一种地毯纱及其制备方法与流程

本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种地毯纱及其制备方法。

背景技术：

膨体连续长丝(bulkcontinuousfilament，简称bcf)技术是利用热流体喷射变形加工生产化纤膨体长丝的工艺。现在最广泛采用的生产方法是纺丝—拉伸—变形—卷绕一步法，它具有工艺流程短、投资少、产量高等优点。bcf产品具有膨松性好、三维卷曲成形稳定、手感优良的特点，已被广泛应用在家用及商用地毯、汽车坐垫、装饰织物等领域。

自bcf生产技术工业化以来，全球bcf原料以聚酰胺(pa)和聚丙烯(pp)为主，很少采用聚酯。这是由于业界普遍认为pet的性能不适合做高端的地毯产品。然而近年来，pet纤维凭借有力的价格优势，也逐渐用作bcf地毯的原料。目前pet地毯材料已成为传统地毯材料的重要替代品，并具有良好的市场前景。与pa6纤维相比，pet纤维不易卷曲和变形，使得现有pet家用地毯的回弹性较低，在一定程度上限制了其应用。

因此，研究一种更易卷曲和变形的pet地毯纱的制备方法具有十分重要的意义。。

技术实现要素：

本发明提供一种地毯纱及其制备方法，目的是解决现有技术中pet地毯纱不易卷曲和变形的问题。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种地毯纱的制备方法，在按bcf工艺由阻燃pet和阻燃ptt制备圆形皮芯复合纤维的过程中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，采用环吹风冷却，并控制喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布满足一定条件，制得地毯纱；

阻燃pet由pet以及分散在其中的阻燃剂组成；阻燃ptt由ptt以及分散在其中的阻燃剂组成；

同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:1.5～3.1:1.5～3.1，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.5～3.5:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；

一定条件为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种地毯纱的制备方法，阻燃pet与阻燃ptt的质量比为50:50。

如上所述的一种地毯纱的制备方法，阻燃剂为atm-100s，阻燃pet或阻燃ptt中阻燃剂的含量为5～8wt％。

如上所述的一种地毯纱的制备方法，阻燃pet的特性粘度为0.60～0.65dl/g，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为285～290℃；阻燃ptt的特性粘度为1.20～1.25dl/g，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为275～280℃。

如上所述的一种地毯纱的制备方法，bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；

bcf工艺的参数为：纺丝温度280～285℃，冷却温度20～25℃，预拉伸辊温度85～95℃，拉伸辊温度160～180℃，拉伸倍数2.7～3.3，变形箱温度170～200℃，变形箱压力7.0～8.1bar，卷绕速度1350～1452m/min。

本发明还提供采用如上任一项所述的一种地毯纱的制备方法制得的地毯纱，具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层。

作为优选的技术方案：

如上所述的地毯纱，按gb/t6506-2001测得地毯纱的卷曲收缩率为42.5～49.7％，卷曲稳定度为70.1～80.9％，单位长度扭角φ为35～116°/10μm(φ＝10×360°/l，l为扭转圈数为1的纤维段的长度，单位为μm)。

如上所述的地毯纱，地毯纱的断裂强度≥2.5cn/dtex，断裂伸长率为30.2±5.0％，总纤度为1000～2000dtex，极限氧指数为31～33。

本发明的原理如下：

本发明中的地毯纱是按照bcf的工艺制得，是将阻燃pet和阻燃ptt从同一喷丝板上的三叶形喷丝孔挤出，在围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层，在皮芯复合纺丝中，喷丝板上的熔体的分配关系为：芯层对应一种熔体i(阻燃pet或阻燃ptt)，皮层对应另一种熔体ii(阻燃pet或阻燃ptt)；当两种熔体在纺丝压力的作用下从喷丝孔挤出时，熔体i主要从芯层挤出，熔体ii主要从皮层挤出，又由于喷丝孔为三叶形，因此，三叶形的每一叶中靠近圆心的部分为熔体i，每一叶远离圆心的一端为熔体ii；采用环吹风冷却同时牵伸形成纤维。当纤维在热处理中，其横截面上会存在力的作用：在每一叶上有两种组分，且二者的热收缩率不同，会导致该叶上形成一个拖曳力，且三个叶上的拖曳力同时朝向圆心或者同时背离圆心；而且，因为三叶形喷丝孔的三叶不完全等宽，因此，每一叶上的拖曳力不同；这种不同的拖曳力使得制得的地毯纱中的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝呈现出扭曲形态而且扭曲性能稳定，且在扭曲的基础上，还形成一定的三维卷曲形态。

有益效果：

(1)本发明的一种地毯纱的制备方法，采用三叶形喷丝孔进行挤出，并使用环吹风冷却，使得地毯纱中的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝在热处理后，呈现扭曲形态和三维自卷曲形态；

(2)本发明的一种地毯纱，具有稳定的扭曲性能和阻燃性能，扩大了pet地毯丝的应用性能，产品质量提高。

附图说明

图1为本发明的三叶形喷丝孔的形状示意图；

图2为本发明的喷丝孔在喷丝板上的分布示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的三叶形喷丝孔的形状及喷丝孔在喷丝板上的分布示意图如图1和图2所示，喷丝板上的喷丝孔为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:1.5～3.1:1.5～3.1，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.5～3.5:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；一定条件为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心。

图1和图2仅为示意，不作为对本发明的限制。

实施例1

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.6dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为5wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.22dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为5wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:1.6:1.6，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.6:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度280℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为285℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度22℃，预拉伸辊温度90℃，拉伸辊温度174℃，拉伸倍数2.8，变形箱温度182℃，变形箱压力7.9bar，卷绕速度1400m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为47.4％，卷曲稳定度为78.1％，单位长度扭角φ为54°/10μm；断裂强度为2.57cn/dtex，断裂伸长率为34％，总纤度为1000dtex，极限氧指数为31。

实施例2

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.6dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为5wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.24dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为6wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:1.5:1.5，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.5:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度280℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为285℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为280℃，冷却温度22℃，预拉伸辊温度92℃，拉伸辊温度174℃，拉伸倍数3，变形箱温度183℃，变形箱压力7bar，卷绕速度1452m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为49.7％，卷曲稳定度为76.4％，单位长度扭角φ为35°/10μm；断裂强度为2.66cn/dtex，断裂伸长率为33％，总纤度为1800dtex，极限氧指数为31。

实施例3

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.62dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为6wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.2dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为8wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:2.5:2.5，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.7:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度280℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为287℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为275℃，冷却温度20℃，预拉伸辊温度85℃，拉伸辊温度160℃，拉伸倍数2.7，变形箱温度170℃，变形箱压力8.1bar，卷绕速度1350m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为44.3％，卷曲稳定度为72.1％，单位长度扭角φ为65°/10μm；断裂强度为2.5cn/dtex，断裂伸长率为37％，总纤度为1050dtex，极限氧指数为32。

实施例4

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.61dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.21dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:3.0:3.0，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.8:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度280℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为286℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度21℃，预拉伸辊温度85℃，拉伸辊温度172℃，拉伸倍数2.8，变形箱温度178℃，变形箱压力7.9bar，卷绕速度1404m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为46.8％，卷曲稳定度为77.5％，单位长度扭角φ为88°/10μm；断裂强度为2.55cn/dtex，断裂伸长率为35％，总纤度为1200dtex，极限氧指数为32。

实施例5

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.65dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.25dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:2.6:2.6，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为3:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度282℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为288℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为280℃，冷却温度24℃，预拉伸辊温度94℃，拉伸辊温度177℃，拉伸倍数3，变形箱温度189℃，变形箱压力7.8bar，卷绕速度1385m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为47.3％，卷曲稳定度为70.1％，单位长度扭角φ为111°/10μm；断裂强度为2.64cn/dtex，断裂伸长率为30％，总纤度为1500dtex，极限氧指数为32。

实施例6

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.63dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为8wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.21dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:2.0:2.0，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为3.5:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度281℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为288℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度23℃，预拉伸辊温度93℃，拉伸辊温度177℃，拉伸倍数3，变形箱温度187℃，变形箱压力7.7bar，卷绕速度1382m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为44.4％，卷曲稳定度为80.9％，单位长度扭角φ为100°/10μm；断裂强度为2.65cn/dtex，断裂伸长率为35％，总纤度为1400dtex，极限氧指数为33。

实施例7

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.65dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为8wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.23dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:3.1:3.1，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为2.6:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度284℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为288℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为279℃，冷却温度25℃，预拉伸辊温度94℃，拉伸辊温度177℃，拉伸倍数3.1，变形箱温度192℃，变形箱压力7.4bar，卷绕速度1379m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为45.4％，卷曲稳定度为78.7％，单位长度扭角为116°/10μm；断裂强度为2.7cn/dtex，断裂伸长率为30％，总纤度为2000dtex，极限氧指数为33。

实施例8

一种地毯纱的制备方法，其过程如下：

(1)由pet和atm-100s(阻燃剂)制得特性粘度为0.65dl/g的阻燃pet，其中，分散在其中的atm-100s的含量为8wt％；

(2)由ptt和atm-100s组成，制得特性粘度为1.2dl/g的阻燃ptt，其中，分散在其中的atm-100s的含量为7wt％；

(3)由质量比为50:50的步骤(1)制得的阻燃pet和步骤(2)制得的阻燃ptt按照bcf工艺和圆形皮芯复合纤维的过程制备地毯纱，具体为：

bcf工艺的流程为：挤出→环吹风冷却→上油→拉伸→变形→网络→卷曲；其中，将喷丝板上的喷丝孔由圆形改为三叶形，同一三叶形喷丝孔的三叶中心线的夹角之比为1.0:2.7:2.7，三叶的长度相同，形成最小夹角的两叶与另一叶的宽度之比为1:1:1.5，最窄叶的长度与宽度之比为3.4:1；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；采用环吹风冷却，喷丝板上的三叶形喷丝孔的排布为：所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔中与最小夹角相对的叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；

bcf工艺的参数为：纺丝温度285℃，阻燃pet对应的纺丝箱体的温度为290℃，阻燃ptt对应的纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度25℃，预拉伸辊温度95℃，拉伸辊温度180℃，拉伸倍数3.3，变形箱温度200℃，变形箱压力7.8bar，卷绕速度1409m/min；

制得的地毯纱具有扭曲形态和三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的阻燃pet/阻燃ptt皮芯复合单丝组成，围绕三叶形的中心作一假想圆，三叶形的三叶与假想圆重合的部分为芯层，其余部分为皮层；卷曲收缩率为42.5％，卷曲稳定度为79％，单位长度扭角φ为96°/10μm；断裂强度为2.76cn/dtex，断裂伸长率为28％，总纤度为1600dtex，极限氧指数为33。