一种功能性涤纶纱线的制备方法

技术领域

本发明属于纺织方法中的纱线制作技术领域，特别是针对现有的涤纶纱线的制备方法予以改进所提出的一种功能性涤纶纱线的制备方法。

背景技术

聚酯纤维，俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物。于1941年发明，在化学纤维中可纺性高、纺丝条件要求低、产量大、成本低，是当前合成纤维的第一大品种，其占比超过合成纤维总量的74％。聚酯纤维最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力，其坚牢耐用、抗皱免烫、不粘毛。涤纶聚酯纤维性能优点总结阐述如下：(1)强韧度高。短纤维强度为2.6～5.7cN/dtex，高强力纤维为5.6～8.0cN/dtex。由于吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同。耐冲击强度比锦纶高4倍，比黏胶纤维高20倍；(2)弹力好。弹力接近羊毛，当伸长5％～6％时，几乎完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。弹性模数为22～141cN/dtex，比锦纶高2～3倍。涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力，因此，其坚牢耐用，抗皱免烫；(3)耐热性。涤纶是通过熔纺法制成，成形之后的纤维可又再经热熔化，属于热塑纤维。涤纶的熔点比较高，而比热容和导热率都较小，因此涤纶纤维的耐热性和绝热性要高些，是合成纤维中最好的；(4)耐腐蚀。涤纶面料可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸等酸性腐蚀剂，耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。还有较强的抗酸碱性，抗紫外线的能力；(5)耐光性好。涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力强，几乎与腈纶不相上下。

涤纶纱线是指以涤纶为原料纺成的纱线。通常的“纱线”是指“纱”和“线”，在服装材料学中定义为：“纱”是将许多短纤维或长丝排列成近似平行状态，并沿轴向旋转加捻后组成具有一定强力和线密度的细长体；而“线”是由两根以上的单纱捻合而成的股线。纱是棉、毛、麻、化学纤维等将纤维拉长加捻纺成的细缕(通常用作织布的原材料)，再用棉、麻、丝、毛等细缕材料拈成的多股细缕，称之为线。纱线是进行后续纺织品制作、加工的基础原料。

我国涤纶纤维行业经过二十多年的高速发展，现在已成为世界上涤纶产量最大的国家，产量占世界的近70％。根据中国化纤协会统计，2016-2021年中国涤纶行业产量增长稳定，2021年末，中国涤纶行业产量5363万吨，比上年增加440.25万吨，同比增长8.94％；图1给出了2016-2021年我国涤纶产量及增速(来源：智研咨询发布的《2022-2028年中国涤纶长丝行业发展动态及投资规划分析报告》)。

传统涤纶聚酯纤维的制备方法为熔纺法，该方法是将聚合物加热熔融，通过喷丝孔挤出，在空气中冷却固化形成纤维的化学纤维纺丝方法。用于熔体纺丝的聚合物，必须能熔融成粘流态而不发生显著分解。聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维都可采用熔体纺丝法生产。但该方法获得的涤纶聚酯纤维性能存在以下缺陷：(1)吸湿性差，回潮率低，标准状态下涤纶回潮率为0.4％，低于腈纶(1％～2％)和锦纶(4％)。涤纶的吸湿性低,故其湿强度下降少，织物洗可穿性好；涤纶分子中除了存在两个端醇羟基之外，并无其他极性基团，因而涤纶纤维亲水性差，回潮率低，吸湿性差。加工及穿着时静电现象严重，织物透气性和吸湿性差；(2)染色性差，涤纶分子链上因无特定的染色基团，而且没有极性基团，极性较小，吸湿、亲水性差，染色困难，易染性较差，染料分子不易进入纤维；(3)易起球，涤纶纤维间抱合力小、纤维强力高、延长能力好，特别是耐弯曲疲劳、耐扭转疲劳与耐磨好，故纤维容易滑出织物表面，在静电作用下表面容易形成小球后又不易脱落；(4)手感硬，亲肤性差，强度高干态强度为4～7cN/dex,湿态则下降，因为高强度的关系，涤纶的手感偏硬，亲肤性差，穿着不舒适；(5)冬凉夏闷，气温较低的条件下，涤纶纤维因为吸湿性、透气性较差，皮肤表面气体沉积，在蒸发过程中会带走皮肤表面的热量，使得热量流失；气温较高的条件下涤纶纤维因为透气性差，汗液和气体都会闷在织物内，造成皮肤呼吸不顺畅，闷热；(6)不具备抗菌抑菌的功能，都是通过后整理获得，不稳定、不长久；(7)织物或纺织品产品穿着时易脱落，涤纶纤维强力高、延长能力好，特别是耐弯曲疲劳、耐扭转疲劳与耐磨好，因此纤维表面过于顺滑，织物或纺织品产品穿着时易脱落。

发明内容

本申请就是针对现有熔纺法所制备涤纶纤维吸湿性差、染色性差、易起球、手感硬，亲肤性差、透气性较差、穿着时易脱落的缺陷提出制备方法上的改进。

为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种功能性涤纶纱线的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

S1：将分别经过预取向丝工艺(POY)和全拉伸丝工艺(FDY)所形成纤维丝进行并纱；该并纱过程的温度不低于200℃，同时在并纱过程中对纤维长丝表面喷涂碱性催化剂发生皂化反应以增加弹性，这里的碱性催化剂为现有传统的碱性催化剂；并纱过程中的拉比强度按照POY弹拉比参数设置；经过此工艺步骤后的单丝从束状分散成网络状，选择的碱性催化剂可以是碱性有机硅高分子化合物类催化剂；

S2：经过S1步并纱处理的涤纶纤维在不低于50℃的条件通过银离子助溶剂实施共浴处理，充分将银离子渗透至纤维分子中，这里的银离子助溶剂通常选择为有效成分为氯化银的助溶剂；

S3：对经过S2处理的纤维实施低温脱水迅速冷却，待纤维分子结构稳定后通过纤维丝假捻、合股、并捻后经过低温热箱实施低温定型；

S4：将S3步定型好的纤维进行空气倍捻，实施倍捻的纤维单丝状态处于网络状同时在空气倍捻时对网络状的单丝实施散状网络打点；

S5：对S4的纤维实施蒸丝定型处理，保证制备处理后的纤维性能稳定，最后进行恒张力络筒完成功能性涤纶纱线的产品制备。

上述S3中实施低温脱水迅速冷却的温度为40℃～50℃，通过低温热箱进行低温定型的温度为不高于35℃；其合股、并捻过程是通过假捻对两种纱线两端各进行S捻和Z捻合股后的并捻过程。

上述S4步实施实施散状网络打点的倍捻纤维单丝表面呈现不规则的纹路，且散状网络打点的网络点为非规则网络点。

本申请在S1步骤的材料端选择了预取向丝poy化纤(经高速纺丝获得的取向度在未取向丝和拉伸丝之间的未完全拉伸的化纤长丝)和FDY全拉伸丝(纺丝过程中引入拉伸作用从而获得具有高取向度和中等结晶度的卷绕丝)进行并纱结合了两种四线纤维的特点。同时，由于涤纶分子中约含有46％的酯基，酯基在200摄氏度以上时能发生水解、热裂解，遇碱性催化剂则皂解，使聚合度降低。利用该皂化反应产生醇和羧酸盐及羧酸盐在水中更易离解为相应的羧酸根离子和水合氢离子，让单丝从束状分散成网络状，对于涤纶纤维的吸湿、亲水性有了很大的改善，并更易染色，同时不影响色牢度。

上述S2步骤经过银离子助溶剂实施共浴处理可以增加涤纶纤维的抗菌、抑菌的功能，并可以保持长久性能。

上述S3步骤中的假捻、合股、并捻过程，可以提高纱线的蓬松度，为后续的倍捻工艺提供保证。

上述S4步骤中的空气倍捻将束状单丝通过挤压空气方式吹散为网络状，并同时将散状网络点打在网络状的单丝上，改变了传统的束状网络点，网状网络点的好处就是更好的增加单丝之间不规则的形状和支撑，手感更接近棉质感，同时具备储存空气的作用，起到隔热、恒温调控的作用。此外，网状单丝表面呈现不规则的纹路，也起到止滑作用。不规则的网络点也解决了单丝易滑出织物表面形成球状物的问题，解决起毛起球的问题。由于单丝网络结构中层会储存空气，在热胀冷缩的条件下，温度高的情况下，皮肤表面出汗，纤维可以迅速吸湿，让纤维受热吸湿的条件下迅速膨胀，增加纤维表面与空气的接触面积，挤压出储存的空气，起到速干的目的，让皮肤表面处于凉爽感；气温低的情况下，纤维收紧，阻隔网络状单丝中间储存的空气，让空气起到隔热保温的作用，因此纤维具备了恒温调控的作用。

综上所述，本申请通过制备方法上的改进提高涤纶聚酯纤维的吸湿性、染色性、抗起球性、恒温调控性及抗菌抑菌性，从而到达速干、易染色、减少静电、柔棉手感的效果及减少滑纱的作用。

附图说明

图1是2016-2021年我国涤纶产量及增速。

具体实施方式

为更清楚的理解本申请的技术方案内容，下面对功能性涤纶纱线的制备方法具体描述如下：

S1：将POY和FDY的涤纶纤维丝进行并纱，利用两种纤维分子拉伸状态不同的特点，在200度高温下表面喷洒特制含碱性的催化剂进行加弹工艺，拉比按照poy加弹拉比进行，在高温环境下，遇碱性催化剂加弹，让纤维中分子部分发生皂化反应，让单丝从束状分散成网络状。该过程可以增加纤维的回潮率，增加吸湿、亲水性，同时也改善染色条件。

S2：在涤纶纤维分子处于活跃状态下，在高温状态下加入含有银离子的助剂共浴处理，让阴离子更容易进入到纤维分子中，增加抗菌、抑菌的功能，并可以保持长久性能。

S3：纤维脱水低温迅速冷却，让纤维的分子结构迅速稳定，通过假捻对两种纱线两端各进行S捻和Z捻合股再一起并捻，再通过第二个低温热箱做低温定型。

S4：将定型好的纤维进行一次空气倍捻，现在纤维的单丝状态处于网络状，在进行空气倍捻时将散状网络点打在网络状的单丝上，改变了传统的束状网络点，网状网络点的好处就是更好的增加单丝之间不规则的形状和支撑，手感更接近棉质感，同时具备储存空气的作用，起到隔热、恒温调控的作用。网状单丝表面呈现不规则的纹路，同时起到止滑作用。不规则的网络点也解决了单丝易滑出织物表面形成球状物的问题，解决起毛起球的问题。由于单丝网络结构中层会储存空气，在热胀冷缩的条件下，温度高的情况下，皮肤表面出汗，纤维可以迅速吸湿，让纤维受热吸湿的条件下迅速膨胀，增加纤维表面与空气的接触面积，挤压出储存的空气，起到速干的目的，让皮肤表面处于凉爽感；气温低的情况下，纤维收紧，阻隔网络状单丝中间储存的空气，让空气起到隔热保温的作用，因此纤维具备了恒温调控的作用。

S5：蒸丝定型处理，让制备、处理后的纤维性能稳定下来，再进行最后一次恒张力络筒产品完成。

本发明中的具体实施例仅是对本发明的解释，其并不对本发明限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。