CN108624986A - 新型pla/pet双组分皮芯结构纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维及其制备方法，皮层为PLA，芯层为PET，芯层完全被包裹在皮层中，纤维的横截面为同心圆型。成品纤维的单丝线密度范围为2dtex‑5dtex。本发明的皮芯结构纤维兼具PET和PLA二者的特点，芯层提供了较高的物理机械性能和耐热性能，皮层提供了良好的可粘接性，适用于制造旨在吸收诸如体液之类流体的用即弃吸收制品。此外，皮层中的PLA具有生物可降解的特点，可减少产品使用后造成的环境污染。皮芯结构纤维的生产使用双螺杆复合纺丝常规设备，工艺简单，操作容易，成本低廉，适合工业化推广。

Description

新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维制备技术领域，尤其涉及一种以PLA为皮层，PET为芯层的新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维及其制备方法。
背景技术
目前市场上的用即弃卫生用品多以PE等纤维为原料，对皮肤有一定刺激，容易使使用者产生不适感。若能使用对皮肤无刺激的无纺布制备一次性用即弃卫生用品，将大大改善使用者的使用体验。
聚乳酸(PLA)是以微生物发酵产物乳酸为单体，经过化学合成的一类无毒、刺激性，具有良好生物相容性的聚酯类线性生物可降解高分子材料。PLA的合成原料来源于自然界，且PLA制品使用后能在自然界中被微生物分解，对环境友好，被认为是新世纪的绿色环保高分子材料。此外，PLA降解产物乳酸即是人体代谢产物，使得PLA与人体接触后，对人体肌肤的刺激较小。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是工业上常用的高分子材料，其强度高，生产制备简单高效，常用于制备化学纤维。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种以PLA和PET为原料的新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维及其制备方法。
PLA和PET均属于聚酯类高分子，他们具有良好的相容性，能有效粘合。它们直接存在着一定熔点差，使得PLA/PET双组分皮芯结构复合纤维能够用于加工生产成非织造布。这种非织造布以PLA为皮层，PET为芯层，PET提供了良好的耐热性和机械性能，PLA提供粘接性能，与人体接触后刺激性小，十分适合用于用即弃的卫生用品，产品在使用后PLA部分能在自然环境中被分解且不污染环境。因此这种皮芯结构复合纤维具有很高的应用价值和前景。
为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维，其皮层为PLA，芯层为PET，且芯层完全被包裹在皮层中。其中PLA质量占比为30％-70％，PET质量占比为70％-30％。纤维的单丝线密度为2dtex-5dtex。
单根纤维的芯层完全被包裹在皮层中，纤维横截面可以具有不同的形状，具体包括同心圆形、偏心圆形、芯层为异形截面或皮芯均为异形截面，优选为同心圆形。
所述的PLA，其熔点范围为160-175℃,其熔体流动速率为15-25g/10min(2.16kg，210℃)。
所述的PET，其熔点范围为200-230℃，其熔体流动速率为16-24g/10min(2.16kg，250℃)。
本发明还提供了上述新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)纺丝原料的干燥：
将PLA树脂干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-120℃，干燥时间4-16小时；将PET树脂干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-160℃，干燥时间4-16小时。
(2)复合纺丝：
在湿度小于30％的环境下，将步骤(1)干燥后的PET树脂送入一套纺丝***，在240-260℃熔融，过滤后，经计量泵定量输入复合纺丝组件；同时，将步骤(1)干燥后的PLA树脂送入另一套纺丝***，在210-230℃熔融、过滤后，经计量泵定量输入同一复合纺丝组件；PET、PLA两种纺丝熔体在复合纺丝组件中被隔离在不同的等长的腔内，两种纺丝熔体在复合纺丝组件中隔离的等长的腔内分别流动，而在出喷丝板时混合形成皮芯型结构的复合纤维。喷丝孔外形可以具有不同的形状，具体包括同心圆形、偏心圆形、芯层为异形截面或皮芯均为异形截面，优选为同心圆形，优选为圆形。
(3)冷却成型和上油：
采用工艺空调冷却装置对步骤(2)新纺出的复合纤维丝束进行冷却成型，冷却风温10-20℃；通过转动的上油轮将油剂涂覆在复合纤维丝束表面以改善其后道可加工性。
(4)卷绕：
在适宜的卷绕速率下将步骤(3)处理后的复合纤维丝束卷绕后暂存于盛丝桶中，卷绕速率控制在300-1500m/min。
本发明中使用的所有原材料等均是常规使用的，可以从市场中购得。在本发明中，如非特指，所有的量、百分比均为重量单位。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明所述新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维，其皮层为PLA，芯层为PET，PLA和PET均为聚酯类高分子，具有良好的纺丝相容性，芯层完全被包裹在皮层中，纤维的横截面为同心圆型；成品纤维的单丝线密度范围为2dtex-5dtex；皮芯结构纤维兼具PET和PLA二者的特点，芯层提供了较高的物理机械性能和耐热性能，皮层提供了良好的可粘接性且可降解，适用于制造旨在吸收流体的用即弃吸收制品。此外，皮层中的PLA具有生物可降解的特点，可减少产品使用后造成的环境污染。皮芯结构纤维的生产使用双螺杆复合纺丝常规设备，工艺简单，操作容易，成本低廉，适合工业化推广。
本发明提供的皮芯结构纤维可用于制作无纺布。在制作无纺布的过程中，芯层的PET提供了良好的耐热性和机械性能，皮层的PLA提供粘接性能。本发明的PLA/PET双组分皮芯结构纤维制备的无纺布由于皮层的PLA具有良好的生物相容性，对人体皮肤刺激小，适合用于制作用即弃卫生用品，且皮层PLA能在自然环境下降解，绿色环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但所用的实施例只是用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1
一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)皮层树脂选用一种PLA，其熔融指数为22g/10min(2.16kg，210℃)，DSC法测得熔点为171℃。芯层树脂选用一种PET，其熔融指数为20g/10min(2.16kg，250℃)，DSC法测得熔点为220℃。将PLA树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-120℃，干燥时间4-16小时；将PET树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-160℃，干燥时间4-16小时。
(2)在湿度小于30％的环境下，将步骤(1)真空干燥的PLA树脂和PET树脂按重量比30：70分别送入两套纺丝***进行熔融，PLA树脂的熔融温度为220℃，PET树脂的熔融温度为250℃，熔融过滤后，经计量泵定量输入复合纺丝组件；PET、PLA两种纺丝熔体在复合纺丝组件中被隔离在不同的等长的腔内，两种纺丝熔体在复合纺丝组件中隔离的等长的腔内分别流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型结构的复合纤维丝束。喷丝孔外形采用圆型。
(3)通过工艺空调冷却装置采用11℃的冷却风对步骤(2)所得复合纤维丝束进行冷却成型，并通过上油轮将油剂涂覆在复合纤维丝束表面。
(4)在960m/min的卷绕速率下将步骤(3)处理后的复合纤维丝束卷绕后存于盛丝桶中。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的单丝线密度经测试为4.01dtex；该参数采用GB/T14335—2008测试方法得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的纤维长度为38mm；该参数采用GB/T14336—2008测试方法得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维采用英国Instron 1122型纤维强力测试仪，测得断裂强力为5.02cN·dtex-1，断裂伸长率为10.97％。
实施例2
一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)皮层树脂选用一种PLA，其熔融指数为20g/10min(2.16kg，210℃)，DSC法测得熔点为175℃。芯层树脂选用一种PET，其熔融指数为18g/10min(2.16kg，250℃)，DSC法测得熔点为223℃。将PLA树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-120℃，干燥时间4-16小时；将PET树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-160℃，干燥时间4-16小时。
(2)在湿度小于30％的环境下，将步骤(1)真空干燥的PLA树脂和PET树脂按重量比50：50分别送入两套纺丝***进行熔融，PLA树脂的熔融温度为220℃，PET树脂的熔融温度为250℃，熔融过滤后，经计量泵定量输入复合纺丝组件；PET、PLA两种纺丝熔体在复合纺丝组件中被隔离在不同的等长的腔内，两种纺丝熔体在复合纺丝组件中隔离的等长的腔内分别流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型结构的复合纤维丝束。喷丝孔外形采用圆型。
(3)通过工艺空调冷却装置采用12℃的冷却风对步骤(2)所得复合纤维丝束进行冷却成型，并通过上油轮将油剂涂覆在复合纤维丝束表面。
(4)在1000m/min的卷绕速率下将步骤(3)处理后的复合纤维丝束卷绕后存于盛丝桶中。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的单丝线密度经测试为3.64dtex；该参数采用GB/T14335—2008测试方法得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的纤维长度为38mm；该参数采用GB/T14336—2008测试得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维采用英国Instron 1122型纤维强力测试仪，测得断裂强度为4.58cN·dtex-1，断裂伸长为7.44％
实施例3
一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)皮层树脂选用一种PLA，其熔融指数为24g/10min(2.16kg，210℃)，DSC法测得熔点为167℃。芯层树脂选用一种PET，其熔融指数为20g/10min(2.16kg，250℃)，DSC法测得熔点为221℃。将PLA树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-120℃，干燥时间4-16小时；将PET树脂真空干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-160℃，干燥时间4-16小时。
(2)在湿度小于30％的环境下，将步骤(1)真空干燥的PLA树脂和PET树脂按重量比70：30分别送入两套纺丝***进行熔融，PLA树脂的熔融温度为220℃，PET树脂的熔融温度为250℃，熔融过滤后，经计量泵定量输入复合纺丝组件；PET、PLA两种纺丝熔体在复合纺丝组件中被隔离在不同的等长的腔内，两种纺丝熔体在复合纺丝组件中隔离的等长的腔内分别流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型结构的复合纤维丝束。喷丝孔外形采用圆型。
(3)通过工艺空调冷却装置采用11℃的冷却风对步骤(2)所得复合纤维丝束进行冷却成型，并通过上油轮将油剂涂覆在复合纤维丝束表面。
(4)在1050m/min的卷绕速率下将步骤(3)处理后的复合纤维丝束卷绕后存于盛丝桶中。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的单丝线密度经测试为3.32dtex；该参数采用GB/T14335—2008测试方法得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维的纤维长度为38mm；该参数采用GB/T14336—2008测试得到。
所得新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维采用英国Instron 1122型纤维强力测试仪，测得断裂强力为3.87cN·dtex-1，断裂伸长为4.39％
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (4)

1.一种新型PLA/PET双组分皮芯结构纤维，其特征在于：所述皮芯结构纤维，其皮层为PLA，芯层为PET，且芯层完全被包裹在皮层中；
其中PLA质量占比为30％-70％，PET质量占比为70％-30％。纤维的单丝线密度为2dtex-5dtex。
2.根据权利要求1所述的一种PLA/PET双组分皮芯结构纤维，其特征在于：皮层采用的PLA材料，其熔点范围为160-175℃，其熔体流动速率为15-20g/10min(2.16kg，210℃)。
3.根据权利要求1所述的一种PLA/PET双组分皮芯结构纤维，其特征在于：芯层采用的PET材料，其熔点范围为200-230℃，其熔体流动速率为16-24g/10min(2.16kg，250℃)。
4.一种如权利要求1所述的PLA/PET双组分皮芯结构纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)纺丝原料的干燥：
将PLA树脂干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-120℃，干燥时间4-16小时；将PET树脂干燥至水分小于25ppm，干燥温度60-160℃，干燥时间4-16小时；
(2)复合纺丝：
在湿度小于30％的环境下，将步骤(1)干燥后的PET树脂送入一套纺丝***，在240-260℃熔融，过滤后，经计量泵定量输入复合纺丝组件；同时，将步骤(1)干燥后的PLA树脂送入另一套纺丝***，在210-230℃熔融、过滤后，经计量泵定量输入同一复合纺丝组件；PET、PLA两种纺丝熔体在复合纺丝组件中被隔离在不同的等长的腔内，两种纺丝熔体在复合纺丝组件中隔离的等长的腔内分别流动，而在出喷丝板时混合形成皮芯型结构的复合纤维；
(3)冷却成型和上油：
采用工艺空调冷却装置对步骤(2)新纺出的复合纤维丝束进行冷却成型，冷却风温10-20℃；通过转动的上油轮将油剂涂覆在复合纤维丝束表面以改善其后道可加工性；
(4)卷绕：
在适宜的卷绕速率下将步骤(3)处理后的复合纤维丝束卷绕后暂存于盛丝桶中，卷绕速率控制在300-1500m/min。
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