CN114108111B - 一种仿棉型涤纶短纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿棉型涤纶短纤维及其制备方法，该涤纶短纤维以特性粘度为0.58‑0.64dl/g的聚酯切片为原料，涤纶短纤维的断裂强度为2.0‑3.8cN/dt，涤纶短纤维的断裂伸长率为5‑20％。本发明的仿棉型涤纶短纤维的制备方法，合理利用熔体破裂原理，采用高温熔融超低温纺丝技术，在挤压螺杆的进料段、预热段和熔融段进行高温熔融以保证切片顺利进料及完全熔融，在纺丝段进行低温冷却以达到既降低熔体的流动性又同时保证熔体具有一定的热塑性可以顺利纺丝，得到的原丝强度、伸长均有降低，延展性能降低，保证了成品纤维具有较低的断裂强度和断裂伸长，抗起毛起球性能好。

Description

一种仿棉型涤纶短纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涤纶短纤维及其制备方法，尤其涉及一种仿棉型涤纶短纤维及其制备方法。

背景技术

服装面料中的纤维会慢慢脱离纱线或织物而部分游离到面料的表面，经外力作用会形成绒毛茸，称为“起毛”；绒毛茸经摩擦后，强度低的纤维毛茸脱落；强度高的纤维毛茸相互纠结而成为小的纤维球，称为“起球”。服装起毛起球现象多发生在羊毛、涤纶/羊毛、涤/棉和涤/黏混纺织物中，尤其是涤纶纯纺或涤/棉、涤/黏混纺织物，影响外观的美感和服用性能。已有研究发现，织物起球与否与纤维性状有密切关系，如棉织物不易起毛起球是因为棉纤维的断裂强度和断裂伸长双低，断裂强度通常在1.5-3.0cN/dt；断裂伸长在4.0-15％，多在10％以下；同时表面有沟槽。含涤纶织物易起毛起球的原因主要是涤纶纤维表面光滑、纤维间抱合力小，纤维的强度高、伸长能力大，特别是耐疲劳性(包括耐弯曲疲劳和耐扭转疲劳)与耐磨性好，如常规棉型涤纶短纤优等品断裂强度高于5.2cN/dt、伸长20-35％，导致在服用过程中稍有摩擦涤纶短纤维即易露出于织物表面呈现出“起毛起球”问题。

为解决涤纶短纤维易起毛起球问题，行业内通常采用的办法是降低涤纶纤维强度。降低涤纶纤维强度最简单的办法是采用低粘度切片，如日本帝人的专利提出抗起毛起球涤纶切片的特性粘度要控制在0.365dl/g左右，此外还有较多专利和研究提到涤纶切片特性粘度要低于0.55dl/g但是生产实践中发现，涤纶切片特性粘度过低，易造成生产中组件压力偏低，熔体在螺杆中回流严重，浆块、柱头丝等纺丝异常现象增多，影响纺丝运行的稳定性和纤维质量。第二种方法是在聚合中添加三单体、四单体甚至五单体进行化学改性以破坏聚酯大分子链聚集态的规整性，降低纤维的结晶和取向能力，使改性的聚酯纤维断裂强度显著降低。第三种方法是既化学改性又降低切片粘度。如日本东丽公司的抗起毛起球涤纶短纤的断裂强度为2.4cN/dt，纤维伸长为35％。

陆书朋等在“抗起毛起球涤纶的研制和应用”中研制的抗起毛起球纤维，采用的聚酯切片的特性粘度低于0.53dl/g同时添加三单体进行化学改性，得到的纤维强度在2.2～2.6cN/dt，纤维伸长控制在25～35％。该产品不具有低强、低伸仿棉特性。

CN108085778A“一种抗起球易染超仿棉改性短纤维及其制备方法”涉及的是一种棉改性短纤维，特别涉及一种抗起球易染超仿棉改性短纤维及其制备方法。需将两种特性粘度在均为0.62dL/g的功能切片A和B进行共混纺丝，功能切片A带有阳离子染料染色的染座；功能切片B为聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚酯切片进行共混、熔融、挤出、造粒所得。共混切片的特性粘度需降至0.58dL/g，所制成的纤维不具有低强、低伸仿棉特性。

CN101831727B“一种仿棉涤纶短纤及其制备方法”提供了一种仿棉涤纶短纤，在该仿棉涤纶短纤中，硫酸钙的含量为0～1wt％，PEG的含量为1～10wt％，ECDP的含量为1～10wt％，再通过碱处理，在浸泡过程中部分硫酸钙会被溶出，使纤维表面形成微孔，最终得到仿棉涤纶短纤。该专利涉及到的产品需加入无机粒子进行改性，且不具备双低性能及良好的抗起毛起球性能。

CN103952790A“一种抗起毛起球聚酰胺酯短纤维”提供了一种抗起毛起球聚酰胺酯短纤维，以改性聚酰胺酯为原料通过熔体输送制成原丝后，依次经过牵伸、卷曲、切断成特定长度的短纤维，其中：所述改性聚酰胺酯，由100份的对苯二甲酸与40～80份的乙二醇进行酯化反应得到苯二甲酸乙二醇酯后，在添加剂A、B、C的存在下继续与5～30份的脂肪族聚酰胺进行缩聚反应得到，开发出强度为1.80-2.80cN/dtex的短纤维，断裂伸长为20-40％能用于制作具有抗起毛起球功能的面料。该专利所制成的纤维不具有低强、低伸、仿棉特性。

现有的仿棉型聚酯纤维在纯纺或与棉纤维混纺时，纤维受力小于棉纤维，导致织物上的茸毛和纤维小球难以断裂，起毛起球现象仍较严重，难以实现本质上的改变。涤纶属于热塑性聚酯，涤纶短纤维通过熔融纺丝及水浴蒸汽牵伸、定型、卷曲切断加工得到。涤纶短纤维的断裂强度和断裂伸长在后纺热拉伸中主要通过拉伸倍率来控制，拉伸倍率越高，纤维的取向和结晶能力越大，纤维的断裂强度越高、断裂伸长越低，即断裂强度和断裂伸长呈现负相关性。

综上所述，现有熔融纺丝生产方法不能同时降低涤纶纤维的断裂强度和断裂伸长，当涤纶纤维的断裂强度低至和天然棉纤维和毛纤维相当时其断裂伸长必然远高于天然棉纤维和毛纤维；当涤纶纤维断裂伸长低至和天然棉纤维和毛纤维相当或略高于后者时，涤纶纤维的断裂强度必然远高于天然棉纤维和毛纤维，这两种问题导致涤纶纯纺或混纺织物的抗起毛起球性能较低。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的为提供一种抗起毛起球性能好、断裂强度和断裂伸长率双低仿棉型涤纶短纤维，本发明的第二目的为提供该仿棉型涤纶短纤维的制备方法。

技术方案：本发明的仿棉型涤纶短纤维，以特性粘度为0.58-0.64dl/g的聚酯切片为原料，涤纶短纤维的断裂强度为2.0-3.8cN/dt，涤纶短纤维的断裂伸长率为5-20％。

本发明的仿棉型涤纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：

在挤压螺杆的进料段、预热段和熔融段对聚酯切片进行熔融，熔融温度高于切片熔点30-40℃，在螺杆的混合和计量段降温至切片熔点以上5-30℃，同时保证螺杆的混合和计量段温度低于预热段和熔融段温度10-30℃，纺丝、牵伸及卷曲，制得仿棉型涤纶短纤维。

本发明得到一种断裂强度和断裂伸长均接近于棉纤维的仿棉型涤纶短纤维，本发明针对聚酯的热塑性本质(在较高的温度下、较宽的温度范围内熔体保持极好的流动性、保证纤维具有较高的强度和伸长即韧性)及现有生产技术的特点(高温熔融高温纺丝，温度以不出现较大的热降解为高限)进行改进，合理利用熔体破裂原理，采用高温熔融超低温纺丝技术，在挤压螺杆的进料段、预热段和熔融段进行高温熔融以保证切片顺利进料及完全熔融，在纺丝段进行低温冷却以达到既降低熔体的流动性又同时保证熔体具有一定的热塑性可以顺利纺丝，得到的原丝强度、伸长均有降低，延展性能降低，保证了成品纤维具有较低的断裂强度和断裂伸长。本发明的切片熔点为DSC测试Tm峰值。

本发明采用高温熔融、超低温纺丝技术，合理利用聚酯熔体破裂原理对纤维性能的影响。所采用的聚酯切片特性粘度为0.58-0.64dl/g，端羧基和二甘醇含量与常规聚酯相同。

进一步地，进料段温度为270-285℃。预热段和熔融段温度为285-295℃，以保证切片高温熔融完全。

优选的，混合和计量段温度为262-278℃。输送管道和箱体温度与螺杆的混合和计量段设定一致。

在熔体温度为262-278℃下进行纺丝、牵伸及卷曲。纺丝速度为1100-1300m/min。纺丝过程中，控制应力-应变拉伸中原丝的断裂伸长率为200-350％。纺丝过程中，控制应力-应变拉伸中原丝的断裂强度为0.8-1.2cN/dt。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明的仿棉型涤纶短纤维的断裂强度和断裂伸长率双低，二者均接近于棉纤维，断裂强度为2.0-3.8cN/dt，伸长为5-20％；本发明生产的仿棉型涤纶短纤维可以是纯纺或与棉混纺，所得织物的抗起毛起球效果优于现有抗起毛起球型涤纶短纤半级到一级；本发明的制备方法操作简单，易于实现。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

(1)熔融纺丝

采用特性粘度为0.580dl/g的低粘PET切片为原料，投入真空转鼓或沸腾床式预结晶干燥器进行预结晶干燥，干燥工艺与正常特性粘度(0.680dl/g左右)的聚酯切片相同。

将预结晶干燥完毕的低粘PET切片，加入螺杆挤出机进行熔融纺丝。螺杆进料段温度设定为270℃，预热段和熔融段设定285℃，混合和计量段设定262℃，输送管道和箱体温度与螺杆计量段设定一致，纺丝组件压力控制在10Mpa左右，纺丝速度1100m/min，风速设定0.3±0.03m/s，所得原丝断裂伸长为350.0％，断裂强度控制在0.80cN/dt。

(2)后加工

原丝通过集束、牵伸、定型、卷曲、切断等多个步骤得到成品短纤后打包。总牵倍设定为3.3倍，第一牵伸倍率3.0倍，第二牵伸倍率1.1倍，紧张热定型温度150℃，其他工艺设定与常规粘度PET原丝相近，以保证生产运行稳定。

所得短纤的断裂强度为2.00cN/dt，断裂伸长为20％。采用该短纤进行纺纱，得到的针织物抗起毛起球等级为4.0。

实施例2

(1)熔融纺丝

采用特性粘度为0.610dl/g的低粘PET切片为原料，投入真空转鼓或沸腾床式预结晶干燥器进行预结晶干燥，干燥工艺与正常特性粘度(0.680dl/g左右)的聚酯切片相同。

将预结晶干燥完毕的低粘PET切片，加入螺杆挤出机进行熔融纺丝。螺杆进料段温度设定为275℃，预热段和熔融段设定290℃，混合和计量段设定268℃，输送管道和箱体温度与螺杆计量段设定一致，纺丝组件压力控制在10Mpa左右，纺丝速度1260m/min，风速设定0.3±0.03m/s，所得原丝断裂伸长为200.0％，断裂强度控制在0.83cN/dt。

(2)后加工

原丝通过集束、牵伸、定型、卷曲、切断等多个步骤得到成品短纤后打包。总牵倍设定为3.2倍，第一牵伸倍率2.8倍，第二牵伸倍率1.1倍，紧张热定型温度150℃，其他工艺设定与常规粘度PET原丝相近，以保证生产运行稳定。

所得短纤的断裂强度为2.41cN/dt，断裂伸长为11.5％。采用该短纤进行纺纱，得到的针织物抗起毛起球等级为4.0。

实施例3

(1)熔融纺丝

采用特性粘度为0.640dl/g的低粘PET切片为原料，投入真空转鼓或沸腾床式预结晶干燥器进行预结晶干燥，干燥工艺与正常特性粘度(0.680dl/g左右)的聚酯切片相同。

将预结晶干燥完毕的低粘PET切片，加入螺杆挤出机进行熔融纺丝。螺杆进料段温度设定为285℃，预热段和熔融段设定295℃，混合和计量段设定278℃，输送管道和箱体温度与螺杆计量段设定一致，纺丝组件压力控制在11Mpa左右，纺丝速度1300m/min，风速设定0.3±0.03m/s，所得原丝断裂伸长为316.4％，断裂强度控制在0.1.2cN/dt。

(2)后加工

原丝通过集束、牵伸、定型、卷曲、切断等多个步骤得到成品短纤后打包。总牵倍设定为3.3倍，第一牵伸倍率3.0倍，第二牵伸倍率1.1倍，紧张热定型温度150℃，其他工艺设定与常规粘度PET原丝相近，以保证生产运行稳定。

所得短纤的断裂强度为3.80cN/dt，断裂伸长为5％。采用该短纤进行纺纱，得到的针织物抗起毛起球等级为4.0。

对比例1

本对比例的操作步骤和检测方法与实施例1相同，工艺参数见表1。

对比例2

本对比例的操作步骤和检测方法与实施例1相同，工艺参数见表1。

对比例3

本对比例的操作步骤和检测方法与实施例1相同，工艺参数见表1。

表1实施例与对比例的工艺与纤维物理指标

织物及抗起毛起球性能测试

织物起毛起球测试方法：马丁代尔法，国内标准执行GB/T4802.2，国际标准执行ISO 12945-2，YG(B)401T马丁代尔耐磨及起球性能实验仪。

环锭纺纺纱机纺制纱线，控制纱线规格19.5Tex，普通捻度，捻系数330。

ZJ-S4R0681凹凸牌双面针织机织造，8根进纱，纬平纹组织。

将本发明纺制的仿棉型涤纶短纤维在上述同一工艺下进行纺纱、织造，得到的针织物抗起毛起球等级为4.0。

Claims (9)

1.一种仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述涤纶短纤维以特性粘度为0.58-0.64dl/g的聚酯切片为原料，所述涤纶短纤维的断裂强度为2.0-3.8cN/dt，所述涤纶短纤维的断裂伸长率为5-20%；所述仿棉型涤纶短纤维的制备方法，包括如下步骤：在挤压螺杆的进料段、预热段和熔融段对聚酯切片进行熔融，预热段和熔融段温度高于切片熔点30-40℃，在螺杆的混合和计量段降温至切片熔点以上5-30℃，同时保证螺杆的混合和计量段温度低于预热段和熔融段温度10-30℃，纺丝、牵伸及卷曲，制得仿棉型涤纶短纤维。

2.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述进料段温度为270-285℃。

3.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述预热段和熔融段温度为285-295℃。

4.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述混合和计量段温度为262-278℃。

5.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：输送管道和箱体温度与螺杆的混合和计量段设定一致。

6.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：在熔体温度为262-278℃下进行纺丝、牵伸及卷曲。

7.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述纺丝速度为1100-1300m/min。

8.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述纺丝过程中，控制应力-应变拉伸中原丝的断裂伸长率为200-350%。

9.根据权利要求1所述仿棉型涤纶短纤维，其特征在于：所述纺丝过程中，控制应力-应变拉伸中原丝的断裂强度为0.8-1.2 cN/dt。