CN103320889B - 亲水性吸湿排汗聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亲水性吸湿排汗聚酯纤维及其制备方法。该方法如下：将亲水改性聚酯、水溶性聚酯、含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，三种原料切片分别干燥后，按一定质量百分比共混熔融，采用异形喷丝板挤出纺丝，并经后处理加工制得涤纶长丝或短纤。该纤维无论在酸性或碱性染色或处理环境下，都可在表面形成大量微孔或沟槽，具有较好的亲水性吸湿排汗效果，对工艺要求灵活简便；该纤维经过染色或处理工序的叠加，还可获得超高的吸湿排汗效果。采用本发明方法制得的异型吸湿排汗纤维，无论在涤纶纯纺或混纺面料中生产工艺灵活，并达到吸湿排汗效果的多变可调性。

Description

亲水性吸湿排汗聚酯纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于功能性纤维制造技术领域，涉及一种性能优异、工艺简便、功能性可调的亲水性吸湿排汗聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

涤纶纤维在衣料方面的耗用量在各种合成纤维中所占比例是最大的，但其吸湿性能又是最差，在20℃，相对湿度65％的条件下，涤纶纤维平衡吸湿率仅为0.4％，普通涤纶衣物穿起来常使人感到闷热，因此对涤纶吸湿排汗功能的研究层出不穷。吸湿排汗纤维是利用纤维表面微细沟槽所产生的毛细现象使汗水经芯吸、扩散、传输等作用，迅速迁移至织物的表面并发散，从而达到导湿快干的目的。可以说，毛细管效应是最常用也是最直观的一种方法，可以表现织物吸汗能力以及扩散能力。目前，市面上的吸湿排汗织物可采用如下技术得到：异形截面纤维、中空多微孔纤维、多层织物、亲水剂涂布以及对纤维进行表面改性等。

通过现有对涤纶纤维的截面异形化或表面粗糙化，或者是常规聚酯中添加亲水聚酯组分后共混纺丝，均可达到一定的吸湿排汗效果，但在实际应用中仍存在一定的技术不足。现有技术通过形成微孔达到涤纶吸湿排汗性能的应用非常广泛，普遍使用的添加水溶性聚酯，客观上给涤纶织物在生产和工艺中带来诸多不便和成本负担。例如：涤纶纯纺织物的酸性染色环境无法溶出水溶性聚酯，必须增加一道碱处理工序；另外，水溶性聚酯的添加影响了聚酯纤维的可纺性，因而在实际应用中的添加比例受限，纤维的吸湿排汗性也很难有所突破。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺灵活多变、吸湿排汗效果优异的亲水性吸湿排汗聚酯纤维及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

1、亲水性吸湿排汗聚酯纤维的制备方法：

将亲水改性聚酯、水溶性聚酯、含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒这三种原料分别切片干燥后，按质量百分比为(70～92)∶(5～20)∶(3～10)输入螺杆共混熔融，经计量泵计量后输入纺丝箱体(纺丝温度270～305℃)，经异形喷丝板挤出后吹风冷却，上油集成丝束，再经过后处理加工，制得长丝或短纤。

上述亲水改性聚酯是由常规聚酯与亲水单体磺酸钠或聚醚通过共聚方法制得的。

上述水溶性聚酯是在常规聚酯合成时加入改性组分(优选磺酸钠)而制成的，在碱性环境下(热)水中能溶解的聚酯。

上述含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒中，碳酸钙粉体的粒径在0.1～1微米之间，碳酸钙粉体在母粒中的重量百分含量为20～50％。

2、丝束的后处理加工过程如下：

涤纶FDY长丝：丝束经牵伸(牵伸温度80～95℃，牵伸倍数2～3倍)、定型(温度110～120℃)卷绕(速度1500～5000m/min)，制得FDY长丝。

涤纶DTY长丝：丝束经卷绕(速度1000～3500m/min)制得POY，牵伸加弹后(牵伸温度130～170℃，牵伸倍数1.5～2.0倍)卷筒，制得DTY长丝。

短纤维：丝束卷绕(速度700～1500m/min)后落桶、集束，再经一级牵伸(牵伸温度65～80℃，牵伸倍数3～4倍)及二级牵伸(牵伸温度110～130℃，牵伸倍数1.0～1.3倍)后卷绕，再经松弛热定型(温度110～140℃，45～60min)后切断、打包，制得短纤维。

3、吸湿排汗性能的实现：

上述制得的聚酯纤维经过涤纶的强酸染色工序，其中的碳酸钙粉体遇酸分解成钙离子、二氧化碳和水，在聚酯纤维表面形成大量的微孔，无需附加的后处理工艺，纤维并获得效果很好的亲水性吸湿排汗性能。

为了获得更高的吸湿排汗效果，对上述制得的聚酯纤维增设碱处理工序，进一步溶出其中的水溶性聚酯成分，纤维表面再形成大量沟槽，得到吸湿排汗性更优的聚酯纤维。在涤棉混纺织物中，此道碱处理工序即为棉的染色工序，无需额外增设。

上述依次经过强酸和碱处理后的纤维，表面形成的微孔和沟槽大大提高了纤维比表面积，使内部更多碳酸钙粉体浮于表面，此时可根据需要增加酸处理工序，溶出更多碳酸钙粉体，获得比表面积更高的粗糙凹槽表面，纤维具备超高吸湿排汗效能，尤其适用于涤含量较高、要求严苛的高档面料中。

本发明的有益效果：

1、本发明采用亲水改性聚酯为主体，添加水溶性聚酯及含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，生产三叶形、十字形、工字形或山字形等异形截面聚酯纤维，纤维面料经后续整理无论是在酸性或碱性环境下，都会在纤维表面形成微孔，进一步增加了纤维的比表面积及芯吸通道，增强了吸湿排汗的效果，同时提高了纤维的中空度，有助于提高面料的隔热度。

2、本发明提供的吸湿排汗纤维，巧妙地含有两种可以形成微孔的成分，可分别在酸性和碱性环境中实现溶出，形成微孔或沟槽。这就给该纤维在涤纶纯纺、混纺织物的应用中提供一些工艺灵活匹配性，以及吸湿排汗效果的可调性。例如：依赖纯涤织物自身强酸染色工序，可获得碳酸钙成分给予的吸湿排汗效果，而增加碱溶工序可收获更高吸湿排汗性能。在涤棉混纺织物中，涤和棉的两道染色工序依次提供给织物强酸和碱性环境，可同时去除纤维表面的碳酸钙和水溶性聚酯成分，无需增设工序便获得优异吸湿排汗性能；在两道染色工序基础上再增加一道酸溶工序，还可将水溶性聚酯溶出后重新裸露于表面的更多碳酸钙溶出，获得超高吸湿排汗效能；值得一提的是，通常涤/棉面料中涤含量越高，吸湿排汗性能相应下降，这是现有技术无法避免的，而本发明可根据需要选择三道后处理工序的反复叠加，保证高涤含量面料依然具备较高比表面积和充足的芯吸通道，实现同等优异的吸湿排汗性能，其工艺操作性灵活多变，在涤含量比例要求苛刻的高档吸湿排汗面料如军服中，意义尤为重要。

3、传统依赖单一水溶性聚酯提供微孔的纤维，由于水溶性聚酯对涤纶可纺性的影响，添加比例大大受限，本发明中碳酸钙的粒径为0.1～1微米，其添加后对可纺性的影响与水溶性聚酯的添加无叠加性，因而最高10％的碳酸钙添加量，赋予纤维吸湿排汗性能的较大突破。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

将亲水改性聚酯、水溶性聚酯和含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，原料分别切片干燥后，按质量百分比为70∶20∶10输入螺杆共混熔融，经计量泵计量后输入纺丝箱体(纺丝温度305℃)，由三叶形板孔的异形喷丝板挤出后吹风冷却，经牵伸(牵伸温度90℃，牵伸倍数3.0倍)、定型(温度120℃)、卷绕(速度5000m/min)，制得亲水性三叶形涤纶FDY长丝。

上述含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒中，碳酸钙粉体在母粒中的重量百分含量为20％。

对上述制得的亲水性三叶形涤纶FDY长丝进行强酸染色处理，其中的碳酸钙粉体分解成钙离子、二氧化碳和水，在聚酯纤维表面形成大量的微孔，得到吸湿排汗效果很好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维FDY长丝。

实施例2

将亲水改性聚酯、水溶性聚酯和含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，原料分别切片干燥后，按质量百分比为92∶5∶3输入螺杆共混熔融，经计量泵计量后输入纺丝箱体(纺丝温度295℃)，由十字形板孔的异形喷丝板挤出后吹风冷却，卷绕(速度1200m/min)。卷绕丝POY经过牵伸加弹(牵伸温度170℃，牵伸倍数1.6倍)，得到亲水性十字形涤纶DTY长丝。

上述含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒中，碳酸钙粉体在母粒中的重量百分含量为50％。

对上述制得的亲水性十字形涤纶DTY长丝进行强酸染色处理，其中的碳酸钙粉体分解成钙离子、二氧化碳和水，在聚酯纤维表面形成大量的微孔，得到吸湿排汗效果很好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维DTY长丝。

对上述制得的亲水性十字形涤纶DTY长丝再进行碱处理，溶掉水溶性聚酯，得到吸湿排汗效果更好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维DTY长丝。

实施例3

将亲水改性聚酯、水溶性聚酯和含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，原料分别切片干燥后，按质量百分比为80∶15∶5输入螺杆共混熔融，经计量泵计量后输入纺丝箱体(纺丝温度270℃)，由工字形板孔的异形喷丝板挤出后吹风冷却，卷绕(速度1000m/min)，落桶，落桶丝集束，再经过两级牵伸：一级牵伸(牵伸温度80℃，牵伸倍数3.5倍)，二级牵伸(牵伸温度110℃，牵伸倍数1.1倍)，纤维卷曲，经120℃松弛热定型处理60min，然后切片、打包，得到具有高效吸湿排汗功能的亲水性工字形涤纶短纤。

上述含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒中，碳酸钙粉体在母粒中的重量百分含量为40％。

对上述制得的亲水性工字形涤纶短纤进行强酸染色处理，其中的碳酸钙粉体分解成钙离子、二氧化碳和水，在聚酯纤维表面形成大量的微孔，得到吸湿排汗效果很好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维短纤。

实施例4

将亲水改性聚酯、水溶性聚酯和含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒，原料分别切片干燥后，按质量百分比为75∶15∶10输入螺杆共混熔融，经计量泵计量后输入纺丝箱体(纺丝温度280℃)，由山字形板孔的异形喷丝板挤出后吹风冷却，卷绕(速度1000m/min)，落桶，落桶丝集束，再经过两级牵伸：一级牵伸(牵伸温度80℃，牵伸倍数3倍)，二级牵伸(牵伸温度105℃，牵伸倍数1.2倍)，纤维卷曲，经130℃松弛热定型处理45min，然后切片、打包，得到具有高效吸湿排汗功能的亲水性山字形涤纶短纤。

上述含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒中，碳酸钙粉体在母粒中的重量百分含量为30％。

对上述制得的亲水性山字形涤纶短纤进行强酸染色处理，其中的碳酸钙粉体分解成钙离子、二氧化碳和水，在聚酯纤维表面形成大量的微孔，得到吸湿排汗效果很好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维短纤。

对上述制得的亲水性山字形涤纶短纤再进行碱处理，溶掉水溶性聚酯，得到吸湿排汗效果更好的亲水性吸湿排汗聚酯纤维短纤。

Claims (6)

1.一种亲水性吸湿排汗聚酯纤维的制备方法，其特征在于：将亲水改性聚酯、水溶性聚酯、含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒这三种原料切片按照质量百分比(70～92)∶(5～20)∶(3～10)经共混熔融纺丝制得一种异形聚酯纤维，该纤维无论于酸性或碱性染色工序中都可获得较好亲水性吸湿排汗功能；增加碱性或酸性处理工序，纤维可达到超高吸湿排汗效果；所述亲水改性聚酯是由常规聚酯与亲水单体磺酸钠或聚醚通过共聚方法制得的；所述水溶性聚酯是在常规聚酯合成时加入改性组分磺酸钠而制成的，在碱性环境下水中能溶解的聚酯。

2.一种亲水性吸湿排汗聚酯纤维，其特征在于：由亲水改性聚酯、水溶性聚酯、含碳酸钙粉体的亲水性聚酯母粒这三种原料切片按照质量百分比(70～92)∶(5～20)∶(3～10)组成，该纤维织物仅需经过涤纶的强酸染色工序，便可分解溶出碳酸钙粉体，在纤维表面形成大量微孔，无需附加后处理工序便具有较好亲水性吸湿排汗功能；所述水溶性聚酯是在常规聚酯合成时加入改性组分磺酸钠而制成的，在碱性环境下水中能溶解的聚酯。

3.如权利要求1所述的亲水性吸湿排汗聚酯纤维的制备方法，其特征在于：其中碳酸钙粉体的粒径为0.1～1微米，在母粒中的质量百分比为20～50%。

4.如权利要求2所述的亲水性吸湿排汗聚酯纤维，其特征在于：其中碳酸钙粉体的粒径为0.1～1微米，在母粒中的质量百分比为20～50%。

5.如权利要求2所述的亲水性吸湿排汗聚酯纤维，其特征在于：该纤维织物再经过碱性染色或增加碱处理工序后，可进一步溶出水溶性聚酯组分，表面又形成大量沟槽，获得更高吸湿排汗性能。

6.如权利要求5所述的亲水性吸湿排汗聚酯纤维，其特征在于：依次经过强酸和碱处理后的纤维，表面形成的微孔和沟槽大大提高纤维比表面积，使内部更多碳酸钙粉体浮于表面，纤维可根据需要增加酸处理工序，溶出更多碳酸钙粉体，获得比表面积更高的粗糙凹槽表面，达到超高吸湿排汗性能。