CN114959928A - 一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺 - Google Patents

一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及服装面料技术领域，具体公开了一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，包括以下步骤：（1）将PTT切片、色母粒、纳米碳酸钙、环氧扩链剂、多孔无机硅混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；（2）将PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体二；（3）将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；（4）将步骤（1）得到的混合熔体一、步骤（2）得到的混合熔体二和步骤（3）得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却、卷绕，制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺步骤制得双色海岛复合加弹丝。本申请制备的双色海岛复合加弹丝具有较快的染色速率，同时具有较强的染色牢度。

Description

一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺
技术领域
本申请涉及服装面料技术领域，更具体而言涉及一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺。
背景技术
海岛纤维是一种成分分散于另一种成分中，好像海中有许多岛屿，母体相当于“海”，纤维截面中分散相呈“岛”状态，“岛”与“海”成分在纤维的轴向上是连续、密集、均匀分布的。
海岛纤维的岛组分一般采用聚酯(PET)或聚酰胺(PA)，与其复合的海组分可以用聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA6或PA66)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)以及丙烯酸酯共聚物或改性聚酯等。
由于海岛纤维单丝纤度特别细，比表面积大，因而使海岛纤维相对吸收染料少，因而很难染成深色。
发明内容
为了改善海岛纤维很难染成深色的问题，本申请提供一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺。
本申请提供的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将PTT切片、色母粒、纳米碳酸钙、环氧扩链剂、多孔无机硅混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；
(2)将PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体二；
(3)将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
(4)将步骤(1)得到的混合熔体一、步骤(2)得到的混合熔体二和步骤(3)得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却、卷绕，制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺步骤制得双色海岛复合加弹丝。
通过采用上述技术方案，PTT切片与环氧扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，加入色母粒，色母粒分子向PTT表面和内部扩散，依靠库仑力、范德华力和氢键使色母粒分子黏附于PTT上，进而使PTT染色，而这些支化链分子发生一定程度的交联，同时，环氧扩链剂的加入，增加了PTT中极性基团数量，因而可加快PTT的上染，进一步加强了色母粒分子与PTT的粘结性，进而增加了染色的牢度。
纳米碳酸钙表面能小，在基质中的分散性和分散稳定性高，从而与PTT有较高相容性，不仅加快了PTT的上染速率，而且进一步增加了PTT的染色牢度，多孔无机硅富含硅醇基的多孔结构，能够进一步吸附色母粒分子，同时与PTT的支化链分子发生吸附，进一步增加上染的牢度，而纳米碳酸、多孔无机硅与PTT的亲合性好，可有效增加或调节材料刚性、韧性以及弯曲强度，提高PTT的综合性能。
纳米氧化锌具有极高的化学活性和优异的催化性，同时具有抗红外线、紫外线辐射及杀菌功能，棕榈酸钠分散剂使纳米氧化锌具有较好的分散性、稳定性，与PA切片具有较好的相容性，进一步提高氧化锌的耐光性和耐候性。PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合能有效地减少静电的作用，进一步提高PA切片的抗拉伸能力，同时具有很好的透气性，能有效地提高对人体的舒适度。
以COPET作为海组分，PTT添加色母粒作为一个岛组分，PA切片不添加色母粒作为另一岛组分，采用三组份复合纺丝设备及纺丝组件，从喷丝板喷出双色海岛复合熔体，经冷却、上油、卷绕，先制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺制得双色海岛聚酯加弹丝。用该纤维织成的织物，经碱减量后，不需再进行后道染色，即可得到双色海岛超细纤维织物。海组分为碱溶性共聚酯，岛组分由两种构成，一种是不着色的PA，一种是着色的PTT，两种颜色不同的岛组分实现了纤维双色的效果。
优选的，步骤(1)中，所述环氧类扩链剂包括缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂，所述缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为1.5-3:1。
通过采用上述技术方案，缩水甘油酯型环氧树脂的环氧当量高，是多官能度，交联密度大，脂肪族环氧树脂具有较高的黏性，粘接强度高在环氧树脂的化学结构中含有脂肪族羟基、醚基和极为活泼的环氧基，羟基、醚基都具有很高的极性，这些均使环氧树脂有很强的黏合力。缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂配合使用，进一步提高PTT切片的上染率以及黏性，有助于后续的加弹丝的制备。
优选的，步骤(1)中，所述PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:0.75-1.25。
通过采用上述技术方案，在PTT切片的熔融密炼扩链改性中，环氧扩链剂的加入是PTT发生扩链反应，产生大量的支化链分子，当环氧扩链剂的质量过多时，少部分PTT分子链可能发生断裂，进而影响PTT的分子黏性。
优选的，步骤(1)中，所述PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为5-10:1-2:1。
通过采用上述技术方案，PTT切片、纳米碳酸钙与多孔无机硅混合，使纳米碳酸、多孔无机硅与PTT之间具有较好的亲合性，进一步增加上染的牢度，同时加快了PTT的上染速率，PTT切片、纳米碳酸钙、多孔无机硅的质量比在一定范围之内，具有较高的上染的牢度和上染速率。
优选的，步骤(2)中，所述PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为6-12:3-5:1。
通过采用上述技术方案，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，棕榈酸钠分散剂减小纳米氧化锌团聚的机率，进一步使纳米氧化锌与PA切片具有较好的相容性，进而增加PA切片的力学性能，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比在一定范围之内，具有很好的透气性，能有效地提高对人体的舒适度。
优选的，步骤(3)中，所述混合熔体一、混合熔体二和COPET熔体的质量比为30-40:40-50:10-30。
通过采用上述技术方案，混合熔体一、混合熔体二和COPET熔体的质量比在一定范围之内，得到双色海岛超细纤维织物，一种是不着色的PA，一种是着色的PTT，两种颜色不同的岛组分实现了纤维双色的效果。
优选的，步骤(3)中，所述的加弹工艺为：第一热箱温度170-190℃，第二热箱温度190-210℃，拉伸假捻D/Y比2.0-2.2，牵伸倍数1.7-1.8，加工速度为450-650m/min。
优选的，步骤(3)中，所述的双色海岛聚酯预取向丝为180-250dtex/12-24f×37i。
优选的，步骤(3)中，所述的双色海岛聚酯加弹丝为100-125dtex/24-48f×37i。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请以COPET作为海组分，PTT添加色母粒作为一个岛组分，PA切片不添加色母粒作为另一岛组分，采用三组份复合纺丝设备及纺丝组件，从喷丝板喷出双色海岛复合熔体，经冷却、上油、卷绕，先制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺制得双色海岛聚酯加弹丝。用该纤维织成的织物，经碱减量后，不需再进行后道染色，即可得到双色海岛超细纤维织物。海组分为碱溶性共聚酯，岛组分由两种构成，一种是不着色的PA，一种是着色的PTT，两种颜色不同的岛组分实现了纤维双色的效果。
2、本申请中PTT切片与环氧扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，加入色母粒，色母粒分子向PTT表面和内部扩散，依靠库仑力、范德华力和氢键使色母粒分子黏附于PTT上，进而使PTT染色，而这些支化链分子发生一定程度的交联，同时，环氧扩链剂的加入，增加了PTT中极性基团数量，因而可加快PTT的上染，进一步加强了色母粒分子与PTT的粘结性，进而增加了染色的牢度。
3、本申请中纳米碳酸钙在基质中的分散性和分散稳定性高，从而与PTT有较高相容性，不仅加快了PTT的上染速率，而且进一步增加了PTT的染色牢度，多孔无机硅富含硅醇基的多孔结构，能够进一步吸附色母粒分子，同时与PTT的支化链分子发生吸附，进一步增加上染的牢度，而纳米碳酸、多孔无机硅与PTT的亲合性好，可有效增加或调节材料刚性、韧性以及弯曲强度，提高PTT的综合性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将30kg PTT切片、色母粒、纳米碳酸钙、环氧扩链剂、多孔无机硅混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；环氧类扩链剂包括缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为2:1；PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:1；PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为8:1.5:1；
(2)将PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体二；PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为9:4:1；
(3)将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
(4)将步骤(1)得到的混合熔体一、步骤(2)得到的混合熔体二和步骤(3)得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却、卷绕，制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺步骤制得双色海岛复合加弹丝。
其中，混合熔体一、混合熔体二和COPET熔体的质量比为30:40:30；
加弹工艺为：第一热箱温度180℃，第二热箱温度190℃，拉伸假捻D/Y比2.0，牵伸倍数1.8，加工速度为550m/min；
PTT切片：特性粘数1.02dL/g，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度280-300℃；
PA切片：特性粘数0.825dL/g，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度270-280℃；
COPET切片：特性粘数0.72dL/g，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度260-280℃；
色母粒为炭黑，有效成份为25％、炭黑分散相粒径小于300nm的母粒，色母粒含水率小于80ppm；
双色海岛聚酯预取向丝为180dtex/12-24f×37i；双色海岛聚酯加弹丝为100dtex/24-48f×37i。
实施例2
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为1.5:1。
实施例3
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为3:1。
实施例4
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为3.5:1。
实施例5
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:0.75。
实施例6
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:1.25。
实施例7
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:1.5。
实施例8
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为5:1:1。
实施例9
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为10:2:1。
实施例10
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为12:0.5:1。
实施例11
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为6:5:1。
实施例12
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为12:3:1。
实施例13
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为14:6:1。
实施例14
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，混合熔体一、混合熔体二和COPET熔体的质量比为40:50:10。
对比例
对比例1
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，用等量的纳米碳酸钙替换多孔无机硅。
对比例2
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，用等量的多孔无机替换硅纳米碳酸钙。
对比例3
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，用等量的色母粒替换环氧扩链剂。
对比例4
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，用等量的纳米氧化锌替换棕榈酸钠分散剂。
对比例5
一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，与实施例1的区别在于，用等量的棕榈酸钠分散剂替换纳米氧化锌。
性能检测试验
将实施例1-14和对比例1-5制备的双色海岛聚酯加弹丝的断裂强度和断裂伸长率进行测试，测试标准为：《GB/T 14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法》。
上染率，即上染到纤维上的染料量和最初染浴中染料总量之比；
色牢度，参照GB/T6151-2016测试，具体结果参见表1所示。
表1实施例1-14和对比例1-5制备的双色海岛聚酯加弹丝的性能测试结果
Figure BDA0003680418080000071
由表1数据可以看出，按照实施例1-14方法制备的双色海岛聚酯加弹丝具有较好的上染率、耐洗色牢度、断裂强度和断裂伸长率；实施例1制备的双色海岛聚酯加弹丝的各项性能最优，上染率为98.9％，耐洗色牢度达到5级，断裂强度为3.9cN/dtex，断裂伸长率为35％。
实施例4中缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为3.5:1，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为97.5％。可见，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比变化影响双色海岛聚酯加弹丝的上染率，缩水甘油酯型环氧树脂的交联密度大，脂肪族环氧树脂具有较高的黏性，缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂配合使用，进一步提高PTT切片的上染率以及黏性，有助于后续的加弹丝的制备；实施例7中PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:1.5，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为97.2％。可见，PTT切片和环氧扩链剂的质量比变化影响双色海岛聚酯加弹丝的上染率，环氧扩链剂的加入，增加了PTT中极性基团数量，因而可加快PTT的上染，进一步加强了色母粒分子与PTT的粘结性，进而增加了染色的牢度。
实施例10中PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为12:0.5:1，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为98.1％。可见，PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比变化影响双色海岛聚酯加弹丝的上染率，PTT切片、纳米碳酸钙与多孔无机硅混合，使纳米碳酸、多孔无机硅与PTT之间具有较好的亲合性，进一步增加上染的牢度，同时加快了PTT的上染速率；实施例13中PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为14:6:1，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为37％。可见，PPA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比变化影响双色海岛聚酯加弹丝的力学性能，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，使纳米氧化锌与PA切片具有较好的相容性，进而增加PA切片的力学性能。
对比例1中不添加多孔无机硅，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为92％，耐洗色牢度为4-5级，断裂强度为3.4cN/dtex，断裂伸长率为38％。可见，多孔无机硅影响双色海岛聚酯加弹丝的各项性能，多孔无机硅能够进一步吸附色母粒分子，与PTT的支化链分子发生吸附，进一步增加上染的牢度。
对比例2中不添加纳米碳酸钙，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为90％，耐洗色牢度为4-5级，断裂强度为3.3cN/dtex，断裂伸长率为39％可见，纳米碳酸钙影响双色海岛聚酯加弹丝的各项性能，纳米碳酸钙能够与PTT有较高相容性，不仅加快了PTT的上染速率，而且进一步增加了PTT的染色牢度。
对比例3中不添加环氧扩链剂，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为70％，耐洗色牢度为4级，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为35％可见，环氧扩链剂影响双色海岛聚酯加弹丝的染色性能，PTT切片与环氧扩链剂发生扩链反应，环氧扩链剂的加入，增加了PTT中极性基团数量，因而可加快PTT的上染，进一步加强了色母粒分子与PTT的粘结性，进而增加了染色的牢度。
对比例4中不添加棕榈酸钠分散剂，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为98％，耐洗色牢度为5级，断裂强度为3.1cN/dtex，断裂伸长率为30％可见，棕榈酸钠分散剂主要影响双色海岛聚酯加弹丝的力学性能，棕榈酸钠分散剂使纳米氧化锌具有较好的分散性、稳定性，与PA切片具有较好的相容性，进一步提高氧化锌的耐光性、耐候性和拉伸性能。
对比例5中不添加纳米氧化锌，从表1中看出，制备的双色海岛聚酯加弹丝的上染率为98％，耐洗色牢度为5级，断裂强度为3.0cN/dtex，断裂伸长率为32％可见，纳米氧化锌主要影响双色海岛聚酯加弹丝的力学性能，PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合能有效地减少静电的作用，进一步提高PA切片的抗拉伸能力，能有效地提高对人体的舒适度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将PTT切片、色母粒、纳米碳酸钙、环氧扩链剂、多孔无机硅混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；
（2）将PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体二；
（3）将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
（4）将步骤（1）得到的混合熔体一、步骤（2）得到的混合熔体二和步骤（3）得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却、卷绕，制得双色海岛聚酯预取向丝，然后经加弹工艺步骤制得双色海岛复合加弹丝。
2.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述环氧类扩链剂包括缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂，所述缩水甘油酯型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为1.5-3:1。
3.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述PTT切片和环氧扩链剂的质量比为100:0.75-1.25。
4.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述PTT切片、纳米碳酸钙和多孔无机硅的质量比为5-10:1-2:1。
5.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（2）中，所述PA切片、纳米氧化锌和棕榈酸钠分散剂的质量比为6-12:3-5:1。
6.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述混合熔体一、混合熔体二和COPET熔体的质量比为30-40:40-50:10-30。
7.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述的加弹工艺为：第一热箱温度170-190℃，第二热箱温度190-210℃，拉伸假捻D/Y比2.0-2.2，牵伸倍数1.7-1.8，加工速度为450-650m/min。
8.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述的双色海岛聚酯预取向丝为180-250dtex/12-24f×37i。
9.根据权利要求1所述的一种双色海岛复合加弹丝的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述的双色海岛聚酯加弹丝为100-125dtex/24-48f×37i。
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