专利名称：常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法
技术领域：
本发明涉及涤纶短纤维生产加工，尤其是一种常温常压阳离子聚酯切片生产细旦中空聚酯短纤维的方法，属于合成纤维生产技术领域。
背景技术：
羊绒是从山羊身上梳取下来的绒毛，其中以绒山羊所产的绒毛质量为最好，每年春季是山羊脱毛之际，用特制的铁梳从山羊躯体上抓取绒毛，洗净分梳，去除粗毛，死毛和皮屑后得到山羊绒。山羊绒具有不规则的稀而深的卷曲，由鳞片层和皮质层组成，没有髓质层，鳞片密度约为60 70个/ _，纤维横截面近似圆形，直径比细羊毛还要细，平均细度多在14 16 u m,长度一般为35 45mm,集纤细、轻薄、柔软、滑糯、保暖于一身。主要用于纯纺或与细羊毛混纺，制做羊绒衫、羊绒围巾、羊绒花呢、羊绒大衣呢等高档贵重纺织品。 每头羊年产绒约200克，山羊在每年秋冬的枯草季节，会把草根刨出来吃掉，给草原植被造成毁灭性的破坏，对草场的破坏程度相当于绵羊的20倍。山羊绒属于稀有的特种动物纤维 (和绵羊毛有区别)，是一种珍贵的纺织原料，国外称其为“纤维的钻石”，“软黄金”。山羊绒世界年贸易量约6000吨，中国约占3000吨，居世界首位，出于对环境的保护，开发仿羊绒尤其重要。
异形纤维由于纤维截面的变化使异形纤维可以具有甚至超过某些天然纤维的特点，其中圆中空纤维具有独特的保暖、吸水、轻盈功能，尤其是细旦圆中空纤维兼具了细旦和中空的特点，是制作新一代保暖内衣的最佳原料。
中空纤维细旦化后，品质有质的飞跃，一方面纤维纤度较细，模量较粗旦纤维明显降低，手感柔软，形成的织物轻薄、细腻、弹性好，手感丰满，有身骨，另一方面纤维中间有空腔，故纤维兼有质轻、蓬松、覆盖性好的特点，吸湿性、透气性、保暖性均佳。但常规涤纶纤维分子链中缺少直接与染料结合的官能团，因而只能用分散染料染色，又由于常规聚酯结晶度高，结构紧密，尽管有能和分散染料形成氢键的酯基，染料 分子只有在高温、高压下才能进入纤维内部，使得产品色调、风格和性能均受限制。按照纤维细度15 μ m，中空度10%换算，中空纤维的单丝纤度为2. 67dtex,由于聚酯纤维的刚性大，要达到羊绒的柔软性能，纤维的单丝纤度必须小于2. 67dtex。但由于ECDP切片的干燥性能、纺丝加工性能远不如常规聚酯切片，通常生产粗旦仿毛产品的较多，生产细旦(低于2. 67dtex)型常温常压阳离子聚酯存在较高的难度。开发常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维，可在纤维物理性能、染色性能上较好地接近羊绒，与羊绒混纺，减少羊绒的使用量，一方面降低成本，另一方面保护环境。
CN200510029778. 6 “涤纶细旦高中空短纤维及其生产方法”介绍了上海联吉化纤公司采用喷丝孔为三段圆弧狭缝设计的喷丝板，生产纤度为1. 56 1. 67dtexex、中空度为 20±3%的涤纶细旦高中空短纤维，所用原料为常规聚酯。CN03109821. 5“细旦聚酯中空长丝纺制方法及制得的长丝”介绍了一种细旦中空预延伸丝的纺制方法，纺制的聚酯细旦中空预延伸丝的单丝纤度为O. 3 2. 5D，成品丝单丝纤度为O. 2 1. 0D。该方法实质上是一种常规聚酯涤纶中空长丝的生产方法。
目前国内外市场上，较细的细旦中空涤纶短纤维产品是上海联吉化纤公司以及日 本、美国等的公司采用常规聚酯生产的规格为1. 56dtex的产品，未见有采用ECDP切片生产 的产品以及相关生产方法的报道。发明内容
本发明提供一种常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，生产物理 性能和染色性能与羊绒类似的细旦中空聚酯短纤维。
本发明的技术解决方案是常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方 法，其特征在于采用常温常压阳离子聚酯切片，纺程上所用喷丝板的喷丝孔呈单开口 “C” 形圆环状，纺丝温度为270 288°C，环吹风速为O. 8 1. 3m / s，风温为17 23°C，后牵 伸2. 5 3. 8倍进行加工。
进一步地，上述的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，其中所 述“C”形喷丝孔的狭缝宽度L为O. 05 O. 1mm、开口度W为O. 07 O. 12mm,开口两端为对 称圆弧，所述“C”形喷丝孔开口两端对称圆弧的曲率半径R为O. 03 O. 07mm。
进一步地，上述的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，其中所 述细旦中空聚酯短纤维的纤度为1. Odtex 2. 5dtex。
本发明突出的实质性特点和显著进步体现在以下几方面(I)常温常压阳离子染料可染聚酯主要是在分子链中引入带负电的磺酸基团，同时还 加入醚类、酯类等四单体共聚制得，简称ECDP。利用ECDP切片生产的纤维上染快，染色牢 度高，色泽艳丽，与天然纤维混纺可得到不同色调和风格的织物，特别是中空截面的纤维适 宜用于做高档仿毛面料，手感丰满，保暖性优良。
(2)在常规切片纺涤纶短纤维生产线上，采用创新设计的喷丝板，通过生产工艺的 优化调整，可稳定生产1. Odtex 2. 5dtex规格的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤 维。
(3)常温常压阳离子聚酯切片，简称E⑶P，由PTA (或DMT)与EG，加入第三、第四 单体聚合而成，ECDP纤维上染快，染色牢度高，色泽艳丽，可用于做高档仿毛面料，手感丰 满，倍受市场的青睐，但由于ECDP切片的干燥性能、纺丝加工性能远不如常规聚酯切片，通 常生产粗旦仿毛产品的较多，生产细旦(低于2. 67dtex)型常温常压阳离子聚酯存在较高 的难度。常规聚酯(高温高压染色)中空纤维绝大多数在3. 33dtex以上，主要是用于充填作 床上用品。
(4)生产获得的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维，其物理性能稳定，可以 保持较高的中空度，原丝的中空度达到17 20 %，最终产品的模量比1. 56dtex的中空短纤 维低，达到了羊绒纤维的柔软手感。
(5)本发明生产过程稳定，产品闭合成功率高，在保证常温常压阳离子聚酯纤维染 色性能优异的同时，纤维还具有较高中空度、优良的断裂强度和断裂伸长等物理性能，由于 纤维的纤度很细，模量进一步降低，有效提高纤维的柔韧性和加工产品的柔软手感。
图1 :本发明采用的喷丝板的“C”形喷丝孔示意图；图2:羊绒的截面电镜照片；图3 :本发明1. 56dtex原丝电镜照片；图4 :仪化公司常规细旦中空1. 56dtex原丝电镜照片；图5 :本发明1. 56dtex产品的电镜横截面照片；图6 :仪化公司常规细旦中空1. 56dtex产品的电镜横截面照片；图7 :上海联吉公司常规细旦中空1.67dtex产品的电镜横截面照片；图8 日本进口常规细旦中空2. 72dtex同类产品的电镜横截面照片。
具体实施方式
本发明采用特定的细旦中空专用喷丝板，在常规切片纺涤纶短纤维生产线上，通过生产工艺的优化调整，生产出1. 3dtex 2. 5dtex规格的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维，达到了羊绒产品的相似性能，填补了国内外空白。
首先，本发明采用创新设计的喷丝板，喷丝孔为单开口“C”形圆环状，如图1所示， 在有效提高纤维横截面的闭合成功率的同时，保证了纤维具有较高的中空度。
本发明在常规涤纶短纤维生产线上，通过调整生产工艺，达到稳定生产1.3dtex 2. 5dtex规格的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的目的。
一方面，细旦中空涤纶短纤维的生产对熔体温度的控制要求非常严格，纺丝温度的高低直接影响熔体的流变性能和相对分子质量，决定了熔体的流动性能和表面张力。由于ECDP大分子链中引入了间位异构磺酸基团以及聚醚酯，其流变性能变差。纺丝温度高， 熔体流动粘度小，熔体出喷丝孔后膨化现象大大降低，熔体形变阻力下降，表面张力随之下降，熔体细流产生表面萎缩，从而使空腔部分变小，原丝中空度减少；纺丝温度低，则熔体粘度大，熔体形变阻力和表面张力大，有利于中空的形成。但熔体温度过低，则流动粘度增高过大，熔体在喷丝孔开口处的闭合困难，难以形成中空，严重时使熔体在喷丝孔中切应力增大，熔体与毛细孔管壁之间的粘附力减弱，熔体在壁上产生滑移，引起不稳定的流动，造成熔体破裂，纺丝出现流量不足，产生硬头丝、细丝。本发明综合上述因素并经实际试验证实， 纺丝温度为272 288°C最为适合。
另一方面，冷却成形的工艺条件对于纺程上熔体细流的流变特性，如拉伸流动粘度、拉伸应力等物理参数有很大影响。由于空气的导热系数低，致使风速对熔体细流与周围空气的换热效果影响较大，随着风速的增加、风温降低等冷却条件加剧，熔体细流的固化速率加快，使得在纺程上形成的空腔部分来不及萎缩而快速固化，有利于中空纤维内部空腔的形成，制成的纤维中空度高。但风速过大、风温过低，熔体出喷丝孔口后闭合困难、中空成型恶化，丝条内外冷却不匀，并会造成丝条摇晃湍动，使喷丝板板面的温度下降，出丝不畅， 生产难以稳定。本发明选择并控制环吹风速O. 8 1. 3m / S、风温17 23°C，可以达到良好的冷却成形效果。
以上述技术关键为基础，对常规涤纶短纤维生产线的其它工艺条件进行调整和优化，即可形成本发明一套完整的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法。
表I是发明人在仪征化纤股份有限公司短纤中 心的一条生产线上，采用上述自行设计的喷丝板，生产1. 33dtexX38mm、l. 59dtexX38mm两种规格的常温常压阳离子可染细
权利要求
1.常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，其特征在于采用常温常压阳离子聚酯切片，纺程上所用喷丝板的喷丝孔呈单开口 “C”形圆环状，纺丝温度为270 288°C，环吹风速为O. 8 1. 3m / s，风温为17 23°C，后牵伸2. 5 3. 8倍进行加工。
2.根据权利要求1所述的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，其特征在于所述“C”形喷丝孔的狭缝宽度L为O. 05 O. 1_、开口度W为O. 07 O. 12mm，开口两端为对称圆弧，所述“C”形喷丝孔开口两端对称圆弧的曲率半径R为O. 03 O. 07mm。
3.根据权利要求2所述的常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，其特征在于所述常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的纤度为1. Odtex 2. 5dtex。
全文摘要
本发明提供一种常温常压阳离子可染细旦中空聚酯短纤维的生产方法，使用“C”形圆环状喷丝板，纺丝温度为270～288℃，环吹风速为0.8～1.3m／s，风温为17～23℃，后牵伸2.5～3.8倍，进行加工获得1.0dtex～2.5dtex细旦中空涤纶短纤维。本发明生产过程稳定，产品闭合成功率高，在保证常温常压阳离子聚酯纤维染色性能优异的同时，纤维还具有较高中空度、优良的断裂强度和断裂伸长等物理性能，由于纤维的纤度很细，模量进一步降低，有效提高纤维的柔韧性和加工产品的柔软手感。
文档编号D01D5/092GK102995148SQ201110269370
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者薛斌, 孙华平, 陆明英, 朱福和, 陈培, 史利梅, 吴旭华, 谢宏, 王卫东, 陈来宏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化仪征化纤股份有限公司