一种定岛型海岛复合纤维及其生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种纤维及其生产方法，具体地说，是一种定岛型海岛复合纤维及其生产方法。
背景技术
海岛纤维是指通过熔融纺丝方法，将一种聚合物分散于另一种聚合物中的一种纤维。从纤维的横截面看，类似于海洋中的岛屿，在纤维截面中，分散相呈“岛”状态，而母体则相当于“海”。目前生产细旦海岛纤维的方法有两种，一种是不定岛法，另一种是定岛法。不定岛法是通过双组分共混熔融纺丝技术，制成不定岛型海岛纤维，其单根纤维中的岛组分在微观上是不可控制的，在纤维的长度方向上是非连续的、不均匀分布的。该方法目前尚不能生产长丝，只能生产短纤维。定岛法使用的是双组分复合纺丝技术，两种组分在纺丝分配板前都是以单独的形态存在，各走各的管道，制成的纤维为定岛型海岛纤维，其岛组份在纤维的长度方向上是连续、均匀分布的，岛数固定、均匀且有规则，纤度一致且能达到0.01旦。该方法大都用来生产长丝。
目前，定岛型海岛纤维的生产大都采用PET、PA6等原料为岛组分，以碱溶性聚酯(COPET)为海组分，生产PET/COPET、PA6/COPET等定岛型海岛纤维。这些海岛纤维在生产过程的后道工序中一是需用碱溶液溶解剥离海组份COPET，生成的对苯二甲酸回收困难，造成原料的浪费和环境的污染；二是有些海岛复合纤维经碱溶液处理后，纤维的物性指标受影响。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以聚酯和PE为原料的定岛型海岛复合纤维及其生产方法，这种海岛复合纤维经剥离后可得到性能优越的聚酯纤维，并可回收重新利用海的成分PE，从而可优化生产成本，减轻对环境造成的压力。
为实现上述目的，本发明定岛型海岛复合纤维技术方案的特征是岛的成分为聚酯，海的成分为PE，其中岛的成分聚酯在纤维的长度方向上呈连续的、均匀的状态分布。
本发明所说的聚酯是PTT，PTT的重量占海岛纤维的50-80％，PE的重量占海岛纤维的20-50％。成品海岛纤维的线密度范围为3-50dtex，长度为38-64mm，剥离后成为细旦纤维，纤维的细度为0.1-0.01dtex。
本发明所说的聚酯还可以是PET，PET的重量占海岛纤维的50-70％，PE的重量占海岛纤维的30-50％。
本发明定岛型海岛复合纤维生产方法技术方案的特征是采取以下步骤：
a、将聚酯切片进行真空干燥除去水分并重新结晶，得到粘度适宜的物料；
b、干燥后的聚酯切片和PE颗粒经过各自的精确计量系统，按照设定的质量比分别通过各自的输送管道，进入各自的螺杆挤压机挤压熔融，形成两股熔体流，然后经过纺丝箱体内各自的熔体管道进行熔体分配，最终在喷丝板处瞬间完成汇合，并自喷丝孔喷出熔体细流；
c、自喷丝孔喷出的熔体细流经侧吹风系统进行丝条冷却，得到最佳性能指标的纤维；吹风的速度应根据纤维的粗细进行调整；
d、冷却后的纤维经油槽上油后进入牵伸机进行牵伸，牵伸时，应根据成品纤维的物性要求和用途设定牵伸倍数；
e、经牵伸后的纤维进入卷曲机，通过对丝束温度的控制以及对卷曲机压缩空气压力的调整，得到所需的卷曲数，经烘干定型后进入切断机按不同的规格进行切断，最后得到定岛型海岛复合纤维成品。
上述方法中，所说地聚酯为PTT。当原料采用PTT时，a步骤中PTT切片采用沸腾床连续干燥的方式进行干燥，这种干燥方式切片不易粘连，干燥时的热空气温度为120-150℃，露点温度≤-50℃，干燥时间为4-8小时，干燥后切片的含水率控制在25ppm以下；b步骤中设定的PTT和PE的质量比为50∶50-80∶20，PTT所使用的螺杆挤压机的温度范围为230-250℃，PE所使用的螺杆挤压机的温度范围为160-265℃；纺丝的温度范围为230-265℃，纺丝的速度为600-1000m/min；c步骤中冷却吹风的温度范围应控制在16-25℃，相对湿度应控制在60-90％，吹风速度为0.2-0.6m/s；d步骤中使用多组分磷酸酯矿物油基的油剂对纤维进行上油，油槽的温度控制在60-90℃；采用二步水浴拉伸方法进行牵伸，纤维经过第一道七辊、第二道七辊和第三道七辊共三道牵伸，设定牵伸倍数为2-4倍；e步骤中得到的海岛复合纤维具有8-15个/25mm的卷曲数；烘干定型时控制烘箱的温度为80-100℃，这样可使纤维既避免了糊丝的产生，又消除了纤维的牵伸内应力，且提高了纤维的尺寸稳定性；按照38mm、51mm或64mm的规格进行切断。
上述方法中，所说的聚酯也可以是PET。当原料采用PET时，a步骤中PET切片采用沸腾床预结晶器先进行预结晶，然后再进行连续干燥；预结晶的温度为160-180℃，时间为10-20分钟；干燥时的热空气温度为120-180℃，露点温度≤-50℃，干燥时间为6-10小时；干燥后PET切片的含水率控制在25ppm以下；b步骤中设定的PET和PE的质量比为50∶50-70∶30，PET所使用的螺杆挤压机的温度范围为270-290℃，PE所使用的螺杆挤压机的温度范围为160-265℃；纺丝温度范围为260-290℃，纺丝的速度为600-1000m/min；c步骤中冷却吹风的温度范围应控制在16-25℃，相对湿度应控制在60-90％；吹风速度为0.2-0.6m/s；d步骤中使用多组分磷酸酯矿物油基的油剂对纤维进行上油，油槽的温度控制在6090℃；采用二步水浴拉伸方法进行牵伸，纤维经过第一道七辊、第二道七辊和第三道七辊共三道牵伸，设定牵伸倍数为2-4倍；e步骤中得到的海岛复合纤维具有8-15个/25mm的卷曲数；烘干定型时控制烘箱的温度为80-100℃，按照38mm、51mm或64mm的规格进行切断。
聚酯类材料主要包括PTT、PET和PBT三大类。本发明选用PTT和PET作为岛的成分，选用PE作为海的成分，制得的PTT/PE和PET/PE定岛型海岛复合纤维，性能优良，用途广泛。本发明在生产过程中，制得的定岛型海岛复合纤维可用甲苯进行剥离，剥离后可回收利用PE，从而可降低生产成本，减少环境污染。本发明的问世，为超细纤维合成革提供了更多的纤维类型，增加了产品的多样性，具有较好的经济效益和社会效益。
【附图说明】
附图为本发明生产方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
实施例1、本实施例定岛型海岛复合纤维选取PTT为岛的成分，PE为海的成分，其中岛的成分PTT在纤维的长度方向上呈连续、均匀的状态分布，PTT的重量占海岛复合纤维的70％，PE的重量占海岛复合纤维的30％。其成品海岛复合纤维的线密度范围为3-50dtex，长度为38-64mm，剥离后成为细旦纤维，纤维的细度为0.1-0.01dtex。本实施例定岛型海岛复合纤维的生产方法如下：
a、将PTT切片采用沸腾床连续干燥的方式进行真空干燥除去水分并重新结晶，最终得到粘度适宜的物料。干燥时的热空气温度为130℃，露点温度≤-50℃，干燥时间为6小时，干燥后切片的含水率控制在25ppm以下；
b、干燥后的PTT切片和PE颗粒经过各自的精确计量系统，调整物料计量系统使干燥后的PTT和PE按70∶30的质量比通过各自的输送管道进行传输物料，PTT和PE进入各自的螺杆挤压机挤压熔融，形成两股熔体流，然后经过纺丝箱体内各自的熔体管道进行熔体分配，最终在喷丝板处瞬间完成汇合，并自喷丝孔喷出熔体细流。PTT所使用的螺杆挤压机的温度为230-250℃，PE所使用的螺杆挤压机的温度为160-265℃；纺丝的温度为230-260℃，纺丝速度为1000m/min；
c、自喷丝孔喷出的熔体细流经冷却吹风系统进行适当冷凝，以保证丝条的均一性，得到最佳性能指标的纤维。吹风的速度应根据纤维的粗细进行调整，本实施例调整为0.2m/s。冷却吹风的温度控制在20℃，相对湿度控制在65％；
d、冷却后的纤维经油槽上油后进入牵伸机进行牵伸，牵伸时，应根据成品纤维的物性要求和用途设定牵伸倍数。本实施例使用多组分磷酸酯矿物油基的油剂对纤维进行上油，油槽的温度控制在90℃，采用二步水浴拉伸方法进行牵伸，纤维经过第一道七辊、第二道七辊、第三道七辊共三道牵伸，设定牵伸倍数为3.5倍，纤维粗细为5.6dtex；
e、经牵伸后的纤维进入卷曲机，通过对丝束温度的控制以及对卷曲机压缩空气压力的调整，使得到的海岛复合纤维具有12个/25mm的卷曲数，控制烘箱的温度为100℃，经烘干定型后进入切断机按照51mm的规格进行切断，最后得到定岛型海岛复合纤维成品。
实施例2、本实施例定岛型海岛复合纤维PTT的重量占海岛复合纤维的80％，PE的重量占海岛复合纤维的20％；生产过程中，PTT切片干燥时的热空气温度为150℃，干燥时间为4小时；调整物料计量系统使PTT和PE按80∶20的质量比进行传输物料；纺丝速度为900m/min；冷却吹风的温度为25℃，相对湿度控制在75％，吹风速度为0.5m/s；上油时油槽的温度控制在85℃；烘干定型时控制烘箱的温度为95℃。其他技术特征同实施例1。
实施例3、本实施例定岛型海岛复合纤维PTT的重量占海岛复合纤维的60％，PE的重量占海岛复合纤维的40％；生产过程中，PTT切片干燥时的热空气温度为120℃，干燥时间为8小时；调整物料计量系统使PTT和PE按60∶40的质量比进行传输物料；纺丝速度为800m/min；冷却吹风的温度为22℃，相对湿度控制在80％，吹风速度为0.4m/s，上油时油槽的温度控制在85℃，烘干定型时控制烘箱的温度为95℃。其他技术特征同实施例1。
实施例4、本实施例定岛型海岛复合纤维PTT的重量占海岛纤维的50％，PE的重量占海岛纤维的50％；生产过程中，调整物料计量系统使PTT和PE按50∶50的质量比进行传输物料，纺丝速度为600m/min。其他技术特征同实施例1。
实施例1-4制得的PTT/PE定岛型海岛复合纤维，经剥离后得到PTT纤维。PTT聚合物的大分子链具有螺旋状结构，这种分子构象赋予PTT纤维高度的“膨化”性能，有利于其发挥出良好的弹性性能，纺制的纤维集各种纤维的优良性能于一体，具体地说，主要具备以下优越的性能：
1、具有锦纶的柔软性，易于染色且有更好的色牢度；
2、具有晴纶纤维的膨松性，从而避免磨损倾向；
3、具有涤纶纤维优异的抗污性，且具备良好的手感；
4、其断裂伸长率大于除氨纶以外的所有纤维；
5、原料供应充足，优化了生产成本。
实施例1-4生产的PTT/PE海岛复合纤维，规格多样，以51mm*5D的37岛海岛短纤维为例，其物性指标如下：
单丝线密度(dtex) 5.6dtex
线密度变异系数CV值(％) ≤1.0
线密度偏差率(％) ±3.0
断裂强度(CN/dtex) ≥3.0
断裂强度变异系数CV值(％) ≤6.0
断裂伸长率(％) ≤150
断裂伸长率变异系数CV值(％) ≤6.0
含油率(％) 0.20±0.05
含水率(％) 0.3±0.1
实施例5、本实施例定岛型海岛复合纤维岛的成分为PET，海的成分为PE，其中岛的成分在纤维的长度方向上呈连续、均匀的状态分布。PET的重量占海岛复合纤维的70％，PE的重量占海岛复合纤维的30％。本实施例定岛型海岛复合纤维的生产方法如下：
a、将PET切片采用沸腾床预结晶器先进行预结晶，然后再进行连续干燥。预结晶的温度为170℃，时间为10分钟；干燥时的热空气温度为180℃，露点温度≤-50℃，干燥时间为6小时；干燥后PET切片的含水率控制在25ppm以下；
b、干燥后的PET切片和PE颗粒经过各自的精确计量系统，按照70∶30的质量比分别通过各自的输送管道，进入各自的螺杆挤压机挤压熔融，形成两股熔体流，然后经过纺丝箱体内各自的熔体管道进行熔体分配，最终在喷丝板处瞬间完成汇合，并自喷丝孔喷出熔体细流。其中PET所使用的螺杆挤压机的温度为270-290℃，PE所使用的螺杆挤压机的温度为160-265℃；纺丝温度为260-290℃，纺丝的速度为900m/min；
c、自喷丝孔喷出的熔体细流经冷却吹风系统进行适当冷凝，以保证丝条的均一性，得到最佳性能指标的纤维。吹风的速度应根据纤维的粗细进行调整，本实施例调整为0.4m/s。冷却吹风的温度控制在20℃，相对湿度控制在65％；
d、冷却后的纤维经油槽上油后进入牵伸机进行牵伸，牵伸时，应根据成品纤维的物性要求和用途设定牵伸倍数。本实施例使用多组分磷酸酯矿物油基的油剂对纤维进行上油，油槽的温度控制在90℃，采用二步水浴拉伸方法进行牵伸，纤维经过第一道七辊、第二道七辊、第三道七辊共三道牵伸，设定牵伸倍数为4倍；
e、经牵伸后的纤维进入卷曲机，通过对丝束温度的控制以及对卷曲机压缩空气压力的调整，使得到的海岛复合纤维具有12个/25mm的卷曲数，控制烘箱的温度为100℃，经烘干定型后进入切断机按照51mm的规格进行切断，最后得到定岛型海岛复合纤维成品。
实施例6、本实施例定岛型海岛复合纤维PET的重量占海岛复合纤维的60％，PE的重量占海岛复合纤维的40％。生产过程中，PET预结晶的温度为165℃，时间为15分钟；干燥时的热空气温度为120℃，干燥时间为10小时；干燥后的PET切片和PE颗粒按照60∶40的质量比分别通过各自的输送管道；纺丝的速度为800m/min；冷却吹风的温度控制在16℃，风速为0.2m/s，相对湿度控制在70％；上油时油槽的温度控制在85℃，设定牵伸比为3.5倍；烘干定型时控制烘箱的温度为95℃。其他技术特征同实施例5。
实施例7、本实施例定岛型海岛复合纤维PET的重量占海岛纤维的50％，PE的重量占海岛纤维的50％。生产过程中，PET预结晶的温度为160℃，时间为20分钟；干燥时的热空气温度为150℃，干燥时间为8小时；干燥后的PET切片和PE颗粒按照50∶50的质量比分别通过各自的输送管道；纺丝的速度为1000m/min；冷却吹风的温度控制在22℃，风速为0.5m/s，相对湿度控制在80％；上油时油槽的温度控制在80℃，设定牵伸比为3倍；烘干定型时控制烘箱的温度为95℃。其他技术特征同实施例5。
实施例5-7生产的PET/PE海岛复合纤维，规格多样，以51mm*5D的37岛海岛短纤维为例，其物性指标如下：
单丝线密度(dtex) 5.6dtex
线密度变异系数CV值(％) ≤1.0
线密度偏差率(％) ±3.0
断裂强度(CN/dtex) ≥4.0
断裂强度变异系数CV值(％) ≤6.0
断裂伸长率(％) ≤100
断裂伸长率变异系数CV值(％) ≤6.0
含油率(％) 0.20±0.05
含水率(％) 0.3±0.1
本发明所说的PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯；PE为聚乙烯；PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯；COPET为碱溶性聚酯；PA6为尼龙6。