一种高孔密度异形长丝及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种长丝，具体讲，涉及一种高孔密度异形长丝及其制备方法。所述制备方法采用熔融纺丝法，熔体经高孔密度异形喷丝板1喷出、经外环吹风装置2冷却后产生高孔密度异形长丝；其高孔密度异形喷丝板1的孔密度为2～8个/cm2；异形喷丝孔3在喷丝板出丝面5呈同心圆排布，异形喷丝孔3横截面的外轮廓线为扁形。本发明提出了一种制备高孔密度异形长丝的制备方法，通过喷丝板板孔密度和异形度的控制，配合纺丝工艺条件的变化，精确控制细旦丝截面特征和纤维性能，制备得到的高孔密度异形长丝的规格和性能与以前通过前纺合股才能达到的规格和性能相当，但长丝的生产成本和能耗显著降低。
【专利说明】一种高孔密度异形长丝及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种长丝，具体讲，涉及一种高孔密度异形长丝及其制备方法。
【背景技术】
[0002]具有多沟槽结构的异形截面纤维因沟槽的存在，具有比圆形截面纤维更好的吸湿排汗效果，受到高品质服用面料的欢迎，纤维的附加值较高。而细旦、微细旦纤维所显示出的优良性能也是各种功能化纤维，如抗紫外、抗菌、抗静电等纤维日益追求细旦化的原动力所在。可见，将异形截面、细旦化和功能化相结合无疑会提高纤维的整体价值，具有广阔的市场需求。但这对纺丝设备、工艺的要求很高，对异形喷丝板设计和批量加工的能力要求也很高，这些都是开发细旦异形喷丝板的技术瓶颈。
[0003]在异形纤维的开发过程中，聚合物熔体在熔融纺丝挤出过程中的弹性胀大、粘性流动、表面张力等原料本体性质是开发的出发点，同时也是其它所有外部条件发挥作用所必须遵循的原则，其与加工条件中的挤出流动速率、纺丝温度、环境冷却条件、纺丝速度等条件之间的关系是异形孔喷丝板开发成功的。同时，成品纤维截面特征、单丝线密度、异形度、力学及微观结构指标及后纺加弹假捻丝指标等要求也是开发过程中的重要技术指标。只有综合考虑上述因素，才能成功开发出更先进的异形孔喷丝板及其长丝的配套制造技术和长丝。
[0004]在原有异形喷丝板的基础上增加喷丝板孔数，可以达到不增加生产位而增加产能的目的，降低了能耗和纺丝组件耗材成本并且提高了生产设备的使用效率，可以为企业带来更多的利润。但孔数增多后熔体流动均匀性变差，丝条不匀性增加，加之异形丝条内外圈冷却条件的差异增大，使得丝条横截面一致性变差，严重的会影响纺丝的正常进行。所以，国内外有许多改善组件内熔体流动或改进丝条冷却环境的专利或报道。
[0005]CN2663441公开 了一种由内向外环吹风冷却形式的熔融纺丝组件，包括上盖板、导流板、分配板和喷丝板等，分配板底圆锥面与喷丝板顶锥面形成夹角为α空隙，α为2^20°。所述的分配板上导流孔以同心圆斜式排列，该熔融纺丝组件克服了传统中心向外环吹风冷却形式的熔融纺丝组件中不同径向尺寸上的聚酯熔体不能均匀一致地分配到孔呈环状分布的喷丝板上及聚酯熔体停留时间差异大的缺陷，提高了纤维的品质以及可纺性。尤其在生产高粘度聚酯熔体时，效果更显著。
[0006]CN1236029公开了一种由热塑聚合物生产高纤度均匀性的微长丝纱的装置和方法，其利用具有较大孔密度的喷丝头和中心冷却单元的纺丝工艺在高速度下、利用合成聚合物制造具有高均匀纤度、高染料吸收性和改善物理纱的性能的微长丝纱。在孔密度方面，其最高可用具有600个圆形微孔的直径110毫米喷丝板进行微长丝纱的制备，未见对异形孔的要求。类似的对工艺改进的专利还有CN101078135、US7175407，US6604928，US5562930，CN1046947、CN1111062、CN2630267、CN2536606、CN1537982，等，均未见与本发明相同的报道。
[0007]有鉴于此，特提出本发 明。
【发明内容】
[0008]本发明的首要发明目的在于提出了高孔密度异形长丝的制备方法。
[0009]本发明的第二发明目的在于提出了一种高孔密度异形长丝。
[0010]为了实现本发明的目的，采用的技术方案为:
[0011]一种高孔密度异形长丝的制备方法，所述制备方法采用熔融纺丝法，熔体经高孔密度异形喷丝板I喷出、经外环吹风装置2冷却后产生高孔密度异形长丝；其高孔密度异形喷丝板I的孔密度，即异形喷丝孔数与按喷丝板外径计算的面积之比为2?8个/cm2，优选2?6个/cm2，异形喷丝孔3在喷丝板出丝面5呈同心圆排布。
[0012]本发明的第一优选技术方案为:异形喷丝孔3横截面的外轮廓线为扁形，所述异形喷丝孔的横截面形状选自“一字”形、扁“十字”形，扁“米字”形、扁“工字”形、扁“王字”形中的至少一种。
[0013]本发明的第二优选技术方案为:所述异形喷丝孔横截面的外轮廓线的横纵比为I?15，优选1.5?10。
[0014]本发明的第三优选技术方案为:所述异形喷丝孔横截面的面积为0.05?
0.15mm2,优选 0.06 ?0.12mm2。
[0015]本发明的第四优选技术方案为:所述高孔密度异形喷丝板上，异形喷丝孔与出丝面外缘的垂直距离为I?7mm,优选为3?6mm ;相邻异形喷丝孔的孔间距为2?8mm,优选2 ?6mm ο
[0016]本发明的第五优选技术方案为:所述异形喷丝孔扁形轮廓线长轴6与其所指向的冷却风窗7出风方向的夹角α为O?10°，优选O?6°。
[0017]本发明的第六优选技术方案为:
[0018]当制备聚酯预取向丝POY时，在温度265?300°C、优选275?295°C熔融挤出，喷丝板面距离吹风窗的距离为O?20cm、优选0.5?IOcm ;卷绕速度为2200?3800m/min、优选 2500 ?3500m/min ；
[0019]当制备全拉伸丝FDY时，纺丝速度为500?2000m/min，拉伸速度为2000?8000m/min ；
[0020]当制备拉伸变形丝DTY时，加工速度350?1200m/min，拉伸比1.3?1.8，D/Y比
1.5?1.9，变形箱温度150?200°C，热定型箱温度120?180°C。
[0021]本发明的第七优选技术方案为:采用所述制备方法制备具有抗菌、抗紫外或抗静电功能纤维，优选制备同时具有抗菌、抗紫外或抗静电功能中至少两种功能的纤维；加入具有抗菌、抗紫外或抗静电的功能组分时采用熔体直纺、经高效动态混合器分散混合的在线添加技术。
[0022]本发明还涉及一种高孔密度异形长丝，所述高孔密度异形长丝的单丝根数与喷丝板外缘面积之比为2?8个/cm2,优选2?6个/cm2。
[0023]本发明高孔密度异形长丝的第一优选技术方案为:所述高孔密度异形长丝的线密度为0.3?3dpf，优选0.5?2dpf0
[0024]本发明高孔密度异形长丝的第二优选技术方案为:所述高孔密度异形长丝的横截面的外轮廓线为扁形，长宽比为I?15，优选为1.5?10 ;所述高孔密度异形长丝的横截面的形状选自“一字”形、扁“十字”形，扁“米字”形、扁“工字”形、扁“王字”形中的至少一种。
[0025]本发明高孔密度异形长丝的第三优选技术方案为:所述高孔密度异形长丝的异形度大于75%,优选大于85%。
[0026]本发明高孔密度异形长丝的第四优选技术方案为:所述高孔密度异形长丝的横截面面积在丝条间的最大差异为小于均值的1%，横截面周长与面积之比在丝条间的最大差异为小于均值的3%。
[0027]下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明。
[0028]本发明提供一种高孔密度长丝的制备方法，所述制备方法所采用的熔融纺丝法可使用切片纺或熔体直纺技术路线，经喷丝板喷出、外环吹风装置2冷却、凝固点下油嘴4集束上油的制备流程，可制备高孔密度异形长丝。所述的制备方法可制备具有抗菌或抗紫外或抗静电功能或有色的纤维，优选为同时具有抗菌、抗紫外、抗静电功能和有色中的至少两种特征。功能组分的加入可采用熔体直纺、经高效动态混合器分散混合的在线添加技术方法制备。
[0029]根据前面所述的高孔密度长丝的制备方法，其中:该制备方法采用的高孔密度异形喷丝板的喷丝孔3横截面的外轮廓线为扁形，S卩外轮廓线横纵比大于I而小与15，异形度大于85%，面积为0.05至0.15平方毫米。喷丝孔可为横截面形状为“一字”形、扁“十字”形，扁“米字”形、扁“工字”形、扁“王字”形等外轮廓线为扁形，即外轮廓线横纵比大于I而小与15的异形孔，优选为扁“十字”形。专利申请200910079921.0中对喷丝孔的某些形态做了进一步的说明。
[0030]本发明所采用的高孔密度异形喷丝板的孔密度，即孔数与按喷丝板I外径计算的面积之比为2?8个/cm2，异形喷丝孔与出丝面5外缘的最小距离为I?7mm，相邻异形孔孔间距为2?6mm，且喷丝孔扁形轮廓线长轴6与最近的冷却风窗7出风方向的夹角α小于10度。
[0031]较现有技术的长丝的制备方法，本发明制备方法简单易行，既可通过切片纺技术路线实现，也可通过熔体直纺技术路线实现，更好的可通过熔体直纺在线添加技术路线实现。采用该制备方法制备的高板孔密度长丝具有高板孔密度的特点，较好的吸湿排汗性能和低成本、高品质的特点，可通过纺丝工艺的调节精确控制纤维截面，制备出0.3dpf至3dpf的细旦化纤维，可适用于特殊功能性母粒的纺制，制备出集抗菌、抗紫外、抗静电功能和有色于一体的高板孔密度异形长丝。
[0032]本发明还提供一种高孔密度异形长丝，其中:高孔密度异形长丝的单丝根数与喷丝板外缘面积之比为2?8个/cm2,优选2?6个/cm2 ;线密度为0.3?3dpf,优选0.5?2dpf ;横截面的外轮廓线为扁形,长宽比为I?15,优选为1.5?10 ;异形度大于75%,优选大于85% ;横截面面积在丝条间的最大差异为小于均值的1%,横截面周长与面积之比在丝条间的最大差异为小于均值的3%。
[0033]较现有技术相比，本发明所提供的高孔密度异形长丝具有高孔密度的特点。本发明中采用孔密度的计算方法为:喷丝孔个数除以喷丝板外缘圆面积，单位为个/cm2。高孔密度长丝可以代替以前通过前纺合股才能实现的长丝规格和性能，长丝品质没有因单板丝条根数增多而下降。[0034]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0035]I)本发明的高孔密度异形长丝的规格和性能与以前通过前纺合股才能达到的规格和性能相当，但长丝的生产成本和能耗显著降低，或可集异形截面、细旦化、抗菌、抗紫外线、抗静电功能和有色于一体的聚酯纤维。
[0036]2)本发明的高孔密度异形长丝的制备方法采用行业发展前沿技术-熔体直纺在线添加技术路线进行，发挥了熔体直纺低成本、在线添加功能组分功能化的优点，加之异形孔的密集排布，可制备上述的高孔密度异形长丝，适宜大批量生产。
[0037]3)本发明提出了适于制备该高孔密度异形长丝的制备方法，通过喷丝板板孔密度和异形度的控制，配合纺丝工艺条件的变化，精确控制细旦丝截面特征和纤维性能。
[0038]4)本发明提出的高孔密度异形长丝的制备方法，长丝成型过程中的长丝可控冷却技术，实现了能根据冷却吹风场分布、强弱来合理排布喷丝孔排列，并对喷丝孔朝向进行明确规定，配以能有效抵抗风场扰动的异形孔孔形设计，使得纺制的高孔密度异形丝条的横向均匀性较佳。
[0039]5)利用本发明的纤维表面的沟槽及其合理堆砌，产生更加有利于虹吸的毛细管道，能使类似汗水的液体沿毛细管道传递，使液体导向干燥处，同时增大液体的比表面积，从而加快液体蒸发，达到快速干燥的效果。细旦化后增加了比表面积和单位堆砌体积的沟槽数量，提升了整体吸湿排汗效率，同时改善了织物其它服用性能。如用于服用面料，可使汗水通过毛细管迅速转移至织物的外表面并挥发，始终保持人体皮肤干爽舒适，极大提升人体的舒适感，可广泛运用于运动服饰、休闲服饰、内衣裤等贴身面料。此外，还赋予了纤维抗菌、抗紫外线、抗静电功能，具有更高的使用价值和社会价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是本发明的一种喷丝板上喷丝孔排布示意图。
[0041]图2是本发明的高孔密度长丝制备流程示意图。
[0042]图3是本发明的一种喷丝孔孔形示意图。
[0043]图4是本发明的一种高孔密度长丝单丝的横截面形状示意图。
[0044]本发明的【具体实施方式】仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构成限制。
【具体实施方式】
[0045]实施例1
[0046]采用的喷丝板参数为表I所示的数据，喷丝孔如图3 (具体见专利申请200910079921.0)所示。采用特性粘数0.680dl/g的PET切片，纺丝牵伸设备采用普通单螺杆熔融纺丝机和普通热辊牵伸机，经喷丝板喷出、外环吹风装置2冷却、凝固点下油嘴4集束上油的制备流程，制备高孔密度异形长丝。纺丝工艺参数见表2，牵伸工艺参数见表3。纤维的性能如表4，纤维截面尺寸示意图如图4。喷丝板和纺丝工艺均采用了发明中的条件，纤维形状和性能达到了发明中的条件。其喷丝板上喷丝孔排布示意图如图1所示。。
[0047]表1.实施例1的喷丝板尺寸
[0048]
【权利要求】
1.一种高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用熔融纺丝法，熔体经高孔密度异形喷丝板(I)喷出、经外环吹风装置(2)冷却后产生高孔密度异形长丝；其高孔密度异形喷丝板(I)的孔密度为2~8个/cm2,优选2~6个/cm2 ;异形喷丝孔(3)在喷丝板出丝面(5)呈同心圆排布。
2.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，异形喷丝孔(3)横截面的外轮廓线为扁形，所述异形喷丝孔的横截面形状选自“一字”形、扁“十字”形，扁“米字”形、扁“工字”形、扁“王字”形中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，所述异形喷丝孔横截面的外轮廓线的横纵比为I~15,优选1.5~10。
4.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，所述异形喷丝孔横截面的面积为0.05~0.15mm2,优选0.06~0.12mm2。
5.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，所述高孔密度异形喷丝板上，异形喷丝孔与出丝面外缘的垂直距离为I~7mm,优选为3~6mm ;相邻异形喷丝孔的孔间距为2~8mm,优选2~6mm。
6.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，所述异形喷丝孔扁形轮廓线长轴(6)与其所指向的冷却风窗(7)出风方向的夹角α为O~10°，优选为O ~6°。
7.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于， 当制备聚酯预 取向丝POY时，在温度265~300°C、优选275~295°C熔融挤出，喷丝板面距离吹风窗的距离为O~20cm、优选0.5~IOcm ;卷绕速度为2200~3800m/min、优选2500 ~3500m/min ； 当制备全拉伸丝FDY时，纺丝速度为500~2000m/min，拉伸速度为2000~8000m/min ； 当制备拉伸变形丝DTY时，加工速度350~1200m/min，拉伸比1.3~1.8，D/Y比1.5~1.9，变形箱温度150~200°C，热定型箱温度120~180°C。
8.根据权利要求1所述的高孔密度异形长丝的制备方法，其特征在于，采用所述制备方法制备具有抗菌、抗紫外或抗静电功能纤维，优选制备同时具有抗菌、抗紫外或抗静电功能中至少两种功能的纤维；加入具有抗菌、抗紫外或抗静电的功能组分时采用熔体直纺、经高效动态混合器分散混合的在线添加技术。
9.一种根据权利要求1~8所述的制备方法制备的高孔密度异形长丝，其特征在于，所述高孔密度异形长丝的单丝根数与喷丝板外缘面积之比为2~8个/cm2，优选2~6个/ cm2。
10.根据权利要求9所述的高孔密度异形长丝，其特征在于，所述高孔密度异形长丝的线密度为0.3~3dpf，优选0.5~2dpf。
11.根据权利要求9所述的高孔密度异形长丝，其特征在于，所述高孔密度异形长丝的横截面的外轮廓线为扁形，长宽比为I~15，优选为1.5~10，所述高孔密度异形长丝的横截面的形状选自“一字”形、扁“十字”形，扁“米字”形、扁“工字”形、扁“王字”形中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的高孔密度异形长丝，其特征在于，所述高孔密度异形长丝的异形度大于75%,优选大于85%。
13.根据权利要求9所述的高孔密度异形长丝，其特征在于，所述高孔密度异形长丝的横截面面积在丝条间的最大差异为小于均值的1%，横截面周长与面积之比在丝条间的最大差异为小于均值的3%。`
【文档编号】D01D5/253GK103866405SQ201210552849
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】李健, 李鑫, 刘玉来 申请人:中国纺织科学研究院