CN103469345A - 一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维及其制备方法。采用以对苯二甲酸和乙二醇、聚乙二醇、二甘醇及季戊四醇五组份单体共聚合，制得共聚酯熔体，经熔体管道及增压泵增压输送至纺丝箱体，通过两个计量泵、纺丝组件和两块喷丝板挤出，冷却固化形成两束丝，其中一束丝经油轮上油、预网络、第一拉伸辊热拉伸后与经喷油嘴上油的另一束待成型预取向丝同时经并丝器、冷导丝辊及中网络器，牵引到第二拉伸辊进行热定型，再经主网络器和卷绕装置卷绕成型，制得共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维。本发明对现有FDY生产设备进行改造，得到的纤维具有良好的微细三维形态结构、不同潜在异收缩性和易染匀染性，产品功能多，质量好，附加值高。
Description
技术领域
本发明涉及一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维及其制备方法，属于化纤技术领域。
背景技术
本发明采用的五组份共聚熔体直纺异收缩复合纤维具有特殊纤维群形成的微细三维形态结构、不同潜在异收缩性和易染匀染以及高显色均匀性效果等优良性能,从而弥补了普通聚酯异收缩纤维的缺陷，与目前国内外市场上制备的聚酯异收缩复合纤维及技术相比具备生产工序流程短、没有废料排出，生产成本低、功效高、产品质量好以及性价比优势明显的特点。
目前，国内外市场上的聚酯异收缩复合纤维及其产品主要通过以下几种技术途径制备获得，一是采用不同截面形态或不同性能的聚酯纤维，通过沿长丝长度方向进行以空气诱导的重复和连续的网络组合或合股组合的加工方法来实现，一般采用常规纺丝及拉伸（UDY-DY）、高速纺丝或纺丝拉伸一步法加工工序、再将预取向丝（POY）与牵伸丝（DY）或全拉伸丝（FDY）进行复合工艺路线，其加工方法存在加工工序复杂，工艺流程长，加工速度低，生产成本高，效率低等的诸多缺点。参见附图1，它是现有技术制备FDY聚酯纤维的工艺流程示意图，聚酯熔体从喷丝板1微孔挤出，冷却得到束丝7待成型全拉伸丝，经油轮2上油、导丝器8、压丝棒3输入预网络器4进行预网络，然后经压丝棒5、分丝器6输入第一拉伸辊10及第一分丝辊9装置、第二拉伸辊11及第二分丝辊12装置进行拉伸和热定型，并经主网络器13网络和卷绕装置14卷绕成型，得到FDY聚酯纤维。二是还可以通过以对苯二甲酸和乙二醇为原料进行聚合制得聚酯熔体直纺生产异收缩复合纤维，公开号为CN102747474A的中国发明专利公开了一种异收缩复合纤维及其加工方法，工艺步骤依次为由原料精对苯二甲酸和乙二醇进行酯化反应、制备聚酯熔体、熔体输送、同时纺制预取向丝和全牵伸丝、上油、全牵伸丝预网络、全牵伸丝牵伸定型、网络复合及卷绕，生产规格为47dtex/48f的异收缩复合纤维，但该制备方法制成的聚酯异收缩复合纤维产品的复合均匀性效果较差，上染率差及染色不均匀，制成的织物表面呈现露白色斑，吸湿透气及保湿性差、易产生静电，产品功能单一，产品质量不稳定。因此，在生产工艺和设备上亟需进行改进。
发明内容
本发明的目的针对现有聚酯在制备异收缩纤维技术上存在的不足，对现有FDY生产设备进行技术改造，提供一种具有良好的微细三维形态结构、不同潜在异收缩性、吸湿保湿透气和易染匀染性能的共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，以质量分数计，它的组份包括70%的对苯二甲酸和30%的乙二醇；以对苯二甲酸和乙二醇质量分数的总量为100%计，它还包括0.1～2.0%的聚乙二醇， 0.005～0.010%的二甘醇，0.01～0.05%的季戊四醇。
本发明所述的一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，规格为110dtex～155dtex/108f～192f；它的断裂强度为1.80cN/dtex～2.70cN/dtex,断裂伸长率为20%～35%，网络度为20个/米～30个/米，沸水收缩率为40～50%。
本发明技术方案还包括一种制备如上所述的共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的方法，具体步骤及工艺条件如下：
1、以质量分数为70%的对苯二甲酸和质量分数为30%的乙二醇为原料，再加入对苯二甲酸和乙二醇总质量分数0.1～2.0%的第三组份聚乙二醇、0.005～0.010%的第四组份二甘醇和0.01～0.05%的第五组份季戊四醇进行共聚合，制得五组份单体共聚酯熔体；
2、将五组份单体共聚酯熔体经熔体管道及增压泵增压输送至纺丝箱体，纺丝温度为286±2℃；
3、由两个计量泵将熔体分成两路，分别经纺丝组件和喷丝板挤出成为熔体细流后，冷却固化形成两束丝；采用侧吹风冷却固化工艺，侧吹风的工艺条件为：风速0.30～0.50m/s，风温22±2℃，湿度75±5%；
4、将其中的一束丝经油轮上油，预网络，温度为95℃～115℃、速度为1100m/min～1300m/min的第一拉伸辊进行拉伸后得到FDY丝；将另一束丝经喷油嘴上油后得到POY丝；
5、将得到的FDY丝和POY丝同时输入并丝器，经冷导丝辊及中网络器，牵引至温度为85℃～105℃、速度为3130m/min～3650m/min的第二拉伸辊进行热定型，再经主网络器和卷绕装置,以3100m/min～3600m/min的速度进行卷绕成型，制得共聚酯异收缩复合纤维。
本发明所述的五组份单体共聚酯熔体的特性粘度为0.620dl/g～0.660dl/g，熔点为254℃～258℃，端羧基含量为27mol/t～33mol/t；其制备方法包括：以质量分数为70%的对苯二甲酸和质量分数为30%的乙二醇为原料，加入催化剂乙二醇锑，添加剂磷酸三甲酯、醋酸钴、醋酸钠，搅拌混合后经第一酯化釜、第二酯化釜酯化反应后进入预缩聚釜反应，再经过15μm的过滤器后进入终缩聚釜进行缩聚反应，得到共聚酯熔体；所述的第一酯化釜的酯化反应工艺条件为：温度190～200℃、压力60000～80000Pa，反应时间90～120min； 所述的第二酯化釜酯化反应中，按质量分数计，相对于对苯二甲酸和乙二醇的总量，分别加入0.1～2.0%的聚乙二醇，0.005～0.010%的二甘醇，0.01～0.05%的季戊四醇和0.3%的二氧化钛，酯化反应的工艺条件为：温度200～210℃、压力35000～55000Pa，反应时间60～90min；所述的预缩聚釜反应的工艺条件为：温度230～240℃、压力3000～5000Pa，反应时间50～70min；终缩聚釜的缩聚反应工艺条件为：温度230～240℃、反应压力80～120Pa，反应时间120～150min。
本发明提供一种五组份单体原料的共聚合、纺丝、拉伸、复合一步法生产共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，采用以对苯二甲酸（PTA）、乙二醇(EG) 为原料，添加一定质量分数的第三组份聚乙二醇和第四组份二甘醇以及第五组份季戊四醇在四釜聚合体系中进行聚合，制得共聚酯熔体，然后通过熔体直接纺丝、拉伸、复合，获得共聚酯异收缩复合纤维的制备技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用的共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的制备技术，与目前现有国内外制备技术相比，通过对现有FDY生产设备进行技术改造，改装第一拉伸辊组装置，使第一分丝辊直径大小与第一拉伸辊直径相同，并加装并丝器、冷导丝辊及中网络器装置，调整生产工艺，具有生产工序流程短、生产成本低、高功效、产品功能多、质量好，且性价比优势明显的特点。
2、本发明采用了五组份单体的四釜聚合体系进行共聚合制备共聚酯熔体，由于其五组份共聚单体是在聚合阶段添加完成，没有废料排出，达到了清洁生产、节能减排的目的。
3、本发明制得的共聚酯异收缩复合纤维具有特殊纤维群形成的微细三维形态结构、不同潜在异收缩性、吸湿保湿透气和易染匀染以及高显色均匀性效果。
附图说明
图1是现有技术制备FDY聚酯纤维的工艺流程示意图；
图2是本发明实施例提供的制备直纺异收缩复合纤维的工艺流程示意图；
图中，1、喷丝板；2、上油油轮；3、压丝棒；4、预网络器；5、压丝棒；6、分丝器；7、待成型全拉伸丝；8、导丝器；9、第一分丝辊；10、第一拉伸辊；11、第二拉伸辊；12、第二分丝辊；13、主网络器；14、卷绕装置；15、待成型预取向丝；16、喷油嘴；17、并丝器；18、冷导丝盘；19、中网络器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。
实施例1
本实施例提供一种155dtex/192f（其中：全拉伸丝规格108dtex/144f、预取向丝规格47dtex/48f）共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维。其生产工艺及条件如下：
将质量分数为70%对苯二甲酸（PTA）和质量分数为30%乙二醇（EG）混合配料注入浆料釜，加入催化剂乙二醇锑0.04%及添加剂磷酸三甲酯0.01%、醋酸钴0.011%、醋酸钠0.005%，混合搅拌，通过浆料曲杆泵打进第一酯化釜进行酯化反应，然后通过液位差自动流入第二酯化釜，并同时加入质量分数为1.0%第三组份聚乙二醇和质量分数为0.007%第四组份二甘醇以及质量分数为0.01%第五组份季戊四醇的乙二醇（EG）溶液、质量分数为0.3%二氧化钛（TiO2），进行酯化反应，经第一、二酯化釜进行酯化反应后进入预缩聚釜，再经过15μm的过滤器后进入终缩聚釜进行缩聚反应，终缩聚反应完成后的熔体特性粘度达到0.631dl/g，熔点255℃，端羧基含量29mol/t。将达到纺丝工艺要求的聚酯熔体通过出料泵进入15μm终聚过滤器过滤杂质，输送至增压泵进行增压和静态混合器进行充分混合，然后输入纺丝箱体。
参见附图2，它是本实施例制备共聚酯异收缩复合纤维的工艺流程及设备结构示意图，共聚酯熔体从喷丝板1微孔挤出，冷却固化形成得到待成型全拉伸丝7和待成型预取向丝15，其中一束待成型全拉伸丝7经油轮2上油、导丝器8、压丝棒3输入预网络器4进行预网络，然后经压丝棒5、分丝器6至第一拉伸辊10及第一分丝辊9装置热拉伸；另一束待成型预取向丝15经喷油嘴16上油、导丝器8、压丝棒3、压丝棒5、分丝器6；将得到的两束丝同时经并丝器17、冷导丝辊18及中网络器19被牵引到第二拉伸辊11及第二分丝辊12装置进行热定型，并经主网络器13和卷绕装置14卷绕成型，制得共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，它具有微细三维形态结构、不同潜在异收缩性、易染匀染、抗静电以及保湿性好等功能特性；用其制成的织物具备良好吸湿导湿、保湿透气以及高显色均匀性等优良性能。
对比附图1和2，在图1所示现有FDY生产设备的基础上，本发明对设备进行改造，全拉伸丝成形装置包括第一拉伸辊组、并丝器、冷导丝辊、中网络器、第二拉伸辊组、主网络器；并丝器置于冷导丝辊上方，中网络器置于冷导丝辊与第二拉伸辊之间，靠近第二拉伸辊的下方；主网络器置于第二拉伸辊与卷绕机的中间。改装第一拉伸辊组装置，使第一分丝辊9的直径与第一拉伸辊10的直径相同，并加装并丝器17、冷导丝辊18及中网络器19装置。
在本实施例技术方案中，共聚酯的合成工艺参数参见表1；制备155dtex/192f共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的工艺参数参见表2；制备得到的155dtex/192f纤维的性能参见表3。
表1 共聚酯的合成工艺参数
表2 155dtex/192f共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维工艺参数
恩问
表3 155dtex/192f共聚酯异收缩复合纤维性能
。
实施例2
本实施例提供一种138dtex/108f（其中：全拉伸丝规格55dtex/36f、预取向丝规格83dtex/72f）共聚酯熔体直纺制备异收缩复合纤维的方法。其生产工艺及条件如下：将质量分数为70%对苯二甲酸（PTA）和质量分数为30%乙二醇（EG）混合配料注入浆料釜，加入催化剂乙二醇锑0.04%及添加剂磷酸三甲酯0.01%、醋酸钴0.011%、醋酸钠0.005%，混合搅拌，通过浆料曲杆泵打进第一酯化釜进行酯化反应，然后通过液位差自动流入第二酯化釜，并同时加入质量分数为1.0%第三组份聚乙二醇和质量分数为0.007%第四组份二甘醇以及质量分数为0.01%第五组份季戊四醇的乙二醇（EG）溶液、质量分数为0.3%二氧化钛（TiO2），进行酯化反应，经第一、二酯化釜进行酯化反应后进入预缩聚釜、终缩聚釜进行缩聚反应，终缩聚反应完成后的熔体特性粘度达到0.631dl/g，熔点255℃，端羧基含量29mol/t。
按实施例1技术方案对现有FDY生产设备进行改装，将达到纺丝工艺要求的聚酯熔体通过出料泵进入15μm终聚过滤器过滤杂质，输送至增压泵进行增压和静态混合器进行充分混合，然后输入纺丝箱体，经两个计量泵、纺丝组件以及两块喷丝板挤出，经侧吹风冷却固化形成两束丝，其中的一束待成型全拉伸丝经油轮上油、预网络、第一拉伸辊拉伸后与经喷油嘴上油的另一束待成型预取向丝同时经并丝器、冷导丝辊及中网络器被牵引到第二拉伸辊热定型，并经主网络器和卷绕装置卷绕成型，获得共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的制备方法。
本实施例中，共聚酯的合成工艺参数参见实施例1中的表1；制备138dtex/108f共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维工艺参数参见表4；得到的138dtex/108f纤维的性能参见表5。
表4 138dtex/108f共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维工艺参数
表5 138dtex/108f共聚酯异收缩复合纤维性能
Claims (6)
1.一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，以质量分数计，它的组份包括70%的对苯二甲酸和30%的乙二醇，其特征在于：以对苯二甲酸和乙二醇质量分数的总量为100%计，它还包括0.1～2.0%的聚乙二醇， 0.005～0.010%的二甘醇，0.01～0.05%的季戊四醇。
2.根据权利要求1所述的一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，其特征在于：纤维的规格为110dtex～155dtex/108f～192f。
3.根据权利要求1所述的一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维，其特征在于：它的断裂强度为1.80cN/dtex～2.70cN/dtex,断裂伸长率为20%～35%，网络度为20个/米～30个/米，沸水收缩率为40～50%。
4.一种制备如权利要求1所述的共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的方法，其特征在于具体步骤及工艺条件如下：
（1）以质量分数为70%的对苯二甲酸和质量分数为30%的乙二醇为原料，再加入对苯二甲酸和乙二醇总质量分数0.1～2.0%的第三组份聚乙二醇、0.005～0.010%的第四组份二甘醇和0.01～0.05%的第五组份季戊四醇进行共聚合，制得五组份单体共聚酯熔体；
（2）将五组份单体共聚酯熔体经熔体管道及增压泵增压输送至纺丝箱体，纺丝温度为286±2℃；
（3）由两个计量泵将熔体分成两路，分别经纺丝组件和喷丝板挤出成为熔体细流后，冷却固化形成两束丝；采用侧吹风冷却固化工艺，侧吹风的工艺条件为：风速0.30～0.50m/s，风温22±2℃，湿度75±5%；
（4）将其中的一束丝经油轮上油，预网络，温度为95℃～115℃、速度为1100m/min～1300m/min的第一拉伸辊进行拉伸后得到FDY丝；将另一束丝经喷油嘴上油后得到POY丝；
（5）将得到的FDY丝和POY丝同时输入并丝器，经冷导丝辊及中网络器，牵引至温度为85℃～105℃、速度为3130m/min～3650m/min的第二拉伸辊进行热定型，再经主网络器和卷绕装置,以3100m/min～3600m/min的速度进行卷绕成型，制得共聚酯异收缩复合纤维。
5.根据权利要求4所述的一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的制备方法，其特征在于：所述的五组份单体共聚酯熔体的特性粘度为0.620dl/g～0.660dl/g，熔点为254℃～258℃，端羧基含量为27mol/t～33mol/t。
6.根据权利要求4或5所述的一种共聚酯熔体直纺异收缩复合纤维的制备方法，其特征在于所述的五组份单体共聚酯熔体的制备方法包括：以质量分数为70%的对苯二甲酸和质量分数为30%的乙二醇为原料，加入催化剂乙二醇锑，添加剂磷酸三甲酯、醋酸钴、醋酸钠，搅拌混合后经第一酯化釜、第二酯化釜酯化反应后进入预缩聚釜反应，再经过15μm的过滤器后进入终缩聚釜进行缩聚反应，得到共聚酯熔体；所述的第一酯化釜的酯化反应工艺条件为：温度190～200℃、压力60000～80000Pa，反应时间90～120min； 所述的第二酯化釜酯化反应中，按质量分数计，相对于对苯二甲酸和乙二醇的总量，分别加入0.1～2.0%的聚乙二醇，0.005～0.010%的二甘醇，0.01～0.05%的季戊四醇和0.3%的二氧化钛，酯化反应的工艺条件为：温度200～210℃、压力35000～55000Pa，反应时间60～90min；所述的预缩聚釜反应的工艺条件为：温度230～240℃、压力3000～5000Pa，反应时间50～70min；终缩聚釜的缩聚反应工艺条件为：温度230～240℃、反应压力80～120Pa，反应时间120～150min。
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