高收缩聚酯纤维制备系统的制作方法

本实用新型涉及一种高收缩聚酯纤维的制备系统，属于纺织技术领域。

背景技术：

高收缩聚酯纤维在纺织产品中的用途十分广泛，它可以与常规产品混纺成纱，然后在无张力的状态下水煮或汽蒸，高收缩纤维卷曲，而常规纤维由于受高收缩纤维的约束而卷曲成圈，则纱线蓬松园润如毛纱状；高收缩纤维与常规聚酯纤维﹑羊毛﹑棉花等混纺或与涤棉﹑纯棉纱交织，可以生产具有独特风格的织物；高收缩纤维还可用于制造人造毛皮﹑人造麂皮﹑合成革及毛毯等，并具有毛感柔软﹑密致的绒毛等特点。另外，利用高收缩聚酯纤维与低收缩及不收缩纤维织成织物，经沸水处理，使织物内的纤维产生不同程度的卷曲并呈主体上蓬松，用这种方法制成的组合纱通常用于生产聚酯仿毛织物；利用高收缩聚酯纤维与低收缩纤维交织,以高收缩聚酯纤维织底或织条格,低收缩纤维制提花织面，这种织物经后处理加工后，可制成永久性的泡泡纱或高花绉；50％以上沸水收缩率的高收缩聚酯，还用于制造合成皮革。

因此，根据目前国内外市场需求状况分析，高收缩纤维需求将大幅增长，高收缩纤维的应用领域将更加广泛，特别是利用高收缩纤维开发出来的新型面料，将很快不断问世。另外，PET高收缩纤维具有很好的绝缘性能，所以它比棉纱更适合作为电缆、变压器的包覆材料，该种纤维也是具有广阔的市场前景。

收缩纤维是一种具有潜在收缩性能的纤维，一般而言，把沸水收缩率在 20％左右的纤维称为一般收缩纤维，而把沸水收缩率为35％～45％的纤维称为高收缩纤维。目前，常见的有高收缩型聚丙烯腈纤维(腈纶)和聚酯(涤纶) 纤维两种。

近年来，随着聚酯各种新型纤维的开发利用，高收缩纤维的用途也日益扩大。如今，市面上常见的高收缩制法一般分两种，包括物理改性法和化学改性法。

一、物理改性法：

在一定的变形加工温度和加工时间下，聚酯纤维可由完全的无定形态转变为高结晶态，物理结构变化范围比较大，所以聚酯纤维有很好的物理改性性能。物理改性法是改变纤维成型的纺丝、拉伸和后处理等工艺条件，选取合适的纺丝条件和低温、低倍拉伸，以及低温干燥工艺，使纤维具有适当取向而不结晶或极少结晶，从而提高纤维的收缩率，沸水收缩为15-50％的高收缩性涤纶；物理改性法具有简易、经济实用的优势，但制得的高收缩纤维放置一段时间后收缩率会下降，且收缩性能不稳定，而且工业化技术难度大，并且需要对常规设备进行改造。

二、化学改性法：

采用化学变性的方法，是在构成涤纶聚合物分子中加入共聚物组分，以降低大分子内旋活化能，提高拉伸时的高弹形变量，降低结晶速率和结晶度，从而使纤维经过热处理能产生高收缩。目前我国市场上销售的高收缩聚酯，是在聚合过程中引入第三以破坏原聚酯大分子的规整性排布，部分改变大分子结构的对称性，影响大分子链的排列，使其结晶困难，从而使纤维达到高取向、低结晶而产生高收缩效果，以这种纤维制成精梳毛条或纺成纱线进行染色，制成织物后在一定的温度条件下，使其纤维的收缩率为20％～50％，与普通聚酯纤维相比，高收缩聚酯纤维的断裂强度低约20-40％，断裂伸长率约高10-30％。但化学改性过程较复杂，制品的熔点、耐热性下降，特别是单体含量高，不仅成本高、而且可纺性变化比较大，纤维存放还会出现“霉变”等状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是通过采用化学改性与物理改性相结合的措施，制备出一种高收缩聚酯纤维，同时具有高收缩性及稳定性。

本实用新型的技术方案如下：

一种高收缩聚酯纤维，由精对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸和新戊二醇共聚后直接纺丝而成，精对苯二甲酸、乙二醇摩尔比1.2-1.8：1，其中间苯二甲酸分散在精对苯二甲酸中，间苯二甲酸含量为聚酯重量的2-6％，新戊二醇含量为聚酯重量的1-4％，聚酯熔点245-255℃，b值5-7，二甘醇含量2.7-4％，特性粘度0.58-0.62dl/g,玻璃化温度为73-77℃，结晶温度为160-165℃，所述高收缩聚酯纤维的纤度为1.665-5.55dtex、沸水缩率30％-60％。

本实用新型还公开了上述高收缩聚酯纤维的制备方法，其步骤包括：

1)精对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸按比例混合后送入酯化釜进行酯化反应；

2)酯化产物通过齐聚物管线送入缩聚釜进行缩聚反应，新戊二醇熔解成熔体计量注入齐聚物管线，同时催化剂也注入齐聚物管线；

3)缩聚后的共聚熔体输送入纺丝箱中挤出纺丝，然后吹风冷却、上油集束，拉伸、热定型、卷曲、切断，制成高收缩聚酯纤维，纺丝熔体温度为285-290℃，纺丝箱体温度为290-295℃，拉伸倍数控制3.1-3.3倍，控制降低原丝纤度 10-13％，其中，一级拉伸控制2.8-3.1倍，油浴温度控制50-55℃，二级拉伸蒸汽温度控制65-70℃，热定型温度控制95-105℃。

优选的，纺丝冷却风温为28-35℃，风速0.8-1.2m/s。

优选的，酯化反应温度为255-260℃，缩聚反应真空度控制在绝对压力 2-3KPa之间，温度控制在250-255℃；终聚反应真空度控制在绝对压力 0.1-0.2KPa之间，温度控制在275-280℃。

本实用新型还公开了一种高收缩聚酯纤维的制备系统，包括酯化系统、缩聚系统、纺丝系统；

所述酯化系统包括酯化加热器、酯化釜、酯化分离塔、真空泵，加料口位于酯化加热器底部，所述酯化加热器与酯化釜的下端通过U型管连接，上端通过连接管连接，酯化釜顶部与酯化分离塔连接，所述真空泵机组与酯化分离塔连接；

所述缩聚系统包括预缩聚釜、第一喷淋冷凝器、终缩聚釜、第二喷淋冷凝器、熔体出料泵，所述U型管与齐聚物管线连接，齐聚物管线连接到预缩聚釜，预缩聚釜、终缩聚釜、熔体出料泵依次连接，所述第一喷淋冷凝器连接到预缩聚釜的顶部，用于回收乙二醇，所述第二喷淋冷凝器连接到终缩聚釜的顶部，用于回收乙二醇，其特征在于：还包括单体制备罐，所述单体制备罐通过计量装置连接到齐聚物管线上；

所述纺丝系统包括纺丝箱体、吹风装置、上油装置、卷绕机、拉伸机、卷曲、定型机、切断装置处理。所述纺丝箱体内设熔体分配装置和喷丝板，熔体出料泵与熔体分配装置连接，熔体分配装置与喷丝板连接，喷出的丝线依次经吹风装置、上油装置、卷绕机、拉伸机、卷曲、定型机、切断装置处理。

有益效果：本实用新型通过加入适量的间位共聚单体，使纤维的结晶速率降低，结晶温度升高，结晶度下降，同时采用低温低倍不足拉伸，适当提高原丝取向度。既避免了化学改性法大量的第三、第四单体引入，造成切片的的熔点和耐热性过在下降，成本高等特点，也克服了由于过大幅度调整工艺造成的加工困难。制得的高收缩聚酯纤维结晶度低，无定形区含量高，经热收缩后能产生不规则的自然卷曲，小幅伸长时弹性回复率高，同时具有高收缩性及稳定性，形态、性能与羊毛相似，手感柔软而富有弹性，并具有良好抗毛抗起球性能；采用在线添加技术，可方便的生产出各种有色、抗菌、防紫外等各种功能性的高收缩纤维。

本实用新型的高收缩聚酯纤维的制备系统适用于制备高收缩聚酯纤维，酯化系统、缩聚系统、纺丝系统直接连通，物料可循序进行反应，直至被制成纤维成品。

附图说明

图1为本发明高收缩聚酯纤维制备系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本高收缩聚酯纤维的制备方法，其步骤包括：

1)精对苯二甲酸、乙二醇按1.2:1的摩尔比混合后送入酯化釜进行酯化反应，精对苯二甲酸中添加有聚酯重量2％的间苯二甲酸，酯化反应温度为255-260℃；

2)酯化产物通过齐聚物管线送入缩聚釜进行缩聚反应，聚酯重量1％的新戊二醇用180℃饱和蒸汽熔解成熔体计量注入齐聚物管线，同时催化剂(三氧化二锑，加入量为220-240PPM；)也注入齐聚物管线，缩聚反应真空度控制在绝对压力2-3KPa之间，温度控制在250-255℃；终聚反应真空度控制在绝对压力 0.1-0.2KPa之间，温度控制在275-280℃；得到的聚酯熔点245℃，b值5，二甘醇含量2.7％，特性粘度0.58dl/g,玻璃化温度约76℃，结晶温度约162℃；

3)缩聚后的共聚熔体输送入纺丝箱中挤出纺丝，然后吹风冷却、上油集束，拉伸、热定型、卷曲、切断，制成高收缩聚酯纤维，纺丝熔体温度为285-290℃，纺丝箱体温度为290-295℃，控制降低原丝纤度10-13％左右，纺丝冷却风温为 28℃，风速0.8m/s，拉伸倍数控制3.1倍，其中，一级拉伸控制2.87倍，油浴温度控制50-55℃，二级拉伸蒸汽温度控制65-70℃，热定型温度控制95-105℃。

如表1所示，得到的高收缩聚酯纤维的纤度为1.665dtex、沸水收缩率30％，通用工艺的原丝纤度为5.1±0.15dtex，本实施例的原丝纤度控制在4.5± 0.15dtex。

实施例2

本高收缩聚酯纤维的制备方法，其步骤包括：

1)精对苯二甲酸、乙二醇按1.5:1的摩尔比混合后送入酯化釜进行酯化反应，精对苯二甲酸中添加有聚酯重量4％的间苯二甲酸，酯化反应温度为255-260℃；

2)酯化产物通过齐聚物管线送入缩聚釜进行缩聚反应，聚酯重量4％的新戊二醇用180℃饱和蒸汽熔解成熔体计量注入齐聚物管线，同时催化剂(钛系催化剂，用量为5-10PPm)也注入齐聚物管线，缩聚反应真空度控制在绝对压力2-3KPa 之间，温度控制在250-255℃；终聚反应真空度控制在绝对压力0.1-0.2KPa之间，温度控制在275-280℃；得到的聚酯熔点255℃，b值7，二甘醇含量4％，特性粘度0.62dl/g,玻璃化温度约76℃，结晶温度约162℃；

3)缩聚后的共聚熔体输送入纺丝箱中挤出纺丝，然后吹风冷却、上油集束，拉伸、热定型、卷曲、切断，制成高收缩聚酯纤维，纺丝熔体温度为285-290℃，纺丝箱体温度为290-295℃，控制降低原丝纤度10-13％左右，纺丝冷却风温为 32℃，风速1.0m/s，拉伸倍数控制3.26倍，其中，一级拉伸控制3.08倍，油浴温度控制50-55℃，二级拉伸蒸汽温度控制65-70℃，热定型温度控制95-105℃。

如表1所示，得到的高收缩聚酯纤维的纤度为5.55dtex、沸水收缩率60％。通用工艺的原丝纤度为18.5±0.5dtex，本实施例的原丝纤度控制在16.2± 0.4dtex。

实施例3

本高收缩聚酯纤维的制备方法，其步骤包括：

1)精对苯二甲酸、乙二醇按1.8:1的摩尔比混合后送入酯化釜进行酯化反应，精对苯二甲酸中添加有聚酯重量6％的间苯二甲酸，酯化反应温度为255-260℃；

2)酯化产物通过齐聚物管线送入缩聚釜进行缩聚反应，聚酯重量3％的新戊二醇用180℃饱和蒸汽熔解成熔体计量注入齐聚物管线，同时催化剂(钛系催化剂，用量为5-10PPm)也注入齐聚物管线，缩聚反应真空度控制在绝对压力2-3KPa 之间，温度控制在250-255℃；终聚反应真空度控制在绝对压力0.1-0.2KPa之间，温度控制在275-280℃；得到的聚酯熔点252℃，b值6，二甘醇含量2.86％，特性粘度0.61dl/g,玻璃化温度约76℃，结晶温度约162℃；

3)缩聚后的共聚熔体输送入纺丝箱中挤出纺丝，然后吹风冷却、上油集束，拉伸、热定型、卷曲、切断，制成高收缩聚酯纤维，纺丝熔体温度为285-290℃，纺丝箱体温度为290-295℃，控制降低原丝纤度10-13％左右，纺丝冷却风温为 35℃，风速1.2m/s，拉伸倍数控制3.3倍，其中，一级拉伸控制3.1倍，油浴温度控制50-55℃，二级拉伸蒸汽温度控制65-70℃，热定型温度控制95-105℃。

如表1所示，得到的高收缩聚酯纤维的纤度为3.33dtex、沸水收缩率48％。通用工艺的原丝纤度为10.8±0.3dtex，本实施例的原丝纤度控制在9.7± 0.3dtex。

表1纤维工艺控制参数表

注：拉伸倍数为：一级拉伸*二级拉伸＝直接的拉伸倍数，实际拉伸倍数控制为±3％。

实施例4

如图1所示，一种高收缩聚酯纤维的制备系统，包括酯化系统、缩聚系统、纺丝系统；

所述酯化系统包括酯化加热器、酯化釜、酯化分离塔、真空泵，所述酯化釜由酯化加热器1和酯化釜2组成，加料口位于酯化加热器1底部，所述酯化加热器1与酯化釜2的下端通过U型管3连接，上端通过连接管4连接，酯化釜2 顶部与酯化分离塔5连接，所述真空泵机组6与酯化分离塔5连接；

所述缩聚系统包括预缩聚釜、第一喷淋冷凝器、终缩聚釜、第二喷淋冷凝器、熔体出料泵，所述U型管3与齐聚物管线7连接，齐聚物管线7连接到预缩聚釜 8，预缩聚釜8、终缩聚釜9、熔体出料泵10依次连接，所述第一喷淋冷凝器11 连接到预缩聚釜8的顶部，用于回收乙二醇，所述第二喷淋冷凝器12连接到终缩聚釜9的顶部，用于回收乙二醇，其特征在于：还包括单体制备罐13，所述单体制备罐通过计量装置14连接到齐聚物管线7上；

所述纺丝系统包括纺丝箱体15、吹风装置16、上油装置17、卷绕机18、拉伸机19、卷曲、定型机20、切断装置21，所述纺丝箱体15内设熔体分配装置和喷丝板，熔体出料泵与熔体分配装置连接，熔体分配装置与喷丝板连接，喷出的丝线依次经吹风装置16、上油装置17、卷绕机18、拉伸机19、卷曲、定型机20、切断装置21处理。熔体分配装置和喷丝板位于纺丝箱体内，且为常规设备，故图1中未示出。

使用时，添加有间苯二甲酸的精对苯二甲酸与乙二醇按比例送入酯化加热器中，加温后间苯二甲酸、精对苯二甲酸与乙二醇进行酯化反应，物料混合物到达酯化加热器顶部后经连接管进入酯化釜中，真空泵机组给酯化分离塔抽真空，酯化分离塔压力降低，沸点较低的乙二醇、水蒸气从酯化釜中进入酯化分离塔中，余下的高密度生成物进入酯化釜和U型管中，大部分物料在酯化釜内形成循环，同时部分生成物从U型管排出至齐聚物管线中；

酯化物从齐聚物管线进入预缩聚釜中，第四单体新戊二醇熔体从单体制备罐中通过计量装置注入管道中，酯化物经预缩聚反应、终缩聚反应生成改性聚酯，进入纺丝箱体纺成丝线，依次经吹风装置、上油装置、卷绕机、拉伸机、卷曲、定型机、切断装置处理成高收缩聚酯纤维。