一種仿棉滌綸短纖及其製備方法
2023-06-06 00:37:01 1
專利名稱：一種仿棉滌綸短纖及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種仿棉滌綸短纖及其製備方法，特別是涉及一種通過添加無機粒子 熔紡再進行鹼處理、使纖維表面形成凹坑的仿棉滌綸短纖及其製備方法。
背景技術：
目前，聚酯行業從21世紀起產能急劇擴增，目前國內聚酯產能超過2000萬噸/ 年，但是開工率非常低，原料價格高、產品附加值低導致成品價格低等諸多原因造成眾多聚 酯企業虧損嚴重，很多不得不關停裝置，在這種情況下，開發生產高附加值功能性聚酯產 品、節能降本成為眾多企業今後發展的主題。另一方面，隨著社會生活水平的提高，人們對 衣著舒適性的要求越來越高，而科學技術的進步也為織物舒適性能的改善提供了可能性。 服裝穿著的舒適性包含有生理的和心理的兩種因素，大多數合成纖維缺乏良好的吸水、吸 溼性能，在高溼、高溫狀態，人們穿著合成纖維的服裝會有悶熱感，心情煩躁不安；又在溼 熱狀態下，人體與衣服間摩擦力增大，沉重感增加，對人的心理及生理變化產生不很大的影 響。因此提高合成纖維織物的吸溼、排汗性是未來紡織品發展的方向之一。聚酯纖維是合成纖維的第一大品種，其產量佔化纖總產量的80%以上，因其優良 的性價比而被廣泛應用於服裝面料以及其它非服用領域。然而，由於它的疏水特性導致吸 水、吸溼性差，穿著時缺少舒適感。如何製備一種同時具有高吸汗、排汗、速幹織物用聚酯纖 維，是多年來研究者和企業家一直在努力追求的目標，它應當成為聚酯長、短纖維的一大品 種，而從所謂差別化纖維品種中脫穎而出。高吸汗、排汗、速幹織物用聚酯纖維，是構成織物的基本元素。解決織物的吸溼、排 汗性能首先需要了解織物吸溼、排汗過程。首先需要說明兩個概念，一是吸溼性，二是吸水 性。所謂吸溼性是指織物吸收氣態水的能力，它主要取決於纖維的化學結構，而與物理結 構關係較小，吸溼性好的纖維還不易產生靜電，既有利於紡織加工，又穿著舒適。而吸水性 是指織物吸收液態水的能力，即指液態水分在纖維表面潤溼，被纖維中的孔隙、空腔及纖維 間形成的毛細管所吸收、保持，纖維的吸水性既與纖維的化學結構相關，也與纖維的物理結 構、形態結構有關。對於疏水性纖維，纖維的物理結構、形態結構對吸水性的貢獻更重要。一 般，在纖維大分子的結晶區或高序區，水分子難於擴散或滲入，而在非晶區或低序區以及形 態結構粗糙、微孔或孔隙較多的區域和纖維間的間隙處，水分子易於擴散並被保持，表現為 親水性。為了避免敘述上的累贅，除在必要場合，以下均用「吸溼」的字樣。人體在著裝狀態下勞作和運動過程中必有出汗，汗液經織物傳導至外界空間的過 程可描述為兩種形式一是液態的汗液直接接觸織物，並以液態水的形式被織物的內表面 潤溼、吸收，又依靠紗線間或纖維間縫隙形成的毛細作用輸送至織物外表面，再蒸發成水蒸 汽擴散至外層空間；二是由人體汗液蒸發的水汽直接被構成織物的纖維所吸收，並在織物 內表面凝結成液態水，再以同樣機理傳輸到織物表面，蒸發成水蒸汽遷移至外層空間。滌綸是疏水性纖維，其織物穿著有溼悶感。改變滌綸的疏水性可提高其吸溼性，改 進的方法是在常規纖維上引人親水性基團，增強纖維與水的親和力。纖維橫截面形狀的改變對滌綸的吸水性也有直接影響。橫截面為非圓形的滌綸吸水性優於圓形橫截面滌綸，如 三角形、三葉形、四葉形、多葉形、菱形、中空形、異形中空等異形纖維。具有複雜幾何圖形橫 截面的異形滌綸，其吸溼性、抗起球性、涼爽性分別有不同程度的改善。目前有很多利用水 溶性聚酯改善聚酯纖維的吸水性，但由於「水溶性聚酯」的製造成本較高，複合紡絲工藝不 僅複雜且產量低。複合紡絲製得的多微孔中空纖維價格較高，所以限制了其發展和應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種如上所述的一種仿棉滌綸短纖，，也就是提供一種通過 添加無機粒子熔紡再進行鹼處理、使纖維表面形成凹坑的仿棉滌綸短纖及其製備方法。本 發明解決了現有技術的複合紡絲工藝不僅複雜而且產量低的問題，彌補了滌綸親水性弱、 其織物穿著有溼悶感的不足。本發明的一種仿棉滌綸短纖，該仿棉滌綸短纖的纖維表面有凹坑，硫酸鈣的含量 為0 1%，PEG的含量為1 10%，E⑶P的含量為1 10%。作為優選的技術方案其中，如上所述的一種仿棉滌綸短纖，所述的硫酸鈣平均粒徑為5 10 μ m。如上所述的一種仿棉滌綸短纖，所述的凹坑直徑為5 30 μ m如上所述的一種仿棉滌綸短纖，所述的仿棉滌綸短纖的規格為1. 5DX38mm。當然， 仿棉滌綸短纖的規格還可以是毛型的1. 5DX51mm。本發明還提供了一種仿棉滌綸短纖製備方法，將聚酯PET切片、硫酸鈣、E⑶P和 PEG的混合物在真空轉鼓烘箱中乾燥，在270 280°C經異形噴絲板熔融紡製成滌綸原絲， 然後經卷繞、落筒、平衡集束、導絲、預拉伸和上油，再經一次或二次拉伸後，通過鹼處理，使 纖維經過一個水槽，水槽裡溶液的pH值為8. 5 10，纖維在水槽裡的浸泡時間為3-5分鐘， 在浸泡過程中部分硫酸鈣會被溶出，使纖維表面形成微孔，最後進行緊張熱定型、捲曲、松 弛熱定型、切斷、打包，最終得到產品仿棉滌綸短纖；其中聚酯PET切片、硫酸鈣、E⑶P和PEG在其混合物中的質量百分比為硫酸鈣0.1 3%PEG1 10%ECDP1 10%PET 切片77 97.9%。其中，如上所述的一種仿棉滌綸短纖製備方法，所述的PEG的分子量為 4000-8000, ECDP 的特性粘度為 0. 56-0. 62dL/g，PET 切片的特性粘度為 0. 68-0. 78dL/g。如上所述的一種仿棉滌綸短纖製備方法，所述的異形噴絲板為三葉型噴絲板、扁 平型噴絲板、中空型噴絲板或者十字型噴絲板中的一種。本發明的一種仿棉滌綸短纖及其製備方法的原理為將硫酸鈣、E⑶P、PEG等與聚 酯(PET)切片進行共混再經熔融紡絲、最後經後處理將部分硫酸鈣洗出而成的，E⑶P，PEG 的加入用來降低聚酯的粘度，提高聚酯纖維的親水能力。這種纖維可在常規滌綸短纖維的 設備上直接生產，工藝設備無特殊要求，所製備的滌綸短纖維性能優良，吸溼快幹、手感柔 軟、染色性能好，產品結合了滌綸纖維和棉纖維的優良特性。本發明的纖維斷裂強度彡2.8cN/dteX，斷裂伸長率彡20%，體積比電阻(IO10 Ω · em，吸水率彡100%，芯吸高度彡90mm，蒸發速率彡0. 18g/hr。硫酸鈣是一種無機粒子，將硫酸鈣加入到聚酯中共混製成纖維的文章很少，一般都是將硫酸鈣晶須應用到醫學中。由於添加劑改性的聚酯其無機微粒可以被鹼液溶解，同 時它的粒徑又非常細小，微粒被鹼液溶解後在滌綸纖維內形成細微孔洞；但是，由於添加劑 改性的聚酯中無機物數量的多少決定著纖維成微孔的質量，為使滌綸纖維達到理想的成孔 效果，用純無機添加劑改性聚酯製造多微孔滌綸時，聚酯中的無機微粒必須達到一定數量 才能達到滿意的微孔效果；隨著無機微粒數量的增加，滌綸纖維的多微孔效果逐漸達到要 求，但同時也給紡絲帶來了許多問題。首先是由於聚酯中「雜質」含量加大纖維的可紡性變 差，其次是後加工困難。另外，由於滌綸中空纖維中的無機微粒子不可能全部被溶解，用鹼 液處理後，纖維仍比較僵硬；因此，用純添加劑改性的聚酯只能製得質量一般的滌綸微孔中 空短纖維，且纖維的柔軟性和蓬鬆性不好。為此，在保證纖維可紡性良好和織物柔軟的情況 下，限定無機物的加入量，以這種聚酯作為纖維的主體，在紡絲時再混入一定量的含有親水 基團的共聚酯如ECDP，PEG等。當共聚酯中親水組份的含量達到一定量時，最初微量水進入 共聚酯中與親水基團結合，使共聚酯分子之間的作用力降低，體系粘度下降；然後水分子繼 續滲透，產生急劇的相轉移後，使聚酯的粘度再次大幅度降低。在滌綸纖維被鹼水溶解產生 微孔的過程中，首先是纖維表面的無機微粒被鹼水或鹼液溶出，在纖維表面上形成大小不 一的微小孔洞或細小溝槽，然後孔洞或溝槽內表面的無機微粒又被鹼液或鹼水繼續溶出， 在纖維中形成細小的微孔，隨著鹼液進入這些微孔，水解和溶解繼續沿軸向和徑向進行，微 孔便也沿著軸向和徑向發展，最後纖維中產生了較為均勻的相互貫通的「微孔網絡」。本發明的有益效果是與現有技術相比，本發明的積極效果是(1)本發明工藝簡單實用，生產方法簡單易行，保證了聚酯(PET)的可紡性；(2)雖然有文獻和專利提到將無機粒子和聚酯共混，但是將其製成纖維的很少，一 般是製成薄膜，也不是為了改變其吸溼能力。本發明的纖維是經過在聚酯切片中加入硫酸 鈣、ECDP, PEG然後經異形噴絲板熔融紡制出來的纖維；本方法添加一定的硫酸鈣CaSO4,利 用其可結合結晶水提高吸收，同時部分硫酸鈣CaSO4在後處理過程中被洗出，在纖維表面形 成微孔，也可以達到吸水儲水的效果；(3)本發明的吸溼排汗利用了異形噴絲板，使滌綸纖維表面產生具有毛細效應的 微細溝槽，汗水從而經芯吸收、擴散、傳輸等作用，迅速移至織物的表面並快速揮發，從而保 持人體皮肽的乾爽感；同時，在溼潤狀態時也不會像棉纖維那樣倒伏，始終能夠保持織物與 皮膚間舒適的微氣候狀態，達到提高舒適性的目的；凡是具有吸溼排汗功能的纖維一般都 具有高的比表面積，表面有眾多的微孔或溝槽，截面一般設計為特殊的異形狀，利用毛細管 原理，使得纖維能夠快速的吸水、輸水、擴散和揮發，能迅速吸收皮膚表面溼氣和汗水，並排 放到外層蒸發；異形吸溼排汗滌綸纖維是具有特殊截面的纖維，異形滌綸由於單纖維存在 溝槽，纖維存在更多的空間而具有良好的毛細管效應和較高透氣性，因此水分的擴散明顯 加快，潤溼蒸發麵積顯著增大，吸溼、排溫和導溼功能良好；同時，由於汗水的大量蒸髮帶走 人體部分熱量，體表溫度下降而使人具有涼爽的感覺，即使在大運動量的場合，衣物也能保 持較乾爽、不粘身；而一般的布料吸收汗液後，水分殘留於纖維內，增加衣物的重量，阻礙汗 液的蒸發和皮膚散熱，大量運動後產生溼冷感，讓人感到悶熱難受；
(4)本發明製備出來的滌綸短纖維因為其截面異形化有很好的吸溼快幹功能，同 時在紡制過程中引入了柔性基團及易染基團如二甘醇及PEG、ECDP等，使得紡制的纖維有 暖的觸感、染色性好，手感和柔順性都很好，同時細旦化，最後再結合後道紗線的柔軟性處 理加工，針對市場的不同需求可開發系列規格仿棉及超棉產品。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發 明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限 定的範圍。本發明的一種仿棉滌綸短纖的纖維表面有凹坑，凹坑直徑為5 30μπι。在該仿 棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0 Iwt %，PEG的含量為1 IOwt %，E⑶P的含量為1 IOwt %。其中，如上所述的一種仿棉滌綸短纖，所述的硫酸鈣平均粒徑為5 10 μ m。所 述的仿棉滌綸短纖的規格為1.5DX38mm，當然，仿棉滌綸短纖的規格還可以是毛型的 1. 5DX51mm。其中，如上所述的一種仿棉滌綸短纖，斷裂強度> 2. ScN/dtex，斷裂伸長率 彡20%，體積比電阻彡IO10 Ω · cm，吸水率彡100%，芯吸高度彡90_，蒸發速率彡0. 18g/ hr。實施例1製備方法一種仿棉滌綸短纖的製備方法，具體步驟為將聚酯PET切片、硫酸鈣、E⑶P和PEG的混合物在真空轉鼓烘箱中乾燥，其原料的 質量百分比為硫酸鈣0.1%PEG:分子量為 40001%ECDP 特性粘度為 0. 561%PET切片特性粘度為0. 68 97.9%在270 280°C經三葉形噴絲板熔融紡製成滌綸原絲，然後經卷繞、落筒、平衡集 束、導絲、預拉伸和上油，再經一次或二次拉伸後，經過鹼處理最後進行緊張熱定型、捲曲、 鬆弛熱定型、切斷、打包，最終得到產品仿棉滌綸短纖；在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0 0. Olwt %，PEG的含量為Iwt %，E⑶P 的含量為Iwt %。其中聚酯PET切片和硫酸鈣、E⑶P、PEG共混紡絲的溫度為270 280°C，預熱時 間為10 15分鐘；實施例2製備方法同實施例1，其中所述的異形噴絲板為扁平型噴絲板。其原料的質量百分比為
硫酸鈣0.5%PEG:分子量為 50003%ECDP 特性粘度為 0. 58dL/g 3%PET 切片特性粘度為 0. 70dL/g 93. 5%在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0. 05 0. 15wt%, PEG的含量為3wt%， ECDP的含量為3wt%。實施例3製備方法同實施例1，其中所述的異形噴絲板為中空型噴絲板。其原料的質量百分比為硫酸鈣PEG:分子量為 60005%ECDP 特性粘度為 0. 60dL/g5%PET切片特性粘度為0. 72dL/g 89%在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0. 2 0. 3wt %，PEG的含量為5wt %，E⑶P 的含量為5wt%。實施例4製備方法同實施例1，其中所述的異形噴絲板十字型噴絲板。其原料的質量百分比為硫酸鈣2%PEG:分子量為 70007%ECDP 特性粘度為 0. 61dL/g7%PET切片特性粘度為0. 75dL/g 84%在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0. 5 0. 7wt%,PEG的含量為7wt%，E⑶P 的含量為7wt%。實施例5製備方法同實施例1，其中所述的異形噴絲板為「8」字型噴絲板。其原料的質量百分比為硫酸鈣3%PEG:分子量為 800010%ECDP 特性粘度為 0. 62dL/g10%PET切片特性粘度為0. 78dL/g 77%在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0. 8 Iwt %，PEG的含量為IOwt %，E⑶P 的含量為IOwt %。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發明的保護範圍內。
權利要求
一種仿棉滌綸短纖，其特徵是該仿棉滌綸短纖的纖維表面有凹坑，在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0～1wt％，PEG的含量為1～10wt％，ECDP的含量為1～10wt％。
2.如權利要求1所述的一種仿棉滌綸短纖，其特徵在於，所述的硫酸鈣平均粒徑為5 10 u m。
3.如權利要求1所述的一種仿棉滌綸短纖，其特徵在於，所述的凹坑直徑為5 30 u m。
4.如權利要求1所述的一種仿棉滌綸短纖，其特徵在於，所述的仿棉滌綸短纖的規格 為 1. 5DX38mm。
5.一種仿棉滌綸短纖製備方法，其特徵是將聚酯PET切片、硫酸鈣、E⑶P和PEG的混 合物在真空轉鼓烘箱中乾燥，在270 280°C經異形噴絲板熔融紡製成滌綸原絲，然後經卷 繞、落筒、平衡集束、導絲、預拉伸和上油，再經一次或二次拉伸後，經過鹼處理最後進行緊 張熱定型、捲曲、鬆弛熱定型、切斷、打包，最終得到產品仿棉滌綸短纖；其中聚酯PET切片、硫酸鈣、ECDP和PEG在其混合物中的質量百分比為硫酸鈣 0.1 3%PEG1 10%ECDP 1 10%PET 切片 77 97.9%。
6.如權利要求5所述的鹼處理是指使滌綸纖維通過一個水槽，水槽裡溶液的pH值為 8. 5 10，讓纖維在水槽裡的浸泡時間為3-5分鐘。
7.如權利要求5所述的一種仿棉滌綸短纖製備方法，其特徵在於，所述的PEG的分子量 為4000-8000，ECDP的特性粘度為0. 56-0. 62dL/g，PET切片的特性粘度為0. 68-0. 78dL/g。
8.如權利要求5所述的一種仿棉滌綸短纖製備方法，其特徵在於，所述的異形噴絲板 為三葉型噴絲板、扁平型噴絲板、中空型噴絲板、十字型噴絲板或者「8」字型噴絲板中的一 種。
全文摘要
本發明提供了一種仿棉滌綸短纖，該仿棉滌綸短纖的纖維表面有凹坑，在該仿棉滌綸短纖中，硫酸鈣的含量為0～1wt％，PEG的含量為1～10wt％，ECDP的含量為1～10wt％。本發明還提供了一種仿棉滌綸短纖製備方法，將聚酯PET切片、硫酸鈣、ECDP和PEG的混合物乾燥後，在270～280℃經異形噴絲板熔融紡製成滌綸原絲，然後經卷繞、落筒、平衡集束、導絲、預拉伸和上油，再經一次或二次拉伸後，通過鹼處理，在浸泡過程中部分硫酸鈣會被溶出，使纖維表面形成微孔，最後進行緊張熱定型、捲曲、鬆弛熱定型、切斷、打包，最終得到仿棉滌綸短纖。本發明解決了現有技術的複合紡絲工藝不僅複雜而且產量低的問題，彌補了滌綸親水性弱、其織物穿著有溼悶感的不足。
文檔編號D01D5/08GK101831727SQ20101013790
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者張玉梅, 李建武, 王華平, 王朝生, 趙萬金, 陳向玲 申請人:東華大學