本发明属于纤维笔头制备领域，涉及一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头及其制备方法。
背景技术：
目前，市场上常见的记号笔的主要零件包括纤维笔头、纤维储水芯和记号笔墨水。制备纤维笔头常用的纤维材料主要有三种，分别为聚酯纤维、聚酰胺6纤维及聚丙烯腈纤维，其中聚酯纤维因其具有高强度、高韧性以及优异的耐磨性等特性，而被广泛的应用于制备白板笔和荧光笔的笔头。
现阶段，随着人们对生活、学习和工作的要求的不断提高，人们对常用的记号笔的书写功能提出了更高的要求，对记号笔的使用寿命、书写舒适度、出墨流畅度、耐磨损性能和绿色环保等方面的要求也越来越高。然而，目前聚酯纤维笔头的吸水率仍较低，因此经常导致记号笔出墨不均匀，书写体验差，不能人们对满足高档记号笔类产品的使用需求，针对此情况，虽然减少纤维量能够一定程度上增加纤维笔头的吸水率，但是纤维量的减少会导致纤维与胶黏剂间的粘结点减少，造成纤维笔头强度的大幅下降，使得在书写过程中笔头容易出现散裂的情况。
因此开发一种同时具有高吸水率和高强度的聚酯纤维笔头及其制备方法极具现实意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的聚酯纤维笔头不能同时具有高吸水率和高强度的问题，提供一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头，聚酯纤维笔头的吸水率为59.0～62.8％，强度为15～22N。
本发明还提供制备如上所述的一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的方法，聚酯纤维束经碱减量处理后进行初步热定型、浸胶、预热和固化发泡制得高吸水率高强度聚酯纤维笔头，所述碱减量处理后的聚酯纤维表面具有明显的裂纹和微孔。
本发明对聚酯纤维进行碱减量处理的目的是通过碱减量处理使得纤维表面形成大量的裂缝和微孔，从而通过增加纤维笔头内部的孔隙率提高了纤维笔头的吸水率，同时，裂缝和微孔的存在还会使得纤维的比表面积大幅提高，表面变得粗糙，纤维的表面能提高，因而使得聚酯纤维笔头与聚氨酯胶黏剂的粘合点和粘结强度均大幅提高，从而在保证聚酯纤维笔头具有高吸水率的同时还使其具有高强度。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、洗涤和烘干；
(2)初步热定型；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头。
如上所述的方法，步骤(1)中，所述聚酯纤维的纤度为1～10dtex；
所述碱减量处理用碱液为浓度0.3～0.9wt％的NaOH溶液，所述碱减量处理的温度为90～100℃，时间为10～15min，所述碱减量处理后聚酯纤维的减量率为10～15％；
所述洗涤是指采用20～30℃的去离子水洗涤；
所述烘干是指在60～70℃的烘箱中烘干4～5h。
如上所述的方法，步骤(2)中，所述初步热定型的温度为200～225℃，时间为1～2min。
如上所述的方法，步骤(3)中，所述双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.2～1.7；所述浸胶的时间为1.5～2min，所述聚氨酯胶黏剂为现有技术中常见的双组份聚氨酯胶黏剂。
如上所述的方法，步骤(4)中，所述预热的温度为85～90℃，时间为5～10min；所述固化发泡的温度为100～120℃，时间为10～15min。
如上所述的方法，步骤(5)中，所述裁剪的长度为50mm；所述磨削的台阶为1个。
如上所述的方法，步骤(6)中，所述清洗采用浓度为0.5wt％的表面活性剂溶液；所述烘干的温度为60～70℃，时间为10～12h。
如上所述的方法，所述表面活性剂为TX-10、BYK-1711或BYK-2015。
发明机理：
本发明通过对普通的笔用聚酯纤维进行碱减量处理，使得纤维表面出现大量的裂缝和微孔，增加了纤维笔头内部的孔隙数量，从而提高了纤维的吸水率，同时纤维表面大量裂缝和微孔的存在使得纤维的表面粗糙化，增加了纤维的比表面积，进而增加了纤维与聚氨酯胶黏剂的粘合点和两者之间的粘合力，使得纤维笔头在具有高吸水率的同时还具有高强度。
有益效果：
本发明的一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头及其制备方法，工艺简单，制得的聚酯纤维笔头，在保证了高吸水率的同时还具有高强度，具有极佳的推广价值。
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。
实施例1
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、25℃的去离子水洗涤和65℃的烘箱中烘干5h，其中聚酯纤维的纤度为3dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.8wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为95℃，时间为15min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为10％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为215℃，时间为1.5min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.3，浸胶的时间为1.5min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为85℃，时间为8min，固化发泡的温度为110℃，时间为15min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的TX-10溶液，烘干的温度为70℃，时间为12h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为62.4％，强度为20N，笔头出墨流畅、出墨均匀。
实施例2
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、28℃的去离子水洗涤和60℃的烘箱中烘干4h，其中聚酯纤维的纤度为1dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.5wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为90℃，时间为12min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为12％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为220℃，时间为1min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.5，浸胶的时间为1.7min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为86℃，时间为5min，固化发泡的温度为116℃，时间为10min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的BYK-1711溶液，烘干的温度为60℃，时间为12h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为59.0％，强度为15N，笔头出墨流畅、出墨均匀。
实施例3
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、20℃的去离子水洗涤和66℃的烘箱中烘干4.5h，其中聚酯纤维的纤度为6dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.3wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为93℃，时间为14min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为15％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为200℃，时间为1min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.2，浸胶的时间为1.8min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为88℃，时间为6min，固化发泡的温度为115℃，时间为12min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的BYK-2015溶液，烘干的温度为65℃，时间为11h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为59.8％，强度为22N，笔头出墨流畅、出墨均匀。
实施例4
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、22℃的去离子水洗涤和62℃的烘箱中烘干4h，其中聚酯纤维的纤度为5dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.6wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为96℃，时间为10min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为14％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为210℃，时间为2min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.6，浸胶的时间为1.6min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为85℃，时间为10min，固化发泡的温度为100℃，时间为14min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的BYK-2015溶液，烘干的温度为62℃，时间为10h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为60.8％，强度为17N，笔头出墨流畅、出墨均匀。
实施例5
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、30℃的去离子水洗涤和70℃的烘箱中烘干5h，其中聚酯纤维的纤度为2dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.9wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为98℃，时间为11min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为13％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为215℃，时间为1.5min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.2，浸胶的时间为1.5min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为85℃，时间为5min，固化发泡的温度为100℃，时间为13min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的TX-10溶液，烘干的温度为70℃，时间为11h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为61.2％，强度为20N，笔头出墨流畅、出墨均匀。
实施例6
一种高吸水率高强度聚酯纤维笔头的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维并股后进行碱减量处理、26℃的去离子水洗涤和70℃的烘箱中烘干4.5h，其中聚酯纤维的纤度为10dtex，碱减量处理用碱液为浓度0.7wt％的NaOH溶液，碱减量处理的温度为100℃，时间为13min，碱减量处理后聚酯纤维的减量率为10％；
(2)初步热定型，初步热定型的温度为225℃，时间为1min；
(3)采用双组份聚氨酯胶黏剂进行浸胶，双组份聚氨酯胶黏剂中软段组份与硬段组份的质量比为1:1.7，浸胶的时间为2min；
(4)对浸胶后的纤维束进行预热和固化发泡，预热的温度为90℃，时间为10min，固化发泡的温度为120℃，时间为15min；
(5)将发泡完全的纤维棒料进行裁剪和磨削，裁剪的长度为50mm，磨削的台阶为1个；
(6)清洗和烘干制得高吸水率高强度的聚酯纤维笔头，清洗采用浓度为0.5wt％的BYK-1711溶液，烘干的温度为67℃，时间为10h。
最终制得的高吸水率高强度聚酯纤维笔头的吸水率为62.8％，强度为19N，笔头出墨流畅、出墨均匀。