一种有色异型尺寸稳定型涤纶单丝及其制备方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及纤维技术领域，具体地说，是一种有色异型尺寸稳定型涤纶单丝及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]低收缩型涤纶工业丝已经广泛应用于工业用布如过滤布，遮阳布，蓬盖布等窄幅织物领域。传统的低收缩型涤纶工业丝织成的布，经涂层热处理后，布面收缩率大，收缩不均匀，易造成布面不平整，因此只能用于窄幅织物的织造。近年来，由于膜结构等材料的迅速发展，对于织物的尺寸稳定性提出了更高的要求，而普通低收缩涤纶工业丝无法满足幅宽5米以上宽幅织物的要求；同时窗纱、丝网等对纤维强度、耐热性、耐冲击性能、光泽、颜色等提出了更高的要求，因此研制一种尺寸稳定性更好、强度高、韧性好、耐热好、具有较好光泽度和颜色鲜艳度的涤纶工业丝，以满足工业需求，显得极为迫切。中国专利CN1904153A公开了一种低收缩涤纶纤维的制备方法，其采用纺丝和拉伸一步法工艺，包括:固相增粘，熔融纺丝，高温拉伸，热定型，卷绕成型。采用5对热辊拉伸热定型工艺而非传统的4辊工艺。制备的超低收缩涤纶工业长丝具有强度高，模量大，伸长小，耐热性能好，耐冲击耐疲劳性能好的优点但切片需固相增粘，同时改进设备需要一定投入而且当热定型温度超过245°C会出现粘辊现象。中国专利CN1654718A和中国专利CN1220801C涉及的一种涤纶印刷丝网单丝及其制备方法，使用了高粘度聚酯同样需要进行固相缩聚。而中国专利CN100368470C公开了一种连续高强涤纶纤维增强热塑性树脂复合材料，但是并未涉及纤维制备方法和收缩率。
[0003]聚2，6_萘二甲酸乙二(醇)酯(PEN)是一种性能更优于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的一种高性能新型聚酯。PEN具有优良的气体阻隔性，防水性，抗紫外线，耐热性，耐化学药品性和耐辐射性，可作为PET，PC等高聚物的增强增韧剂，用途十分广泛。中国专利CN102660018A和中国专利CN202968797U都公布了这种材料在纤维中的应用以提高纤维的耐热性能或阻隔性能，但并未涉及其与PET共混制备有色异型纤维。中国专利CN1211204C公开了一种PET/PEN共混或共聚薄膜的生产方法，但是并未涉及纤维的制备。
[0004]硫酸钡混入高聚物中能使基体具有更好的层间附着力、强度和光泽。硫酸钡能在大多数树脂体系中，提高涂层光泽和降低雾影。硫酸钡的折光指数很低，只有1.64 ;粒径均小于0.1nm的硫酸钡几乎没有散色能力，因此，硫酸钡的加入并不影响聚酯的光泽，且硫酸钡还能够减少颜色差。中国专利CN101177801A公开了一种大有光聚酯纤维及其制备方法，该纤维是由硫酸钡、分散剂、聚酯PET切片组成；制备过程包括:预先表面处理的硫酸钡、分散剂及PET切片共混，制得含有硫酸钡的PET母料；然后再与大有光PET切片通过螺杆挤出熔融纺丝，该方法工艺更简单，制得的纤维光泽好，强于传统的涤纶有光丝。中国专利CN1164679C公开了由纳米氧化锌，纳米硫酸钡和对苯二甲酸聚乙二醇组成的复合聚酯用于制备抗辐射抗紫外纤维。中国专利CN1137924C公开了一种用于聚酯改性的硫酸钡溶胶，其制取溶胶浓度最高可达30%，胶体粒径在10?10nm之间；制成的纤维韧性好，且可以常温常压染色，织物可防X和α射线穿透。中国专利但其都未涉及硫酸钡对于ΡΕΤ/ΡΕΝ纤维性能的作用。
[0005]异形纤维与圆形纤维相此，在风格特性，光泽，染色性，抗起球性及防污性方面均有明显的改善。织物的触感与摩擦系数有关，增大摩擦系数，这种蜡状感就消失，使手感接近于真丝。中国专利CN2736376Y公开了差别化异型纤维及其生产专用喷丝板，差别化异型纤维的织物和后加工产品，具有手感更柔软，光泽更亮丽，排汗性能、悬垂性能和蓬松性能更好的特点。目前虽有大量关于纤维异型化的报道但是单丝异型化的报道尚未查到。而业界共识，异型纤维可以赋予织物光泽度的变化和手感的变化从而产生不同的风格满足纤维的特殊需要。而且使用色母粒法上色，染成同样深度颜色化纤纤维，圆形截面纤维一般都要使用更多质量比的颜料。
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【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有色异型尺寸稳定型涤纶单丝及其制备方法。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0008]一种有色异型尺寸稳定型涤纶单丝，其原料组份重量为，聚对苯二甲酸二乙酯PET84.5?99.75份，色母粒0.2?5份，聚2，6-萘二甲酸二乙酯ΡΕΝ0.1?10份，硫酸钡粉体0.05?I份；
[0009]一种有色异型尺寸稳定型涤纶单丝的制备方法，其具体步骤为:
[0010](I)将PET，PEN，硫酸钡粉体经螺杆共混造粒，将共混制备的切片在8?12小时加温至120?160°C进行脱水干燥，保温8?10小时含水量在35PPM以下；
[0011](2)色母粒在8?12小时加温至120?160°C进行干燥脱水，保温8?10小时，含水量在35PPM以下；
[0012](3)聚酯切片与色母粒，硫酸钡粉体经螺杆机挤压共混和熔融，制成熔体，经喷丝板进行纺丝，其中经螺杆机挤压的温度为::一区270?280°C，二区275?285°C，三区280?290°C，四区280?295°C，五区275?290°C，六区275?290°C，螺杆压力为95?105kg/Cm2 ；
[0013]所述的喷丝板的形状选自一字形，三叶形，三角形，十字形或者五叶型中的一种；
[0014](3)将步骤(2)得到的丝条经侧吹风冷却凝固成初生丝纤维，侧吹风温度为16?25 °C，相对湿度为80?90% ;
[0015](4)在凝固的初生丝纤维上上油，油剂重量浓度为10?18%，油轮转速为4?6转/分钟；
[0016](5)初生丝经过上油后，通过卷绕机卷取成形，温度为24?28°C，相对湿度为45 ?65% ；
[0017](6)卷取成形的原丝筒子采用拉伸机进行加热二级拉伸，第一步拉伸温度为125?135°C，拉伸比为3.5?4.5，第二步拉伸温度为235?255°C，拉伸比为1.2?1.5，总拉伸倍率为4.2?6.75，热定型温度为140?255°C，松弛比为10%?15%，拉伸间温度控制为22?28°C，相对湿度为55?75% ;经过加热拉伸后的纤维检验分级为成品丝；
[0018]每一束单丝为I?5根，优选为I?3根；
[0019]单丝纤度为5?150旦，优选为5?120旦；
[0020]单根该纤维在30 °C，单根纤维在30 °C时，伸长率15%?35%，断裂强度为2?ScN/dtex，沸水收缩率为I?5% ;有色异型尺寸稳定聚酯纤维，与相同纤度圆形纤维相比，所述异型纤维达到相同颜色可少添加质量比为10?55%的色母粒。该纤维可用于织造的纱窗和制备丝网的领域。
[0021]与现有技术相比，本发明的积极效果是:
[0022](I)PEN的加入，提高了纤维的耐热性，使得热定型温度在245度以上时不出现粘辊现象，用于制备纤维的切片无需固相增粘，也无需改变设备可以使用常规方法纺丝；同时更高的热定型温度使无定形区的取向结构解取向加速，纤维的内应力得到松弛，进而提高了纤维的尺寸稳定性；定型温度的增大，纤维结构中的大分子链活动能力增强，结晶度增加，非晶区含量下降，沸水收缩率降低。
[0023](2)纳米硫酸钡起到了增塑剂的作用，增加高聚物间滑移，提高拉伸倍数降低纤维收缩率，同时可以使有色纤维色泽更加均匀亮泽；在实验中我们发现当硫酸钡含量少于0.05%纤维出现断丝熔滴现象，其可能是由于硫酸钡在PET/PEN体系中起到了相容剂的作用；而硫酸钡含量高于1%以上出现团聚堵塞喷丝板现象，硫酸钡含量高于0.5%以上纤维力学性能改变不明显，但达到同样颜色可以大大减少色母粒添加量，这是因为硫酸钡对无机和有机颜料具有稳定作用，硫酸钡粒子能够吸附在颜料粒子周围，增加空间位阻或是电荷斥力稳定颜料，防止絮凝或者浮色。
[0024](3)纤维拉伸过程中具有较高的拉伸倍数，使得纤维拉伸过程中产生的诱导结晶提高，从而沸水收缩率降低；且纤维制备工艺简单，丝条干均匀，纤维粗细均匀，织造的织物平整，网格精