CN1676685A - 三组份自卷曲长丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以三组份熔融复合纺丝的方式制备具有超细结构的自卷曲长丝的生产方法。本发明的三组分纤维是单丝纤度为1－6分特，孔数为(12－72)×2的长丝纤维，所述纤维具有在热定型后至少7％卷曲收缩率值，碱处理后至少20％卷曲收缩率值，单丝截面为并列或偏心皮芯型的园形、椭园形、或雪人形，该截面的一侧具有不规则的片状结构，外侧纤度为0.3－0.8分特，三组份自卷曲长丝的生产方法步骤是：切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—成形卷绕—欠伸定型；本发明通过纺丝组件进行混合，并与热收缩率大的组份进行并列型或偏心皮芯型复合的方式，使得产品在后整理中能将易溶组份溶除，使自卷曲丝的外侧开纤，纤维变细，模量变小，卷曲收缩率、手感、舒适性都得到明显改善。

Description

三组份自卷曲长丝的生产方法
                            技术领域
本发明涉及一种以三组份熔融复合纺丝的方式制备具有超细结构的自卷曲长丝的生产方法。更准确地说，本发明涉及这样一种方法：将三种组份从同一喷丝板挤出，通过冷却欠伸定型制造纤维。
                            背景技术
在现有技术中，化纤纺织品原料市场上能够有批量的复合纺产品就复合形态而言可分为海岛、剥离型和皮芯型三类，并列型生产技术在上世纪80年代后期开始研究，但至今未能在工业上应用，究其原因在于二种热力学性能不同的双组份在纺丝小孔中的流动黏度即流变性能差异较大，容易使喷出的丝条产生弯曲，贴向喷丝板面造成飘丝、断丝等质量问题。自卷曲长丝是一种不需要加弹的具有永久性卷曲、弹性回复率达95％以上的双组份并列型或偏心皮芯型纤维，但其卷曲收缩率仅在10％左右，手感、舒适性都需要进一步改进，卷曲收缩率需要进一步提高。
                            发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺设计合理、运行稳定、产品卷曲收缩率高、手感和舒适性好的自卷曲长丝的生产方法。
本发明方法是采用这样的工艺步骤实现的：切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—成形卷绕—欠伸定型；各步骤的内容如下：
切片选择：选择特性粘度不同的聚酯或共聚酯为二种组份，也可选择组成不同的聚酯或共聚酯为二种组份，选择可溶性聚酯为第三种组份；
切片干燥：经干燥器对三种聚酯切片进行干燥处理，得到三种切片的含水率分别达到20-30PPM、20-30PPM和30-40PPM；
切片熔融：将干切片输送至螺杆挤压机熔融，三种切片熔体的温度为260-295℃；三种切片熔体经各自相对应的熔体管、预过滤器、纺丝箱体和计量泵输送至纺丝组件；
复合纺丝：采用三组份复合纺丝组件对三种切片的熔体进行复合纺丝，纺丝温度为260-295℃；三种高分子材料在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的熔体混合，进喷丝板前再与高缩组份进行熔体复合，复合形式为并列型或偏心皮芯型；
在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的熔体混合后，也可在喷丝板后再与高缩组份的熔体进行复合，复合形式为并列型；
成形卷绕：从纺丝组件喷出的丝条经冷却、上油后、经导丝辊的张力控制、检丝器检丝，由高速卷绕机卷绕成筒；
欠伸定型：对卷绕成筒的纤维进行欠伸定型，欠伸温度为70-95℃、定型温度为145-205℃、欠伸倍率为1.5-3.5，经欠伸热定型后得到的成品丝出厂。
本发明方法也可采用这样的工艺步骤实现：聚酯切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—欠伸定型卷绕；其中聚酯切片选择、切片干燥、切片熔融、复合纺丝工艺步骤与上述方法步骤相同，所述欠伸定型卷绕又称为纺丝欠伸一步法，由复合纺丝工艺步骤产生的丝条经冷却、上油、热辊欠伸、热辊定型、网络和检丝后，由高速卷绕机卷绕成筒，作为成品出厂。
由于本发明采用了在热收缩率小的组份中添加易溶组份，通过纺丝组件进行混合，并与热收缩率大的组份进行并列型或偏心皮芯型复合的方式，使得产品在后整理中能将易溶组份溶除，使自卷曲丝的外侧开纤，纤维变细，模量变小，卷曲收缩率、手感、舒适性都得到改善。
结合附图和实施例，对本发明进一步说明如下
                            附图说明
图1为本发明发工艺流程图
图2为本发明的纺丝箱体结构示意图
图3为本发明的纺丝组件结构示意图
                            具体实施方式
参照图1：本发明所述的三组份自卷曲长丝是单丝纤度为1-6分特，孔数为(12-72)×2的长丝纤维，所述纤维具有在热定型后至少7％卷曲收缩率值，碱处理后至少20％卷曲收缩率值，单丝截面为并列或偏心皮芯型的圆形、椭圆形、或雪人形，该截面的一侧具有不规则的片状结构，外侧纤度为0.3-0.8分特。三组份自卷曲长丝的生产方法的工艺步骤是：切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—成形卷绕—欠伸定型；其具体内容如下：
切片选择：选择二种聚酯或共聚酯为A、B组份，被选用的A、B组份的组成或特性粘度不同，选择可溶性聚酯为第三种组份；所述具有不同的组成的A、B二种聚酯组份是指PET(聚对苯二甲酸乙二酯)和PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)；或PET和PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)；或PTT和PBT；或PTT和DPET(低粘度聚对苯二甲酸乙二酯)；或PBT和DPET；或CDP(阳离子可染聚酯)和DPET；或PET和HSF(高收缩聚酯)等。所述具有不同的特性粘度的A、B二种聚酯组份是指PET和DPET；或PTT和DPTT(低粘度聚对苯二甲酸丙二酯)；或PBT和DPBT(聚对苯二甲酸丁二酯)；或CDP和DCDP(低粘度阳离子可染聚酯)等二种特性粘度相差值应大于0.15的聚酯组份；由于不同的特性粘度具有不同的内应力和热力学性能，随着二种聚酯特性粘度相差值的增大，产品的卷曲收缩值及卷曲保持率也增大，过分增大特性粘度相差值不但卷曲收缩值及卷曲保持率不再增大，反而会减小，纤维的性能也会变差；
选择易溶的聚酯切片COP(由苯二甲酸PTA、乙二醇EG、聚乙二醇PEG、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠SIPM、聚己内酯共聚而成)或WSPET(由苯二甲酸二甲酯DMT、EG、PEG、SIPM、间苯二甲酸DMI共聚而成)等为第三种组份C，易溶的聚酯切片COP的特性粘度范围为0.45-0.75；切片在浓度为10克/升的碱溶液时间为25-35分钟。
切片干燥：将选用的A、B、C三种聚酯切片分别放入三个干燥器中对A、B、C三种聚酯切片进行干燥处理，得到A、B、C三种干切片的含水率分别达到20-30PPM、20-30PPM和30-40PPM；
切片熔融：将A、B、C三种干切片输送至熔融挤压装置，三种切片熔体的温度为260-295℃；三种切片熔体经各自相对应的熔体管、预过滤器、纺丝箱体和计量泵输送至纺丝组件；
复合纺丝：采用三组份复合纺丝组件对三种切片熔体进行复合纺丝，纺丝温度为260-295℃；三种高分子材料在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的混合，进喷丝板前与高缩组份复合，复合形式为并列型或偏心皮芯型；在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的混合后，也可在喷丝板后与高缩组份复合，复合形式为并列型；
成形卷绕：从纺丝组件喷出的丝条经风速为0.3-0.6米/秒、温度为22-25℃、相对湿度为75％的侧吹风进行冷却、对丝条上油后、通过导丝辊导丝、检丝器检丝后，由高速卷绕机卷绕成筒；卷取速度为3000米/分；
欠伸定型：对卷绕成筒的纤维进行欠伸热定型，欠伸温度为70-95℃、定型温度为145-205℃、欠伸倍率为1.5-3.5，经欠伸热定型后得到的成品丝出厂。
本发明方法也可采用这样的工艺步骤实现：聚酯切片选择一切片干燥一切片熔融一复合纺丝一欠伸定型卷绕；其中聚酯切片选择、切片干燥、切片熔融、复合纺丝工艺步骤与上述方法步骤相同，所述欠伸定型卷绕又称为纺丝欠伸定型一步法，由复合纺丝工艺步骤产生的丝条经风速为0.3-0.6米/秒、温度为22-25℃、相对湿度为75％的侧吹风进行冷却、由油轮对丝条上油，丝条上油率达0.3-0.7％，两对热辊分别进行欠伸、热定型，第一对热辊温度为70-105℃、第二对热辊温度为145-205℃、欠伸倍率为1.5-3.5，经高速网络器、检丝器后，由速度为4500米/分的高速卷绕机卷绕成筒，作为成品出厂。
在成品丝的后整理中，可将纤维在热稀碱溶液中处理，使该纤维中的可溶聚酯组份被溶除，其截面外侧被开纤；所述碱处理是指用热稀碱溶液将成品中的易溶聚酯溶除，使其开纤形成超细自卷长丝；热稀碱溶液温度85-105℃、浓度为8-12g/l、浴比为1∶50-1∶100、碱处理时间为60-75分钟。
在图2中，本发明所述的纺丝箱体由三个计量泵2、3、7、两个纺丝箱体4、6、一个复合式纺丝组件5和相关联的熔体管1构成，所述复合式纺丝组件5、两个计量泵2、3安装在一个纺丝箱体4中，纺丝组件5与两个计量泵2、3之间分别有各自的熔体管相连接，另一个纺丝箱体6中设有一个计量泵7，该计量泵7与纺丝组件5之间由熔体管相连，所述两个纺丝箱体4、6相邻设置；A组份的熔体通过熔体管进入A组份计量泵2、由计量泵2将熔体输入纺丝组件5；B组份的熔体通过熔体管进入B组份计量泵3、由计量泵3将熔体输入纺丝组件5，C组份的熔体通过熔体管进入C组份计量泵7、由计量泵7将熔体输入纺丝组件5，纺丝组件5能够将三种熔体进行复合，三种熔体的重量复合比为(3-6)∶(3-6)∶(1-4)。
在图3中，本发明所述的并列型纺丝组件是由砂腔板9、导流板10、分配板11、复合板12、喷丝板13依次连接组成。砂腔板9的作用是熔体过滤，导流板10、分配板11的作用是熔体以设计的流向、流速均匀地在流道中流通，复合板12、喷丝板13的作用是分别完成组分复合与喷出。砂腔板9内有三个砂腔，三种熔体A、B、C分别从图中的相应14、15、16入口分别经过各自的砂腔17、18、19进入导流板10中的熔体通道20、21、22，熔体A从此板的圆的中心流出，进入分配板11的“×”形通道从末端四孔23、24、25、26流出，在复合板12上通过沟槽27、28，被分配到二排每排12-72个小孔29、30当中，与喷丝板13的喷孔31、32一一对应；熔体B、C在分配板11上21、22通道被聚集到板中心的复合孔33的两边，通过复合板12的混合器34混合后进入喷丝板13的熔体通道35、36均匀分配到二排，每排12-72个小孔37、38中，与熔体A在板外一一复合而成。
实施例1
选择具有不同特性粘度的DPET/PET/COP为三种聚酯切片组份，选取一定的配比，采用聚酯切片选择一切片干燥一切片熔融一复合纺丝一成形卷绕一欠伸定型的工艺方法生产167dtex/24FPOY、其最终成品为111dtex/24f三组份自卷曲长丝，所述三组份DPET/PET/COP的特性粘度(IV)分别为0.496/0.646/0.720。用于DPET/PET/COP三组份切片熔融的三台螺杆挤压机分别为JWM55/25C、JWM40/25C、JWM30/25C；用于三组份DPET/PET/COP复合纺丝的三台计量泵规格分别为1.8CC/R、0.9CC/R、0.6CC/R；在成形卷绕步骤中用于冷却卷绕的牵引设备是BWA860T型高速卷绕机；用于欠伸定型步骤的设备是太仓纺仪厂的PQ668A型平欠机；用于卷曲收缩率、强伸度测定的仪器是德国TEXTECHNO公司的KMG/M型卷缩仪、FPA-M型全自动强伸仪，主要工艺参数及物理指标概述于表1，其它工艺参数同前所述。
表1
组份            1A         1B         1C
聚合物重量比    4/4/2      5/4/1      4/5/1
                 (DPET/PET/COP)   (PET/DPET/COP)
切片干燥温度(℃) 140/160/160      160/140/160
熔融挤压温度(℃) 286/290/290      290/286/290
纺丝温度(℃)     288        288        288
侧吹风温度(℃)   23         23         23
纺丝速度(mpm)    3000       3000       3000
POY强度(cnpdtex) 1.41       1.37       1.32
POY伸度(％)      112.12     103.23     101.32
欠伸机丝速(mpm)  700        700        700
热盘温度(℃)     90         90         90
热板温度(℃)     190        190        190
欠伸比           1.74       1.74       1.74
卷曲收缩率(％)   5.87       8.79       6.89
(碱处理前)
卷曲收缩率(％)   13.13      22.02      23.35
(碱处理后)
由上表可见，纤维经碱处理后，可溶聚酯被溶除，截面一侧纤维变细变软，模量减小，卷曲收缩率增大。
实施例2
选择具有不同特性粘度的PTT/PET/COP为三种聚酯切片组份，选取一定的配比，采用聚酯切片选择一切片干燥一切片熔融一复合纺丝一成形卷绕一欠伸定型的工艺方法生产167dtex/24FPOY、最终成品为111dtex/24f三组份自卷曲长丝，PTT/PET/COP三组份的特性粘度(IV)分别为0.920/0.635/0.722。用于PTT/PET/COP或PET/PTT/COP三组份的三台螺杆挤压机分别为JWM55/25C、JWM40/25C、JWM30/25C；用于PTT/PET/COP或PET/PTT/COP三组份切片熔融的三台计量泵规格分别为1.8CC/R、0.9CC/R、0.6CC/R；在成形卷绕步骤中用于冷却卷绕的牵引设备是BWA860T型高速卷绕；。用于欠伸定型步骤的设备是太仓纺仪厂的PQ668A型平欠机；用于卷曲收缩率、强伸度测定的仪器是德国TEXTECHNO公司的KMG/M型卷缩仪、FPA-M型全自动强伸仪，主要工艺参数及物理指标概述于表2，其它工艺参数同前所述。
表2
组份            A          B          C
聚合物重量比    5/4/1      4/4/2      4/4/2
                 (PTT/PET/COP)    (PET/PTT/COP)
切片干燥温度(℃) 120/160/160      160/120/160
熔融挤压温度(℃) 260/285/285      285/260/285
纺丝温度(℃)     260/285/285      285/260/285
侧吹风温度(℃)   23         23         23
纺丝速度(mpm)    3000       3000       3000
POY强度(cnpdtex) 1.43       1.44       1.40
POY伸度(％)      77.86      81.48      74.89
欠伸机丝速(mpm)  700        700        700
热盘温度(℃)     70         70         70
热板温度(℃)     200        200        200
欠伸比           1.6        1.6        1.6
卷曲收缩率(％)   21.08      16.57      12.57
(碱处理前)

Claims (9)

1、本发明的三组分纤维是单丝纤度为1-6分特，孔数为(12-72)×2的长丝纤维，所述纤维具有在热定型后至少7％卷曲收缩率值，碱处理后至少20％卷曲收缩率值，单丝截面为并列或偏心皮芯型的园形、椭园形、或雪人形，该截面的一侧具有不规则的片状结构，外侧纤度为0.3-0.8分特，三组份自卷曲长丝的生产方法，其工艺步骤是：切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—成形卷绕—欠伸定型；各步骤的内容如下：
切片选择：选择特性粘度不同或组成不同的聚酯为二种组份，选择可溶性聚酯为第三种组份；
切片干燥：经干燥器对三种聚酯切片分别进行干燥处理，得到三种切片的含水率分别达到20-30PPM、20-30PPM和30-40PPM；
切片熔融：将三种干切片分别输送至三台螺杆挤压机进行熔融，三种切片熔体的温度为260-295℃；三种切片熔体经各自相对应的熔体管、预过滤器、纺丝箱体和计量泵输送至纺丝组件；
复合纺丝：采用三组份复合纺丝组件对三种切片的熔体进行复合纺丝，纺丝温度为260-295℃；三种高分子材料的熔体在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的混合，进喷丝板前再与高缩组份的熔体进行复合，复合形式为并列型或偏心皮芯型；
在纺丝组件内先进行低缩组份、易溶组份的熔体混合后，也可在喷丝板后与高缩组份的熔体进行复合，复合形式为并列型；
成形卷绕：从纺丝组件喷出的丝条经冷却、上油后、经导丝辊、检丝器，由高速卷绕机卷绕成筒；
欠伸热定型：对卷绕成筒的纤维进行欠伸热定型，欠伸温度为70-95℃、定型温度为145-205℃、欠伸倍率为1.5-3.5，经欠伸热定型后得到的成品丝出厂。
2、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的切片选择步骤中选择特性粘度不同的聚酯为二种特性粘度相差值应大于0.15的聚酯组份。
3、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的切片选择步骤中选择特性粘度不同的聚酯为二种组份是指：PET和DPET、PTT和DPTT、PBT和DPBT、CDP和DCDP等中的任一对组份。
4、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的切片选择步骤中选择组成不同的聚酯为二种组份是指：PET和PTT；PET和PBT；PTT和PBT；PTT和DPET；PBT和DPET；CDP和DPET；PET和HSF(高收缩聚酯)等中的任一对组份。
5、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的成形卷绕步骤是：从纺丝组件喷出的丝条经风速为0.3-0.6米/秒、温度为22-25℃、相对湿度为75％的侧吹风进行冷却、对丝条上油后、经导丝辊、检丝器，由高速卷绕机卷绕成筒；卷取速度为3000米/分。
6、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的复合纺丝步骤中三种切片的重量复合比为(3-6)∶(3-6)∶(1-4)；经三种熔体复合后，得到的每根单纤维内有三种高分子材料组成；
7、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述的切片熔融步骤中的纺丝箱体由三个计量泵、两个纺丝箱体、一个复合式纺丝组件和相关联的熔体管构成，所述复合式纺丝组件、两个计量泵安装在一个纺丝箱体中，纺丝组件与两个计量泵之间分别有熔体管相连接，另一个纺丝箱体中设有一个计量泵，该计量泵与纺丝组件之间由熔体管相连，所述两个纺丝箱体相邻设置；A组份的熔体通过熔体管进入A组份计量泵、由计量泵将熔体输入纺丝组件；B组份的熔体通过熔体管进入B组份计量泵、由计量泵将熔体输入纺丝组件，C组份的熔体通过熔体管进入C组份计量泵、由计量泵将熔体输入纺丝组件，纺丝组件能够将三种熔体进行复合。
8、根据权利要求1所述的三组份自卷曲长丝的生产方法，其特征在于所述可溶性聚酯为COP和WSPET中的一种，易溶的聚酯切片COP的特性粘度范围为0.45-0.75，在浓度为10克/升的碱溶液时间为25-35分钟。
9、三组份自卷曲长丝的生产方法，其采用的工艺步骤是：聚酯切片选择—切片干燥—切片熔融—复合纺丝—欠伸定型卷绕；其中聚酯切片选择、切片干燥、切片熔融、复合纺丝工艺步骤与权利要求1所述步骤相同，所述纺丝欠伸定型卷绕又称为纺丝欠伸一步法，由复合纺丝工艺步骤产生的丝条经风速为0.3-0.6米/秒、温度为22-25℃、相对湿度为75％的侧吹风进行冷却、由油轮对丝条进行上油，丝条上油率达0.3-0.7％，由两对热辊进行欠伸热定型，第一对热辊温度为70-105℃、第二对热辊温度为145-205℃、欠伸倍率为1.5-3.5，经高速网络器、检丝器，由速度为4500米/分的高速卷绕机卷绕成筒，作为成品出厂。
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