CN1908259A - 一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法 - Google Patents

一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法 Download PDF

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严建华
桂在斌
史丽梅
魏征
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Abstract

本发明提供了一种含有中空多微孔结构、具有良好吸湿排汗功能的涤纶长丝的生产方法。通过同时引入高、低两种剪切粘度的水溶性聚酯切片与常规聚酯切片一起进行高速纺丝，改变了聚酯切片的原料组成，经干燥后利用中空喷丝板、采用POY－DT工艺路线或FDY一步法路线制得的中空涤纶长丝，经过碱减量处理之后在电子扫描纤维镜下观察，纤维表面均匀分布有微坑、截面有贯穿性微孔，其吸湿快干性能大大优于目前市场上由各种异型截面吸湿排汗纤维制成的织物。

Description

一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法
技术领域
本发明涉及改性涤纶长丝的生产，尤其是一种含有中空多微孔结构、具有良好吸湿排汗功能的涤纶长丝的生产方法，属于合成纤维技术领域。
背景技术
随着人们生活条件的不断改善，对服装的舒适性要求也越来越高，聚酯纤维作为一种重要的纺织服装原料具有很多优良特性，但由于其疏水性分子结构特征，使得人们穿着涤纶织物服装在出汗以后身体有湿冷的感觉。改善聚酯纤维的吸湿排汗性能，是近年来众多化纤厂商所努力追求的重要方向之一。根据专利报道，这方面的研究工作大致经历了两个阶段：第一个阶段是在1982～1986年，主要是先以聚合方式合成共聚酯，然后利用共聚酯与普通聚酯进行共混纺丝，制成具有吸湿排汗功能的纤维；第二阶段是在上世纪90年代中期，主要是以合成配料或以混炼方式加入孔洞成型剂，再经过碱处理加工使纤维产生孔洞。具体以下述几项技术作为代表：
日本帝人公司在1986年推出中空多微孔纤维第一代产品“WellkeyFilament”，利用普通聚酯和孔洞成型剂的微相分离原理，先经过高速纺制成高取向丝(HOY，Highly Oriented Yarn)，再给予适当的碱处理制备而成；几乎在同时，日本帝人公司利用独特的化学方法，将一种高吸湿性物质的丝蛋白涂布在吸水性纤维上，研发出吸湿性纤维——“WellkeyMA”纤维，中空率约在5～10％之间；另外，台湾工研院化工所在上世纪90年代中期开发出中空多微孔干爽纤维“Hydropre”，它采用特殊纺丝过程，使得纤维内外管壁均具有细长的沟槽，这些沟槽和孔洞具有吸湿与透湿功能；济南正昊化纤新材料有限公司于2002年，采用常规聚酯、改性易水解聚酯和功能改性母粒进行共混纺丝，再对所纺纤维进行碱减量处理，得到功能型中空多微孔聚酯纤维。
上述方法大多制备的纤维，要么加工过程复杂，加工过程中稳定性下降，要么纤维经过碱减量处理之后只能在纤维外壁形成微坑，无法得到贯穿至中空的微孔，致使纤维的导湿性能仍不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，在保持聚酯纤维优良特性的基础之上，通过改变纺丝原料组成，利用普通涤纶生产装置上即可生产出具有良好吸湿排汗功能的聚酯纤维，从而进一步扩大涤纶在服装方面的应用。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，聚酯切片原料经过干燥，采用中空型喷丝孔，通过POY高速纺纺丝线生产成半成品，然后进行拉伸，或者通过FDY纺丝装置直接生产上述纤维，其特征在于：所述聚酯切片原料是以常规聚酯切片A为主要原料、另外加入两种水溶性聚酯切片B和C而组成的混合原料，这三种聚酯切片A、B、C在290℃、12000s-1剪切速率下的剪切粘度分别为，切片A——25～35Pa·s，切片B——15～23Pa·s，切片C——25～35Pa·s。
进一步地，上述中空多微孔涤纶长丝的生产方法中，所述A、B、C三种切片原料的重量百分配比为，A∶B∶C＝(70～90)％∶(2～18)％∶(2～18)％，并且B切片和C切片的重量之和占切片原料总重量的10～30％。
更进一步地，上述中空多微孔涤纶长丝的生产方法中，所述聚酯切片A是半消光切片、全消光切片或者大有光切片；也可以是改性聚酯切片，尤其是用间苯二甲酸或者间苯二甲酸5-磺酸钠等作为第三单体参与聚合反应而获得的改性聚酯切片。
本发明突出的实质性特点和显著的进步体现在：
该技术方案同时引入高、低两种不同流动粘度的水溶性聚酯切片与常规聚酯切片一起进行高速纺丝，彻底改变了聚酯切片的原料组成，为中空多微孔涤纶长丝提供了一种使用效果好、易于实施和推广的新的生产方法。利用本发明制得的涤纶长丝，经过碱减量处理之后在电子扫描纤维镜下观察，纤维表面均匀分布有微坑、截面有贯穿性微孔。利用这种长丝纤维织成的袜带，经碱减量处理之后测试其平衡吸湿率并与普通长丝对比，该指标由普通涤纶长丝的0.4％增加到0.7％；制成的织物，其吸湿快干性能优于目前市场上由各种异型截面吸湿排汗纤维制成的织物。
具体实施方式
本发明选取290℃、剪切速率为12000s-1时，剪切粘度分别为15～23Pa·s和25～35Pa·s的两种水溶性聚酯切片B和C，按照一定比例与特性粘度为0.56～0.68(该特性粘度范围内的切片在290℃、12000s-1剪切速率下的剪切粘度为25～35Pa·s)的常规聚酯切片A，进行混合、干燥(既可以先混合再干燥，也可以先干燥再混合)，从而获得本发明技术方案所使用的聚酯切片原料混合物。
其中切片A可以是添加了0.3％左右二氧化钛的常规半消光聚酯切片，也可是二氧化钛含量在3％左右的全消光聚酯切片，或者是不添加二氧化钛的大有光聚酯切片。而且，该聚酯切片还可以是目前面市的各种改性聚酯切片，尤其是加入少量间苯二甲酸或者间苯二甲酸5-磺酸钠等作为第三单体共聚而成的改性聚酯切片。
利用中空喷丝板，将上述聚酯切片混合原料在民用涤纶纺丝装置上进行纺丝，制得中空POY，然后将POY进一步进行牵伸加工获得成品纤维——中空DT丝；或者，将上述聚酯切片混合原料直接在FDY纺丝装置上纺丝，获得FDY纤维。在纺丝过程中由于表面张力的作用，剪切粘度较低的水溶性聚酯附着在纤维外壁，而剪切粘度较高的水溶性聚酯则分布在纤维内部和中空内侧。制得的纤维在经过碱减量处理之后，附着在纤维外壁的水溶性聚酯被溶解掉，纤维表面形成沟槽和微坑；分布在纤维内部及中空内侧的水溶性聚酯也被溶解，形成贯穿外壁至中空的微孔。这样，通过这些微孔的毛细效应容易将人体排出的汗吸收至纤维中空，经过纤维中空及表面沟槽和微坑的贮存与输送，将汗液进一步挥发至体外，使织物具备优良的吸湿排汗功能。
下面列举一种比较典型的实施例。它仅仅是作为例子给出的，对本发明要求保护的权利范围不构成任何限制。
〖实施例一〗
取500Kg特性粘度为0.640的常规半消光聚酯切片A、62.5Kg特性粘度为0.470的水溶性聚酯切片B、62.5Kg特性粘度为0.770的水溶性聚酯切片C，它们在290℃、12000s-1剪切速率下的剪切粘度为分别为：A-29.1Pa·s、B-22.5Pa·s、C-30.51Pa·s。三者混合均匀之后在BT-600真空转鼓干燥设备上进行干燥：先从室温经过3小时匀速升温到110℃，110℃下恒温干燥3小时，然后再经过2小时匀速升温到150℃，150℃下恒温干燥5小时，然后自然冷却至80℃备用。测得干燥后干切片中含水量27μg·g-1。
将上述干燥后的混合切片在民用切片法纺丝装置上利用中空喷丝板组件进行高速纺丝，纺丝工艺见表1，得到中间产品POY，其物理性能与普通涤纶POY长丝基本一致，完全满足后道牵伸要求，具体指标见表2。再在平牵机上对POY进行牵伸作业，牵伸工艺见表3，得到成品DT丝。该DT丝物理性能良好，具体指标见表4，完全满足服用纤维要求。
          表1：混合切片纺丝工艺
  项目   单位   参数
  螺杆各区温度   ℃   270/280/280/280/280
  箱体温度   ℃   280
  计量泵转速   rpm   18
  油剂泵转速   rpm   57.4
  油剂类型   -   NE-1000
  油剂调配浓度   ％   10
  侧吹风温度   ℃   23±1
  侧吹风湿度   ％   60±5
  侧吹风速度   m/s   0.50±0.05
  纺丝速度   m/min   3000
  槽辊超喂率   ％   10
                表2：POY物性指标
  检验项目   单位   物理指标数值
  纤度   dtex   165
  纤度变异系数   CV％   0.37
  断裂强度   cN/dtex   2.06
  断裂强度变异系数   CV％   4.48
  断裂伸长率   ％   124.40
  断裂伸长率变异系数   CV％   4.33
           表3：牵伸工艺
  项目   单位   参数
  喂入速度   m/min   293.83
  第一热盘速度   m/min   294.46
  第二热盘速度   m/min   500.08
  冷盘速度   m/min   485.06
  摩擦辊速度   m/min   482.57
  第一热盘温度   ℃   85
  第二热盘温度   ℃   100
  热板温度   ℃   155
             表4：DT丝物性指标
  检验项目   单位   物理指标数值
  纤度   dtex   103
  断裂强度   cN/dtex   3.66
  断裂强度变异系数   CV％   2.61
  断裂伸长率   ％   31.54
  断裂伸长率变异系数   CV％   5.34
  沸水收缩率   ％   5.42
  染色均匀性   级   4.0
实际应用表明，本发明提供的中空多微孔涤纶长丝的生产方法，其纺丝及牵伸过程稳定，与普通涤纶长丝生产工艺一致，完全满足大规模工业化生产之要求。该方法在同行业有着良好的推广使用价值。

Claims (5)

1.一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，聚酯切片原料经过干燥，采用中空型喷丝孔，通过POY高速纺纺丝线生产成半成品，然后进行拉伸，或者通过FDY纺丝装置直接生产上述纤维，其特征在于：所述聚酯切片原料是以常规聚酯切片A为主要原料、另外加入两种水溶性聚酯切片B和C而组成的混合原料，这三种聚酯切片A、B、C在290℃、12000s-1剪切速率下的剪切粘度分别为，切片A-25～35Pa·s，切片B-15～23Pa·s，切片C-25～35Pa·s。
2.根据权利要求1所述的一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，其特征在于：所述A、B、C三种切片原料的重量百分配比为，A∶B∶C＝(70～90)％∶(2～18)％∶(2～18)％，并且B切片和C切片的重量之和占切片原料总重量的10～30％。
3.根据权利要求1或2所述的一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，其特征在于：所述聚酯切片A是半消光切片、全消光切片或者大有光切片。
4.根据权利要求1或2所述的一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，其特征在于：所述聚酯切片A是改性聚酯切片。
5.根据权利要求4所述的一种中空多微孔涤纶长丝的生产方法，其特征在于：所述聚酯切片A是用间苯二甲酸或者间苯二甲酸5-磺酸钠参与聚合反应而获得的改性聚酯切片。
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