CN109234846A - 康舒复合短纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：PTA、EG进行酯化反应；酯化产物进行缩聚反应，生成PET；聚乙烯进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝条；其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，在拉伸过程中，采用二级拉伸，一级拉伸控制1.88‑‑‑2.14倍，一级拉伸采用蒸汽浴，温度控制在115‑125℃。本发明第一级拉伸采用蒸汽拉伸，提高拉伸温度，可以使PE软化，制成的纤维表面光滑，粘合效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种康舒复合短纤维的制备方法，属于纺织技术领域。
背景技术
聚酯，尤其是聚酯中的PET纤维采用合成熔体直接纺丝已经是该行业中技术进步的表征，相对熔体冷却成固态切片，再由螺杆熔融纺丝的方法，大大降低了能耗，提高生产效率，减少了大分子降解，因此大幅度提升了纤维的产品质量，尤其是提高了纤维物理机械性能的均匀性。
以聚乙烯为皮层，聚酯PET为芯层的皮芯复合短纤维可以采用热风粘结成为非织造布，大幅度降低了非织造布制造成本和减低在制造过程中对环境的影响。成为该领域的主角，而不仅仅充当“粘合剂”的角色。从非织造布使用的角度，PE/PET的复合纤维对于材料的轻量化也明显有优势。相对PE/PP复合纤维的非织造布，其拉伸强度、撕裂强度、弹性、耐温、尺寸稳定性都有大幅度提升。
非织造布越来越多的用于卫生制品中，因此人们也越来越关注非织造布的抗菌功效。目前皮芯复合纤维的抗菌性能的获得主要有两种方式，一是在后整理过程中用抗菌整理剂处理纤维，但抗菌性能无法持久；二是在纤维中添加无机或有机抗菌物质，一般添加在皮层，但添加抗菌物质后，皮层PE的结构会受到破坏，表面易形成毛刺，影响粘合效果。
发明内容
本发明的目的是改善复合纤维的表层结构，制备出一种表层光滑的康舒复合短纤维。
本发明的技术方案如下：
一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：
1）精对苯二甲酸（PTA）、乙二醇（EG）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，同时催化剂也注入齐聚物管线送入缩聚釜中，生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），所述催化剂为钛系催化剂；
3）聚乙烯混合后进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，经熔体分配后从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝条，然后吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，成康舒复合短纤维，纤维的中空率为20-28%；
其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，引出熔体的量为PET熔体总量的5～10%，抗菌剂添加量为PET熔体的2.5～5.0％wt，三聚磷酸钾添加量为PET熔体的0.0005～0.0010％wt；在拉伸过程中，采用二级拉伸，其中，一级拉伸控制1.88---2.14倍，一级拉伸采用蒸汽浴，一级拉伸蒸汽0.6MPa，拉伸加热箱温度控制在115-125℃，二级拉伸控制在1.46---1.66倍，二级拉伸蒸汽温度控制在110-120℃，热定型温度105-125℃。
优选的，所述复合中空喷丝板的喷丝孔呈四瓣，微孔外圆弧直径（D）为1.6mm，喷丝孔微孔内圆弧直径（d）为1.38 mm，4个对称隔断狭缝（L）为0.06mm，微孔深度1.5mm。
优选的，PET最高熔融温度295℃，进入箱体的熔体温度为287℃；PE最高熔融温度265℃，进入箱体的熔体温度为256℃；复合纺丝主箱体为290℃；PE/PET组分的重量比为50/50--45/55；冷却风为1.2-1.5米/秒，风温28℃；纤维上油率0.3-0.4%。
优选的，酯化反应温度为255-260℃，预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℃。
本发明还公开了上述康舒复合短纤维的制备系统，包括前纺系统和后纺系统；
所述前纺系统由酯化聚合系统、熔体主管道、料仓、螺杆挤出机、纺丝箱体、吹风装置、上油装置、卷绕装置、导丝辊、喂入轮、盛丝筒组成，所述酯化聚合系统通过熔体主管道与纺丝箱体连接，料仓通过螺杆挤出机与纺丝箱体连接，所述熔体主管道上靠近酯化聚合系统的地方引出支线管道，支线管道在靠近纺丝箱体的位置连到熔体主管道上，支线管道上依次设有第一截止阀、第一计量泵、动态双螺杆混合器、第二计量泵、第二截止阀，还包括添加剂料仓，所述添加剂料仓与动态双螺杆混合器连接，所述熔体主管道在酯化聚合系统与支线管道入口之间的部分设有熔体增压泵，所述熔体主管道在支线管道出口与纺丝箱体之间设有静态混合器，纺丝箱体纺出的丝线依次经吹风装置、上油装置、卷绕装置处理，经导丝辊在喂入轮的引导下进入盛丝筒中；
所述后纺系统由集束架、导丝机、第一牵引机、一级蒸汽箱、第二牵引机、二级蒸汽箱、第三牵引机、叠丝机、卷曲机、热定型机、曳引张力机、切断机组成，所述丝线从盛丝筒中进入集束架，经由导丝机，在第一牵引机的牵引下进入一级蒸汽箱，在第二牵引机的牵引下进入二级蒸汽箱，在第三牵引机的牵引下，依次经叠丝机、卷曲机、热定型机处理，在曳引张力机的牵引下进入切断机进行切断作业。
有益效果：本发明在皮芯复合纤维的芯层中添加有抗菌剂，且皮芯复合纤维中空，抗菌剂可以从芯层缓释，可以制成具有持久抗菌功效的康舒复合短纤维。康舒复合短纤维在非织造布中主要依靠PE起到粘合作用，拉伸时如果采用常规的油浴法（温度50-80℃）处理，处理后纤维表面会有毛刺，影响粘合效果，本发明第一级拉伸采用蒸汽浴拉伸，提高拉伸温度，可以使PE软化，制成的纤维不但具有持久的抗菌功效，而且表面光滑，粘合效果好。制得的纤维纤度2.12-2.32dtex，强力2.8-3.5CN/dtex,伸长率65-110%，锑含量为0%，抑菌率96%-99.6%。本发明的制备系统在熔体主管道上引出支管道，在支管道上添加添加剂并与引出的熔体混合，在回到熔体主管道后再次混合，可使添加剂均匀分散到熔体中，在后纺系统采用两级蒸汽箱对丝线进行拉伸，可以使纤维表面光滑，具有良好的粘合效果。
附图说明
图1是复合中空喷丝板的微孔剖面示意图。
图2是复合中空喷丝板的微孔截面示意图。
图3是实施例1制得的康舒复合短纤维的截面图。
图4是康舒复合短纤维的制备系统的前纺系统的结构示意图。
图5是康舒复合短纤维的制备系统的后纺系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：
1）精对苯二甲酸、乙二醇按比例混合后送入酯化釜进行酯化反应，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，同时催化剂也注入齐聚物管线送入缩聚釜中，生成PET，催化剂采用上海华明高技术（集团）有限公司提供的HMTS-PET型钛系催化剂，预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℃；
3）聚乙烯进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，经熔体分配后从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝线，然后吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，制成康舒复合短纤维，纤维的中空率为20%，PET最高熔融温度295℃，进入箱体的熔体温度为287℃；PE最高熔融温度265℃，进入箱体的熔体温度为256℃；复合纺丝主箱体为290℃；PE/PET组分的重量比为50/50；冷却风为1.2米/秒，风温28℃；纤维上油率0.3%；采用的复合中空喷丝板如图1-2所示，其喷丝孔呈四瓣，微孔外圆弧直径（D）为1.6mm，喷丝孔微孔内圆弧直径（d）为1.38 mm，4个对称隔断狭缝（L）为0.06mm，微孔深度1.5mm。
其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，引出熔体的量为PET熔体总量的8%，抗菌剂添加量为PET熔体的3.5％wt，三聚磷酸钾添加量为PET熔体的0.0008％wt；在拉伸过程中，采用二级拉伸，其中，一级拉伸控制1.88倍，一级拉伸采用蒸汽浴，一级拉伸蒸汽0.6MPa，拉伸加热箱温度控制在115℃，二级拉伸控制在1.66倍，二级拉伸蒸汽温度控制在110℃，热定型温度105℃。
制得的纤维纤度2.32dtex，强力2.8CN/dtex,伸长率110%，锑含量为0%，抑菌率98%。
实施例2
一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：
1）精对苯二甲酸、乙二醇按比例混合后送入酯化釜进行酯化反应，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，同时催化剂也注入齐聚物管线送入缩聚釜中，生成PET，催化剂采用上海华明高技术（集团）有限公司提供的HMTS-PET型钛系催化剂，预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℃；
3）聚乙烯进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，经熔体分配后从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝线，然后吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，制成康舒复合短纤维，纤维的中空率为25%，PET最高熔融温度295℃，进入箱体的熔体温度为287℃；PE最高熔融温度265℃，进入箱体的熔体温度为256℃；复合纺丝主箱体为290℃；PE/PET组分的重量比为48/52；冷却风为1.3米/秒，风温28℃；纤维上油率0.35%；采用的复合中空喷丝板如图1-2所示，其喷丝孔呈四瓣，微孔外圆弧直径（D）为1.6mm，喷丝孔微孔内圆弧直径（d）为1.38 mm，4个对称隔断狭缝（L）为0.06mm，微孔深度1.5mm。
其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，引出熔体的量为PET熔体总量的5%，抗菌剂添加量为PET熔体的2.5％wt，三聚磷酸钾添加量为PET熔体的0.0005％wt；在拉伸过程中，采用二级拉伸，其中，一级拉伸控制2.01倍，一级拉伸采用蒸汽浴，一级拉伸蒸汽0.6MPa，拉伸加热箱温度控制在120℃，二级拉伸控制在1.56倍，二级拉伸蒸汽温度控制在115℃，热定型温度115℃。
制得的纤维纤度2.24dtex，强力3.1CN/dtex,伸长率85%，锑含量为0%，抑菌率96%。
实施例3
一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：
1）精对苯二甲酸、乙二醇按比例混合后送入酯化釜进行酯化反应，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，同时催化剂也注入齐聚物管线送入缩聚釜中，生成PET，催化剂采用上海华明高技术（集团）有限公司提供的HMTS-PET型钛系催化剂，预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℃；
3）聚乙烯进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，经熔体分配后从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝线，然后吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，制成康舒复合短纤维，纤维的中空率为28%，PET最高熔融温度295℃，进入箱体的熔体温度为287℃；PE最高熔融温度265℃，进入箱体的熔体温度为256℃；复合纺丝主箱体为290℃；PE/PET组分的重量比为45/55；冷却风为1.5米/秒，风温28℃；纤维上油率0.4%；采用的复合中空喷丝板如图1-2所示，其喷丝孔呈四瓣，微孔外圆弧直径（D）为1.6mm，喷丝孔微孔内圆弧直径（d）为1.38 mm，4个对称隔断狭缝（L）为0.06mm，微孔深度1.5mm。
其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，引出熔体的量为PET熔体总量的10%，抗菌剂添加量为PET熔体的5.0％wt，三聚磷酸钾添加量为PET熔体的0.0010％wt；在拉伸过程中，采用二级拉伸，其中，一级拉伸控制2.14倍，一级拉伸采用蒸汽浴，一级拉伸蒸汽0.6MPa，拉伸加热箱温度控制在125℃，二级拉伸控制在1.52倍，二级拉伸蒸汽温度控制在120℃，热定型温度125℃。
制得的纤维纤度2.12dtex，强力3.5CN/dtex,伸长率65%，锑含量为0%，抑菌率99.6%。
实施例4
康舒复合短纤维的制备系统，包括前纺系统和后纺系统；
所述前纺系统由酯化聚合系统1、熔体主管道2、料仓3、螺杆挤出机4、纺丝箱体5、吹风装置、上油装置6、卷绕装置7、导丝辊8、喂入轮9、盛丝筒10组成，所述酯化聚合系统1通过熔体主管道2与纺丝箱体5连接，料仓3通过螺杆挤出机4与纺丝箱体5连接，所述熔体主管道上靠近酯化聚合系统的地方引出支线管道11，支线管道在靠近纺丝箱体的位置连到熔体主管道上，支线管道上依次设有第一截止阀12、第一计量泵13、动态双螺杆混合器14、第二计量泵15、第二截止阀16，还包括添加剂料仓17，所述添加剂料仓17与动态双螺杆混合器14连接，所述熔体主管道在酯化聚合系统与支线管道入口之间的部分设有熔体增压泵18，所述熔体主管道在支线管道出口与纺丝箱体之间设有静态混合器19，纺丝箱体纺出的丝条32在复合中空喷丝板的喷丝孔喷出后依次经吹风装置、上油装置6、卷绕装置7处理，经导丝辊8在喂入轮9的引导下进入盛丝筒10中；其中纺丝箱体中设有熔体分配系统和复合中空喷丝板，吹风装置也设置于纺丝箱体下部，复合中空喷丝板的出口处；
所述后纺系统由集束架20、导丝机21、第一牵引机22、一级蒸汽箱23、第二牵引机24、二级蒸汽箱25、第三牵引机26、叠丝机27、卷曲机28、热定型机29、曳引张力机30、切断机31组成，所述丝条从盛丝筒中进入集束架，经由导丝机，在第一牵引机22的牵引下进入一级蒸汽箱23，在第二牵引机24的牵引下进入二级蒸汽箱25，在第三牵引机26的牵引下，依次经叠丝机27、卷曲机28、热定型机29处理，在曳引张力机30的牵引下进入切断机31进行切断作业。
前纺系统中，精对苯二甲酸、乙二醇经酯化聚合系统聚合成PET，由熔体增压泵进行增压进入熔体主管道，熔体主管道上的部分熔体由支线管道流出，经第一截止阀、第一计量泵后进入动态双螺杆混合器，锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾经添加剂料仓也进入动态双螺杆混合器，与支线管道内的熔体混合均匀后，经第二计量泵、第二截止阀后回到主熔体管道，与主熔体管道内的熔体在静态混合器中混合均匀后进入纺丝箱体内，PE从料仓加入螺杆挤出机中，成PE熔体后也进入纺丝箱体内，经纺丝箱体内的熔体分配系统分配后进入复合中空喷丝板，喷出成丝条，丝条依次经吹风装置、上油装置、卷绕装置处理，经导丝辊在喂入轮的引导下进入盛丝筒中。
后纺系统中，盛丝筒中的丝条在导丝机的牵引下进入集束架进行集束，在第一牵引机的牵引下进入一级蒸汽箱进行第一级拉伸，在第二牵引机的牵引下进入二级蒸汽箱进行第二级拉伸，在第三牵引机的牵引下，依次经叠丝机、卷曲机、热定型机处理，在曳引张力机的牵引下进入切断机进行切断作业，最后打包。
Claims (5)
1.一种康舒复合短纤维的制备方法，其步骤包括：
1）精对苯二甲酸、乙二醇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，同时催化剂也注入齐聚物管线送入缩聚釜中，生成PET，所述催化剂为钛系催化剂；
3）聚乙烯混合后进入螺杆挤出机熔融成PE熔体，PET熔体与PE熔体分别进入复合纺丝箱体，经熔体分配后从复合中空喷丝板中喷出，形成中空的皮芯结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，制成康舒复合短纤维，纤维的中空率为20-28%；
其中在PET熔体进入纺丝箱体的主管道上引出部分熔体，在部分熔体中添加以沸石为载体的锌系超细粉末抗菌剂和分散剂三聚磷酸钾，经混合均匀后回到主管道上，引出熔体的量为PET熔体总量的5～10%，抗菌剂添加量为PET熔体的2.5～5.0％wt，三聚磷酸钾添加量为PET熔体的0.0005～0.0010％wt；在拉伸过程中，采用二级拉伸，其中，一级拉伸控制1.88---2.14倍，一级拉伸采用蒸汽浴，一级拉伸蒸汽0.6MPa，拉伸加热箱温度控制在115-125℃，二级拉伸控制在1.46---1.66倍，二级拉伸蒸汽温度控制在110-120℃，热定型温度105-125℃。
2.根据权利要求1所述的康舒复合短纤维的制备方法，其特征在于：所述复合中空喷丝板的喷丝孔呈四瓣，微孔外圆弧直径（D）为1.6mm，喷丝孔微孔内圆弧直径（d）为1.38 mm，4个对称隔断狭缝（L）为0.06mm，微孔深度1.5mm。
3.根据权利要求2所述的康舒复合短纤维的制备方法，其特征在于：PET最高熔融温度295℃，进入箱体的熔体温度为287℃；PE最高熔融温度265℃，进入箱体的熔体温度为256℃；复合纺丝主箱体为290℃；PE/PET组分的重量比为50/50--45/55；纺丝速度：1000米/分钟，冷却风为1.2-1.5米/秒，风温28度；纤维上油率0.3-0.4%。
4.根据权利要求3所述的康舒复合短纤维的制备方法，其特征在于：酯化反应温度为255-260℃，预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℃。
5.一种康舒复合短纤维的制备系统，包括前纺系统和后纺系统；
所述前纺系统由酯化聚合系统、熔体主管道、料仓、螺杆挤出机、纺丝箱体、吹风装置、上油装置、卷绕装置、导丝辊、喂入轮、盛丝筒组成，所述酯化聚合系统通过熔体主管道与纺丝箱体连接，料仓通过螺杆挤出机与纺丝箱体连接，所述熔体主管道上靠近酯化聚合系统的地方引出支线管道，支线管道在靠近纺丝箱体的位置连到熔体主管道上，支线管道上依次设有第一截止阀、第一计量泵、动态双螺杆混合器、第二计量泵、第二截止阀，还包括添加剂料仓，所述添加剂料仓与动态双螺杆混合器连接，所述熔体主管道在酯化聚合系统与支线管道入口之间的部分设有熔体增压泵，所述熔体主管道在支线管道出口与纺丝箱体之间设有静态混合器，纺丝箱体纺出的丝条依次经吹风装置、上油装置、卷绕装置处理，经导丝辊在喂入轮的引导下进入盛丝筒中；
所述后纺系统由集束架、导丝机、第一牵引机、一级蒸汽箱、第二牵引机、二级蒸汽箱、第三牵引机、叠丝机、卷曲机、热定型机、曳引张力机、切断机组成，所述丝条从盛丝筒中进入集束架，经由导丝机，在第一牵引机的牵引下进入一级蒸汽箱，在第二牵引机的牵引下进入二级蒸汽箱，在第三牵引机的牵引下，依次经叠丝机、卷曲机、热定型机处理，在曳引张力机的牵引下进入切断机进行切断作业。
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