CN101575750A - 多海岛状高回弹性纤维及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多海岛状高回弹性纤维，本发明的岛为涤纶成分，海为锦纶成分，涤纶成份采用聚对苯二甲酸乙二醇酯半消光切片，锦纶成份采用聚酰胺6切片；且聚酰胺6与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合比为40∶60－50∶50以及其生产方法。本发明综合了锦纶、涤纶二种纤维的优点，染色性好，弹性回复率高，实用性强且具有成本低，利润空间大的特点。

Description

多海岛状高回弹性纤维及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种多海岛状高回弹性纤维及其生产方法。

背景技术

近几年来，化纤市场常规产品供过于求的情势日趋严重，竞争愈来愈激烈，利润微乎其微，尤其是近一年多来，化纤原料由于石油产品价格的大幅攀升，常规化纤产品的售价与原料的价格已成倒挂，众多化纤企业面临生存的危机，锦纶行业同样如此。

锦纶纤维具有许多优良性能，如较好的柔软性、吸湿性、染色性等，但也存在着急弹性差、刚性不足及价格高等方面缺点，而涤纶纤维则具备了锦纶纤维所缺乏的一些优点。如果把两者的性能综合在一起，开发一种新颖纤维，兼具锦涤二种纤维优点的复合纺丝及其纤维，且价格又低于常规锦纶，正是市场所期待的。

而在国外，七十年代初，日本即率先进行复合纺丝技术的研究与开发，逐步达到较高技术水平，并陆续推出复合纤维织物，主要为复合超细类织物(如仿麂皮、仿桃皮绒、高密织物、易去污面料、仿皮革面料等)、并列型复合丝类织物、皮芯型复合丝类织物和其它一些功能性复合纤维类织物。近年来，日本化纤总量逐年下降，但致力于开发以复合纤维为主的第二代“新合纤”来保持化纤产业的经济效益增长。九十年代后，韩国、我国台湾和我国大陆地区也陆续开发复合超细类产品水溶性海岛纤维的加工技术，复合纤维生产线急剧增加，掀起超细纤维织物热潮，而传统的海岛型复合纤维就是指单丝纤密度小于0.1D以下的超细纤维：常规的海岛纤维是将两种热力学非相容性高聚物按一定比例进行复合纺丝，制得的具有海、岛(连续相为海，分散相为岛)结构的双组分纤维。传统的海岛纤维采用的原料：岛是涤纶成份PET，海为锦纶成份水溶性聚酯，纤维织成织物后通过碱减量将海部分溶解掉，留下岛部分超细纤维中岛越多，单丝纤维密度越细，产品档次越高，但同时带来的是岛越多，组件加工难度越大且加工成本高。而纤维中岛个数的多少，以及岛的合理分布将直接影响到成品纤维的染色性，弹性回复率及实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种多海岛状高回弹性纤维及其生产方法，本发明综合了锦纶、涤纶二种纤维的优点，染色性好，弹性回复率高，实用性强且具有成本低，利润空间大的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

聚对苯二甲酸乙二醇酯：英文名：polyethylene terephthalate，简称PET。PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

聚酰胺6或尼龙6，简称PA6，分子式：[-NH-(CH2)5-CO]n-，性状：半透明或不远明乳白色结晶形聚合物，特性：热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好。燃烧鉴别方法：蓝底黄火焰，烧植物味；溶剂实验：耐环己酮和芳香溶剂；密度；1.13g/cm3，熔点：215℃，热分解温度：＞300℃，平衡吸水率：3.5％；具有良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性。密度：(g/cm3)1.14-1.15，熔点：215-225℃，拉伸强度：＞60.0Mpa，伸长率：＞30％，弯曲强度：90.0Mpa，缺口冲击强度：(KJ/m2)＞5。

一种多海岛状高回弹性纤维，本发明的岛为涤纶成份，海为锦纶成份，涤纶成份采用PET半消光切片，本原料购于：浙江化纤联合集团有限公司生产的半消光切片，熔点为261℃，粘度为0.60-0.65。锦纶成份采用PA6切片，本原料购于无锡市长安高分子材料厂，熔点为225℃，粘度为2.7。且PA6与PET的复合比为40∶60-50∶50。所述的PA6与PET的复合比为50∶50。

一种多海岛状高回弹性纤维的生产方法，包括如下步骤：1)将PA6原料切片依次进行干燥→挤压熔融→过滤→按PA6与PET的复合比为40∶60-60∶40进行计量；2)将PET原料切片依次进行结晶→干燥→挤压熔融→过滤→按PA6与PET的复合比为40∶60-60∶40进行计量；3)然后将步骤1)和步骤2)的原料一起进行复合纺丝然后依次经过→冷却吹风→上油→拉伸→卷绕→制成涤纶FDY长丝→再经过加弹→制成多海岛状涤纶DTY高回弹性纤维面料；亦或者当上油后→进行卷绕→制成涤纶POY长丝→再经过加弹→制成多海岛状涤纶DTY高回弹性纤维面料。

所述的复合纺丝采用两套联苯热媒循环***进行控制，使用两组螺杆挤出机，两种组分在箱体内分别流经自己各自的熔体管道后经各自的计量进入复合纺丝组件，并分别经过复合组件内各自的熔体进口、熔体管路、过滤空间，最终在进入喷丝孔前按设计的要求以海岛形式汇合在一起；复合纺丝中的复合喷丝板采用规格为Φ115-2×24f×0.28长×0.66径及Φ115-2×18f×0.28长×0.66径两种，岛个数为10-40个。

锦涤复合纺不同于单组分纺丝，要综合考虑PET和PA6的性能，原料质量要求较高，特别是所述的PA6原料切片粘度为2.7而且温度稳定性也要好。且PET原料和PA6原料的粘度比为0.8-1.25。

所述的PET结晶温度采用160-170℃；干燥温度为150-170℃。干燥时间为6-8小时，使含水率在30PPM以下；所述的PA6干燥时采用氮气作介质或者在露点为-70℃以下进行干燥，通常在露点为-70℃以下进行干燥更节省成本，因为PA6容易吸湿且PA6的含水率要小于100PPM，干燥温度为85℃，干燥时间为12-18小时。

所述的冷却吹风步骤中的风温控制在20℃，风速为0.45m/s-0.55m/s，相对湿度为70％-80％。冷却吹风时稳定是最重要的，若稍微有波动现象，就必须对产品进行隔离，以保证产品质量。长丝在纺丝时一般采用侧吹风的冷却形式，能得到较好的冷却效果。

所述的加弹步骤中的加工速度为300-550m/min，加工速度对纤维的质量影响较大，速度太高，容易使纤维产生毛丝和涤锦两组分的剥离，而加工速度太低，则会影响产量，增加成本。加工温度为120-150℃，由于本产品的岛为涤，锦为海，也就是说锦在外面，而锦纶的熔点低，所以采取较低的拉伸温度，但太低易使内部的涤因得不到充分的受热而断裂，从而造成质量问题。假捻比(D/Y)为1.6-2.0。使纤维假捻器后的张力与假捻器前的张力比(T2/T1)在0.7-0.9之间。假捻比对纤维的影响主要是毛丝、僵丝、和卷曲性能，太高，则易产生毛丝且卷曲性能下降，太低，虽然卷曲性能得到改善但易产生僵丝。

在复合纺丝中要求两组分在熔融状态下表现粘度应接近，如果两组分表现粘度相差较大，在纺丝过程中会出现熔体向高粘度一边挤压，严重时甚至粘附于喷丝板表面，所以温度必须使两种聚合物熔体间的粘度差有一恰当的数值，(粘度比控制在0.8-1.25间)PET纺丝温度为290-300℃，PA6纺丝温度为250-275℃。否则纤维截面成形不好，海与岛分布不均匀。当然PET和PA6熔体在接触界面处具有一定的粘合力，通常情况下，PA6的熔体温度在允许范围内控制偏高一些，有利于PA6的粘度降低，从而使PA6熔体容易向PET扩散，则PET、PA6界面层变厚，界面处的粘合力加强，从而能减弱两组分的剥离程度，有利于复合纤维在后加工整理过程中不易剥离。

本发明的有益效果为：本发明采用复合纺丝技术开发多海岛状高高回弹纤维，运用先进的复合纺丝技术来改变传统的生产加工工艺，复合的形式为海岛型，其中岛为涤纶成份，海为锦纶成份，但不溶解“海”的成分，通过以涤为岛锦为海的复合型式，使纤维表面具有锦纶的特性，同时由于涤纶原料比锦纶便宜得多，从而使纤维成本明显降低。其组件设计与加工完全不同于水溶性海岛型纤维，纤维织成织物以后并不象海岛纤维一样要溶去其中一组份，该新颖纤维综合了锦纶、涤纶二种纤维的优点，在某些领域上比单独锦纶和涤纶具有明显的优势，从而拓展了纤维的用途，其主要用途为针织产品，也可用于仿毛、仿棉、仿真丝机织服用面料。且原料成本是纯锦纶的三分之二。多海岛状高弹纤维的研制进一步拓宽了复合生产线的开发领域，具有染色性好，弹性回复率高，实用性强且能有效降低成本，利润空间较大的特点。

附图说明

表1是本发明不同锦涤复合比纤维力学性能；

表2是本发明多海岛状高回弹性纤维规格；

表3是本发明多海岛状高回弹性纤维织物基本性能；

表4是本发明经酸、碱处理后纤维强力的变化；

图1是本发明不同复合比纤维回潮率；

图2是本发明不同复合比纤维的比电阻。

具体实施方式

实施例1

本实施例所指的一种多海岛状高回弹性纤维，本发明的岛为涤纶成分，海为锦纶成分，涤纶成份采用PET半消光切片，锦纶成份采用PA6切片；且PA6与PET的复合比，粗细度，纤维根数，岛个数采用如下表1所示的比例。其中纤维种类167dtex/36×37I是指采用粗细度为167分特克斯，纤维根数为36根，岛个数为37；此种多海岛状高回弹性纤维的生产方法包括如下步骤：1)将粘度为2.7的PA6原料切片在露点为-70℃以下进行干燥，干燥温度为85℃，干燥时间为12-18小时，然后依次进行挤压熔融、过滤、按PA6与PET的复合比按表1中的比例分别进行计量；2)将PET原料切片依次进行结晶，结晶温度采用160-170℃，然后是干燥，干燥温度为150-170℃。干燥时间为6-8小时，再经挤压熔融、过滤、按PA6与PET的复合比按表1中的比例分别进行计量；3)然后将步骤1)和步骤2)的原料一起分别进行复合纺丝，采用两套联苯热媒循环***进行控制，使用两组螺杆挤出机，两种组分在箱体内分别流经自己各自的熔体管道后经各自的计量进入复合纺丝组件，并分别经过复合组件内各自的熔体进口、熔体管路、过滤空间，最终在进入喷丝孔前按设计的要求以海岛形式汇合在一起；复合纺丝中的复合喷丝板规格采用Φ115-2×24f×0.28长×0.66径及Φ115-2×18f×0.28长×0.66径两种；且PET原料和PA6原料的粘度比为0.8-1.25，复合组件内各自的熔体管路中聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝温度为290-300℃，聚酰胺6纺丝温度为250-275℃。然后依次经过冷却吹风，风温控制在20℃，风速为0.45m/s-0.55m/s，相对湿度为70％-80％、上油、拉伸、卷绕、制成涤纶FDY长丝，再经过加弹，加工速度为300-550m/min，加工温度为120-150℃，假捻比为1.6-2.0、制成多海岛状涤纶DTY高回弹性纤维面料。表1为通过本实施例的方法所制成的不同规格纤维的力学性能。

从表1中可以看出，锦纶的断裂强度，断裂伸长率和断裂比功较涤纶大，多海岛状高回弹性纤维经锦涤复合后，其断裂强度，断裂伸长率和断裂比功有较大的提高；各项力学性能有着明显的改善，岛个数较少的3号、6号、9号纤维其断裂比强和断裂伸长接近于锦纶的性能。多海岛状高回弹性纤维的强伸力大小和纤维的岛个数有关，适当的减少岛个数，有利于纤维强力的提高。

实施例2

本实施例所指的一种多海岛状高回弹性纤维，岛为涤纶成分，海为锦纶成分，涤纶成份采用PET半消光切片，锦纶成份采用PA6切片；且PA6与PET的复合比，粗细度，纤维根数，岛个数采用如下表2所示的比例。其中纤维种类167dtex/36×37I是指采用粗细度为167分特克斯，纤维根数为36根，岛个数为37。此种多海岛状高回弹性纤维的生产方法包括如下步骤：1)将粘度为2.7的PA6原料切片在露点为-70℃以下进行干燥，干燥温度为85℃，干燥时间为12-18小时，然后依次进行挤压熔融、过滤、按PA6与PET的复合比为按表2中的比例分别进行计量；2)将PET原料切片依次进行结晶，结晶温度采用160-170℃，然后是干燥，干燥温度为150-170℃。干燥时间为6-8小时，再是挤压熔融、过滤、按PA6与PET的复合比按表2中的比例分别进行计量；3)然后将步骤1)和步骤2)的原料一起进行复合纺丝，采用两套联苯热媒循环***进行控制，使用两组螺杆挤出机，两种组分在箱体内分别流经自己各自的熔体管道后经各自的计量进入复合纺丝组件，并分别经过复合组件内各自的熔体进口、熔体管路、过滤空间，最终在进入喷丝孔前按设计的要求以海岛形式汇合在一起；复合纺丝中的复合喷丝组件规格采用Φ115-2×24f×0.28长×0.66径及Φ115-2×18f×0.28长×0.66径两种；且PET原料和PA6原料的粘度比为0.8-1.25，复合组件内各自的熔体管路中聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝温度为290-300℃，聚酰胺6纺丝温度为250-275℃，然后依次经过冷却吹风，风温控制在20℃，风速为0.45m/s-0.55m/s，相对湿度为70％-80％、上油、进行卷绕、制成POY长丝、再经过加弹，加工速度为300-550m/min，加工温度为120-150℃，假捻比为1.6-2.0、制成多海岛状DTY高回弹性纤维面料。不同纤维纱线的规格如表2。织物性能测试结果分析见表3。

从表3中可以看出，在多海岛状高回弹性纤维织物中，在纱线粗细相同的情况下，3号、6号、9号织物其断裂强力和断裂伸长率比其他织物好，说明在相同的粗细的纱线中，岛个数较少的海岛型织物断裂强力、断裂伸长率好。织物强伸度还与单纤维的根数有关，1号、4号、7号织物其断裂强力和3号、6号、9号织物断裂强力比较接近，在相同粗细的纱线中，单纤维根数少，织物的强力好。锦涤复合比40∶60织物比锦涤复合比50∶50织物的弯曲长度总体要大，说明锦涤复合比50∶50织物比锦涤复合比40∶60织物的柔软，涤纶含量高，织物越硬挺，因涤纶纤维分子链紧密敛，结晶度和取向度高，分子链刚性大。锦纶织物弯曲长度小，织物柔软，锦纶纤维分子链中氢键之间含较多非极性的-CH2-，分子易于弯曲，柔性较大。从图表中还可以看出，岛个数较多的海岛型织物比岛个数较少的海岛型织物弯曲长度小，织物相对柔软。在纱线相同粗细情况下，单纤维根数多，织物越柔软。

将纤维经酸碱处理后纤维强力的变化试验

(1)经10％硫酸处理后纤维强力的变化见表4，聚酯大分子中含有酯键，故不耐强碱，容易水解，涤纶耐酸，锦纶耐碱不耐酸，酰胺基容易酸解，导致酰胺键断裂，使聚合度下降。多海岛状高回弹性纤维经锦涤复合后，其耐酸性大大提高，纤维经酸处理后，其强力损失大大减少。

(2)经60g/l氢氧化钠在95℃的碱处理后纤维强力的变化见表4，从表中可明显看出PA6的耐碱性优于PET，多海岛状高回弹性纤维经锦涤复合后，其耐碱性因涤纶的加入而下降，涤纶含量越大，纤维的断裂强力下降得越快。多海岛状高回弹性纤维的耐碱性与锦涤的复合比例有关，锦的含量愈高，则其耐碱性较好，多海岛状高回弹性纤维其耐酸性要好于耐碱性。

纤维回潮率试验

不同复合比纤维的回潮率见图1，涤纶纤维的聚酯分子链紧密敛集，结晶度和取向度都高且极性较小，缺乏亲水性，所以它的吸湿性能很差。在温度为20℃，相对湿度为65％时，涤纶的回潮率为0.4％～0.5％，锦纶由于大分子中具有酰胺键，其吸湿性比涤纶好，在标准状态下的回潮率通常为4.5％。多海岛状高回弹性纤维的回潮率，由于锦纶的加入，其纤维回潮率提高，随着纤维中锦纶含量的增加，纤维的回潮率大大提高。

纤维比电阻试验

不同复合比纤维的比电阻见图2，纺织材料是电的绝缘体，比电阻一般很高，尤其是吸湿性低的涤纶纤维，在纺织加工过程中容易产生静电。由于锦纶具有一定的吸湿性，故其抗静电性能要优于涤纶纤维。在不同的锦涤复合比纤维中，锦纶比例高的纤维比电阻相应就小，如上图所示，PA6∶PET为50∶50的抗静电性能比PA6∶PET为40∶60的抗静电性能要好，从图中还可以看出，纤维质量比电阻与回潮率之间也存在着一定的关系，纤维回潮率越大，纤维的比电阻越小。这是由于纤维的吸湿可使纤维的导电能力增加。

从图1至图2，表2至表4中可以看出11号涤纶织物的经纬向急弹性角度是最大的，说明涤纶织物在极短时间内的急速回弹性好，而锦纶织物急速回弹性差。多海岛状高回弹性纤维织物由于加入一定比例的涤纶成分后，织物的经纬向急弹性回复大大增加，接近涤纶织物的急弹性回复。织物中加入一定比例的锦纶成分后，使织物的经纬向缓弹性回复也大大增加，接近锦纶织物的经纬向缓弹性回复。多海岛状高回弹性纤维织物经锦涤复合后具有较好的折皱回复性能。表3中还可以看出11号锦纶织物两种染料的K/S值最大，说明锦纶的染色性最好。因为锦纶纤维中含有氨基和羧基，所以其染色性能好。10号涤纶织物两种染料的K/S值最小，涤纶纤维中缺少能与染料结合的羟基、氨基、羧基等活性基团，涤纶分子的排列紧密，结晶度高和取向度较高，纤维中空隙少，染料不易渗透到纤维内部，所以涤纶的染色性差。多海岛状高回弹性纤维织物经锦涤复合后，由于锦纶含量的加入，其染色性能大大提高，锦涤复合比50∶50织物比锦涤复合比40∶60织物的染色性好，随着锦纶含量的增加，其染色性能提高，6号、9号织物，染色性能最好，说明岛个数较少的海岛型织物的染色性比岛个数较多的海岛型织物的染色性好，在原料相同粗细的情况下，纤维单纤维根数越多，染色性能越差，随着单纤维根数的增加，作为海组分的锦纶成分很难把岛组分的涤纶包在纤维的内部，从而染色性能下降。

表1

表2

表3

表4

Claims (9)

1、一种多海岛状高回弹性纤维，其特征在于：岛为涤纶成分，海为锦纶成分，涤纶成份采用聚对苯二甲酸乙二醇酯半消光切片，锦纶成份采用聚酰胺6切片；且聚酰胺6与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合比为40∶60-50∶50。

2、如权利要求1所述的多海岛状高回弹性纤维，其特征在于：所述的聚酰胺6与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合比为50∶50。

3、一种如权利要求1所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于包括如下步骤：1)将聚酰胺6原料切片依次进行干燥→挤压熔融→过滤→按聚酰胺6与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合比为40∶60-50∶50进行计量；2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯原料切片依次进行结晶→干燥→挤压熔融→过滤→按聚酰胺6与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合比为40∶60-60∶40进行计量；3)然后将步骤1)和步骤2)的原料一起进行复合纺丝然后依次经过→冷却吹风→上油→拉伸→卷绕→制成涤纶FDY长丝→再经过加弹→制成多海岛状涤纶DTY高回弹性纤维面料；亦或者当上油后→进行卷绕→制成涤纶POY长丝→再经过加弹→制成多海岛状涤纶DTY高回弹性纤维面料。

4、如权利要求3所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的复合纺丝采用两套联苯热媒循环***进行控制，使用两组螺杆挤出机，两种组分在箱体内分别流经自己各自的熔体管道后经各自的计量进入复合纺丝组件，并分别经过复合组件内各自的熔体进口、熔体管路、过滤空间，最终在进入喷丝孔前以海岛形式汇合在一起；复合纺丝中的复合喷丝板采用规格为Φ115-2×24f×0.28长×0.66径及Φ115-2×18f×0.28长×0.66径两种，岛个数为10-40个。

5、如权利要求4所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的复合组件内各自的熔体管路中聚对苯二甲酸乙二醇酯纺丝温度为290-300℃，聚酰胺6纺丝温度为250-275℃。

6、如权利要求3所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的聚酰胺6原料切片粘度为2.7，且聚对苯二甲酸乙二醇酯原料和聚酰胺6原料的粘度比为0.8-1.25。

7、如权利要求3所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶温度采用160-170℃；干燥温度为150-170℃。干燥时间为6-8小时，使含水率在30PPM以下；所述的聚酰胺6干燥时采用氮气作介质或者在露点为-70℃以下进行干燥，干燥温度为85℃，干燥时间为12-18小时。

8、如权利要求3所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的冷却吹风步骤中的风温控制在20℃，风速为0.45m/s-0.55m/s，相对湿度为70％-80％。

9、如权利要求3所述的多海岛状高回弹性纤维的生产方法，其特征在于：所述的加弹步骤中的加工速度为300-550m/min，加工温度为120-150℃，假捻比为1.6-2.0。

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