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CN105926062A - 一种自卷曲复合长丝及其加工工艺 - Google Patents

一种自卷曲复合长丝及其加工工艺 Download PDF

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CN105926062A CN201610353402.9A CN201610353402A CN105926062A CN 105926062 A CN105926062 A CN 105926062A CN 201610353402 A CN201610353402 A CN 201610353402A CN 105926062 A CN105926062 A CN 105926062A
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姚玉元
张须臻
林巧巧
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Abstract

本发明涉及一种自卷曲复合长丝及其加工工艺，属于纤维生成技术领域。以聚对苯二甲酸丁二醇酯及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体为芯层组分，分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝设备及皮芯偏芯复合喷丝孔，喷出的熔体，经冷却、上油、热定型、卷绕，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝。将发明应用于高档弹性织物、家纺产品等领域，且产品具有自卷曲、弹性伸长率和弹性恢复性能俱佳等优点。

Description

一种自卷曲复合长丝及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种自卷曲复合长丝及其加工工艺，属于纤维生成技术领域。
背景技术
自卷曲纤维也称三维卷曲纤维，主要包括二种生产方式：一是通过特殊设计的喷丝孔和不对称冷却方式生产单组分三维卷曲纤维；二是通过并列或偏芯复合的方式生产双组分三维卷曲纤维。后者由于弹性稳定性好、产品品种丰富，成为目前主要的生产方式。
并列或偏芯复合的方式生产双组分三维卷曲弹性纤维，主要是利用两种结构或性能不同的聚合物，通过平行、交叉、包覆或其它排列方式，并沿纤维轴向复合而成。由于两种聚合物的结构或性能不同，得到的复合纤维在受热或受力的作用下，因其收缩率的不同而产生螺旋状的卷曲，成为一种自卷曲纤维，广泛用于仿毛及弹性织物的开发。其中三维卷曲长丝还广泛应用于服装、家纺、汽车装饰用品的填充材料。
并列型自卷曲复合纤维制备技术发展较快，常用的复合组分主要有PET/PTT、PET/PBT、PTT/PBT及不同分子量的PET1/PET2等。其中还可以在聚合物中添加颜料、功能改性材料等，实现有色、功能改性复合纤维的生产。纤维截面除了半圆形并列复合外，也有其它截面，如皮芯偏芯复合、扁平型、哑铃型等。
申请号CN201510063761.6公开了“高弹性中空毛型聚酯长纤维的制造方法”，以PET和PTT为原料，通过C型喷丝孔，制得高弹性中空毛型聚酯长纤维束；申请号CN201510062799.1公开了“一种无机械卷曲PTT/PET并列复合自卷曲复合长丝的生产方法”，以PET和PTT为原料，通过特殊的大容量双通道复合纺丝组件，制得PTT-PET并列复合自卷曲复合长丝。申请号CN200610118440.2公开了“一种PBT/PET三维卷曲纤维的制备方法及应用”，以PBT/PET为原料，制得三维卷曲长丝。这些技术都是以PET与PBT或PTT通过并列复合的方式制得，虽然有较好的卷曲性能，但因PET组份缺乏弹性，所以纤维的弹性伸长和弹性恢复率不足。
申请号CN200910101099.3公开了“阳离子染料可染聚酯复合纤维的制备方法”，以添加第三单体SIPE的阳离子可染聚酯为芯、添加第三单体SIPE和第四单体PEG的阳离子易染聚酯为皮，通过皮芯复合的方式，得到染色性能优良、抗倒伏性好的毛皮用自卷曲长丝。但其聚合物仍是PET改性所得，同样存在上述问题。
基于此，做出本申请。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请提供了一种功能性自卷曲复合长丝的加工工艺，该工艺以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体(TPEE)为芯层组分，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝。
为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种自卷曲复合长丝的加工工艺，以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体(TPEE)为芯层组分，分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝设备及皮芯偏芯复合喷丝孔，喷出的熔体，经冷却、上油、集束，牵伸、切断、热定型的纺丝后加工工艺，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝。
主要的工艺过程和技术参数包括：
(1)原料
①PBT：特性粘度1.0±0.010dl/g，熔点为225℃，干切片含水率小于50ppm；
②TPEE：是在PBT中添加聚丁二醇(PTMG)制得的热塑性弹性体，特性粘度为1.1±0.010dl/g，熔点为200～205℃，干切片含水率小于50ppm；
③功能母粒：含抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的母粒，有效成分20-30％，皮层中功能母粒添加量2～8％，母粒含水率小于100ppm。型号：LZN，由苏州百盛纤维母粒有限公司生产。
(2)喷丝孔：皮芯偏心复合，孔数24-48孔。其中芯层的直径为皮层直径的2/3，且芯层与皮层间最短距离为皮层直径的1/10。
(3)复合纺丝
皮层与芯层的复合比为40～60：60～40，螺杆各区温度250～270℃，纺丝箱体温度270～280℃，侧吹风风速0.4～0.6m/s；第一热辊速度2200～2600m/min，温度70-90℃；第二热辊速度3800-4200m/min，温度120-140℃；上油率0.8-1.0％。
采用上述工艺所制备的自卷曲复合长丝，纤维规格100～200dtex/24～48f，由皮层、芯层和功能粒子构成，所述的皮层和芯层偏心设置，且功能粒子分布于皮层上。
本发明的工作原理及有益效果如下：
(1)本申请以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体(TPEE)为芯层组分，分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝设备及皮芯偏芯复合喷丝孔，喷出的熔体，经冷却、上油、集束，牵伸、切断、热定型的纺丝后加工工艺，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝，从而实现了PBT、TPEE为主要成分的皮芯结构长丝。
(2)本申请所制备的纤维因采用了具有优良弹性的PBT及TPEE，并通过皮芯复合的方式制得，不但具有常规自卷曲纤维的卷曲性能，还具有优良的弹性伸长率和弹性恢复性能；同时在皮层中添加复合功能母粒，使产品还具有抗紫外、抗静电和抗菌的复合功能；最后因只需在皮层中添加功能母粒，使添加量减少、成本降低，而纺丝性能大大提高
(3)在自卷曲纤维的生产中，二种聚合物的选择和纤维截面的设计是制备具有高卷曲性能和弹性恢复率纤维的关键。本申请所形成的成品长丝结构中，由于皮层是对外接触最多的部分，而芯层则起到骨架的作用，本申请中，皮层采用PBT，并使功能粒子仅分布在皮层中，芯层采用热塑性弹性体，皮层的设置赋予长丝良好弹性的同时，使之兼具了抗紫外、抗静电和抗菌等复合功能，芯层的设置确保了长丝具有很好的弹性恢复，长丝整体体现出良好的弹性伸长率和弹性恢复性能。
(4)本申请在满足其功能性要求的同时，仅在皮层中设置功能粒子，使添加量减少，成本降低；同时，功能粒子的加入通常是会影响熔体可纺性的，而本申请中，控制PBT的切片含水量，在基于皮层相对芯层的直径较大、纺丝过程中相对要求较少情况下，功能粒子的存在不会影响其可纺性，因此整体纺丝性能大大提高，产品可应用于高档弹性织物、家纺产品等的生产。
附图说明
图1为本申请所制备长丝的喷丝板截面图；
图2为本申请的加工流程示意图。
其中标号：1.皮层；2.芯层；3.功能粒子。
具体实施方式
本申请以PBT作为皮层1的主原料、TPEE作为芯层2的主原料，PBT切片经结晶干燥-1后，加入复合功能母粒，送入螺杆挤压机-1中熔融挤出后，经计量泵-1送入双组份复合组件，同时，TPEE切片经结晶干燥-2后，送入螺杆挤压机-2熔融挤出后，经计量泵-2送入双组份复合组件，两者在双组份复合组件中完成偏心复合后，经侧吹风冷却→上油→第一热辊→第二热辊→FDY卷绕形成成品，具体加工流程参见图2所示。
上述工艺形成如图1所示的偏心皮芯结构，该偏心结构中，两者在水平和竖直方向上的中轴线均不重叠，复合功能母粒在皮层1中形成功能粒子3，起到功能母粒的作用，赋予纤维抗菌、抗静电和抗紫外的功能。
以下结合具体实施案例进行技术方案的诠释说明。
实施例1
本实施例一种自卷曲复合长丝的加工工艺，PBT的特性粘度(按GB/T14190-2008，以苯酚与四氯乙烷1：1作溶剂进行检测)1.00dl/g，熔点225℃，干切片含水量率小于50ppm，螺杆各区温度250～270℃；TPEE的特性粘度(按GB/T 14190-2008，以苯酚与四氯乙烷1：1作溶剂进行检测)1.10dl/g，熔点200℃，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度250～270℃。
PBT与TPEE的复合比为40：60(质量百分比，下同)，功能母粒添加量2％，纺丝箱体温度270℃，侧吹风风速0.4m/s；第一热辊纺丝速度2000m/min，温度70℃；第二热辊速度4000m/min，温度100℃。
上述工艺所制备的自卷曲复合长丝规格100dtex/24f。
实施例2
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：TPEE的特性粘度1.10dl/g，熔点203℃，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度250～270℃。
PBT与TPEE的复合比为50：50，功能母粒添加量4％，纺丝箱体温度275℃，侧吹风风速0.5m/s；第一热辊纺丝速度2200m/min，温度80℃；第二热辊速度4200m/min，温度110℃。
上述工艺所形成的自卷曲复合长丝规格150dtex/36f。
实施例3
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：TPEE的特性粘度1.10dl/g，熔点为205℃，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度250～270℃。
PBT与TPEE的复合比为60：40，功能母粒添加量6％，纺丝箱体温度280℃，侧吹风风速0.6m/s；第一热辊纺丝速度2400m/min，温度90℃；第二热辊速度4400m/min，温度120℃。
上述工艺所形成的自卷曲复合长丝规格200dtex/48f。
实施例4
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：TPEE的特性粘度1.10dl/g，熔点为205℃，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度250～270℃。
PBT与TPEE的复合比为50：50，功能母粒添加量8％，纺丝箱体温度280℃，侧吹风风速0.6m/s；第一热辊纺丝速度2400m/min，温度90℃；第二热辊速度4400m/min，温度120℃。
上述工艺所形成的自卷曲复合长丝规格200dtex/48f。
比较例
本比较例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：芯层为常规PET，特性粘度0.68dl/g，熔点260℃，干切片含水率小于50ppm，螺杆各区温度270～290℃。
PBT与PET的复合比为50：50，功能母粒添加量4％，纺丝箱体温度295℃，侧吹风风速0.5m/s；第一热辊纺丝速度2200m/min，温度80℃；第二热辊速度4200m/min，温度110℃。
上述工艺所形成的自卷曲复合长丝规格150dtex/36f。
将上述实施例所制备的长丝按《FZ/T 54077-2014三维卷曲涤纶牵伸丝》及《GB/T-14342比电阻试验方法》进行物理性能的测试，具体参见表1所示。
表1主要制备工艺与纤维物理指标
结合上述实施例以及表1的对比可以看出，本申请以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体(TPEE)为芯层组分，分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入双组份复合纺丝设备及皮芯偏芯复合纺丝组件，喷出的熔体，经冷却、上油、第一热辊、第二热辊、卷绕的纺丝工艺，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝。
该纤维的断裂伸长率和断裂强度均达到了相关的标准要求，同时，因采用了具有优良弹性的PBT及TPEE，并通过皮芯偏芯复合的方式制得，不但具有常规自卷曲纤维的卷曲性能，还具有优良的弹性伸长率和弹性恢复性能；同时在皮层中添加复合功能母粒，使产品还具有抗紫外、抗静电和抗菌的复合功能；最后因只需在皮层中添加功能母粒，使添加量减少、成本降低，而纺丝性能大大提高。产品可用于高档弹性织物、家纺产品等的生产。
以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (6)

1.一种自卷曲复合长丝的加工工艺，其特征在于：以聚对苯二甲酸丁二醇酯及添加复合功能母粒的聚合物为皮层组分、聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体为芯层组分，分别经螺杆挤压机熔融挤出，进入多组份复合纺丝设备及皮芯偏心复合喷丝孔，喷出的熔体经冷却、上油、第一热辊定型、第二热辊定型后卷绕，制得具有抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的自卷曲复合长丝。
2.如权利要求1所述的一种自卷曲复合长丝的加工工艺，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯特性粘度1.0±0.010 dl/g，熔点225 ℃，切片含水量小于50 ppm。
3.如权利要求1所述的一种自卷曲复合长丝的加工工艺，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯系热塑性弹性体是由PBT中添加聚丁二醇制得，其特性粘度1.1±0.010 dl/g，熔点200～205 ℃，切片含水量小于50 ppm。
4.如权利要求1所述的一种自卷曲复合长丝的加工工艺，其特征在于：所述的复合功能母粒为含抗紫外、抗静电和抗菌复合功能的母粒，其有效成分25 %，含水率小于100 ppm，皮层中复合功能母粒添加量2～8 %。
5.如权利要求1所述的一种自卷曲复合长丝的加工工艺，其特征在于，所述的偏心复合纺丝工艺为：皮层与芯层的复合比为40～60：60～40，螺杆各区温度250～270 ℃，纺丝箱体温度270~280 ℃，侧吹风风速0.6~1.0 m/s；第一热辊速度2200～2600 m/min，温度70-90 ℃；第二热辊速度3800-4200 m/min，温度120-140 ℃；上油率0.8-1.0 %。
6.如权利要求1-5任一项所述的加工工艺制备的自卷曲复合长丝，其特征在于：所述的自卷曲复合长丝规格为100～200 dtex/24~48f，由皮层、芯层和功能粒子构成，所述的皮层和芯层偏心设置，且功能粒子分布于皮层上。
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