一种复合BCF膨体纱及其制备方法与流程

文档序号:19287892发布日期:2019-11-30 00:43阅读:641来源:国知局

本发明属于膨体纱技术领域,具体涉及一种复合bcf膨体纱及其制备方法。



背景技术:

地毯是以棉、麻、毛、丝、草等天然纤维或化学合成纤维类原料,经手工或机械工艺进行编结、栽绒或纺织而成的地面铺敷物,主要起到安全防滑、吸音减噪、防尘环保、隔热保温、以及装饰的作用。原料主要包括羊毛、锦纶、丙纶和腈纶。

羊毛纤维的优点是手感柔和、弹性好、色泽鲜艳、质地厚实,抗静电性能好、不易老化、磨损、褪色,吸音能力好;缺点是易虫蛀、耐菌性和耐潮湿性较差、批次稳定性差。化纤地毯的优点是价格适中、防污、不易脱毛、便于清洗、易干燥、不起皱,不易褪色;化纤地毯的缺点是其回弹性、保温性、耐光性、染色性都较羊毛地毯较差,易燃,易产生静电和吸附灰尘,化纤地毯不亲肤,皮肤容易有过敏反应。

不管是羊毛还是现用的石化纤维都存在阻燃性能差、易滋生细菌和螨虫的问题,羊毛尤其严重。同时因羊毛来源有局限性,因此只适用于高端场所,而石化纤维来源于石油,如大量使用则会影响全球生态环境。

聚乳酸纤维是以木薯、甘蔗、玉米等非粮农作物或秸秆经生物发酵生成的乳酸产物为原料,通过脱水工艺和熔融纺丝工艺制备得到的新型纤维。聚乳酸纤维性能近似传统石化纤维和天然纤维,具备替代传统纤维的潜质;原料年可再生、废弃可降解,环保性好,不增加温室气体排放;具有近乎绝对的人体安全性:中间体乳酸是人体中含有的成分,可被人体代谢吸收;具有优异的健康舒适性:抑菌、抑螨、亲肤、不过敏、透气导湿;聚乳酸的应用可缓解石油进口、白色污染、全球变暖等问题。

聚乳酸相比传统材料具有阻燃性能优异、抑菌抑螨、生态环保的优点,但是聚乳酸纤维的弹性差,无法应用在有高弹回复要求的领域,目前市场上的地毯用膨体纱主要仍使用高弹回复性能的pa6、pa66、pbt和ptt石化纤维材质。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种解决以上问题的复合bcf膨体纱及其制备方法。

本发明提供了如下的技术方案:

一种复合bcf膨体纱的制备方法,采用一步法生产工艺制备复合膨体纱,包括干燥结晶、熔融、纺丝、脱挥、冷却上油、牵伸、变形、冷却、网络和卷绕过程,具体包括以下步骤:

1)原料选用材料a和材料b复合,材料a为聚乳酸,材料b为pa6、pa56、ptt和pbt中的一种;材料a在复合材料中占比为50-80%wt;

2)对材料a的切片和材料b的切片进行干燥结晶,其中,对材料a连续干燥结晶,时间为12-20h,干空气露点≤-80℃,干空气温度80-120℃,目标聚乳酸中含水量低于30ppm;

3)对材料a和材料b熔融纺丝,采用每位2个纺丝头纺丝工艺;

4)利用真空抽吸装置抽吸,脱去高温下熔体中的单体;

5)从喷丝板出来的纤维通过侧吹风冷却上油;

6)在牵伸辊上牵伸;使用变形器对纤维变形和冷却;

7)使用网络器网络,网络器压力0.4-0.8mpa,网络器前张力100-150cn;

8)纤维卷绕,卷绕张力150cn,导丝一辊速度1400-4550m/min,导丝二辊的速度是导丝一辊速度的1.01-1.02倍。

优选的,材料b选择pa6,步骤2)中,pa6切片连续干燥结晶,时间为6-8h,干空气露点≤-70℃,干空气温度110-130℃,目标pa6切片中含水量低于50ppm。

优选的,材料b选择pa56,步骤2)中,pa56切片在氮气保护下连续干燥结晶,时间为9-15h,氮气露点≤-70℃,氮气温度90-120℃,目标pa56切片中含水量低于40ppm。

优选的,材料b选择ptt,步骤2)中,ptt切片连续干燥结晶,时间为8-12h,干空气露点≤-80℃,干空气温度90-130℃,目标ptt切片中含水量低于30ppm。

优选的,材料b选择pbt,步骤2)中,pbt切片连续干燥结晶,时间为6-9h,干空气露点≤-80℃,干空气温度100-130℃,目标pbt切片中含水量低于30ppm。

优选的,步骤3)中,喷丝板的孔数为50-80,喷丝板直径100mm,喷丝孔截面为三叶或三角中空;材料a的螺杆温度为210-250℃,其中螺杆1区210-220℃,螺杆2区220-230℃,螺杆3区230-240℃,螺杆4区235-250℃,螺杆5区240-250℃,箱体温度为235-245℃,纺丝压力8-15mpa;材料b的纺丝温度为220-270℃,其中螺杆1区220-240℃,螺杆2区230-250℃,螺杆3区230-260℃,螺杆4区250-270℃,螺杆5区245-265℃,箱体温度为245-265℃;材料a和材料b的纺丝速度为700-1300m/min。

优选的,步骤6)中,牵伸分为两步,导入辊速度为700-1300m/min,导入辊温度为75-85℃;预牵伸辊速度为700-1300m/min,预牵伸辊温度为85-95℃;主牵伸辊速度为1400-4550m/min,主牵伸辊温度为100-130℃;牵伸比为2.0-3.5。

优选的,步骤6)中,变形器的压力0.5-1.0mpa,变形介质为热空气或热蒸汽,变形器的温度为120-160℃。

采用以上方法制备得到的复合bcf膨体纱,单丝为两种材料的并列结构,外形为三叶形或中空三角形;单丝纤度为3.0-20dtex,纱线规格300-3200dtex/100-160f,断裂强度2.0-3.0cn/dtex,断裂伸长率40-60%,网络度20-28个/米。

本发明的有益效果是:本发明通过复合纺丝工艺将聚乳酸和弹性材料pa6、pa56、ptt和pbt中的一种进行并列复合纺丝制备膨体纱,一方面引入了弹性体材料,另一方面通过并列双组份工艺形成了较好的三维卷曲,增加了弹性,制备得到了高弹性回复的复合膨体纱,在地毯中的综合性能优异,拓宽了聚乳酸膨体纱的应用领域。本发明具体有益效果如下:

1、本复合膨体纱具有聚乳酸的诸多优点,聚乳酸阻燃性能优异,极限氧指数为26-27%、发烟量53sq.m/kg,优于传统地毯用羊毛和化纤;聚乳酸抑菌抑螨,三大有害菌的抑制率超过90%,抑螨率超过70%,很好地解决了地毯中细菌螨虫滋生问题;聚乳酸生态环保安全,来源可再生、废弃可降解;因乳酸是人体内源性物质,其亲肤性能极佳,无过敏反应。

2、并列复合膨体纱工艺,通过两种材料收缩率的不同形成了永久性的三维卷曲效果,增强了地毯的保温隔音效果,提升了脚感;减少了产品结构密度,从而降低了生产成本。

3、复合膨体纱的另一组份选择弹性材料pa6、pa56、ptt和pbt,进一步增强了复合膨体纱的弹性回复效果。

具体实施方式

实施例1

1、选择原材料:

材料a为聚乳酸切片,熔点170℃;材料b为pa6切片,聚乳酸在纤维中的重量占比65%。

2、复合膨体纱制备:

干燥结晶:聚乳酸切片连续干燥结晶,时间为18h,干空气露点-90℃(常压下),干空气温度105±1℃,目标聚乳酸中含水量25ppm;pa6切片连续干燥结晶,时间为6h,干空气露点-70℃(常压下),干空气温度125±1℃,目标pa6中含水量40ppm。

熔融纺丝:采用每位2个纺丝头纺丝工艺,喷丝板的孔数为80,喷丝板直径100mm,喷丝孔截面为三叶;聚乳酸纺丝的螺杆温度为210-250℃,其中螺杆1区210℃,螺杆2区225℃,螺杆3区238℃,螺杆4区242℃,螺杆5区245℃;箱体温度为242℃;纺丝压力15mpa。pa6的纺丝温度为220-270℃,其中螺杆1区228℃,螺杆2区240℃,螺杆3区260℃,螺杆4区262℃,螺杆5区260℃;箱体温度为262℃。双组份纺丝速度1300m/min。

脱挥:真空系统抽气量2l/s。

冷却上油:侧吹风温度18℃,湿度80%,风速0.8m/min;含油1.5%。

牵伸:牵伸分为两步,导入辊速度1300m/min,导入辊温度85℃;预牵伸辊速度1300m/min,预牵伸辊温度92℃;主牵伸辊速度3900m/min,主牵伸辊温度128℃;牵伸比为3.0。

变形:纽马格stm罗拉型变形器,变形器压力0.6mpa,变形介质热空气,变形器温度为140℃。

冷却:冷却鼓速度60rpm,冷却停留时间1.5s。

网络:网络器压力0.8mpa,网络器前张力130cn。

卷绕:卷绕张力150cn,导丝1辊速度3900m/min,导丝2辊速度是导丝1辊速度的1.01倍。

3、复合膨体纱指标:

单丝纤度10dtex,纱线规格1600dtex/160f,断裂强度2.7cn/dtex,断裂伸长率55%,网络度26±1个/米。

实施例2:

1、选择原材料:

材料a为聚乳酸切片(熔点170℃),材料b为ptt切片,聚乳酸在纤维中的重量占比80%。

2、复合膨体纱制备:

干燥结晶:聚乳酸切片连续干燥结晶,时间为20h,干空气露点-90℃(常压下),干空气温度103±1℃,目标聚乳酸中含水量20ppm;ptt切片连续干燥结晶,时间为8h,干空气露点-80℃(常压下),干空气温度130±1℃,目标ptt中含水量27ppm。

熔融纺丝:采用每位2个纺丝头纺丝工艺,喷丝板的孔数为60,喷丝板直径100mm,喷丝孔截面为单孔三角形;聚乳酸纺丝的螺杆温度为210-250℃,其中螺杆1区215℃,螺杆2区228℃,螺杆3区240℃,螺杆4区245℃,螺杆5区248℃;箱体温度为245℃;纺丝压力10mpa。ptt的纺丝温度为220-260℃,其中螺杆1区225℃,螺杆2区238℃,螺杆3区255℃,螺杆4区258℃,螺杆5区255℃;箱体温度为255℃。双组份纺丝速度1000m/min。

脱挥:真空系统抽气量1l/s。

冷却上油:侧吹风温度25℃,湿度76%,风速0.5m/min;含油1.0%。

牵伸:牵伸分为两步,导入辊速度1000m/min,导入辊温度80℃;预牵伸辊速度1000m/min,预牵伸辊温度90℃;主牵伸辊速度3500m/min,主牵伸辊温度125℃;牵伸比为3.0。

变形:纽马格stm罗拉型变形器,变形器压力0.5mpa,变形介质热空气,变形器温度为130℃。

冷却:冷却鼓速度50rpm,冷却停留时间1.2s。

网络:网络器压力0.4mpa,网络器前张力110cn。

卷绕:卷绕张力150cn,导丝1辊速度3500m/min,导丝2辊速度是导丝1辊速度的1.02倍。

3、复合膨体纱指标:

单丝纤度3dtex,纱线规格360dtex/120f,断裂强度2.9cn/dtex,断裂伸长率50%,网络度27±1个/米。

实施例3:

1、选择原材料:

材料a为聚乳酸切片(熔点170℃),材料b为pbt切片,聚乳酸在纤维中的重量占比50%。

2、复合膨体纱制备:

干燥结晶:聚乳酸切片连续干燥结晶,时间为13h,干空气露点-90℃(常压下),干空气温度100±1℃,目标聚乳酸中含水量23ppm;pbt切片连续干燥结晶,时间为9h,干空气露点-80℃(常压下),干空气温度128±1℃,目标pbt中含水量25ppm。

熔融纺丝:采用每位2个纺丝头纺丝工艺,喷丝板的孔数为50,喷丝板直径100mm,喷丝孔截面为三孔三角形;聚乳酸纺丝的螺杆温度为210-250℃,其中螺杆1区218℃,螺杆2区230℃,螺杆3区238℃,螺杆4区248℃,螺杆5区245℃;箱体温度为248℃;纺丝压力12mpa。pbt的纺丝温度为220-270℃,其中螺杆1区235℃,螺杆2区250℃,螺杆3区258℃,螺杆4区268℃,螺杆5区265℃;箱体温度为265℃。双组份纺丝速度1200m/min。

脱挥:真空系统抽气量1l/s。

冷却上油:侧吹风温度22℃,湿度70%,风速0.6m/min;含油1.2%。

牵伸:牵伸分为两步,导入辊速度1200m/min,导入辊温度80℃;预牵伸辊速度1200m/min,预牵伸辊温度85℃;主牵伸辊速度3600m/min,主牵伸辊温度120℃;牵伸比为3.0。

变形:纽马格stm罗拉型变形器,变形器压力0.9mpa,变形介质热空气,变形器温度为125℃。

冷却:冷却鼓速度55rpm,冷却停留时间1.0s。

网络:网络器压力0.6mpa,网络器前张力130cn。

卷绕:卷绕张力150cn,导丝1辊速度3600m/min,导丝2辊速度是导丝1辊速度的1.01倍。

3、复合膨体纱指标:

单丝纤度20dtex,纱线规格2000dtex/100f,断裂强度2.5cn/dtex,断裂伸长率58%,网络度21±1个/米。

实施例4:

1、选择原材料:

材料a为聚乳酸切片(熔点170℃),材料b为pa56切片,聚乳酸在纤维中的重量占比60%。

2、复合膨体纱制备:

干燥结晶:聚乳酸切片连续干燥结晶,时间为15h,干空气露点-90℃(常压下),干空气温度101±1℃,目标聚乳酸中含水量22ppm;pa56切片连续干燥结晶,氮气保护环境下干燥,时间为12h,氮气露点-80℃(常压下),氮气温度118±1℃,目标pa56中含水量25ppm。

熔融纺丝:采用每位2个纺丝头纺丝工艺,喷丝板的孔数为70,喷丝板直径100mm,喷丝孔截面为单孔三角形;聚乳酸纺丝的螺杆温度为210-250℃,其中螺杆1区212℃,螺杆2区225℃,螺杆3区238℃,螺杆4区242℃,螺杆5区245℃;箱体温度为242℃;纺丝压力12mpa。pa56的纺丝温度为220-260℃,其中螺杆1区220℃,螺杆2区235℃,螺杆3区252℃,螺杆4区260℃,螺杆5区258℃;箱体温度为258℃。双组份纺丝速度900m/min。

脱挥:真空系统抽气量1l/s。

冷却上油:侧吹风温度21℃,湿度79%,风速0.6m/min;含油1.2%。

牵伸:牵伸分为两步,导入辊速度900m/min,导入辊温度82℃;预牵伸辊速度900m/min,预牵伸辊温度93℃;主牵伸辊速度2880m/min,主牵伸辊温度126℃;牵伸比为3.2。

变形:纽马格stm罗拉型变形器,变形器压力0.7mpa,变形介质热空气,变形器温度为135℃。

冷却:冷却鼓速度55rpm,冷却停留时间2.0s。

网络:网络器压力0.6mpa,网络器前张力120cn。

卷绕:卷绕张力150cn,导丝1辊速度2880m/min,导丝2辊速度是导丝1辊速度的1.01倍。

3、复合膨体纱指标:

单丝纤度15dtex,纱线规格2100dtex/140f,断裂强度2.2cn/dtex,断裂伸长率45%,网络度25±1个/米。

下面仅将以上实施例1和实施例2制备得到的复合膨体纱和其他材质分别纺制得到相同规格的地毯(圈绒,600克,1/10针距,绒高0.5mm),对它们的性能进行对比分析如下表(其中聚合物的单丝截面都是三叶形):

1.gb/t14252-2008标准测试;

2.玷污测试,美国aatcc,175-2008;

3.抑菌性gb/t20944.3-2008标准测试,抑螨性gb/t24253-2009标准测试;

4.iso140-2004标准测试;

5.gb/t11048-2008标准测试;

6.astmd3107标准测试。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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