CN203999947U - 一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维为长丝、短纤维或者纤维条,其包括横截面呈圆形状的可降解纤维体,可降解纤维体外表面设置间隔布置且伸入至可降解纤维体内部的表面易水解块,可降解纤维体芯部设置有沿着可降解纤维体的长度方向延伸且间隔分布的芯部易水解块。溶解时,表面易水解块、芯部易水解块溶解形成外表面凹槽、沟槽或者孔洞结构以及芯部孔洞结构,其中,外表面凹槽、沟槽或者孔洞结构使得可降解纤维体为多孔结构,进而增大比表面积并提高降解速度;芯部孔洞结构能使可降解纤维体内部疏松,进而可保证降解溶除过程中很好地与碱溶液接触,以提高降解速度。

Description

一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维
技术领域
本实用新型涉及纺织技术领域,尤其涉及一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维。
背景技术
在纺织加工的过程中,可降解纤维的应用包括以下几种,具体为:1、将可降解(可溶)纤维与其他纤维混纺成纱后织布,再降解可降解纤维即可得到高支纱线;2、将不能纺纱织布的纤维与该类可降解纤维混纺或者并线呈纱后织布,进而使得不能纺纱织布的纤维也能够织布;3、作为绣花的基布,在可降解纤维的布上秀花,最后将可降解纤维降解即可得到完整的花型;4、用于无捻毛巾纱,例如将棉纱与水溶性PVA并及方向捻线,而后再织成毛巾,最后将水溶性PVA降解以制成无捻毛巾。其中,目前常用的可降解纤维是PVA纤维,但PVA纤维价格贵,降解难度较大且对环境有污染,降解后,多有甲醛残留。
另外,其它能够应用的降解纤维只能在高温热碱、强碱及长时间的条件下才能够降解的短纤维和非FDY的长丝,很难满足后道对于低碱快速及差异化应用需求,即降解调节不可根据实际需要而进行控制。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维一方面可实现无甲醛残留,环保且无污染,另一方面还可实现降解条件可控,即可有效地满足后道工序对于低碱快速及差异化应用需求。
为达到上述目的,本实用新型通过以下技术方案来实现。
一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维为长丝、短纤维或者纤维条,包括有横截面呈圆形状的可降解纤维体,可降解纤维体的外表面设置有间隔布置且伸入至可降解纤维体内部的表面易水解块,可降解纤维体的芯部设置有沿着可降解纤维体的长度方向延伸且间隔分布的芯部易水解块。
本实用新型的有益效果为:本实用新型所述的一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维为长丝、短纤维或者纤维条,其包括横截面呈圆形状的可降解纤维体,可降解纤维体的外表面设置有间隔布置且伸入至可降解纤维体内部的表面易水解块,可降解纤维体的芯部设置有沿着可降解纤维体的长度方向延伸且间隔分布的芯部易水解块。溶解时,表面易水解块溶解所形成的外表面凹槽、沟槽或者孔洞结构使得可降解纤维体为多孔结构,多孔结构的可降解纤维体具有较大的比表面积,比表面积越大,在碱降解过程中,碱溶液与可降解纤维体的接触面积越大,降解速度越快;另外,芯部易水解块溶解所形成的芯部孔洞结构能够使得可降解纤维体内部结构疏松,内部疏松的可降解纤维体在降解溶除过程中能够很好地与碱溶液接触,进而有效地提高降解速度;本实用新型还可采用异型截面、中空结构及细旦方法来调节纤维的比表面积,进而更有效达到可控效果。另外,本实用新型的可降解纤维体采用降解条件可控的改性聚酯PET材料制备而成,无甲醛残留且环保无污染。
附图说明
下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明,但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1为本实用新型的结构示意图。
在图1中包括有:
1——可降解纤维体
2——表面易水解块
3——芯部易水解块。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。
如图1所示,一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维为长丝、短纤维或者纤维条,包括有横截面呈圆形状的可降解纤维体1,可降解纤维体1的外表面设置有间隔布置且伸入至可降解纤维体1内部的表面易水解块2,可降解纤维体1的芯部设置有沿着可降解纤维体1的长度方向延伸且间隔分布的芯部易水解块3。
在本实用新型制备过程中,在聚酯PET原料中通过共混技术加入易水解物质(例如:易水解高岭土、易水解硫酸钡等),在纺丝成型过程中,上述易水解物质即形成可降解纤维体1外表面的表面易水解块2以及内部的芯部易水解块3;其中,在纺丝成型后的芯部可降解纤维11的表面光滑,在碱减量过程溶解时,易水解物质在溶解初期就被溶除掉,而易水解物质溶除后所形成的孔洞会增加碱溶液与芯部可降解纤维11的接触面积,进而加快降解速度。需进一步解释,通过控制混入易水解物质的比例来达到可控降解的目的,其中,易水解物质占物质总量的比例范围为0-40%。
溶解时,可降解纤维体1的外表面的凹槽、沟槽或者孔洞结构以及芯部的孔洞结构分别由上述易水解物质滤掉或者溶出后而形成,其中,外表面的凹槽、沟槽或者孔洞结构使得可降解纤维体1为多孔结构,多孔结构的可降解纤维体具有较大的比表面积,比表面积越大,在碱降解过程中,碱溶液与可降解纤维体1的接触面积越大,降解速度越快;另外,芯部的孔洞结构能够使得可降解纤维体1内部结构疏松,内部疏松的可降解纤维体1在降解溶除过程中能够很好地与碱溶液接触,进而有效地提高降解速度;需进一步解释,本实用新型还可采用异型截面、中空结构及细旦方法来调节纤维的比表面积,进而更有效达到可控效果。
另外,本实用新型的可降解纤维体1采用降解条件可控的改性聚酯PET材料制备而成,相对于传统的PVA纤维而言,本实用新型可以达到无甲醛残留且环保无污染的优点。下面结合具体的工艺步骤来详细地说明本实用新型的制备过程,具体为:
1、改性聚酯PET切片:加入聚合物总重量为1-20%的5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为1-20%的间苯二甲酸,打浆搅拌并同时加温至230-250℃;而后移至反应釜并再加入聚合物总重量为1-20%的乙二醇,使其稀释并降温至200-210℃;继续往反应釜中加入分子量为4000-6000的聚乙二醇,聚乙二醇占聚合物总重量的1-20%,在40-50分钟内加完聚乙二醇并同时搅拌,常压下升温至230-250℃并使得混合物料在真空状态下聚合,聚合后的改性聚酯PET切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序,其中,改性聚酯PET切片的特性粘度为0.55-0.75。
2、易水解物质的共混技术:在纺丝过程中,采用共混的方法,在纺丝熔体中加入易水解的物质,以快速形成多孔性物质并增加纤维的比面积,通过控制添加的易水解物质比例来控制多孔数量,从而控制降解条件;其中,易水解物质包括有孔剂高岭土、易水解二氧化硅、易水解硫酸钡、易水解碳酸钙、水溶性聚酯等。在易水解物质碱减量过程中,上述易水解物质所作为的添加剂部分滤掉或溶出,以使纤维表面形成沿轴取向的微孔。其中,在共混过程中,碱降解聚合物与易水解物质混合比例为100:0—60:40,以达到可控降解条件的目的。因为PET纤维的降解都是在碱作用下进行降解,但纤维本身结构致密,碱性物质难以渗透到纤维内部,通过采用共混易水解物质的办法,使纤维在后续加工过程中(在碱液中)首先降解这部分物质,使纤维形成多孔性或者是表里多孔的纤维,纤维的比表面积增加,碱降解速度和需碱量明显减少,通过调节易降解比例的大小,由此可以控制降解时间和条件。
3、截面差别化的降解条件可控技术:纤维的比表面积大小,与纤维的细度及截面形状相关,根据降解速度要求,调整纤维细度和纤维截面形态,以按照需要而调整纤维比表面积,例如非圆形纤维的比表面积大,其可增加碱与纤维的接触面积,进而促进降解进程。另外,纤维越细,比表面积大,碱与纤维的接触面积大,进而也可促进降解进程。故而,通过调整纤维细度和截面形态,辅助性调节降解速度,一般截面采用圆形、异形,细度2.5D以下。即对PET聚合物碱降解改性的基础上的化学改性,采用共混改性技术,混入各种比例的水溶性物质,应用非圆形截面技术和细度选择,通过多种技术应用即可达到降解可控的目的。
上述工艺步骤所制备而成的纤维,在改性聚酯PET切片基础上,经化学改性、共混的物理改性及细度和截面形态设计,达到控制降解条件的无甲醛残留目的。采用改性聚酯PET切片为基础,保证了纤维降解后无甲醛残留;而共混技术加入易水解物质,当纤维在碱性的溶液中时,易水解物质首先水解,成为纤维的空洞或空隙,纤维结构变为疏松结构,使碱分子很容易渗透纤维内部,大大加快了碱对PET聚合物的降解速度并降低了需碱的溶度;纤维细度越细,比表面积越大,异形纤维截面的比表面积大于圆形截面。通过化学改性、共混的物理改性及细度和截面形态设计,达到控制降解条件的无甲醛残留目的。通过控制设计,使降解条件实现可控,实现了在碱性条件下,常温可降解;低温低碱快速降解;产品应用包括短纤维、长丝以及纤维条等产品,大大的开阔了降解纤维的应用范围。
一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法,该易降解纤维具体指短纤维,具体的:
a、制备改性聚酯PET切片:在聚酯原料聚合过程中,加入聚合物总重量为20%的5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸,打浆搅拌并同时加温至250℃;而后移至反应釜并加入聚合物总重量为10%的乙二醇,使其稀释并降温至210℃;继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇,聚乙二醇占聚合物总重量的20%,在50分钟内加完并同时搅拌,常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合,聚合后的改性聚酯PET切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序,其中,改性聚酯PET切片的特性粘度为0.55;
b、制备共混纺丝熔体:将上述改性聚酯PET切片加入到不锈钢降解釜中,于270℃条件下搅拌成纺丝熔体,在纺丝熔体制备过程中,往纺丝熔体中共混加入20%的孔剂高岭土;在碱减量过程中,上述孔剂高岭土部分滤掉或溶出,以使纤维表面形成沿轴向的微孔;
c、纺丝及纺丝后处理:经常规的纺丝工艺及萃取、上油、热拉伸定型、集束、切断等后处理加工,获得在碱溶液下可以快速降解的短纤维。其中,纤维指标:1.56dtex细度、2.5cn/dtex强度、35%断裂伸长率。
在上述短纤维制备过程中,加入20%的易水解的孔剂高岭土,碱液很容易渗透到纤维内部,使得该纤维的降解变得很容易;例如,降解温度在40℃,在常规的冷漂白条件下,经24小时就可以降解,即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解;又如在热漂中,1.5克/ 升碱溶液,90℃的条件下,30分钟就可以降解。大大区别与常规的高温碱降解纤维及水溶性PVA纤维。
一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法,该易降解纤维具体指FDY长丝纤维,具体的:
a、制备改性聚酯PET切片:在聚酯原料聚合过程中,加入聚合物总重量为20%的5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸,打浆搅拌并同时加温至250℃;而后移至反应釜并加入聚合物总重量10%乙二醇,使其稀释并降温至210℃;继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇,聚乙二醇占聚合物总重量的20%,在50分钟内加完并同时搅拌,常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合,聚合后的改性聚酯PET切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序,其中,改性聚酯PET切片的特性粘度为0.55;
b、制备共混纺丝熔体:制备共混纺丝熔体:将上述改性聚酯PET切片加入到不锈钢降解釜中,于270℃条件下搅拌成纺丝熔体,在纺丝熔体制备过程中,往纺丝熔体中共混加入20%的孔剂高岭土;在碱减量过程中,上述孔剂高岭土部分滤掉或溶出,以使纤维表面形成沿轴向的微孔;
c、纺丝:纺丝工艺为常规的FDY一步成型法,通过热牵伸,定型,卷挠等工艺,制成FDY长丝,其中,FDY长丝的规格为50D/36F、强度为 2.3cn/ dtex、断裂伸长率为 34%。
在上述FDY长丝纤维制备过程中,加入20%的孔剂高岭土,碱液很容易渗透到纤维内部,使得该纤维的降解变得很容易。例如降解温度在40℃,在常规的冷漂白条件下就可以降解,即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解;又如在热漂中,2克/ 升的低碱溶液及90℃的条件下,纤维就可以降解。大大区别与常规的碱降解纤维及水溶性PVA纤维。
一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法,具体为可控降解PET的中空FDY长丝纤维的制备方法,具体为:
a、制备改性聚酯PET切片:在聚酯原料聚合过程中,加入聚合物总重量为20%的5-磺酸钠-间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸,打浆搅拌并同时加温至250℃;而后移至反应釜并加入聚合物总重量为10%的乙二醇,使其稀释并降温至210℃;继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇,聚乙二醇占聚合物总重量的20%,在50分钟内加完并同时搅拌,常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合,聚合后的改性聚酯PET切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序,其中,改性聚酯PET切片的特性粘度为0.55;
b、制备共混纺丝熔体:制备共混纺丝熔体:将上述改性聚酯PET切片加入到不锈钢降解釜中,于270℃条件下搅拌成纺丝熔体,在纺丝熔体制备过程中,往纺丝熔体中共混加入20%的易水解硫酸钡;在碱减量过程中,上述易水解硫酸钡部分滤掉或溶出,以使纤维表面形成沿轴向的微孔;
c、纺丝:纺丝工艺为FDY一步成型法且配合中空喷丝板,其中,中空FDY长丝的规格为50D/36F、中空度为20%、强度为 2.5cn/ dtex、伸长率为 30%。通过采用专用的中空喷丝板,通过热牵伸、定型、卷挠等工艺,制成50D/36F的中空FDY长丝。中空纤维,使同样线密度细度的长丝,而具有较大的体积和外表面积,使纤维接触碱溶液的面积更大,更易于降解。
在上述中空FDY长丝纤维制备过程中,通过加入20%的易水解硫酸钡,碱液很容易渗透到纤维内部,使得该纤维的降解变得很容易。例如降解温度在40℃,在常规的冷漂白条件下就可以降解,即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解;又如在热漂中,2克/ 升的低碱溶液及90℃的条件下,纤维就可以降解。而中空结构更加使其降解容易,大大区别与常规的碱降解纤维及水溶性PVA纤维。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (1)

1.一种降解条件可控且无甲醛残留的纤维,该纤维为长丝、短纤维或者纤维条,其特征在于:包括有横截面呈圆形状的可降解纤维体(1),可降解纤维体(1)的外表面设置有间隔布置且伸入至可降解纤维体(1)内部的表面易水解块(2),可降解纤维体(1)的芯部设置有沿着可降解纤维体(1)的长度方向延伸且间隔分布的芯部易水解块(3)。
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