CN103409832A - 废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，以废弃再生聚酯瓶片和抗菌母粒为原料，经过预处理、转鼓干燥、熔融纺丝、冷却成型、卷绕上油、牵引、卷曲、热定型、切断等工序，得到纤度为0.65dt～1.5dt的抗菌细旦中空短纤维；本发明所用喷丝板的喷丝孔呈“C”形圆环状，纺丝温度为288～292℃，环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃。本发明生产过程稳定，产品闭合成功率高，在保证纤维具有较高的中空度、优良的抗菌性能的前提下，纤维的纤度和模量进一步降低，并有效提高了纤维的韧性和柔软手感，满足了再生聚酯中空短纤维进一步细旦化和功能化的市场需求。
Description
技术领域
本发明具体地说是一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，属于资源再生领域和化学纤维技术制造领域。
背景技术
目前国内聚酯三维中空纤维，产品规格主要在3.33dt以上，其应用领域主要集中在喷胶棉、人造毛皮、床上用品、玩具等行业。这些产品很大一部分是采用回收瓶料纺制而成，生产成本较低，但由于纤维较粗较硬，因而仅用于被褥、枕头、玩具等填充材料，不适合服装用织物─尤其是直接与皮肤接触类织物。
一般称规格在1.56dt以下的再生聚酯中空纤维为再生聚酯细旦中空纤维。通常再生聚酯中空纤维细旦化以后，品质有了质的飞跃：一方面，该纤维纤度较细，模量较粗旦中空纤维明显降低，手感柔软，形成的织物轻薄、细腻、弹性好，手感丰满、有身骨；另一方面，该纤维截面带有空腔，因而兼有质轻、蓬松、覆盖性好的特点，且吸湿性、透气性、保暖性均佳。除此之外，再生聚酯细旦中空纤维还保留了普通聚酯纤维的优点，抗变形能力强，悬垂性好，制成的织物挺括、抗皱、保形性好，可用于保暖内衣、运动服装、衬衣、帽子、手套、防寒服里料、睡袋里料等。此外，再生聚酯细旦中空纤维与普通涤纶、粘胶三者混纺后，其仿毛感、手感和风格都优于普通涤粘混纺织物，若再结合织物结构的变化，还具有良好的透气性，比较适合春秋季衣料和冬季保暖用织物。
目前国内市场上，主要为规格在2dt以上的再生聚酯粗旦中空短纤维产品，而未见有进一步细化的再生聚酯中空短纤维及其功能型产品及其制备方法的报道。当今市场上的一大流行主题是既轻薄又保暖的面料，粗旦中空纤维在此方面的应用受到一定限制，因此，市场迫切需要推出更加细旦化的功能型再生聚酯中空短纤维。
为制备功能型再生聚酯细旦中空短纤维，较多人已做了一些研究工作，这些研究主要有：
中国专利CN201010296924.2公开了一种高蓬松性再生三维中空涤纶短纤维的生产工艺，包括原料干燥、纺丝、卷绕、落桶、集束、牵伸、卷曲、切断、松驰热定型和打包等步骤，采用该工艺生产的再生三维中空涤纶短纤维虽具有蓬松性高，风送容易开松完全，使用方便等特点，但该纤维功能单一，且未涉及细旦抗菌等。
中国专利CN201020525303.2公开了一种中空三角形截面再生聚酯短纤维，该纤维为三角形截面，可解决现有圆形截面中空纤维用于地毯和室内装饰材料时存在的易沾污、不抗压缩性的问题，但与CN201010296924.2一样具有相同的缺陷，且纤维截面也略有差异。
中国专利CN201110425566.5公开了一种三维卷曲中空涤纶短纤维的生产工艺，所述生产工艺采用再生PET为原料，依次经过前处理、转鼓干燥、熔融纺丝、冷却成型、卷绕、牵伸、卷曲、上油、切断、热定型后得到成品，采用该生产工艺制得的再生中空涤纶短纤维成品虽具有良好的三维造型和蓬松度，但与CN201010296924.2和CN201020525303.2一样具有相同的缺陷。
中国专利CN201210081854.8公开了一种抗菌特白加硅再生三维卷曲涤纶短纤维，该纤维为非中空短纤维，通过将再生PET瓶片料清洗烘干，加入0.1%增白剂后，经熔融纺丝、卷绕、集束、牵伸、卷曲、抗菌油剂整理、切断、烘干定型、打包制得，该短纤维成份为：PET瓶片92.4%-95.4%，增白剂重量比0.1%，普通油剂重量比0.5%，抗菌油剂重量比3%-5%，含硅油剂重量比1%-2%，产品手感滑爽膨松，回弹性好，且具有一定的抗菌性能，但该纤维的抗菌性能是在卷曲时经抗菌油剂整理获得的，因而，抗菌持久性能不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，本发明生产过程稳定，产品闭合成功率高，在保证纤维具有较高的中空度、优良的抗菌性能的前提下，纤维的纤度和模量进一步降低，并有效提高了纤维的韧性和柔软手感，满足了再生聚酯中空短纤维进一步细旦化和功能化的市场需求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，以废弃再生聚酯瓶片和抗菌母粒为原料，原料经过预处理、转鼓干燥、熔融纺丝、环吹风冷却成型、卷绕上油、牵引、卷曲、热定型、切断工序，得到抗菌细旦中空短纤维；所述熔融纺丝中喷丝板的喷丝孔呈“C”形圆环状，纺丝温度为288～292℃，所述环吹风冷却成型中环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃。
所述“C”形喷丝孔的狭缝宽度L为0.04～0.11mm、开口度W为0.06～0.13mm，开口两端为对称圆弧。
所述“C”形喷丝孔开口两端对称圆弧的曲率半径R为0.02～0.08mm。
所述抗菌细旦中空短纤维的纤度为0.65dt～1.5dt。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明设计的细旦中空专用喷丝板，在常规再生聚酯短纤维生产线上，通过生产工艺的优化调整，不仅可稳定生产0.65dt～1.5dt规格的抗菌细旦中空短纤维，而且也满足了市场需求。
第二，再生聚酯抗菌细旦中空短纤维的生产对熔体温度的控制要求非常严格，纺丝温度的高低直接影响熔体的流变性能和相对分子质量，并决定了熔体的流动性能和表面张力。纺丝温度高，熔体粘度小，熔体出喷丝孔后膨化现象大大降低，熔体形变阻力下降，表面张力也随之下降，并使得熔体细流表面萎缩，从而使空腔部分变小，纺制的纤维中空度降低；纺丝温度低，则熔体粘度大，熔体形变阻力和表面张力大，有利于中空的形成。但熔体温度过低，则粘度增高过大，熔体在喷丝孔开口处的闭合困难，难以形成中空，严重时使熔体在喷丝孔中切应力增大，熔体与毛细管之间的粘附力减弱，熔体在壁上产生滑移，引起不稳定的流动，造成熔体破裂，纺丝出现流量不足，产生硬头丝、细丝。本发明综合了上述因素并经实际试验证实，纺丝温度为288～292℃最为适合。
第三，冷却成形的工艺条件对于纺程上熔体细流的流变特性，如拉伸流动粘度、拉伸应力等物理参数有很大影响。由于空气的导热系数低，致使风速对熔体细流与周围空气的换热效果影响较大。随着风速的增加、风温降低等冷却条件加剧，熔体细流的固化速率加快，使得在纺程上形成的空腔部分来不及萎缩而快速固化，有利于中空纤维内空腔的形成，制成的纤维中空度高。但风速过大、风温过低，熔体出喷丝孔后闭合困难、中空成型恶化，丝条内外冷却不匀，并会造成丝条摇晃，使喷丝板面的温度下降，出丝不畅，生产难以稳定。本发明所选择的环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃，完全能够达到良好的冷却成形效果。
第四，本发明以上述技术关键为基础，结合常规再生聚酯短纤维生产线的其它工艺条件，即可形成本发明一套完整的再生聚酯抗菌细旦中空短纤维的生产方法。本发明生产过程稳定，产品闭合成功率高，在保证纤维具有较高的中空度、优良的抗菌性能的前提下，纤维的纤度和模量进一步降低，并有效提高了纤维的韧性和柔软手感，满足了再生聚酯中空短纤维进一步细旦化和功能化的市场需求。
表1是在常规再生聚酯短纤维生产线上，采用上述自行设计的喷丝板，生产0.89dt*38mm、1.33dt*38mm两种规格的再生聚酯抗菌细旦中空短纤维的主要工艺参数。
表1：两种规格的再生聚酯抗菌细旦中空短纤维的主要工艺参数
表2是应用本发明技术方案获得的再生聚酯中空短纤维产品(A)，与上海联吉公司采用原生聚酯生产的中空同类产品(B)的物理性能对比。
表2：本发明产品与再生聚酯短纤维及其它同类产品的性能对比
附图说明
图1是本发明废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法的工艺流程图；
图2是本发明废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法的喷丝板的喷丝孔的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，以废弃再生聚酯瓶片和抗菌母粒为原料，原料经过预处理、转鼓干燥、熔融纺丝、环吹风冷却成型、卷绕上油、牵引、卷曲、热定型、切断工序，得到抗菌细旦中空短纤维；所述熔融纺丝中喷丝板的喷丝孔呈“C”形圆环状，纺丝温度为288～292℃，所述环吹风冷却成型中环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃。
如图2所示，“C”形喷丝孔的狭缝宽度L为0.05～0.1mm、开口度W为0.07～0.12mm，开口两端为对称圆弧。“C”形喷丝孔开口两端对称圆弧的曲率半径R为0.03～0.07mm。
抗菌细旦中空短纤维的纤度为0.65dt～1.5dt。
实施例1
本发明所述废弃再生聚酯瓶片和抗菌母粒制备抗菌细旦中空短纤维的方法，其具体步骤如下：
(1)原料预处理及干燥：对回收废弃再生聚酯瓶片进行预处理(包括分拣、粉碎和清洗)和干燥，然后将其投入真空转鼓干燥机，转鼓夹套中通4Kg蒸汽或导热油，同时低速转动转鼓，温度保持145℃，同时开动真空泵抽真空，真空度保持在0.08MPa，干燥10小时，干燥后的聚酯瓶片料水分含量为85 ppm，同时对抗菌母粒进行干燥处理，然后将其投入到密封料仓中，料仓底部通入干燥好的热空气，温度保持130℃，干燥时间11小时，干燥后的抗菌母粒水分含量为55ppm。
(2)计量混合：将已经干燥好的聚酯瓶片、抗菌母粒送入计量喂料机混合，其中将已经干燥好的聚酯瓶片从专用计量喂料机A处孔经过，而干燥好的抗菌母粒从专用计量喂料机B处孔经过，通过调整转速定量控制，保证抗菌母粒有效成分占两者混合物总重量的重量百分比为4%。
(3)熔融纺丝：将已经干燥和混合好的抗菌母粒瓶片料，送入螺杆机挤压熔融，同时给予一定的压力，得到熔体，螺杆各区温度控制在280℃左右，螺杆机头压力控制在18MPa，熔融后的聚酯熔体进入熔体过滤器，过滤器的过滤网精度为200目，过滤器的过滤总面积为10m2，过滤器温度控制在280℃。过滤后的熔体再进入纺丝箱体，通过计量泵定量供给，同时保持一定的压力，进入组件，再从“C”形中空喷丝板挤出原丝，然后经环吹风冷却、卷绕上油、牵引喂入、盛丝落筒。
(4)后纺加工：将桶内的原丝进行集束处理，经过油浴牵伸和蒸汽二次牵伸、上油、叠丝、卷曲、热定型、切断等工序，制得抗菌细旦中空短纤维成品。
在上述生产步骤中，前纺工序应严格控制温度和压力，纺丝熔体温度保持在287℃；纺丝箱体前压力保持在5MPa，环吹风的温度为27℃，风速为1.1米/秒；卷绕速度为1100米/分钟。在后纺工序中，油浴牵伸浴槽温度为70℃，蒸汽箱温度为100℃，热定型温度为140℃，时间为20分钟，切断长度为38mm的短纤维。另外，按照本实施例制备的再生聚酯抗菌细旦中空短纤维，其后纺牵伸总倍率控制在4.0倍。
Claims (4)
1.一种废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，其特征在于：所述制备方法是以废弃再生聚酯瓶片和抗菌母粒为原料，原料经过预处理、转鼓干燥、熔融纺丝、环吹风冷却成型、卷绕上油、牵引、卷曲、热定型、切断工序，得到抗菌细旦中空短纤维；所述熔融纺丝中喷丝板的喷丝孔呈“C”形圆环状，纺丝温度为288～292℃，所述环吹风冷却成型中环吹风速为0.8～1.3m/s，风温为17～23℃。
2.根据权利要求1所述的废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，其特征在于：所述“C”形喷丝孔的狭缝宽度L为0.04～0.11mm、开口度W为0.06～0.13mm，开口两端为对称圆弧。
3.根据权利要求2所述的废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，其特征在于：所述“C”形喷丝孔开口两端对称圆弧的曲率半径R为0.02～0.08mm。
4.根据权利要求1所述的废弃再生聚酯瓶片制备抗菌细旦中空短纤维的方法，其特征在于：所述抗菌细旦中空短纤维的纤度为0.65dt～1.5dt。
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