CN101812737A - 阻燃涤纶bcf长丝的生产方法及所得阻燃涤纶bcf长丝在地毯织造中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阻燃涤纶BCF长丝的生产方法及所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用，可以以阻燃涤纶切片为原料，生产BCF长丝。所述阻燃涤纶BCF长丝的生产方法包括以下步骤：(1)阻燃涤纶切片预结晶、干燥后在250-270℃下经螺杆熔融挤出，所述阻燃涤纶切片为PET阻燃共聚切片，特性粘度为0.64-1.0，极限氧指数不小于32，磷含量不大于1400PPM；(2)喷丝；(3)冷却；(4)上油、牵伸，其中牵伸温度为50-180℃；牵伸比为3-5倍；(5)BCF膨化变形；(6)冷却定型、输出、缠结网络、卷绕。由本发明所得阻燃涤纶BCF长丝制成的地毯符合《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》中的Cf1级。

Description

阻燃涤纶BCF长丝的生产方法及所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用

技术领域

本发明涉及一种阻燃涤纶BCF长丝的生产方法及所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，对纺织品的要求越来越高，应用领域也越来越广泛，由纺织品引发的火灾，造成重大人身伤亡事故和经济上巨大损失的事故屡有发生，所以提高纺织品的阻燃性，对确保财产生命安全，减少火灾事故发生有着重要的作用。阻燃制品在公共场所内的应用与标准化，始终是业界人士关注的一个问题。合格的阻燃制品在公共场所的应用，可以降低其火灾荷载，减少火灾隐患，提高消防安全水平。国内不少科研单位和高等院校在这方面做了大量的研究工作，相关的企业也生产了品种多样的阻燃制品。消防、纺织、塑料、建材等行业已先后制定了百余项关于阻燃的国家标准。开发应用阻燃技术与制品也是西方发达国家改善包括公共场所在内的建筑消防安全状况的技术措施之一，国际标准化组织(ISO)、欧洲标准化组织(EN)及美国的UL和NFPA等都颁布了许多涉及阻燃性能测试及评价的标准。

聚酯(PET)纤维以其高强度、尺寸稳定、耐化学腐蚀等优异的性能，在服装、地毯及装饰织物方面具有非常广泛的用途。但聚酯纤维属于熔融性可燃纤维，对聚酯切片进行阻燃处理，降低聚酯织物在火灾中的危险性，已成为了一个广泛关注的研究方向。

普通PET纤维遇到高温热源或火源时，纤维呈熔化状态而发生裂解反应，产生可燃性气体，当可燃性气体无法快速散去而达到一定浓度，同时纤维表面温度达到可燃点后即可产生燃烧，空气中的氧有助于裂解反应物的燃烧，因燃烧而排出更高的热能，使燃烧更甚。而采用阻燃纤维的阻燃原理就是在织物遇到热源而产生热分解时，纤维中含有的阻燃剂可分解产生不燃性气体，将引起燃烧的自由基变为非活性的自由基，转化为不燃性气体，减少可燃性气体的生成，抑制可燃性裂解反应，使毯面材料产生熔融，形成液滴脱离火源，从而达到阻燃之目的。

目前，地毯等装饰材料的耐久性阻燃加工可采用三个途径：一是将具有阻燃性能的化工原料和纤维原料母粒按比例要求混合，在添加到纤维原料中然后纺丝，织造后无需后续加工即具有的阻燃性能；二是将本身不具备阻燃特性的纤维织造后进行阻燃加工后整理，常用的加工方法是高温高压染色、阻燃同浴一步法或浸轧·焙烘·定型整理法；三是将具有阻燃性能的化工原料与纤维原料通过共聚反应制得阻燃切片，再纺丝、织造成织物。此种方法制成的织物具有阻燃效果永久性的特点。

但是，通过共聚反应将阻燃原料引入高分子链段得到的阻燃切片可纺性大大降低，难以得到连续的、稳定的、可拉伸的长丝。

BCF长丝又称膨化变形长丝(bulked continuous filament yarn)，将拉伸后的复丝进行膨化变形，经定型处理，固定其膨松和卷曲效应，因而纤维之间空隙增大，使纱体膨松。BCF长丝主要应用于地毯织造。现有的BCF长丝的生产工艺为一步法，主要步骤包括喷丝、冷却、上油、拉伸、BCF膨化变形、冷却定型、输出、缠结网络、卷绕。这种一步法生产工艺要求较高，进一步增加了将阻燃涤纶切片应用于生产BCF长丝的难度。

发明内容

本发明提供一种阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，可以以阻燃涤纶切片为原料，生产BCF长丝。

本发明还提供了上述生产方法所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用。

所述阻燃涤纶BCF长丝的生产方法包括以下步骤：

(1)阻燃涤纶切片预结晶、干燥后在250-270℃下经螺杆熔融挤出，所述阻燃涤纶切片为PET阻燃共聚切片，特性粘度为0.64-1.0，极限氧指数不小于32，磷含量不大于1400PPM；

(2)喷丝；

(3)冷却；

(4)上油、牵伸，其中牵伸温度为50-180℃；牵伸比为3-5倍；

(5)BCF膨化变形；

(6)冷却定型、输出、缠结网络、卷绕。

上述PET阻燃共聚切片是指在PET聚合过程中，加入具有阻燃性能的化工原料进行共聚反应制得的阻燃切片。优选的极限氧指数为32-36，更优选为36。所述PET阻燃共聚切片可商购。

作为本发明的改进，阻燃涤纶切片熔融挤出前还加入色母粒混合均匀，所述色母粒中水分低于200ppm。为了达到上述水分含量，所述色母粒加入阻燃涤纶切片之前，采用常规方法进行干燥，具体步骤为：在120℃下烘干3-4h。色母粒的用量根据实际要求确定。

步骤(1)中，阻燃涤纶切片的预结晶、干燥采用常规工艺，优选将切片定量输送至结晶器中在50-80℃下进行预结晶，结晶好的切片在135-150℃下干燥2-4小时，使切片中水分低于50ppm。

熔体经计量泵计量、加压后送入喷丝板喷丝，根据地毯客户要求的纱线纤度，通过计算来设定计量泵的转速，从而控制纱线的纤度。一般计量泵的转速为10-40转/分。

作为优选方案，步骤(3)中采用风速为0.1～1.5米/秒、温度为15-25℃左右的冷却风进行吹风冷却。风速优选为0.1～1米/秒。一般采用侧吹风。

步骤(4)中上油率为1.0％-1.2％，优选上油率为1.2％。牵伸的工艺条件为：第一牵伸辊：速度650-685米/分，温度：75-85℃；第二牵伸辊：速度695-715米/分，温度：95-105℃；主牵伸辊：速度2420-2820米/分，温度：150-160℃。通过控制不同牵伸辊速度和温度使丝束内的分子结构改变沿牵伸方向轴向排列，使纤维得到需要的断裂强度与伸长率。

步骤(5)中压力7-8bar、温度155-165℃；建议采用瑞士SWISSTEX最新一体式高性能膨化器进行；步骤(6)中冷却定型时，冷却鼓转速为10-60转/分，优选为20-30转/分；输出时第一输出辊速度为2200-2500米/分，第二输出辊速度为2225-2525米/分，缠结网络时，压力为4.0-5.0bar，卷绕速度为2200-2500米/分。

所得阻燃涤纶BCF长丝的纤度为1200-3000分特，单丝纤度为5-20dpf，卷曲率为20％-35％，断裂强度为2.5-3.5cN/dtex，断裂伸长率为38％-40％，沸水收缩率2.0-2.5％，网络点20-25个/米。更优选的是，所得阻燃涤纶BCF长丝的纤度为1400-2500分特，单丝纤度为15-18dpf，卷曲率为30％-35％。

所述生产方法所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用。地毯织造采用常规工艺，如：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中绒经采用上述阻燃涤纶BCF纱。更具体的工艺可以是：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述阻燃涤纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。

本发明主要研究了阻燃涤纶BCF长丝在熔融纺丝生产过程中，阻燃涤纶切片的选用、原料干燥、纺丝温度、拉伸条件及变形膨化的工艺条件对阻燃BCF长丝生产的影响，通过优化工艺，得到连续的、稳定的、可拉伸的长丝用于BCF膨化变形，所得阻燃BCF长丝阻燃效果好，可以满足地毯织造的要求(如变形率，纤度，断裂强度、断裂伸长率、沸水收缩率、网络点等)。其中阻燃涤纶切片的选用、纺丝温度和拉伸条件最为关键。当选用的阻燃涤纶切片为极限氧指数达到36的PET切片时，由本发明所得阻燃涤纶BCF长丝制成的地毯经国家防火建筑材料质量监督检验中心(NFTC)检测符合《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》中的Cf1级，是目前国内阻燃涤纶纱线中唯一通过此项测试的产品。

具体实施方式

以下实施例，采用瑞士SWISSTEX最新一体式高性能膨化器，使纤维形成三维卷曲。

实施例1：

原料：阻燃PET切片，四川东材科技集团股份有限公司生产，牌号v0，特性粘度：0.73，极限氧指数为36，磷(P)含量为1400PPM。

色母粒：常州龙马高分子技术有限公司，牌号：TB58加入量：1.5％。

喷丝板：80孔/三叶型，叶宽0.3毫米、叶长0.8毫米。

阻燃涤纶BCF长丝的生产方法如下：

色母粒干燥烘干：将涤纶色母粒在120℃温度下烘3小时，使色母粒中水份低于约200ppm；

阻燃涤纶切片结晶、干燥：将切片定量输送至结晶器中进行预结晶(70℃)，结晶好的切片在145℃下干燥2.5小时；

向阻燃涤纶切片中加入质量为阻燃涤纶切片质量1.5％的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为(℃)：螺杆：255、260、260、265、265、265、265、260，过滤器：260，纺丝箱温度：260。

喷丝：计量泵转速：10.0转/分；

冷却：侧吹风温度：20℃，速度：0.3米/秒；

上油、牵伸：上油率：1.2％，牌号：德国司马2711；牵伸：第一牵伸辊：速度653米/分，温度：85℃，第二牵伸辊：速度695米/分，温度：105℃，主牵伸辊：速度2420米/分，温度：150℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度155℃；

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度20转/分，第一输出辊：速度2200米/分，第二输出辊：速度2225米/分；缠结网络压力4.0bar，卷绕速度2200米/分，卷绕时间250秒。

所得阻燃涤纶BCF长丝纤度1400分特/80F，热卷曲率30.5％，断裂强度3.1cN/dtex，断裂伸长率39.3％，沸水收缩率2.5％，网络点25个/米。

所得阻燃涤纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述阻燃涤纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯经国家防火建筑材料质量监督检验中心(NFTC)检测符合《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》中的Cf1级，结果如表1所示。

表1

实施例2：

原料：阻燃PET片四川东材科技集团股份有限公司生产，牌号v0，特性粘数：0.73，极限氧指数为36，磷(P)含量为1400PPM。

色母粒：常州龙马高分子技术有限公司生产，牌号：TY218，加入量：2.5％。

喷丝板：150孔/三叶型，叶宽0.3毫米、叶长0.8毫米。

阻燃涤纶BCF长丝的生产方法如下：

色母粒干燥烘干：将涤纶色母粒在120℃温度下烘3小时，使色母粒中水份低于约200ppm；

阻燃涤纶切片结晶、干燥：将切片定量输送至结晶器中进行预结晶(70℃)，结晶好的切片在140℃下干燥3小时；

向阻燃涤纶切片中加入质量为阻燃涤纶切片质量2.5％的色母粒并送入螺杆挤出机熔融混和，其熔体经挤出机挤出后直接进入纺丝箱体，其中，各区温度控制为(℃)：螺杆：255、260、260、265、265、270、270、265，过滤器：265，纺丝箱温度：265。

喷丝：计量泵转速：19.2转/分；

冷却：侧吹风温度：18℃，速度：0.75米/秒；

上油、牵伸：上油率：1.2％，牌号：德国司马2711；牵伸：第一牵伸辊：速度683米/分，温度：75℃，第二牵伸辊：速度715米/分，温度：95℃，主牵伸辊：速度2820米/分，温度：160℃；

BCF膨化变形：压力7.5bar、温度165℃

冷却定型、输出、缠结网络、卷绕：冷却鼓速度30转/分，第一输出辊：速度2500米/分，第二输出辊：速度2525米/分；缠结网络压力5.0bar，卷绕速度2500米/分，卷绕时间250秒。

所得阻燃涤纶BCF长丝纤度2500分特/150F，热卷曲率31.1％，断裂强度2.6cN/dtex，断裂伸长率38.2％，沸水收缩率2.3％，网络点22个/米。

所得阻燃涤纶BCF长丝采用VDW ADR92威尔顿双剑杆地毯织机织造地毯，经纬密：320经*470纬；织造方法为：通过底经与纬纱一纬一循环交织，其中底经：前轴用纱规格20S/5全涤纶纱、后轴用纱规格20S/4全涤纶纱；纬纱：5.2S/2黄麻；绒经：用上述阻燃涤纶BCF纱，绒头高度10.5毫米。制成的地毯符合《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》中的Cf1级，结果如表2所示。

表2

Claims (10)

1.一种阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)阻燃涤纶切片预结晶、干燥后在250-270℃下经螺杆熔融挤出，所述阻燃涤纶切片为PET阻燃共聚切片，特性粘度为0.64-1.0，极限氧指数不小于32，磷含量不大于1400PPM；

(2)喷丝；

(3)冷却；

(4)上油、牵伸，其中牵伸温度为50-180℃；牵伸比为3-5；

(5)BCF膨化变形；

(6)冷却定型、输出、缠结网络、卷绕。

2.如权利要求1所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，阻燃涤纶切片熔融挤出前还加入色母粒混合均匀，所述色母粒中水分低于200ppm。

3.如权利要求1或2所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，步骤(4)中上油率为1.0％-1.2％。

4.如权利要求1或2所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，步骤(3)中采用风速为0.1～1.5米/秒、温度为15-25℃左右的冷却风进行吹风冷却。

5.如权利要求1或2所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，步骤(4)中牵伸的工艺条件为：第一牵伸辊：速度650-685米/分，温度：75-85℃；第二牵伸辊：速度695-715米/分，温度：95-105℃；主牵伸辊：速度2420-2820米/分，温度：150-160℃。

6.如权利要求1或2所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，步骤(5)中压力7-8bar、温度155-165℃；步骤(6)中冷却定型时，冷却鼓转速为10-60转/分；输出时第一输出辊速度为2200-2500米/分，第二输出辊速度为2225-2525米/分，缠结网络时，压力为4.0-5.0bar，卷绕速度为2200-2500米/分。

7.如权利要求6所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，步骤(6)中冷却鼓转速为20-30转/分。

8.如权利要求1或2所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，所述的阻燃涤纶BCF长丝的纤度为1200-3000分特，单丝纤度为5-20dpf，卷曲率为20％-35％。

9.如权利要求8所述的阻燃涤纶BCF长丝的生产方法，其特征在于，所述的阻燃涤纶BCF长丝的纤度为1400-2500分特，单丝纤度为15-18dpf。

10.权利要求1-9中任一项所述生产方法所得阻燃涤纶BCF长丝在地毯织造中的应用。