景技术
通常,引入车辆中的噪声可分为由发动机产生并通过车身引入的噪声,以及当轮胎接触路面时产生并通过车身引入的噪声。可通过改善吸声和改善隔声性能来避免此类噪声。吸声是指所产生的声能在其通过材料的内部路径传输时被转换成热能并被衰减,并且隔声是指所产生的声能被护罩反射并被阻挡。
这些吸声和隔声材料是车辆的内部和外部材料,并且通过附接到车身或附接到车辆的零件而被广泛使用。所使用的典型材料包括玻璃纤维、聚氨酯泡沫、杂毡和普通聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维。然而,随着每个国家关于环保和可回收性的法规逐渐加强,基于热塑性树脂的纤维吸声材料(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯(PP))的使用正在增加。此外,为了减少二氧化碳,车辆的燃料经济性管制正在逐步深入,并且由于可以通过减轻零件的重量来实现燃料效率的改善,因此有必要开发性能改善的吸声材料。
用作车辆的吸声材料的纤维聚集体(例如,非织造织物)基于空气的粘性阻力以及构成纤维聚集体的纤维和聚集体的粘弹性通过振动衰减将声能转换成热能,并且最终减小噪声。纤维基吸声材料的吸声和隔声性能可受到构成纤维聚集体的纤维的厚度、纤维聚集体的表面密度和纤维聚集体的厚度的影响。
通常地,具有约10%至24%的中空率和两叶型的横截面中空形状的纤维已经被用作吸声材料。然而,在现有两叶型中空纤维的情况下,它具有椭圆形的中空,因此其在加工过程期间容易受到压缩或外力影响。出于该原因,同心两叶型中空纤维存在如下问题:由于中空部被压碎,因此在最终产品中,纤维状态下的中空率和蓬松度减小。
发明内容
在优选的方面中,提供了具有优异吸声性能的聚酯中空纤维,其可以通过确保稳定中空率而在加工后保持均匀密度和优异纤维均匀性,以及制造其的方法。
如本文所用,术语“中空纤维”是指可具有如下结构的纤维:该结构具有被纤维材料或其他组件(诸如围绕内部空间的填充物)围绕的内部空间,诸如通道或孔。优选的中空纤维可包括作为孔或通道形式的芯,而没有填充材料或其他组件。
在一个方面中,提供了具有优异吸声性能的聚酯中空纤维。聚酯中空纤维的相对于该聚酯中空纤维的横截面积的聚酯中空纤维的中空率可为约27%至35%,并且式(1)的值为约1.5或更大,并且该聚酯中空纤维的横截面中的中空部是三叶型。
(1)
在式(1)中,A是该纤维的横截面积(μm2),并且P是围绕该纤维的横截面的长度(μm)。
由下式(2)表示的该聚酯中空纤维的恢复率可为约95%或更大:
(2)(C-B)/(A-B)*100
由下式(3)表示的该聚酯中空纤维的比容可为90cm3/g或更大:
(3)(10*10*A)/10。
由下式(4)表示的压缩率可为45%或更小。
(4)(A-B)/A*100。
在上面的式(2)、(3)和(4)中,在i)打开该聚酯中空纤维,ii)将10g立方体以网的形式堆叠在10cm×10cm的丙烯酸容器上,并且然后iii)将其放置24小时以制备样品之后,可测量A、B和C;A可以是在向该样品施加50g初级载荷,另外施加500g载荷,在10秒后移除各载荷并且在10秒后重新施加各载荷的过程重复三次之后,在移除500g载荷并且施加50g初级载荷的状态下的四个拐角的高度的平均值。B可以是在测量A并且然后另外施加1000g载荷的状态下60秒之后的该四个拐角的该高度的平均值。C可以是在测量B并且然后移除1000g的载荷的状态下180秒之后的该四个拐角的高度的平均值。
该聚酯中空纤维的横截面中的中空部可以是三角形的,并且三角形的最大角度可以是锐角。
该聚酯中空纤维的细度为约15旦尼尔至20旦尼尔。
该聚酯中空纤维还可包括:约1mol%或更少量的间苯二甲酸。
该聚酯中空纤维可以包括回收的聚酯切片或原始切片。
在一个方面中,提供了一种制造聚酯中空纤维的方法。该方法可包括制备聚酯切片;通过对聚酯切片进行熔融纺丝来制备聚酯中空纤维;以及缠绕聚酯中空纤维。优选地,在对该聚酯切片进行熔融纺丝时,从该喷丝头的表面到冷却起始场的距离可为约40mm或更少,冷却空气的风速为80m/min至100m/min,排气为50%至100%。
该聚酯切片的制造可包括:通过酯化和聚合使酸性组分和二醇组分与原始切片反应,或制造包括消费后再生的原材料和消费前再生的原材料的再生聚酯切片。
酸性组分可包括选自对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸和间苯二甲酸中的一种或多种。
二醇组分可包括选自乙二醇、1,4-丁二醇和聚丁二醇中的一种或多种。
还提供了具有优异吸声性能的纤维聚集体,其可以包括如本文所述的聚酯中空纤维。
还提供了包括如本文所述的聚酯中空纤维的车辆。
下文公开了本发明的其他方面。
附图说明
通过以下结合附图对实施方式的描述,本发明的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更易于理解。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的示例性排出狭缝的示例性形状。
图2A是在常规横截面中具有两叶型中空形状的纤维的纤维聚集体的SEM照片,并且图2B是根据本发明的示例性实施方式的示例性纤维聚集体的SEM照片。
图3是示出发明例2和比较例2的非织造织物的测量吸声系数的曲线图。
具体实施方式
在下文中,将描述本发明的优选实施方式。然而,本发明的实施方式可以被修改成各种其他形式,并且本发明的技术思想不限于以下描述的实施方式。另外,提供本发明的实施方式以向本领域技术人员更充分地解释本发明。
本申请中使用的术语仅用于说明具体示例。因此,例如,单数的表达包括复数表达,除非上下文另外明确指出。另外,在本申请中使用的术语“包括”或“具有”等用于具体表示所陈述的特征、步骤、功能、元件或其组合等的存在,并且不用于准备性地排除元件、步骤、功能、部件或其组合的存在。
除非另有说明,否则参见本文中使用的成分、反应条件、聚合物组合物和制剂的量的所有数字、值和/或表述在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰,因为这些数字本质上是近似值,除其他之外,这些近似值反映了获得此类值时遇到的各种测量不确定性。
此外,除非特别说明或从上下文可以明显看出,否则如本文所用,术语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内,例如在平均值的2个标准偏差之内。“约”可被理解为所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非上下文另有明确说明,否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
在本说明书中,当描述变量的范围时,应当理解,变量包括所有值,包括在所述范围内描述的端点。例如,“5至10”的范围应理解为包括任何子范围,诸如6至10、7至10、6至9、7至9等,以及5、6、7、8、9和10的单独值,并且还将理解为包括所述范围内的有效整数之间的任何值,诸如5.5、6.5、7.5、5.5至8.5、6.5至9等。另外,例如,“10%至30%”的范围将被理解为包括子范围,诸如10%至15%、12%至18%、20%至30%等,以及所有整数,包括10%、11%、12%、13%直至30%的值,并且也应理解为包括所述范围内有效整数之间的任何值,诸如10.5%、15.5%、25.5%等。
应当理解,本文所使用的术语“车辆”或“车”或其他类似术语通常包括机动车辆,诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车,包括各种船和船只的水运工具,飞机等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如,衍生自石油以外的资源的燃料)。如本文所指,混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆,例如汽油动力和电动动力车辆。
除非另有定义,否则本文中使用的所有术语应解释为具有如本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。因此,除非本文明确定义,否则某些术语不应以过于理想或形式的意义来解释。
具有优异吸声性能的聚酯中空纤维的相对于聚酯中空纤维的横截面积的中空率可为约27%至35%,并且下式(1)的值可为约1.5或更大,并且横截面中的中空部可对应于下式(1):
(1)
在上面的式(1)中,A是纤维的横截面积(μm2),并且P是围绕纤维的横截面的长度(μm)。此处,纤维的横截面积A是指纤维的整个横截面减去中空部的面积。
在另一个方面中,聚酯中空纤维可以是三叶型。
考虑到生态友好性、可回收性和将声能转换成热能的粘弹性,中空纤维材料可包括聚酯材料。例如,聚酯可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)中的一种或多种。
根据本发明的具有优异吸声性能的聚酯中空纤维的相对于横截面积的中空率可为约27%至35%。为了将声能转换成热能,重要的是使摩擦面积最大化。为此,在本发明中,内表面积可以与纤维的外表面积一起增加。内表面积是指与纤维中的中空部接触的纤维的表面积。考虑到吸声特性的改善,优选的是聚酯中空纤维的相对于横截面积的中空率可为约27%或更大。然而,当中空率太高时,由于中空部易受外力影响,因此在加工期间中空部可能会被压碎。这样,聚酯中空纤维的相对于横截面积的中空率可优选为约35%或更小。
具有优异吸声性能的聚酯中空纤维可在下式(1)中满足约1.5或更大的值。
(1)
在上面的式(1)中,A是纤维的横截面积(μm2),并且P是围绕纤维的横截面的长度(μm)。此处,纤维的横截面积A是指纤维的整个横截面减去中空部的面积。
式(1)与横截面的非圆形度相关。随着式(1)的值增加,纤维表面积变宽,并且吸声系数和传输损耗可以得到改善。当式(1)的值小于约1.5时,纤维表面积可能较小,就需要大量纤维以有效地确保吸声性能,因此不可能进行轻型设计。因此,具有优异吸声性能的聚酯中空纤维可在式(1)中具有约1.5或更大的值。
具有优异吸声性能的聚酯中空纤维可在横截面内具有三叶型(三叶形)中空部。横截面中的中空部的三叶型表示横截面中的中空部是由三个叶组成的结构,每个叶具有尖端。三叶型的示例包括Y形和三角形,并且考虑到吸声可以适当地调节每个叶之间的凹部中的曲率。
传输到中空部中的声波可能会被漫反射,从而致使消除声波之间的相互干扰。随着漫反射率增加,吸声性能改善。考虑到漫反射率,中空可以更优选地是三角形。例如,三角形在抵抗外力方面可能是最稳定的,并且同时确保大表面积,因此其有利于声音的漫反射并可确保优异吸声性能。考虑到上述特性,更优选地,三角形的最大角度可以是锐角。
具有优异吸声性能的聚酯中空纤维的由下式(2)表示的恢复率可为约95%或更大。
(2)(C-B)/(A-B)*100
恢复率是指当施加外力时,其沿施加外力的方向变形,并且当移除外力时,其返回其原始形状的性质。根据式(2)的恢复率的值越大,纤维聚集体就变得越柔性,并且充分确保了纤维的粘弹性。因此,由于粘弹性而产生的振动衰减现象可通过将声能转换成热能来充分确保吸声。而且,恢复率越大,中空部抵抗外力的稳定性就越大。
具有优异吸声的聚酯中空纤维的由下式(3)表示的比容可为约90cm3/g或更大。
(3)(10*10*A)/10
比容是密度的倒数作为相对于物体单位质量的体积。根据式(3)的比容越大,对纤维聚集体为轻型就越有利。
具有优异吸声性能的聚酯中空纤维的由下式(4)表示的压缩率可为约45%或更小。
(4)(A-B)/A*100
压缩率是指材料的体积由于压缩而变化的程度。压缩率越大,施加到纤维的外力压碎的中空部就越多。也即是说,压缩率越大,中空部抵抗外力的稳定性就越低。
在上面的式(2)、(3)和(4)中,以下面方式测量A、B和C:在打开聚酯中空纤维后,将10g立方体以网的形式堆叠在10cm×10cm的丙烯酸容器上,并且然后将其放置24小时以制备样品。A是在向样品施加50g初级载荷,另外施加500g载荷,在10秒后移除各载荷并且在10秒后重新施加各载荷的过程重复三次之后,在移除500g载荷并且施加50g初级载荷的状态下的四个拐角的高度的平均值。B是在测量A并且然后另外施加1000g载荷的状态下60秒之后的四个拐角的高度的平均值。C是在测量B并且然后移除1000g载荷的状态下180秒之后的四个拐角的高度的平均值。
此外,将描述具有优异吸声性能的聚酯中空纤维的制造方法。
聚酯中空纤维的制造方法可以包括制造聚酯切片,通过对聚酯切片进行熔融纺丝来制备聚酯中空纤维,以及缠绕聚酯中空纤维。
聚酯切片的制造可包括通过酯化和聚合使酸性组分和二醇组分起反应成原始切片,或使用消费后再生的原材料和消费前再生的原材料来制造再生的聚酯切片。
酸性组分可以是例如对苯二甲酸二甲酯(DMT)、间苯二甲酸二甲酯(DMI)或对苯二甲酸(TPA)和间苯二甲酸(IPA)。对苯二甲酸二甲酯(DMT)和对苯二甲酸(TPA)与二醇组分起反应以形成晶体区域,并且间苯二甲酸二甲酯(DMI)和间苯二甲酸(IPA)与二醇组分起反应以形成非晶区域,从而向材料赋予低熔点特性和弹性,但是纤维的强度降低。
二醇组分可包括例如乙二醇(EG),1,4-丁二醇(1,4-BD)和聚丁二醇(PTMG)。1,4-丁二醇与酸性组分起反应以形成晶体区域,并且聚丁二醇与酸性组分起反应以形成非晶区域,由此赋予低熔点特性和弹性。考虑到低熔点特性和弹性,可以适当地选择酸性组分和二醇组分并且可以调整量。
此外,可以将间苯二甲酸和新戊二醇中的一者或多者作为高收缩改性剂添加到所制备的聚酯中。间苯二甲酸可以减小聚酯的晶体区域的体积,并且可以通过经由添加新戊二醇来增加非晶区域的体积以及减小晶体区域而增加收缩率。通常,就纤维形成而言,它可以分为两相结构,其被分成晶体区域和非晶区域。晶体区域可以具有聚合物链的规则和有序排列,并且可以在功能上涉及纤维的强度、弹性和耐热性。当添加间苯二甲酸和新戊二醇时,非晶区域的体积可增加并且晶体区域的体积可减少,使得纤维的强度减少,并且与柔性相关的卷曲特性可被改善。
通过对聚酯切片进行熔融纺丝来制备聚酯中空纤维可以是通过控制中空纤维的中空率、非圆形度和形状的关键制造步骤。
聚酯切片可以首先熔融并且然后通过喷丝头排出。此时,纺丝温度可为约270℃至275℃。喷丝头可由以下构成:诱导孔,该诱导孔被设置成允许熔融聚酯沿一个方向流动;以及排出孔,通过该排出孔排出穿过诱导孔的聚酯。排出孔可包括排出狭缝,并且可以考虑受控中空部的尺寸和形状来适当地改变设计。
排出狭缝可以由三个狭缝构成以制成三叶型中空部。图1示出了根据本发明的实施例的排出狭缝的示例性形状。如图1所示,通过适当地控制每个排出狭缝的厚度a和间距b以及排出孔的内径c,可将其制造为三叶型中空部。
根据本发明的各种示例性实施方式,通过控制快速冷却的条件并且在可能最短的时间内固化从喷丝头排出的聚酯,可以使纤维的体特性和非圆形度(诸如比容、压缩率和恢复率)最大化。例如,从喷丝头表面到冷却起始场的距离可被控制为约40mm或更小。当冷却起始场的距离大于约40mm时,会担心在纺丝过程之后在纤维上可能发生卷曲。此外,此时,为了使非圆形度最大化,冷却空气的风速可以优选地在约80m/min至100m/min的范围内,并且为了使非圆形度最大化,排气可以优选地为约50%至100%。可以将通过快速冷却而固化的纤维拉出并且然后卷起来。
聚酯中空纤维可以与其他组合物一起构成纤维聚集体。除了聚酯中空纤维之外,根据期望的物理特性,纤维聚集体中包含的组合物还可包括低熔点弹性体、再生的常规纱线等。纤维聚集体可以是例如非织造织物、织造织物、针织织物、薄膜、纺粘织物、熔喷织物、短纤网等。
图2A是在常规横截面中具有两叶型中空形状的纤维的纤维聚集体的SEM照片,并且图2B是根据本发明的示例性实施方式的纤维聚集体的SEM照片。比较图2A和图2B,可以看出,常规纤维由于加工后的压碎中空部而具有较差体特性,并且根据本发明的示例性实施方式的纤维即使在加工后也保持中空形状,使得其抵抗外力是稳定的。
根据本发明的各种示例性实施方式的聚酯中空纤维和纤维聚集体可用作车辆的吸声材料,其阻止外部噪声流入车辆内部,或可以在火车、轮船、飞机等中使用,并且可能以多种方式用于改善使用电机零件的电子产品中的噪声阻挡性能。
在下文中,将通过实施例更详细地描述本发明。然而,应当注意,以下实施例是用于本发明的说明性和更详细的描述并且不是用于限制本发明的范围。这是因为,本发明的范围由权利要求中描述的内容以及由其合理推断的内容确定。
实施例
比较例1的制备
使用具有两个排出狭缝的喷丝头,对由对苯二甲酸和乙二醇作为原材料制成的聚酯切片进行熔融纺丝,从而产生在常规横截面中具有两叶型中空形状的纤维。冷却起始场与喷丝头表面的距离为50mm或更多,冷却空气的风速为80m/min或更少,并且纺丝温度为270℃至275℃。比较例1的所制备的中空纤维的中空率为10%至24%,并且式(1)的非圆形度值为1.0至1.2。
发明例1的制备
将对苯二甲酸和乙二醇酯化以制备聚对苯二甲酸乙二醇酯,并且然后添加间苯二甲酸作为高收缩改性剂以制备聚酯切片。然后,使用具有三个排出狭缝的喷丝头对聚酯切片进行熔融纺丝以制造在横截面中具有三叶型中空形状的纤维。冷却起始场与喷丝头表面的距离为40mm或更少,冷却空气的风速为80m/min至100m/min,并且纺丝温度为270℃至275℃。发明例1的所制备的中空纤维的中空率为27%至35%,并且式(1)的非圆形度值为1.5或更大。
为了评价发明例1和比较例1的体特性,测量了比容、压缩率和恢复率。在打开发明例1和比较例1的聚酯中空纤维后,将10g立方体以网的形式堆叠在10cm×10cm的丙烯酸容器上,并且然后将其放置24小时以制备样品。
A:在向样品施加50g初级载荷,另外施加500g载荷,在10秒后移除各载荷并且在10秒后重新施加各载荷的过程重复三次之后,在移除500g载荷并且施加50g初级载荷的状态下的四个拐角的高度的平均值。
B:在测量A并且然后另外施加1000g载荷的状态下60秒之后的四个拐角的高度的平均值。
C是在测量B并且然后移除1000g载荷的状态下180秒之后的四个拐角的高度的平均值。
比容、压缩率和恢复率通过下式得出。
比容(cm3/g)=(10*10*A)/10(样品重量10g)
压缩率(%)=(A-B)/A*100
恢复率(%)=(C-B)/(A-B)*100
在下表1中示出了所测量的比容、压缩率和恢复率。
表1
比较例1 发明例1
比容(cm3/g) 85.0 95.1
压缩率(%) 44.5 43.3
恢复率(%) 93.2 96.0
参照表1,可以看出发明例1的比容高于比较例1的比容,使得在构造纤维聚集体时,其对于重量减小而言更有利。此外,可以看出,发明例1的压缩率低于比较例1的压缩率,因此中空部的抵抗外力的稳定性更高。此外,可以看出,发明例1的恢复率高于比较例1的恢复率,因此对吸声性能是更有利的。
以非织造织物的形式的发明例2和比较例2通过由以下组成来制备:40重量%的发明例1和比较例1中的每一者的中空纤维、30重量%的低熔点弹性体、30重量%的再生的常规纱线。
评价了发明例2和比较例2的非织造织物的吸声性能。将发明例2和比较例2制备为1m×1.2m的样本,然后根据ISO 354标准输入从400Hz至10000Hz的15个声源,并且针对混响测量吸声系数。在下表2和图3中示出了所测量的吸声的结果。
表2
参照表2和图3,可以看出,在400Hz至10000Hz的频率范围内,发明例2的吸声性能优于比较例2的吸声性能。由此可知,当构成纤维聚集体时,发明例1的中空纤维在吸声方面比比较例1的中空纤维更有利。
上面已经描述了参考附图和表公开的实施方式。本领域普通技术人员将理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上进行各种改变。所公开的实施方式是说明性的并且不应解释为限制性的。
根据本发明的各种示例性实施方式,可以通过将纤维的中空部形状控制为三叶型中空部来确保稳定的中空率。此外,可以提供具有优异吸声的聚酯中空纤维,其可以通过确保稳定中空率而保持加工后的均匀密度和优异纤维均匀性。

Claims (12)

1.一种聚酯中空纤维,其相对于所述聚酯中空纤维的横截面积的中空率为27%至35%,且下式(1)的值为1.5或更大,并且所述聚酯中空纤维的横截面中的中空部是三叶型的,并且对应于下式(1):
(1)
其中在所述式(1)中,A是所述纤维的横截面积,单位为μm2,P是围绕所述纤维的横截面的长度,单位为μm,并且
其中由下式(2)表示的所述聚酯中空纤维的恢复率为95%或更大:
(2)(C-B)/(A-B)*100%
其中在所述式(2)中,在i)打开所述聚酯中空纤维,ii)将10g立方体以网的形式堆叠在10cm×10cm的丙烯酸容器上,和iii)然后将其放置24小时以制备样品之后测量A、B和C;
A是在向所述样品施加50g初级载荷,另外施加500g载荷,在10秒后移除各载荷并且在10秒后重新施加各载荷的过程重复三次之后,在移除500g载荷并且施加50g初级载荷的状态下的四个拐角的高度的平均值;
B是在测量A并且然后另外施加1000g载荷的状态下60秒之后的所述四个拐角的高度的平均值;
C是在测量B并且然后移除1000g的载荷的状态下180秒之后的所述四个拐角的高度的平均值;
其中由下式(3)表示的所述聚酯中空纤维的比容为90cm3/g或更大:
(3)(10*10*A)/10;
其中由下式(4)表示的所述聚酯中空纤维的压缩率为45%或更小:
(4)(A-B)/A*100%;
所述聚酯中空纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种或多种;且
所述聚酯中空纤维还包括1mol%以下的间苯二甲酸。
2.根据权利要求1所述的聚酯中空纤维,其中所述聚酯中空纤维的横截面中的所述中空部为三角形。
3.根据权利要求2所述的聚酯中空纤维,其中所述三角形的最大角度是锐角。
4.根据权利要求1所述的聚酯中空纤维,其中所述聚酯中空纤维的细度为15旦尼尔至20旦尼尔。
5.根据权利要求1所述的聚酯中空纤维,其包括再生聚酯切片或原始切片。
6.一种制造根据权利要求1所述的聚酯中空纤维的方法,其包括:
制备聚酯切片;
通过对所述聚酯切片进行熔融纺丝而制备聚酯中空纤维;和
缠绕所述聚酯中空纤维,并且
其中在对所述聚酯切片进行熔融纺丝时,从喷丝头的表面到冷却起始场的距离为40mm以下,冷却空气的风速为80m/min至100m/min,且排气为50%至100%。
7.一种制造聚酯中空纤维的方法,其包括:
制备聚酯切片;
通过对所述聚酯切片进行熔融纺丝而制备聚酯中空纤维;和
缠绕所述聚酯中空纤维,并且
其中在对所述聚酯切片进行熔融纺丝时,从喷丝头的表面到冷却起始场的距离为40mm以下,冷却空气的风速为80m/min至100m/min,且排气为50%至100%;
其中,相对于所述聚酯中空纤维的横截面积的中空率为27%至35%,且下式(1)的值为1.5或更大,并且所述聚酯中空纤维的横截面中的中空部是三叶型的,并且对应于下式(1):
(1)
其中在所述式(1)中,A是所述纤维的横截面积,单位为μm2,P是围绕所述纤维的横截面的长度,单位为μm,并且
其中由下式(2)表示的所述聚酯中空纤维的恢复率为95%或更大:
(2)(C-B)/(A-B)*100%
其中在所述式(2)中,在i)打开所述聚酯中空纤维,ii)将10g立方体以网的形式堆叠在10cm×10cm的丙烯酸容器上,和iii)然后将其放置24小时以制备样品之后测量A、B和C;
A是在向所述样品施加50g初级载荷,另外施加500g载荷,在10秒后移除各载荷并且在10秒后重新施加各载荷的过程重复三次之后,在移除500g载荷并且施加50g初级载荷的状态下的四个拐角的高度的平均值;
B是在测量A并且然后另外施加1000g载荷的状态下60秒之后的所述四个拐角的高度的平均值;
C是在测量B并且然后移除1000g的载荷的状态下180秒之后的所述四个拐角的高度的平均值;
其中由下式(3)表示的所述聚酯中空纤维的比容为90cm3/g或更大:
(3)(10*10*A)/10;
其中由下式(4)表示的所述聚酯中空纤维的压缩率为45%或更小:
(4)(A-B)/A*100%;
所述聚酯中空纤维还包括1mol%以下的间苯二甲酸。
8.根据权利要求7所述的制造方法,其中所述制备聚酯切片的步骤包括:
通过酯化和聚合使酸性组分和二醇组分与原始切片反应,或使用消费后再生的原材料和消费前再生的原材料制造再生聚酯切片。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其中所述酸性组分包括对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸和间苯二甲酸中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的制造方法,其中所述二醇组分包括乙二醇、1,4-丁二醇和聚丁二醇中的一种或多种。
11.一种具有优异吸声性能的纤维聚集体,其包含根据权利要求1所述的聚酯中空纤维。
12.一种车辆,其包含根据权利要求1所述的聚酯中空纤维。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115404559A (zh) * 2022-07-06 2022-11-29 浙江时代纤维有限公司 一种中空涤纶短纤维生产系统及生产方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093593A (en) * 1977-09-14 1978-06-06 Owens-Illinois, Inc. Polyester stabilization, and composition
JPH11198223A (ja) * 1998-01-06 1999-07-27 Kotobukiya Fronte Co Ltd 自動車用床敷設材の繊維クッション層の成形方法及びその成形装置
CN102517661A (zh) * 2011-12-22 2012-06-27 福建鑫华股份有限公司 一种三角中空涤纶短纤维的制备方法及用于制备三角中空涤纶短纤维的喷丝板
WO2016003189A1 (ko) * 2014-07-02 2016-01-07 (주) 휴비스 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유
KR20170112571A (ko) * 2016-03-31 2017-10-12 도레이케미칼 주식회사 흡음성, 수분흡수성 및 보온성이 우수한 섬유집합체, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법
CN107313179A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 现代自动车株式会社 用于车辆外部的无纺织物板及其制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910430B1 (ko) 2016-10-07 2018-10-23 도레이케미칼 주식회사 자동차 내장재용 난연 중공섬유 제조용 복합섬유 및 이를 이용한 자동차 내장재용 난연 중공섬유

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093593A (en) * 1977-09-14 1978-06-06 Owens-Illinois, Inc. Polyester stabilization, and composition
JPH11198223A (ja) * 1998-01-06 1999-07-27 Kotobukiya Fronte Co Ltd 自動車用床敷設材の繊維クッション層の成形方法及びその成形装置
CN102517661A (zh) * 2011-12-22 2012-06-27 福建鑫华股份有限公司 一种三角中空涤纶短纤维的制备方法及用于制备三角中空涤纶短纤维的喷丝板
WO2016003189A1 (ko) * 2014-07-02 2016-01-07 (주) 휴비스 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유
KR20170112571A (ko) * 2016-03-31 2017-10-12 도레이케미칼 주식회사 흡음성, 수분흡수성 및 보온성이 우수한 섬유집합체, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법
CN107313179A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 现代自动车株式会社 用于车辆外部的无纺织物板及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The Study on Improvement of Acoustic Performance for Automobile Sound-absorbing Materials Using Hollow Fiber;이 정 욱;《한국소음진동공학회논문집》;第21卷(第09期);第850-857页 *
高收缩聚酯合成及其纤维的收缩性能;李燕 等;《合成纤维工业》;第28卷(第01期);第41-43页 *

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