專利名稱：超細旦聚氨酯長絲的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學纖維，具體地說是制造一種超細旦聚氨酯復合長絲及其制備方法。
背景技術：
海島型復合纖維是制造超細纖維的新技術，它由兩種聚合物通過雙螺桿復合紡絲機分別熔融，進入海島型噴絲組件，海與島兩種熔體通過各自的流道，在噴絲孔入口處匯合，一并擠出成型。在海島長絲中，每根纖維含有許多島微纖，該長絲做成機織物或針織物后，將海組分溶解，島組分就成為超細纖維，組成織物的基材。用海島法生產滌、錦等超細長絲早有生產，但到二十世紀后期，由于水溶性聚酯的合成，使海組分的溶解比較方便，因此海島纖維出現蓬勃發展的形勢。這種化纖新產品，纖維很細，島分離后其單絲纖度可達到0.1dtex以下，所得織物特別柔軟，是仿麂皮、桃皮絨，超高密織物等高檔紡織品的重要原料。但是這類海島纖維缺乏高彈性，在彈性織物的應用領域有一定的局限性。
氨綸具有優越的彈性，廣泛應用于針織內衣、連褲襪、彈性絲襪、運動衣、緊身衣、襪口等領域。它是聚氨酯通過干法、濕法等紡絲法制成彈性纖維。1967年日本的日清紡推出了熔融紡制造氨綸的技術。近年來，這一工藝日趨成熟，其優點是設備簡單，投資少，見效快，不使用溶劑，無環境污染，是有發展前景的紡絲技術。氨綸是目前各種綜合性能最好的彈性纖維(合成纖維工業22(2)，17～19，1999；22(3)，38～40，1999；23(1)，37～40，2000；23(4)，50～52，2000；23(6)，22～25，2000；合成纖維，28(5)，25～28，2000)。然而，由于聚氨酯熔體粘彈性比較大，試圖通過紡程上高速拉伸變細有一定困難，若要提高熔融溫度來降低粘彈性，又受到熱穩定性的制約，因此聚氨酯制造超細旦絲有一定的技術難度。另一方面，聚氨酯在成纖過程中易產生粘結、并絲，因此氨綸大多紡制少孔絲或單孔絲，單絲纖度較大。通常說的氨綸細旦絲如40dtex，是指復絲纖度，其單絲纖度也有5～6dtex。

發明內容
本發明的目的是提供一種超細旦聚氨酯復合長絲。
本發明的目的還提供一種上述超細旦聚氨酯復合長絲的制造方法。
由于聚氨酯熔體粘彈性高，影響紡程中高速拉伸細化；纖維之間摩擦力比較大，易產生粘連、并絲等問題，也造成制造超細旦纖維的困難；由于聚氨酯是軟段和硬段交替的嵌段共聚物，它的機械特性是易拉長，又易彈回去，因此卷繞絲實施后拉伸，張力比較大，容易斷絲。所以氨綸一般只在紡程上稍作拉伸就為成品，這也使氨綸單絲纖度較大，而強度又較低。
以往的海島復合紡絲可獲得超細纖維，但現有的產品都是錦、滌等海島纖維，聚合物本身缺乏彈性，因此不適合作為高彈性纖維的原料。
本發明的超細旦聚氨酯復合長絲系由低密度聚乙烯包裹聚氨酯的海島型復合長絲，低密度聚乙烯和聚氨酯重量比為0.4～1.5∶1，其纖密度為150～200dtex，纖維斷裂強度1.9～2.1CN/dtex，斷裂伸長率100～150％，海組分溶解后單絲纖度為0.08～0.3dtex。
本發明在原料的選擇方面采用彈性大，熱穩定性良好的聚酯型聚氨酯作為海島纖維島的組分。以可溶性低密度聚乙烯為海的組份，該聚合物與聚氨酯不會發生反應，當海組分被溶解時，對聚氨酯沒有影響，以確保島微纖的生成。同時該聚乙烯的紡絲溫度可與聚氨酯匹配。
本發明的加工技術，是采用雙螺桿復合紡絲技術，將聚氨酯和低密度聚乙烯分別熔融，在海島型噴絲組件中，兩種熔體分別流動，在噴絲孔入口處匯合，此時彈性的聚氨酯熔體被非彈性的聚乙烯熔體包圍，復合熔體的粘彈性相對降低，有利于紡絲速度的提高和紡程中絲束的拉伸細化。第二，在每一根復合纖維中，聚氨酯熔體被分割為十多股至數十股細流，每股細流由于聚乙烯熔體的包裹，阻止了聚氨酯熔體細流的合并和粘連，為制造超細旦氨綸創造了條件。第三，由于非彈性的聚乙烯成份的摻入，使聚氨酯纖維的高回彈性在拉伸過程中產生的高張力得以緩解，使后拉伸過程有了實施的可能，有利于纖維拉伸變細。纖維的后拉伸也提高了纖維的強度，一般氨綸的斷裂強度為0.8～1.3CN/dtex，本發明超細旦海島聚氨酯長絲斷裂強度為1.9～2.1CN/dtex，對紡織后加工也提供了更好的機械強度。
(1)工藝本發明的制備工藝，如圖1所示。
(2)原料本發明的制備方法中采用熱穩定性良好的聚酯型聚氨酯(TPU)彈性體作為島組分。其切片硬度77邵A，密度1.13g/cm3，熔點160℃，熱分解溫度250℃開始。
海組分的選擇條件是①易溶解于某種溶劑中，但該溶劑不溶解聚氨酯；②與聚氨酯不發生反應；③紡絲溫度與聚氨酯接近。根據以上要求選擇低密度聚乙烯為海組分原料。根據試驗情況，采用的低密度聚乙烯熔融指數為26～50。熔點108℃，軟化點80℃，密度0.92g/cm3。
(3)紡絲設備本發明使用的紡絲設備是雙螺桿復合紡絲機，海島紡絲板規格可按需調整，如16～37等數拾島數的海島組件，本實施例采用現有噴絲板的規格孔徑×孔數×島數為0.3mm×16×16。螺桿各區和紡絲箱體溫度自動控制。螺桿和計量泵由變頻調速控制。
(4)工藝參數本發明的制備工藝參數如下
①切片干燥聚氨酯切片使用真空干燥箱，干燥溫度90～95℃。
真空度6×10-2Pa，時間48小時。切片含水率控制在0.01％以下。
低密度聚乙烯切片由于聚乙烯本身不含水，為了確保紡絲順利進行，用70℃熱風干燥數小時，將切片表面吸附的水份去除。
②紡絲工藝參數原料配比聚氨酯/聚乙烯重量比為1∶0.4～1.5；計量泵規格0.6ml/rep；計量泵轉速根據成品纖度、原料配比、紡絲速度、拉伸倍率計算，聚氨酯熔體密度以1.0g/cm3，聚乙烯熔體密度以0.85g/cm3計算。
螺桿轉速根據熔體粘度情況，TPU螺桿壓力較高，調節到60～100kg/cm2，螺桿轉速10～20rep/min。LDPE螺桿壓力較低，調節到40～60kg/cm2，螺桿轉速為20～30rep/min；紡絲速度300～800m/min；熔融紡絲溫度TPU為180～245℃；LDPE為170～270℃；冷卻溫度10～20℃。
③卷繞工藝參數導絲盤速度300～800m/min；上油盤轉速18～20rep/min；油劑濃度12～15％重量的氨綸油劑的水溶液；卷繞速度300～800m/min。
④拉伸工藝參數上油濃度8～10％重量的氨綸油劑的水溶液；牽伸速度60～90m/min；
牽伸介質空氣；牽伸溫度室溫；牽伸倍數3～4倍。
(5)纖維成品性能①纖密度(dtex)150～200，海組分溶解后，單絲纖度為0.08～0.3dtex；②斷裂強度(CN/dtex)1.9～2.1；③斷裂伸長率(％)126.6；④100％彈性回復率(％)99；⑤松弛熱定型后100％彈性回復率(％)90；⑥含水率(％)1.51；⑦含油率(％)3.8。
本發明的優點①.本發明采用熔融紡生產超細旦聚氨酯復合長絲，紡絲速度較高，根據產品規格要求，紡速可控制在300～800m/min，比干紡氨綸紡速200～600m/min稍高，比濕法氨綸紡速50～150m/min提高5～6倍。
②.本發明采用海島型復合紡絲生產超細旦聚氨酯復合長絲，可增加噴絲板的孔數。與干法紡氨綸的少孔絲相比，產量將提高3～5倍。
③.本發明所制得的超細旦聚氨酯復合長絲，島分離后單絲纖度0.08～0.3dtex，比常規細旦氨綸單絲纖度小10余倍。
④.本發明所得的超細旦聚氨酯復合長絲的性能，可滿足紡織后加工的需要。開發了高彈性、柔軟型的彈性機織物、針織品、仿麂皮、緊身衣、運動服等高級紡織品。
⑤本發明方法簡便，適合工業化生產。


圖1是本發明的超細旦聚氨酯復合長絲工藝的流程圖。
具體實施例方式通過下述實施例將有利于理解本發明，但并不能限制本發明的內容。
上述實施例中所采用工藝如圖1，工藝參數除實施例描述外同前所述。
實施例1TPU/LDPE(MI＝50)紡絲工藝TPU泵供量13.5g/min，熔融紡絲溫度180～245℃，螺桿轉速12rep/min，螺桿壓力70kg/cm3。
LDPE泵供量9.6g/min，熔融紡絲溫度150～245℃，螺桿轉速21～22rep/min，螺桿壓力52～62kg/cm2。
紡絲速度300m/min，在紡絲正常后，繼續提高紡絲速度至800m/min都能順利卷繞。當紡絲速度提高到900m/min，出現毛絲，因此紡絲速度應控制在800m/min以下。
上述300m/min紡速的卷繞絲，拉伸3倍，纖維斷裂強度為1.75CN/dtex，斷裂伸長率為115.3％，拉伸5倍，纖維斷裂強度為1.94CN/dtex，斷裂伸長率為88.5％。
實施例2TPU/LDPE(MI＝50)紡絲工藝TPU泵供量13.5g/min，熔融紡絲溫度180～235℃，螺桿轉速12rep/min，螺桿壓力97kg/cm3。
LDPE泵供量11.5g/min，熔融紡絲溫度160～235℃，螺桿轉速29rep/min，螺桿壓力60kg/cm2。
以上工藝拉伸3.7倍，纖維斷裂強度為1.2CN/dtex，斷裂伸長率為134.8％。
實施例3TPU/LDPE(MI＝38)紡絲工藝
TPU泵供量13g/min，熔融紡絲溫度190～245℃，螺桿轉速12～13rep/min，螺桿壓力67kg/cm3。
LDPE泵供量8.5g/min，熔融紡絲溫度190～275℃，螺桿轉速29rep/min，所得纖維拉伸3.3倍，該長絲纖密度為154dtex，纖維斷裂強度為2.09CN/dtex，斷裂伸長率為126.6％，該纖維TPU含量為60％，纖維斷裂強度較高，斷裂伸長率較大。將該長絲經甲苯萃取后，單絲纖度為0.3dtex。
實施例4TPU/LDPE(MI＝38)紡絲工藝TPU泵供量9.5g/min，熔融紡絲溫度190～245℃，螺桿轉速12rep/min，螺桿壓力58kg/cm3。
LDPE泵供量11.9g/min，熔融紡絲溫度190～275℃，螺桿轉速28rep/min，螺桿壓力46kg/cm2。上述卷繞絲，拉伸2.74倍，纖維斷裂強度為0.67CN/dtex，斷裂伸長率為143％，該纖維TPU含量為45％，可以紡絲，但成品絲斷裂強度偏低。
權利要求
1.一種超細旦聚氨酯長絲，系由低密度聚乙烯包裹聚氨酯的海島型長絲，低密度聚乙烯和聚氨酯的重量比為0.4～1.5∶1，其島分離后島微纖纖度為0.08～0.3dtex。
2.如權利要求1所述的超細旦聚氨酯長絲，其特征是該長絲纖密度為150～200dtex，斷裂強度為1.9～2.1CN/dtex，斷裂伸長率為100～150％。
3.如權利要求1所述的超細旦聚氨酯長絲的制備方法，其特征是采用雙螺桿海島型復合紡絲法，將聚氨酯作為島的組分，低密度聚乙烯作為海的組分，通過雙螺桿及其海島型紡絲板進行紡絲、冷卻、上油、經導絲盤卷繞成筒、又經后拉伸制得成品，其中低密度聚乙烯和聚氨酯重量比為0.4～1.5∶1。
4.如權利要求3所述的制備方法，其特征是所述的紡絲中，紡絲速度為300～800m/min，熔融紡絲溫度為聚氨酯180～245℃，低密度聚乙烯170～270℃，紡速為300～800m/min。
5.如權利要求3所述的制備方法，其特征是所述的上油是通過含8～15％的重量的氨綸油劑的水溶液，轉速為18～20rep/min的上油盤進行紡絲上油。
6.如權利要求3所述的制備方法，其特征是所述的導絲盤速度是300～800m/min。
7.如權利要求3所述的制備方法，其特征是所述的卷繞速度為300～800m/min。
8.如權利要求3所述的制備方法，其特征是所述的拉伸在空氣中進行，牽伸速度為60～90m/min，牽伸倍數3～4，牽伸溫度為室溫。
全文摘要
本發明涉及一種超細旦聚氨酯長絲和制備方法。該長絲是以低密度聚乙烯為海組分，聚氨酯為島組分的海島型超細旦聚氨酯長絲，其中低密度聚乙烯和聚氨酯的重量比為0.4～1.5∶1。島分離后單絲纖度為0.08～0.3dtex，成品絲纖密度150～200dtex，纖維斷裂強度為1.9～2.1CN/dtex，斷裂伸長率100～150％。采用雙螺桿海島型復合紡絲、冷卻、上油、經導絲盤卷繞成筒、再通過后拉伸制得成品。紡絲速度快、可實施多孔紡，適于工業化生產。
文檔編號D01D5/12GK1667167SQ200510023909
公開日2005年9月14日 申請日期2005年2月7日 優先權日2005年2月7日
發明者郁崇文, 金惠芬, 顧宇霆, 陸建忠, 王一鳴 申請人:東華大學, 無錫雙象超纖材料股份有限公司