一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其纺丝原料采用废旧聚酯瓶片、化纤泡泡料和增白剂；将纺丝原料经真空转鼓干燥系统充分混合与干燥后喂入熔融纺丝系统进行纺丝，再经卷绕阶段预取向得到一定特性的卷绕丝；再将此卷绕丝经过落丝、平衡、集束送入后加工系统进行油浴牵伸、蒸汽牵伸、卷曲、热定型和切断，制得非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维。与现有技术相比，通过合理选择特性粘度的原料、纺丝最高区温度及牵伸倍数等，克服了传统再生涤纶短纤维高断裂强度和高断裂伸长率不能并存的缺点，使最终产品满足高强高伸的特性。本发明原料采用回收聚酯废料，生产过程不添加有害助剂，不污染环境，具有实际推广意义。
【专利说明】
一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及非织造领域，具体涉及一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着非织造行业的不断发展、产业规模的不断扩大、生产水平的逐年提 高，产品用途日益广泛。由于非织造布的结构是直接以纤维的形式存在于布中，所以非织造 材料的性能好坏直接被其所用纤维原料所影响。作为非织造布原料的一种一一再生涤纶短 纤维，其各项性能指标对非织造布后期成品性能影响也十分关键。
[0003] 随着各种用途的非织造产品的不断开发，再生涤纶短纤的各项性能要求也在不断 提高，因此，研发满足各种用途非织造布要求的再生涤纶短纤维，已成为市场必要。例如，一 项具有特殊用途的非织造产品需具备较高的撕裂强度，满足结实耐用的特点，因此该非织 造布在具有高断裂强度的同时需兼具较高的延伸性，使成品在受到一定外力作用时能够快 速将负载分散至较宽的布面范围，进一步提高其抗冲击性，所以进一步要求该非织造布所 用纤维原料必须具有很高的断裂强度和断裂伸长率。
[0004]目前，在涤纶短纤维的生产上，高断裂强度与高断裂伸长率是两个相反的方向，提 高断裂强度就会降低断裂伸长率，反之，提高断裂伸长率则会使断裂强度降低，两项特性很 难同时具备。为了填补现有市场涤纶短纤维高断裂强度以及高断裂伸长不能兼有的空缺，
【申请人】对涤纶短纤维强度及伸长率性能方面进行深入研究，遂有本案产生。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤的制备方法，所制 备的涤纶短纤维可同时满足非织造产品对纤维原料高断裂强度和高断裂伸长率的双重要 求，填补现有市场涤纶短纤维高断裂强度以及高断裂伸长不能兼有的空白。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其中，包括如下步骤：
[0008] ①采用废旧聚酯瓶片、化纤泡泡料和增白剂为纺丝原料，将该纺丝原料经真空转 鼓干燥系统充分混合与干燥后，喂入熔融纺丝系统的螺杆挤压机进行熔融纺丝，然后经卷 绕阶段预取向得到具有一定特性的卷绕丝，即控制卷绕丝冷拉倍率在2.85-2.90，为获得较 高断裂强度的涤纶短纤后牵伸工序的最佳条件；
[0009] ②将上述卷绕丝经落丝、平衡后，集束送入后加工系统进行油浴牵伸、蒸汽牵伸、 卷曲、松弛热定型和切断，制得非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维；
[0010] 其中，所述牵伸总倍数为3.4,所述油浴伸倍数控制为总牵伸倍数的85%，油浴牵 伸为主要强力牵伸，蒸汽牵伸为辅助伸长率牵伸，蒸汽牵伸倍数=总牵伸倍数/油浴牵伸倍 数。
[0011] 进一步，聚酯瓶片和化纤泡泡料的重量比为6:1;该聚酯瓶片特性粘度为0.75- 0.8dl/g，熔点为255-258°C ;该化纤泡泡料特性粘度为0.7-0.75dl/g，熔点为258-265°C。
[0012] 进一步，所述熔融纺丝螺杆温度采用低-高-低的分布形式，其中最高区（即第三 区、第四区）温度设置为280-295°C。
[0013] 进一步，所述卷绕速度根据成品丝纤度进行调整，所述卷绕阶段油剂配方:丝束平 滑剂8-15kg，抗静电剂10-15kg，水2000kg，然后进行落丝、平衡，所述平衡时间为10-12h。
[0014] 进一步，所述油浴牵伸温度控制为70-75Γ;油剂配方为丝束平滑剂40-60kg，抗静 电剂40-60kg，柔软剂40-60kg，亲水剂40-60kg，水2000kg;蒸汽牵伸温度控制为100-120°C ; 进一步，所述真空转鼓干燥系统的干燥温度为145°C，蒸汽压力0.45Mpa，真空度为-0.096Mpa，干燥时间10-12h左右，至所述原料水分含量<80PPM。
[0015] 进一步，所述松弛热定型包括烘干区、热定型区和冷却区；所述烘干区温度为105-160°C，热定型温度控制为160°C，冷却区温度40-105°C ;所述松弛热定型时间为20-30min。
[0016] 采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：
[0017] 1.经过实验可知，当所用原料特性粘度小于0.7dl/g时，则冷拉倍率会高于2.9，而 多次调节生产工艺，成品纤维断裂强度仍普遍较低;通过选用特性粘度为0.70-0.80的原料 以及纺丝温度的合理控制，卷绕丝冷拉倍率可达到2.85-2.9，是成品纤维获得高断裂强度 的前提。当冷拉倍率控制为2.85-2.9时，根据反复试验，将后道牵伸总倍数确定为3.4，既不 会拉断纤维，也能满足涤纶短纤维强力方面的需要。
[0018] 2.当设定熔融纺丝螺杆三、四区温度280°C以下时，由于原料本身的特性粘度相对 较高，该温度下熔体流动性较差，导致出生纤维预取向度小，双折射大，卷绕丝冷拉倍率远 小于2.85，且原料流变性差，熔体通过喷丝板时的剪切应力大，易造成熔体易破裂、毛丝多 等现象，不能满足对成品涤纶短纤维的质量要求;而当熔融纺丝螺杆最高区温度设置为295 °C以上时，熔体流变性大，凝固区丝条拉伸速度快，初生纤维预取向变大，卷绕丝冷拉倍率 远远超过2.90，则无论如何设定后道牵伸倍数，涤纶短纤维的强力都会很低。
[0019] 3.经反复调试，根据总牵伸倍数设定为3.4,将后加工油浴牵伸倍数设为占总牵伸 倍数的85%以下时，纤维因油浴牵伸不充分使得断裂强度显著降低，后道蒸汽牵伸很难将 涤给短纤维的强力补充上去；而当油浴牵伸牵伸倍数控制大于总牵伸倍数的8 5 %时，蒸汽 牵伸倍数随之降低，最终成品断裂伸长率显著降低，且最终产品综合性能变差。
【具体实施方式】
[0020] 为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐 述。
[0021] 实施例一
[0022] 本发明的一种非织造专用高强高伸涤纶短纤维的制备方法，通过如下步骤实现：
[0023] 1、纺丝原料采用1800kg废旧聚酯瓶片、300kg化纤泡泡料和增白剂500g;其中，聚 酯瓶片特性粘度为〇.8dl/g，熔点为255-258Γ;化纤泡泡料特性粘度为0.75dl/g，熔点为 258-265 °C。
[0024] 2、将上述纺丝原料经真空转鼓干燥系统充分混合与干燥，所述真空转鼓干燥系统 的干燥温度为145°C，蒸汽压力0.45Mpa，真空度为-0.096Mpa，干燥时间12h，至所述原料水 分含量<80PPM。
[0025] 3、将上述干燥后的纺丝原料，喂入熔融纺丝系统的螺杆挤压机进行熔融纺丝形成 初生纤维。所述熔融纺丝螺杆七区温度设置为275°C、278°C、290°C、290°C、280°C、280°C、 270 °C，熔融纺丝喷丝板型号选择2400孔，计量栗的转速设置28r/min，纺丝速度设为1350m/ min〇
[0026] 4、将上述所得的初生纤维进行卷绕，所述卷绕速度根据成品丝纤度进行调整，所 述卷绕阶段油剂配方为丝束平滑剂15kg、抗静电剂15kg、水2000kg，经卷绕阶段预取向得到 的卷绕丝冷拉倍率在2.85-2.90。然后进行落丝、平衡，平衡时间为12h。
[0027] 5、将上述经过步骤4处理过的初生纤维集束后送入后加工系统进行牵伸，牵伸总 倍数根据卷绕丝断裂伸长调整控制为3.4。一次牵伸为油浴牵伸，油浴牵伸占总倍数的 85%，即牵伸倍数设为2.89,温度控制为75°C;油剂配方为丝束平滑剂60kg，抗静电剂60kg， 柔软剂60kg，亲水剂60kg，水2000kg;二次牵伸为蒸汽牵伸，牵伸倍数设为1.18，牵伸温度控 制为110°C。由于牵伸涉及一个牵伸滑移系数，所以1.18*2.89 = 3.4102会比3.4大一些。 [0028] 6、将上述经过牵伸的纤维进行卷曲和松弛热定型，所述松弛热定型包括烘干区、 热定型区和冷却区，烘干区温度设为105-160°C，热定型温度控制为160°C，冷却区温度40-105°C，松弛热定型时间为28min。再经切断，长度控制为51mm，然后进行打包。
[0029]实施例二
[0030] 步骤3熔融纺丝螺杆七区温度分别设置为285 °C、288°C、295 °C、295°C、290 °C、290 °C、280°C。其余同实施例一。
[0031] 实施例三
[0032] 步骤3熔融纺丝螺杆七区温度分别设置为265 °C、268°C、280 °C、280°C、270 °C、270 °C、260°C。其余同实施例一。
[0033] 对比例一
[0034] 步骤1纺丝原料选用聚酯瓶片及化纤泡泡料特性粘度小于0.7dl/g以下。其余同实 施例一。对比例二
[0035] 步骤3熔融纺丝螺杆七区温度分别设置为295 °C、298°C、305 °C、305°C、300 °C、300 °C、290°C。其余同实施例一。
[0036] 对比例三
[0037] 步骤3熔融纺丝螺杆七区温度分别设置为260 °C、263°C、270 °C、270°C、265 °C、265 °C、255°C。其余同实施例一。
[0038] 对比例四
[0039] 所述步骤5牵伸总倍数控制为3.4,所述油浴伸倍数控制为总牵伸倍数的80%，即 油浴牵伸倍数设置为2.72,蒸汽牵伸倍数为1.25。其余同实施例一。
[0040] 对比例五
[0041] 所述步骤5牵伸总倍数控制为3.4,所述油浴伸倍数控制为总牵伸倍数的90%，即 油浴牵伸倍数设置为3.06,蒸汽牵伸倍数为1.12。其余同实施例一。
[0042]对上述所制得的涤纶短纤维进行性能测试，数据如下表所示：
[0043]
[0044] 备注：
[0045] 由于本发明采用的聚酯泡泡料以及聚酯熔点综合范围为255-265°C，因此对比例 三温度设置不合理，具体实施过程中由于纺丝最高区温度偏低，使得卷绕丝冷拉倍率较低， 而实施例一中的牵伸倍数已经超过对比例三中纤维的最大牵伸倍率，后纺牵伸过程中丝束 被拉断。且由于原料熔融温度较低，流变性差，前纺丝束疵点较多。
[0046] 由于前阶段卷绕丝冷拉倍率控制2.85-2.9(相对较低），而对比例五实施过程中丝 束也多次被拉断，同时成品丝的断裂伸长率偏低，成品综合性能均变差，实际生产中不可 取。
[0047] 根据非织造专用2.22dteX*51mm再生涤纶短纤维的指定要求，涤纶短纤维需要满 足断裂强度大于5. OcN/dtex，断裂伸长率范围为45-55 %。经反复试验，当原料特性粘度为 0.7-0.8dl/g，熔融纺丝螺杆最高区（即第三区、第四区）温度设置为280-295Γ，油浴牵伸倍 数设为总牵伸倍数的85%时制得的产品效果最佳。
[0048]上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人 员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
【主权项】
1. 一种非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： ① 采用废旧聚酯瓶片、化纤泡泡料和增白剂为纺丝原料，将该纺丝原料经真空转鼓干 燥系统充分混合与干燥后，喂入熔融纺丝系统的螺杆挤压机进行熔融纺丝，然后经卷绕阶 段预取向，制得卷绕丝，所述卷绕丝的冷拉倍率控制为2.85-2.90; ② 将上述卷绕丝经落丝、平衡后，集束送入后加工系统进行油浴牵伸、蒸汽牵伸、卷曲、 松弛热定型和切断，制得非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维； 其中，所述牵伸总倍数设为3.4，所述油浴牵伸倍数控制为总牵伸倍数的85 %。2. 根据权利要求1所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述聚酯瓶片与化纤泡泡料的重量比为6:1;所述聚酯瓶片特性粘度为0.75-0.8dl/g， 熔点为255-258°C ;所述化纤泡泡料特性粘度为0.7-0.75dl/g，熔点为258-265°C。3. 根据权利要求2所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述熔融纺丝螺杆第三区、第四区的温度设置为280-295Γ。4. 根据权利要求1所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述真空转鼓干燥系统的干燥温度为145°C，蒸汽压力0.45Mpa，真空度为-0.096Mpa，干 燥时间l〇_12h左右，至所述原料水分含量<80PPM。5. 根据权利要求1所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述油浴牵伸的温度为70-75Γ，所述蒸汽牵伸的温度为100-120°C。6. 根据权利要求1所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述卷绕阶段油剂为丝束平滑剂8_15kg，抗静电剂10-15kg，水2000kg。7. 根据权利要求1所述的非织造专用高强高伸再生涤纶短纤维的制备方法，其特征在 于，所述松弛热定型包括烘干区、热定型区和冷却区；所述烘干区温度为l〇5_160°C，热定型 温度控制为160°C，冷却区温度控制为40-105°C ;所述松弛热定型时间为25-30min。
【文档编号】D01D5/14GK105937064SQ201610482252
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】郑家优, 仙秋娟
【申请人】福建鑫华股份有限公司