一種彈性短纖維及其加工工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種彈性短纖維及其加工工藝，屬于纖維生成技術(shù)領(lǐng)域。以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及添加復(fù)合功能母粒的聚合物為皮層組分、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系熱塑性彈性體為芯層組分，分別經(jīng)螺桿擠壓機(jī)熔融擠出，進(jìn)入雙組份復(fù)合紡絲設(shè)備及皮芯偏芯復(fù)合噴絲孔，噴出的熔體，經(jīng)冷卻、上油、集束，牽伸、切斷、熱定型的紡絲后加工工藝，制得具有抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的彈性短纖維。將發(fā)明應(yīng)用于高檔彈性織物、家紡產(chǎn)品等領(lǐng)域，產(chǎn)品具有自卷曲、彈性伸長(zhǎng)率和彈性恢復(fù)性能俱佳等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種彈性短纖維及其加工工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種彈性短纖維及其加工工藝，屬于纖維生成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 自卷曲纖維也稱(chēng)三維卷曲纖維，主要包括二種生產(chǎn)方式：一是通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的噴 絲孔和不對(duì)稱(chēng)冷卻方式生產(chǎn)單組分三維卷曲纖維;二是通過(guò)并列或偏芯復(fù)合的方式生產(chǎn)雙 組分三維卷曲纖維。后者由于彈性穩(wěn)定性好、產(chǎn)品品種豐富，成為目前主要的生產(chǎn)方式。
[0003] 并列或偏芯復(fù)合的方式生產(chǎn)雙組分三維卷曲彈性纖維，主要是利用兩種結(jié)構(gòu)或性 能不同的聚合物，通過(guò)平行、交叉、包覆或其它排列方式，并沿纖維軸向復(fù)合而成。由于兩種 聚合物的結(jié)構(gòu)或性能不同，得到的復(fù)合纖維在受熱或受力的作用下，因其收縮率的不同而 產(chǎn)生螺旋狀的卷曲，成為一種自卷曲纖維，廣泛用于仿毛及彈性織物的開(kāi)發(fā)。其中三維卷曲 短纖維還廣泛應(yīng)用于服裝、家紡、汽車(chē)裝飾用品的填充材料。
[0004] 并列型自卷曲復(fù)合纖維制備技術(shù)發(fā)展較快，常用的復(fù)合組分主要有PET/PTT、PET/ PBT、PTT/PBT及不同分子量的PET1/PET2等。其中還可以在聚合物中添加顏料、功能改性材 料等，實(shí)現(xiàn)有色、功能改性復(fù)合纖維的生產(chǎn)。纖維截面除了半圓形并列復(fù)合外，也有其它截 面，如皮芯偏芯復(fù)合、扁平型、啞鈴型等。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)朇N201510063761.6公開(kāi)了"高彈性中空毛型聚酯長(zhǎng)纖維的制造方法"，以 PET和PTT為原料，通過(guò)C型噴絲孔，制得高彈性中空毛型聚酯長(zhǎng)纖維束；申請(qǐng)?zhí)?CN201510062799.1公開(kāi)了"一種無(wú)機(jī)械卷曲PTT/PET并列復(fù)合彈性短纖維的生產(chǎn)方法"，以 PET和PTT為原料，通過(guò)特殊的大容量雙通道復(fù)合紡絲組件，制得PTT/PET并列復(fù)合彈性短纖 維。申請(qǐng)?zhí)朇N200610118440.2公開(kāi)了 "一種TOT/PET三維卷曲纖維的制備方法及應(yīng)用"，以 PBT/PET為原料，制得三維卷曲短纖維。這些技術(shù)都是以PET與TOT或PTT通過(guò)并列復(fù)合的方 式制得，雖然有較好的卷曲性能，但因 PET組份缺乏彈性，所以纖維的彈性伸長(zhǎng)和彈性恢復(fù) 率不足。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)朇N200910101099.3公開(kāi)了"陽(yáng)離子染料可染聚酯復(fù)合纖維的制備方法"，以 添加第三單體SIPE的陽(yáng)離子可染聚酯為芯、添加第三單體SIPE和第四單體PEG的陽(yáng)離子易 染聚酯為皮，通過(guò)皮芯復(fù)合的方式，得到染色性能優(yōu)良、抗倒伏性好的毛皮用自卷曲短纖 維。但其聚合物仍是PET改性所得，同樣存在上述問(wèn)題。
[0007] 基于此，做出本申請(qǐng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N功能性彈性短纖維的加工工藝，該工藝 以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加復(fù)合功能母粒的聚合物為皮層組分、聚對(duì)苯二甲酸 丁二醇酯系熱塑性彈性體(TPEE)為芯層組分，制得具有抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的 彈性短纖維。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采取的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種彈性短纖維的加工工藝，以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加復(fù)合功能母 粒的聚合物為皮層組分、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系熱塑性彈性體(TPEE)為芯層組分，分別 經(jīng)螺桿擠壓機(jī)熔融擠出，進(jìn)入雙組份復(fù)合紡絲設(shè)備及皮芯偏芯復(fù)合噴絲孔，噴出的熔體，經(jīng) 冷卻、上油、集束，牽伸、切斷、熱定型的紡絲后加工工藝，制得具有抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù) 合功能的彈性短纖維。
[0011] 主要的工藝過(guò)程和技術(shù)參數(shù)包括：
[0012] ⑴原料
[0013] ① PBT:特性粘度1.0±0.010dl/g，熔點(diǎn)225。(：，干切片含水率小于50ppm;
[0014] ②TPEE :是在PBT中添加聚丁二醇（PTMG)制得的熱塑性彈性體，特性粘度1.1 土 0.010dl/g，熔點(diǎn)200~205°C，干切片含水率小于50ppm;
[0015]③功能母粒:含抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的母粒，有效成分20-30%，皮層中 功能母粒添加量2~8%，母粒含水率小于lOOppm。型號(hào):LZN，由蘇州百盛纖維母粒有限公司 生產(chǎn)。
[0016] (2)噴絲孔:皮芯偏心復(fù)合，孔數(shù)560孔。其中芯層的直徑為皮層直徑的2/3,且芯層 與皮層間最短距離為皮層直徑的1/10。
[0017] (3)復(fù)合紡絲及后加工
[0018] ①?gòu)?fù)合紡絲：皮層與芯層的復(fù)合比為40~60:60~40，螺桿各區(qū)溫度250~270°C、 紡絲箱體溫度270~280°C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng)速0.6~1.0m/s，紡絲速度800~1200m/min。
[0019] ②后加工:牽伸倍數(shù)2.5~3.5、牽伸溫度80~100°C、松馳熱定型溫度120~150 °C、 后加工速度300~400m/min。
[0020] 采用上述工藝所制備的彈性短纖維，纖維規(guī)格2.2~5.6dtex/38~64mm，由皮層、 芯層和功能粒子構(gòu)成，所述的皮層和芯層偏心設(shè)置，且功能粒子分布于皮層上。
[0021]本發(fā)明的工作原理及有益效果如下：
[0022] (1)本申請(qǐng)以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及添加復(fù)合功能母粒的聚合物為皮層 組分、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系熱塑性彈性體(TPEE)為芯層組分，分別經(jīng)螺桿擠壓機(jī)熔融 擠出，進(jìn)入雙組份復(fù)合紡絲設(shè)備及皮芯偏芯復(fù)合噴絲孔，噴出的熔體，經(jīng)冷卻、上油、集束， 牽伸、切斷、熱定型的紡絲后加工工藝，制得具有抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的彈性短 纖維，從而實(shí)現(xiàn)了 PBT、TPEE為主要成分的皮芯結(jié)構(gòu)短纖維。
[0023] (2)本申請(qǐng)所制備的纖維因采用了具有優(yōu)良彈性的PBT及TPEE，并通過(guò)皮芯復(fù)合的 方式制得，不但具有常規(guī)自卷曲纖維的卷曲性能，還具有優(yōu)良的彈性伸長(zhǎng)率和彈性恢復(fù)性 能；同時(shí)在皮層中添加復(fù)合功能母粒，使產(chǎn)品還具有抗紫外、抗靜電和抗菌的復(fù)合功能；最 后因只需在皮層中添加功能母粒，使添加量減少、成本降低，而紡絲性能大大提高
[0024] (3)在自卷曲纖維的生產(chǎn)中，二種聚合物的選擇和纖維截面的設(shè)計(jì)是制備具有高 卷曲性能和彈性恢復(fù)率纖維的關(guān)鍵。本申請(qǐng)所形成的成品短纖維結(jié)構(gòu)中，由于皮層是對(duì)外 接觸最多的部分，而芯層則起到骨架的作用，本申請(qǐng)中，皮層采用PBT，并使功能粒子僅分布 在皮層中，芯層采用熱塑性彈性體，皮層的設(shè)置賦予短纖維良好彈性的同時(shí)，使之兼具了抗 紫外、抗靜電和抗菌等功能，芯層的設(shè)置確保了短纖維具有很好的彈性恢復(fù)，短纖維整體體 現(xiàn)出良好的彈性伸長(zhǎng)率和彈性恢復(fù)性能。
[0025] (4)本申請(qǐng)?jiān)跐M(mǎn)足其功能性要求的同時(shí)，僅在皮層中設(shè)置功能粒子，使添加量減 少，成本降低；同時(shí)，功能粒子的加入通常是會(huì)影響熔體可紡性的，而本申請(qǐng)中，控制TOT的 切片含水量，在基于皮層相對(duì)芯層的直徑較大、紡絲過(guò)程中相對(duì)要求較少情況下，因此功能 粒子的存在不會(huì)影響其可紡性，因此整體紡絲性能大大提高，產(chǎn)品可應(yīng)用于高檔彈性織物、 家紡產(chǎn)品等的生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本申請(qǐng)所制備短纖維的截面圖；
[0027]圖2為本申請(qǐng)的加工流程示意圖。
[0028]其中標(biāo)號(hào)：1.皮層;2.芯層;3.功能粒子。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本申請(qǐng)以PBT作為皮層1的主原料、TPEE作為芯層2的主原料，PBT切片干燥至適宜 后，加入復(fù)合功能母粒，送入熔融擠出-1中熔融擠出后，經(jīng)計(jì)量-1送入皮芯復(fù)合組件，同時(shí)， TPEE切片干燥后，經(jīng)熔融擠出-2熔融擠出后，經(jīng)計(jì)量-2送入皮芯復(fù)合組件，兩者在皮芯復(fù)合 組件中完成偏心復(fù)合后，經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻-(第一道)上油-卷繞、牽伸-喂入-盛絲-平衡 -集束-浸油-多級(jí)拉伸-(第二道)上油-切斷-松弛熱定型形成成品，具體加工流程參 見(jiàn)圖2所示。
[0030]上述工藝形成如圖1所示的偏心皮芯結(jié)構(gòu)，該偏心結(jié)構(gòu)中，兩者在水平和豎直方向 上的中軸線(xiàn)均不重疊，復(fù)合功能母粒在皮層1中形成功能粒子3,起到功能母粒的作用，賦予 纖維抗菌、抗靜電和抗紫外的功能。
[0031 ]以下結(jié)合具體實(shí)施案例進(jìn)行技術(shù)方案的詮釋說(shuō)明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 本實(shí)施例一種彈性短纖維的加工工藝，PBT的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯 酚與四氯乙烷1:1作溶劑進(jìn)行檢測(cè)）為l.〇〇dl/g，熔點(diǎn)225°C，干切片含水率小于50ppm，螺桿 各區(qū)溫度250~270°C ;TPEE的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚與四氯乙烷1:1作溶劑 進(jìn)行檢測(cè))為l.l〇dl/g，熔點(diǎn)200°C，干切片含水率小于50ppm，螺桿各區(qū)溫度250~270°C。 [0034] PBT與TPEE的復(fù)合比為40:60(質(zhì)量百分比，下同），功能母粒添加量2%，紡絲箱體 溫度270<€，環(huán)吹風(fēng)風(fēng)速0.6111/8，紡絲速度800111/111；[11 ;牽伸倍數(shù)3.5，牽伸溫度100<€，松馳熱 定型溫度120°C，后加工速度300m/min。
[0035] 上述工藝所制備的彈性短纖維規(guī)格2.2dteX/38mm。
[0036] 實(shí)施例2
[0037]本實(shí)施例與實(shí)施例1的設(shè)置和工作原理相同，區(qū)別在于：TPEE的特性粘度為 1.10dl/g，熔點(diǎn)203°C，干切片含水率小于50ppm，螺桿各區(qū)溫度250~270°C。
[0038] PBT與TPEE的復(fù)合比為50:50，功能母粒添加量4%，紡絲箱體溫度275°C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng) 速0.8m/s，紡絲速度1000m/min;牽伸倍數(shù)3.0，牽伸溫度90°C，松馳熱定型溫度150°C，后加 工速度350m/min。
[0039] 上述工藝所形成的彈性短纖維規(guī)格2.2dtex/38mm。
[0040] 實(shí)施例3
[00411本實(shí)施例與實(shí)施例1的設(shè)置和工作原理相同，區(qū)別在于:TPEE的特性粘度l.lOdl/ g，熔點(diǎn)205°C，干切片含水率小于50ppm，螺桿各區(qū)溫度250~270°C。
[0042] PBT與TPEE的復(fù)合比為60:40，功能母粒添加量6 %，紡絲箱體溫度280°C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng) 速1. Om/s，紡絲速度1200m/min;牽伸倍數(shù)2.5，牽伸溫度80°C，松馳熱定型溫度120°C，后加 工速度400m/min。
[0043] 上述工藝所形成的彈性短纖維規(guī)格5.6dtex/64mm。
[0044] 實(shí)施例4
[0045]本實(shí)施例與實(shí)施例1的設(shè)置和工作原理相同，區(qū)別在于:TPEE的特性粘度l.lOdl/ g，熔點(diǎn)205°C，干切片含水率小于50ppm，螺桿各區(qū)溫度250~270°C。
[0046] PBT與TPEE的復(fù)合比為50:50，功能母粒添加量8 %，紡絲箱體溫度280°C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng) 速1. Om/s，紡絲速度1200m/min;牽伸倍數(shù)2.5，牽伸溫度80°C，松馳熱定型溫度120°C，后加 工速度400m/min。
[0047] 上述工藝所形成的彈性短纖維規(guī)格5.6dtex/64mm。
[0048] 比較例
[0049]本比較例與實(shí)施例1的設(shè)置和工作原理相同，區(qū)別在于:芯層為常規(guī)PET，特性粘度 0.68dl/g，熔點(diǎn)260°C，，干切片含水率小于50ppm，螺桿各區(qū)溫度270~290°C。
[0050] PBT與TPEE的復(fù)合比為50:50，功能母粒添加量4%，紡絲箱體溫度295°C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng) 速0.8m/s，紡絲速度1000m/min;牽伸倍數(shù)3.0，牽伸溫度90°C，松馳熱定型溫度150°C，后加 工速度350m/min。
[0051 ] 上述工藝所形成的彈性短纖維規(guī)格2.2dtex/38mm。
[0052]將上述實(shí)施例所制備的短纖維按《GB/T-14337短纖維拉伸性能試驗(yàn)方法》、《GB/T-14338短纖維卷曲性能試驗(yàn)方法》及《GB/T-14342比電阻試驗(yàn)方法》進(jìn)行物理性能的測(cè)試，具 體參見(jiàn)表1所示。
[0053] 表1主要制備工藝與纖維物理指標(biāo)
[0054]
[0055] 結(jié)合上述實(shí)施例以及表1的對(duì)比可以看出，本申請(qǐng)以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 及添加復(fù)合功能母粒的聚合物為皮層組分、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系熱塑性彈性體(TPEE) 為芯層組分，分別經(jīng)螺桿擠壓機(jī)熔融擠出，進(jìn)入雙組份復(fù)合紡絲設(shè)備及皮芯偏芯復(fù)合紡絲 組件，噴出的熔體，經(jīng)冷卻、上油、集束，牽伸、切斷、熱定型的紡絲后加工工藝，制得具有抗 紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的彈性短纖維。
[0056] 該纖維的斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂強(qiáng)度均達(dá)到了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)，因采用了具有 優(yōu)良彈性的PBT及TPEE，并通過(guò)皮芯偏芯復(fù)合的方式制得，不但具有常規(guī)自卷曲纖維的卷曲 性能，還具有優(yōu)良的彈性伸長(zhǎng)率和彈性恢復(fù)性能；同時(shí)在皮層中添加復(fù)合功能母粒，使產(chǎn)品 還具有抗紫外、抗靜電和抗菌的復(fù)合功能;最后因只需在皮層中添加功能母粒，使添加量減 少、成本降低，而紡絲性能大大提高。產(chǎn)品可用于高檔彈性織物、家紡產(chǎn)品等的生產(chǎn)。
[0057]以上內(nèi)容是結(jié)合本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)所提供技術(shù)方案所作的進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明創(chuàng)造具體實(shí)施只局限于上述這些說(shuō)明，對(duì)于本發(fā)明創(chuàng)造所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演 或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于：以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及添加復(fù)合功 能母粒的聚合物為皮層組分、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系熱塑性彈性體為芯層組分，分別經(jīng) 螺桿擠壓機(jī)熔融擠出，進(jìn)入多組份復(fù)合紡絲設(shè)備及皮芯偏心復(fù)合噴絲孔，噴出的熔體，經(jīng)冷 卻、上油、集束，牽伸、切斷、熱定型的紡絲后加工工藝，制得具有抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合 功能的彈性短纖維。2. 如權(quán)利要求1所述的一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于:所述的聚對(duì)苯二甲酸 丁二醇酯特性粘度1.0±〇.〇1〇 dl/g，熔點(diǎn)225 °C，切片含水量小于50 ppm。3. 如權(quán)利要求1所述的一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于:所述的聚對(duì)苯二甲酸 丁二醇酯系熱塑性彈性體是由PBT中添加聚丁二醇制得，其特性粘度為1.1 ±0.010 dl/g， 熔點(diǎn)200~205 °C，切片含水量小于50ppm。4. 如權(quán)利要求1所述的一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于:所述的復(fù)合功能母粒 為含抗紫外、抗靜電和抗菌復(fù)合功能的母粒，其有效成分20-30 %，含水率小于100 ppm，皮 層中復(fù)合功能母粒添加量2~8 %。5. 如權(quán)利要求1所述的一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于，所述的復(fù)合紡絲工藝 為:皮層與芯層的復(fù)合比為40~60:60~40，螺桿各區(qū)溫度250~270 °C、紡絲箱體溫度270~ 280 °C，環(huán)吹風(fēng)風(fēng)速0.6~1.0 m/s，紡絲速度800~1200 m/min。6. 如權(quán)利要求1所述的一種彈性短纖維的加工工藝，其特征在于，所述的紡絲后加工工 藝為:牽伸倍數(shù)2.5~3.5、牽伸溫度80~100 °C、松馳熱定型溫度120~150 °C、后加工速度 300~400 m/min。7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的加工工藝制備的彈性短纖維，其特征在于:所述的彈性 短纖維規(guī)格為2.2~5.6 dtex/38~64mm，由皮層、芯層和功能粒子構(gòu)成，所述的皮層和芯層 偏心設(shè)置，且功能粒子分布于皮層上。
【文檔編號(hào)】D01D5/34GK105839225SQ201610378507
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】姚玉元, 王秀華, 孟繼承
【申請(qǐng)人】杭州棟華實(shí)業(yè)投資有限公司