CN1308148A - 远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学化工、聚合物、化纤制造领域的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维及其制作方法,它将0.3－0.5μm的复合无机远红外超细材料,与钛酸酯类偶联剂和表面活性剂一同加入到高速搅拌机中进行干法表面处理,表面处理后的超细材料粉体与聚酯载体在高速混合机中混合,得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出,其工作温度较常规制作色母粒温度低10－30℃,将上述得到的远红外母粒和聚酯切片经计量加料器加料送至混合器混合,然后送至制作中空三维卷曲纤维的螺杆纺丝机进行纺丝,最后得到的成品即为本发明远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维。

Description

远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维及其制作方法

本发明涉及一种化学化工、聚合物、化纤制造领域的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维及其制作方法。

一般用两种方法来制造远红外纺织品：一是在纺织品的表面涂复远红外材料；二是在化纤纺丝液中(包括熔纺和湿纺)掺入远红外材料制成远红外纤维，然后再加工成远红外纺织品。前者易于加工，节省远红外材料；后者耐洗涤，手感比较好。红外纺织品的保温保健功能的强弱与所选用的远红外材料的配方、用量、粒径、在纤维中的分布以及纤维织物的形态等因素有关。现有的远红外聚酯纤维的截面为实心的，它具有保健效果，但膨松性、保暖性较差。而且现有的远红外聚酯纤维所用的远红外粉体的粒径较大，在聚酯中的分散性较差，而用远红外聚酯纤维制成中空三维卷曲聚酯纤维时，对远红外聚酯纤维中的远红外超细材料粉体的粒径及它在母粒和纤维中的分散性有更高的要求，如果粒径过大，或分散性不好，则在制作中空三维卷曲聚酯纤维的过程中，易造成过滤网阻塞和喷丝孔阻塞，甚至无法适应现有中空纤维的生产工艺，不能制成三维卷曲中空纤维。

现有的中空三维卷曲聚酯纤维截面为中空，它的膨松性、保暖性较好，常用于保暖内衬、床上用品、填充料等。由于其特殊的加工条件和较薄的中空内壁，加工难度大于常规纤维。且它不具有保健功能。

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种将远红外纤维和中空三维卷曲聚酯纤维的特点加以综合，既具有很好的膨松性、保暖性，又具有很好的保健功能的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维及其制作方法。

本发明的技术解决方案：

一种远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维，其特征在于它采用平均粒径为0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料和添加剂及聚酯切片制成远红外母粒，其各成份的重量百分比为：

0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料     20-40％

钛酸酯类偶联剂                         1-3％

表面活性剂                             0.5-1.5％

聚酯载体                               余量。

将上述远红外母粒与聚酯切片制成远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维，其各成份的重量百分比为：

远红外母粒                       8-12％

聚酯切片                         余量。

一种远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于它主要是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，该中空三维卷曲聚酯纤维中含有由至少三种物质经过复合加工的远红外辐射添加剂。纤维中的远红外辐射添加剂的颗粒具有0.3-0.5微米的粒径分布和0.4微米的平均粒径。具体制作方法是将多种远红外无机材料，其基本成份为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆的混合体，用超细气流粉碎机粉碎，粉碎至其粒径在0.3-0.5μm，将粉碎后的远红外无机材料粉体置于高温炉中烧结，烧结温度为800-1100℃，烧结冷却后再粉碎，使粒径仍控制在0.3-0.5μm，，得到0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料，将它与铁酸酯类偶联剂和表面活性剂一同加入到高速搅拌机中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酯载体在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，其工作温度较常规制作色母粒温度低10-30℃，以保证原料载体不降解，将上述得到的远红外母拉和聚酯切片经计量加料器加料送至混合器混合，然后送至制作中空三维卷曲纤维的螺杆纺丝机进行纺丝，最后得到的成品即为本发明远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维。

本发明将远红外纤维和中空三维卷曲聚酯纤维的特点加以综合，既具有很好有膨松性、保暖性，又具有很好的保健功能，并产生协同效应，保温保健功能比上述两类产品更胜一筹。本发明产品的物理性能符合常规产品的合格品检验指标，其远红外全波长辐射率为0.82-0.84，其8-25μm波段内远红外积分辐射率为0.84，其红外热象温升比普通纤维高1.5-3℃。本发明产品用途较广，可做为保暖材料，如床上用品、冬衣内胆，鞋帽内衬等，也可做为保健用品，如各种护垫、护衬等。其制品可以辅助治疗与微循环障碍有关的病症，尤其适合于中老年及体弱病患者。

图1是本发明纤维产品的截面放大示意图。

本发明采用平均粒径为0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料和添加剂及聚酯切片制成远红外母粒，其各成份的重量百分比为：

0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料    20-40％

铁酸酯类偶联剂     1-3％

表面活性剂         0.5-1.5％

聚酯载体           余量。

将上述远红外母粒与聚酯切片制成远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维，其各成份的重量百分比为：

远红外母粒         8-12％

聚酯切片           余量。

具体方法如下：

将多种远红外无机材料，其基本成份为二氧化硅、三氧化二锅、二氧化钛、二氧化锆(也可含有三氧化二铁)的混合体，用超细气流粉碎机粉碎，粉碎至其粒径在0.3-0.5μm，将粉碎后的远红外无机材料粉体置于高温炉中烧结，烧结温度为800-1100℃，烧结冷却后再粉碎，使粒径仍控制在0.3-0.5μm。这样即得到0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料，将它与添加剂(本发明的添加剂中同时含有钛酸酯类和表面活性剂类)，即钛酸酯类偶联剂和表面活性剂一同加入到高速搅拌机中进行干法表面处理。钛酸酯类的亲有机端可以是三(二辛基焦磷酸酯酰基)、二(二辛基磷酸酯酰基)、三(十二烷基苯磺酰基)、硬酸，其中优选的为三(二辛基焦磷酸酯酰基)。表面活性剂类可以是硬酯酸锌、硬酯酸钙、硬酯酸、亚乙基双硬脂酰胺、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺，其中优选的为亚乙基双硬脂酰胺。表面处理后的超细材料粉体与聚酯载体(如对苯二甲酸乙二醇酯切片，或对苯二甲酸丁二醇酯切片等)在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，其工作温度较常规制作色母粒温度低10-30℃，以保证原料载体不降解(因制作远红外母粒时，加进的超细粒子量较大)。

将上述得到的远红外母粒和聚酯切片经计量加料器加料送至混合器混合，然后送至制作中空三维卷曲纤维的螺杆纺丝机进行纺丝，最后得到的成品即为本发明远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维。其纤维产品的结构见图1，在它的环形横截面基质1内均匀分布着远红外超细无机微料2。

本发明优选地使用了具有0.3-0.5μm的粒径分布和0.4μm的平均粒径的远红外辐射添加剂。远红外辐射添加剂虽然经过表面处理，但若不选择上述粒径分布范围的远红外辐射添加剂则仍然达不到理想的分散状态。若粒径小于0.2μm，颗粒之间的凝聚仍然很明显，出现断丝和纺丝组件压力迅速升高，影响纤维生产过程的平稳进行；若粒径大于0.5μm也会导致上述问题，而且对设备和磨损也更大。

本发明纤维的制造过程中优选地采用了10-20目的三氧化二铝滤砂以及200-250目的金属丝网过滤含有远红外辐射添加剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝熔体。若采用10目以下的滤砂以及200目以下的金属丝网过滤，则过滤层对熔体的过滤和均化的作用较差，纺丝孔易堵塞；若采用20目以上的滤砂以及250目以上的金属丝网过滤，则过滤层易堵塞，纺丝组件的使用周期也比较短；另一方面，滤砂可以采用三氧化二铝、海砂、玻璃珠等，但海砂、玻璃珠易吸附远红外辐射添加剂引起添加剂颗粒的凝聚，阻塞过滤层，造成纺丝困难。因此优选地采用三氧化铝滤砂更好。

本发明纤维的制造过程中优选地采用了陶瓷的或喷镀陶瓷的卷绕机导辊、喂入轮及部分牵伸机部件来加工本发明纤维。因为在本发明纤维的表面上有高硬度的远红外辐射添加剂颗粒存在，生产过程中远红外辐射添加剂高速度地与设备的表面摩擦造成磨损。所以，本发明纤维的制造过程中优选地采用了陶瓷的或喷镀陶瓷的卷绕机导辊、喂入轮及部分牵伸机部件来加工本发明纤维。

常规中空三维卷曲聚酯纤维制造过程中的纺丝速度约为800-1000米/分钟。本发明纤维中因含有远红外辐射添加剂颗粒导致初生丝的断裂伸长大大增加，给后道牵伸工序带来了困难。本发明纤维的制造过程中的纺丝速度应为1150米/分钟以上，可以获得具有适当断裂伸长的初生丝。

实施例1：

取基本成份为二氧化硅(28.5％)、三氧化二铝(4％)、二氧化钛(61％)、二氧化锆(6.5％)混合体的多种远红外无机材料，用超细气流粉碎机粉碎至粒径为0.45μm，然后置于高温炉中在900℃温度下烧结，烧结冷却后再粉碎，粒径仍控制在0.45μm，得到复合无机远红外超细粉。取该超细粉体40份，三(二辛基焦磷酸基)钛酸酯3份，亚乙基双硬脂酰胺1份，再取聚对苯二甲酸乙二醇酯载体56份，将它们一同在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，切粒，具体母粒共混工艺如下：

  螺杆各区温度℃         压力    主螺杆转速    喂料螺杆转速工  Ⅰ   Ⅱ    Ⅲ    Ⅳ    0.1MPa    135-165rpm       30-32rpm艺 206   242   247   247条-210  -252  -250  -253件

取上述制得的远红外母粒9.4份与涤纶切片90.6份共混纺丝。纺丝速度1180米/分，拉伸倍数约3倍。成品纤维规格6.67分特*64MM,强度3.01厘牛/分特，伸度36.3％，中空度29％。成品纤维内含远红外无机超微粒子3.8％，纤维的远红外全波长辐射率为0.82-0.84，其中8-25μm波段内远红外积分辐射率为0.84。

实施例2：

用含有约4％远红外辐射添加剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体制造本发明纤维，采用了16目的三氧化二铝滤砂以及250目的金属丝网过滤熔体，在1180米/分钟的卷绕速度下纺丝，后牵伸3.033倍。至72小时纺丝正常，所得纤维为合格品。

实施例3：

同上熔体采用40目的海砂及250目的金属丝网过滤，同上条件下纺丝卷绕。至36小时时纺丝正常，所得纤维为合格品。

实施例4：

同上熔体采用40目的海砂及375目的金属丝网过滤，同一条件下纺丝卷绕。18小时后纺丝压力迅速上升，出现断丝。

实施例5：

同上熔体采用16目的三氧化二铝滤砂以及250目的金属丝网过滤熔体，在900米/分钟的卷绕速度下纺丝，所得的初生纤维的断裂伸长达3.5倍，给后加工带来困难。

Claims (9)

1、一种远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维，其特征在于它采用平均粒径为0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料和添加剂及聚酯切片制成远红外母粒，其各成份的重量百分比为：

0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料    20-40％

铁酸酯类偶联剂                         1-3％

表面活性剂                            0.5-1.5％

聚酯载体                                余量。

将上述远红外母粒与聚酯切片制成远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维，其各成份的重量百分比为：

远红外母粒                            8-12％

聚酯切片                                余量。

2、一种远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于它主要是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，该中空三维卷曲聚酯纤维中含有由至少三种物质经过复合加工的远红外辐射添加剂。

3、根据权利要求2所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于纤维中的远红外辐射添加剂的颗粒具有0.3-0.5微米的粒径分布和0.4微米的平均粒径。

4、根据权利要求2所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于将多种远红外无机材料，其基本成份为二氧化硅、三氧化二锅、二氧化钛、二氧化锆的混合体，用超细气流粉碎机粉碎，粉碎至其粒径在0.3-0.5μm，将粉碎后的远红外无机材料粉体置于高温炉中烧结，烧结温度为800-1100℃，烧结冷却后再粉碎，使粒径仍控制在0.3-0.5μm，得到0.3-0.5μm的复合无机远红外超细材料，将它与钛酸酯类偶联剂和表面活性剂一同加入到高速搅拌机中进行干法表面处理，表面处理后的超细材料粉体与聚酯载体在高速混合机中混合，得到的混合粉料送到双螺杆挤出机中共混挤出，其工作温度较常规制作色母粒温度低10-30℃，以保证原料载体不降解，将上述得到的远红外母粒和聚酯切片经计量加料器加料送至混合器混合，然后送至制作中空三维卷曲纤维的螺杆纺丝机进行纺丝，最后得到的成品即为本发明远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维。

5、根据权利要求4所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于所述钛酸酯类的亲有机端或是三(二辛基焦磷酸酯酰基)、或二(二辛基磷酸酯酰基)、或三(十二烷基苯磺酰基)、或硬酸，其中优选的为三(二辛基焦磷酸酯酰基)。

6、根据权利要求4所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于所述表面活性剂类或是硬酯酸锌、或硬酯酸钙、或硬酯酸、或亚乙基双硬脂酰胺、或氧化聚乙烯蜡、或芥酸酰胺，其中优选的为亚乙基双硬脂酰胺。

7、根据权利要求2所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于该纤维的制造过程中应采用10-20目的三氧化二铝颗粒和200-250目的金属丝网过滤熔体。

8、根据权利要求2所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于该纤维的制造过程中应采用陶瓷的或喷镀陶瓷的卷绕机导辊、喂入轮及部分牵伸机部件来加工纤维。

9、根据权利要求2所述的远红外辐射中空三维卷曲聚酯纤维的制作方法，其特征在于该纤维的制造过程中应采用大于1150米/分钟的卷绕速度来加工纤维。