一种低熔点皮芯型纤维的制备方法与流程

本发明属于纤维制备技术领域，特别涉及一种低熔点皮芯型纤维的制备方法。

背景技术：

皮芯纤维是由两种性能或结构不同的聚合物沿纤维轴向以一种组分包围另一种组分的形式复合而成，内部的组分为芯材、包围在外面的组分为皮层。通常皮层在熔点上要相比于芯材低，这样可通过加热使皮层材料发生熔融，从而实现两根或多根皮芯纤维之间的粘结、缠结。

在皮芯纤维的现有制备技术中，将芯材和皮层两种组分分别熔融挤出后再复合到一起制得皮芯结构，这需要借助专门的皮芯型复合纺丝组件来实现；在对皮芯纤维进行改性时，也往往需要分别对芯材组分和皮层组分添加改性物质。

技术实现要素：

本发明提供一种低熔点皮芯型纤维的制备方法，在纤维上原位发生聚合物降解反应，仅使纤维表层发生相应程度的降解，聚合物降解会使其聚合度及熔点相应下降，因此在纤维的表层与内层分别形成不同熔点的聚合物组分，其中，表层的熔点较低，因此同样可以通过加热使本方案的皮芯纤维表面熔融变粘，实现热粘合效果，

同时，本方案的纤维中，熔点较低的表层组分为在纤维上原位转化而形成，无需通过两种不同树脂共同纺丝复合到一起，因此挤出纺丝操作时无需借助专门的皮芯型复合纺丝组件，使生产设备更为简单，同时，由于原位反应的特点，可以使纤维的皮层与芯材之间平稳过渡、结合更为稳定。

本方案的制备方法中，将原料切片进行搅拌预结晶并干燥后，加入到螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出后，经过喷丝板喷出形成纤维丝，该纤维丝依次经过冷却、牵引拉伸后，经过高温热处理并再次冷却，便得到本方案的低熔点皮芯型纤维，

其中，原料切片可以为常规的pet切片，聚合度及熔点略高一些，搅拌预结晶的温度为120～135℃、时间为1～2小时，干燥温度为160～170℃、干燥时间为8～18小时，干燥至原料切片的含水率质量含量≤0.2％，

经搅拌预结晶并干燥后的原料切片与功能性母料一同加入到螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出，例如抗菌母料，经搅拌预结晶并干燥后的原料切片与功能性母料之间的用量质量比为99～90：1～10，

螺杆挤出机的加工温度为260～310℃，喷丝板温度控制为230～260℃，

喷丝板喷出的纤维丝通过环吹风进行冷却，环吹风的温度为10～20℃，风压为40～45kpa，风速为0.8～1.2m/s，纺丝速度为1200～1500m/min，

牵引拉伸温度为60℃左右，牵引拉伸的倍数为3～3.5倍，

高温热处理的温度为350～400℃、时间为3～4s，操作时，将纤维丝于高温烘道中传输以实现高温热处理，并通过控制纤维丝于高温烘道中的传输速率，从而控制纤维丝于高温烘道中的经过时间，即高温热处理的时间，

高温处理结束后就立即进行“再次冷却”，这里的冷却依然可以采用环吹风的方式进行。

高温烘道内的温度设定明显高于纤维材质的熔点，使纤维一进入烘道就快速出现降解现象；而控制纤维丝快速从高温烘道中经过，从而又使烘道内高温对纤维丝的作用时间很短，再加上纤维丝离开高温环境后快速被降温冷却，这些都是为了控制纤维丝仅在表层发生一定的降解，从而避免高温于纤维丝上由表及里传递到其内部深处，这样，纤维丝的内部几乎未受到高温降解的影响，保持了高聚合度及力学强度；而表层发生一定程度的降解后，聚合度及熔点相应下降，从而获得可实现表层热粘合的皮芯结构。

具体实施方式

实施例1

(1)将pet切片(仪征化纤股份有限公司生产的半消光切片，熔点261℃，特性粘度0.66dl/g，下同)于120℃下搅拌预结晶2小时，再于干燥箱中165℃干燥11小时至pet切片的含水率质量含量≤0.2％，

(2)将抗菌母粒(常州市龙马高分子技术有限公司，牌号lmkj001，下同)于干燥箱中95℃干燥9小时后，与步骤(1)中得到的pet切片按照5：95的用量质量比加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出经过喷丝板形成纤维丝，双螺杆挤出机的长径比为48：1；挤出段温度设定依次为一区267℃、二区280℃、三区292℃、四区298℃、五区306℃、六区301℃、七区290℃、八区287℃、九区280℃、十区275℃、十一区271℃、十二区265℃，挤出时间为40min，口模温度为264℃，喷丝板温度控制为256℃，纺丝速度为1200m/min，

通过环吹风对喷丝板喷出的纤维丝进行风冷，环吹风的温度为10℃，风压为40kpa，风速为1.2m/s，再将该纤维丝牵引拉伸3倍，牵引拉伸温度为60℃；

(3)将步骤(2)中得到的纤维丝于390℃的高温烘道中传输通过，纤维丝的传输速度为1200m/min，控制纤维丝于高温烘道内的通过时长为3.5s，高温烘道出口处设有环吹风装置，使纤维丝刚离开高温烘道就受到冷却作用，这里的环吹风的温度为5℃，风压为40kpa，风速为1.5m/s。

由36根实施例1所制得的纤维丝按照20个/m的捻度均匀加捻在一起形成丝束，测得该丝束的断裂强度为3.68cn/dtex。

实施例2

(1)同实施例1的步骤(1)；

(2)将步骤(1)中得到的pet切片加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出经过喷丝板形成纤维丝，双螺杆挤出机的长径比为48：1；挤出段温度设定依次为一区267℃、二区280℃、三区292℃、四区298℃、五区306℃、六区301℃、七区290℃、八区287℃、九区280℃、十区275℃、十一区271℃、十二区265℃，挤出时间为40min，口模温度为264℃，喷丝板温度控制为256℃，纺丝速度为1200m/min，

通过环吹风对喷丝板喷出的纤维丝进行风冷，环吹风的温度为10℃，风压为40kpa，风速为1.2m/s，再将该纤维丝牵引拉伸3倍，牵引拉伸温度为60℃；

(3)将步骤(2)中得到的纤维丝于390℃的高温烘道中传输通过，纤维丝的传输速度为1200m/min，控制纤维丝于高温烘道内的通过时长为3.5s，高温烘道出口处设有环吹风装置，使纤维丝刚离开高温烘道就受到冷却作用，这里的环吹风的温度为5℃，风压为40kpa，风速为1.5m/s。

由36根实施例2所制得的纤维丝按照20个/m的捻度均匀加捻在一起形成丝束，测得该丝束的断裂强度为3.80cn/dtex。

对照例

相比于上述实施例1，喷出的纤维丝没有经过烘道的高温降解处理，其余组分及操作均同实施例1：

(1)将pet切片于120℃下搅拌预结晶2小时，再于干燥箱中165℃干燥11小时至pet切片的含水率质量含量≤0.2％；

(2)将抗菌母粒(常州市龙马高分子技术有限公司)于干燥箱中95℃干燥9小时后，与步骤(1)中得到的pet切片按照5：95的用量质量比加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出经过喷丝板形成纤维丝，双螺杆挤出机的长径比为48：1；挤出段温度设定依次为一区267℃、二区280℃、三区292℃、四区298℃、五区306℃、六区301℃、七区290℃、八区287℃、九区280℃、十区275℃、十一区271℃、十二区265℃，挤出时间为40min，口模温度为264℃，喷丝板温度控制为256℃，纺丝速度为1200m/min，

通过环吹风对喷丝板喷出的纤维丝进行风冷，环吹风的温度为10℃，风压为40kpa，风速为1.2m/s，再将该纤维丝牵引拉伸3倍，牵引拉伸温度为60℃。

由36根对照例所制得的纤维丝按照20个/m的捻度均匀加捻在一起形成丝束，测得该丝束的断裂强度为3.87cn/dtex。

对比实施例1

相比于上述实施例1，纤维丝经过烘道的高温降解处理后，未及时进行冷吹降温控制，其余组分及操作均同实施例1：

(1)同实施例1的步骤(1)；

(2)同实施例1的步骤(2)；

(3)将步骤(2)中得到的纤维丝于390℃的高温烘道中传输通过，纤维丝的传输速度为1200m/min，控制纤维丝于高温烘道内的通过时长为3.5s，任由传输离开高温烘道后的纤维丝自然冷却。

由36根对比实施例1所制得的纤维丝按照20个/m的捻度均匀加捻在一起形成丝束，测得该丝束的断裂强度为1.59cn/dtex。

上述各实施例、对比例中，断裂强度的大小是在加捻后的丝束热粘合之前所检测的，因此丝束中各单丝纤维之间无相互粘结作用，所测得的断裂强度也就真实反映了纤维单丝本身的断裂强度：其中，实施例1相比于对照例，断裂强度有所下降，但下降幅度不大，依然能保证纤维丝的使用性能，这是因为与对照例相比，实施例1经过了高温烘道后发生一定的降解，但控制降解发生在了纤维表层并不是太深的位置，因此对力学性能的影响有限；而对比实施例1中，纤维丝经高温烘道处理后没有及时人为冷却干预，导致纤维丝离开烘道后携带的高温使其进一步降解，因此断裂强度有明显下滑。

再将上述各实施例、对比例中加捻所得到的丝束(均为1m长)伸直着平放于135℃的烘箱内(在无压力状态下)热处理5分钟，然后取出丝束并自然冷却至常温(25℃，下同)。再将各丝束分别剪断成长度相等的10段，这样，每根原丝束相当于被剪了9刀，也就在每根原丝束上形成了18个剪切面(横截面)，通过扫描电子显微镜放大，依次观察这18个剪切面，并依次记录下各剪切面中与其他纤维存在粘结融合状态的纤维单丝的数量，然后按如下公式计算出原丝束中纤维单丝的粘合率，计算结果如表1所示：

这18个剪切面中所显示的、与其他纤维存在粘结融合状态的纤维单丝的数量之和÷这18个剪切面中所显示的所有纤维单丝的数量总和(即18×36＝648根)×100％＝丝束中纤维单丝的粘合率

表1

从上表中结果来看，本方案的纤维丝表层已经充分达到了热粘合的要求。