循环再利用低熔点聚酯纤维的优化方式

目前低熔点聚酯已被广泛应用于非织造布行业来改善各纤维之间的黏结性能。它是一类比常规聚酯熔点低的改性共聚酯，熔点范围在90～240℃，大都通过两种或两种以上的二元酸和二元醇，采用共聚的方法使其结晶度、玻璃化温度、熔点大大下降，以满足热熔胶的特殊要求。化学法循环再利用制备低熔点聚酯的过程如图7-13所示。

图7-13　化学法循环再利用制备低熔点聚酯

循环再利用低熔点聚酯纤维利用废聚酯、纺织材料为原料，通过智能自动配料（配比、自动混合和输送）、沉降—鼠笼二级串联成膜的“微解聚—调质调黏”、高效梯度过滤等集成技术为基点制备高品质再生聚酯熔体；采用“以新包旧”的方式通过双温控纺丝箱体获得多元化低熔点再生聚酯初生纤维；采用低于常规聚酯（PET）玻璃化温度20～22℃的水浴拉伸技术和低温定型后处理等技术获得品质稳定的低熔点再生聚酯纤维。开发以废聚酯、纺织材料制作的再生聚酯为内芯、以改性聚酯为外皮的系列复合低熔点聚酯短纤维产品。提升再生聚酯纤维制性能及品质，实现再生聚酯纤维在汽车内饰、家纺、服饰领域的应用，提高产品附加值。

（一）主要考核指标

1.低熔点再生聚酯短纤维性能指标

低熔点聚酯（LPET）/再生聚酯（R-PET）复合短纤维质量指标见表7-5。

表7-5　低熔点聚酯/再生聚酯复合短纤维性能指标

续表

2.再生聚酯熔体均质化效果

熔体黏度：0.635～0.675dL/g；熔体过滤精度：<50μm。

（二）循环再利用低熔点聚酯纤维“以新包旧”皮芯复合纤维纺丝成形

1.循环再利用低熔点皮芯复合短纤

循环再利用低熔点皮芯复合短纤，是指皮层采用低熔点聚酯（可用再利用聚酯），芯层采用再利用聚酯的复合短纤（复合比以30∶70居多），主要用于非织造布、造纸、喷胶棉等，利用其在一定温度下低熔点表皮软化、熔融，发生黏性流动，在低熔点复合纤维与其主体纤维网交叉点形成黏合作用。

2.循环再利用低熔点聚酯纤维喷丝板设计

复合异形纺丝组件是制备复合异形纤维的核心部件，喷丝板导孔、过渡孔及微孔的加工精度、表面质量是影响熔体流动及纤维成形的关键因素，因此，复合异形纺丝组件的加工制造关键技术及相应的加工工艺优化，高精度检测装备研制是复合异形纤维制备的前提条件。

皮芯型复合纺丝组件，其关键零部件为两种聚合物熔体进入喷丝板之前的一块分配板，一般的分配板结构实物图如图7-14所示。

图7-14　皮芯型复合纺丝组件结构示意图

针对低熔点聚酯熔体和再生聚酯熔体的特点，结合皮芯复合纺丝工艺，在保证两种熔体在喷丝头挤出处的熔体黏度尽可能相近的前提下，通过模拟计算喷丝孔出口熔体的剪切速率，设计出适合“以新包旧”、能够稳定复合纺丝的喷丝板和分配板。从根本上杜绝因为两种熔体黏度差相差过大所导致的熔体在复合界由严重迁移与形变所导致的黏板或破皮。通过增加芯层的内径，使其相对原生聚酯芯层的直径增加了0.018mm，并且控制加工精度为±0.002mm，满足以旧包芯低熔点聚酯纤维的制备。

根据设计的纤维截面形状，由常规聚酯作为芯部，低熔点聚酯作为皮层，构成皮芯复合异形纤维。所以由分配板将LPET分配至RPET周围，喷丝板导孔大于与其同轴心的分配板下孔，让LPET从缝隙中进入喷丝孔，将PET包裹，最后由微孔喷出。根据工艺要求及纺丝设备条件，设计双组分十字皮芯型纤维的规格为5dpf。喷丝板组件如图7-15所示。

图7-15　喷丝板组件(www.xing528.com)

（三）皮芯复合纤维后加工

1.牵伸机设计

由于皮层聚合物的熔点低，低熔点聚酯复合纤维拉伸定型工艺中温度的设定需要综合考虑，既要保证纤维的充分拉伸，又不能使纤维软化黏结。一级拉伸采用受热较均匀的水浴（含有油剂）加热方式。拉伸温度低于玻璃化温度Tg时，纤维不能被正常拉伸，实际控制在55～65℃较合适。当纤维经过第一级拉伸后，取向度和结晶度有所提高，进行第二级拉伸需采取更高的温度，采用蒸汽加热，温度控制在65～75℃。低熔点皮芯复合初生纤维的拉伸倍率的选定可参照常规涤纶，拉伸倍数的选择在初生纤维的自然拉伸倍数和最大拉伸倍数之间，第一次拉伸倍数控制在总拉伸倍数的85%左右。然后根据成品的纤度、断裂强度和断裂伸长对拉伸比进行微调。

同时针对低熔点聚酯纤维玻璃化温度低、不结晶、拉伸点长的特点，在一道牵伸机、二道牵伸机和三道牵伸机牵伸辊上设计冷冻水降温夹套，用来转移牵伸过程中纤维表面的潜热。另外，通过加长一道牵伸机和二道牵伸机之间的长度的方式，使得纤维的牵伸点在牵伸槽中完成充分地拉伸，牵伸槽长度约3m，而低熔点牵伸槽长度为4.5m。

2.卷曲机的设计

通过在卷曲机辊、卷曲刀和侧刀板上设计冷媒交换装置，快速地转移纤维因受压和牵伸过后纤维残留的余热。

松弛热定型机的设计：针对纤维定型温度低，以水为热媒代替蒸汽或导热油来用低焓值的水为热媒，采用高精度的气动薄膜阀、温控阀来控制烘箱的温度，确保烘箱的温度波动在0.5℃以内。

3.纤维松散性的优化设计

针对低熔点聚酯纤要具有良好的松散性，从切断刀盘、曳引机、风送设备、纤维输送装置等多方面进行优化设计，满足客户对纤维松散性的需求。

通过上述设备的优化及采用低于常规聚酯玻璃化温度20～22℃的油浴对纤维进行拉伸并快速释放牵伸过程中释放的大量潜热，有效地解决了常规低熔点聚酯纤维拉伸点差异大导致的牵伸困难的问题；纤维进入以冷冻水作为冷媒的卷曲机，赋予纤维适当的卷曲、蓬松性能和梳理性能；然后纤维进入以水为热媒的低焓值的松弛热定型中对纤维进行定型，解决复合纤维短暂开停车出现的纤维粘连的难题，低熔点再生聚酯纤维的品质得到全面提升。

（四）国内外同类技术

表7-6为国内外4.44dtex×51mm低熔点聚酯短纤维产品主要指标对照。

表7-6　国内外4.44dtex×51mm低熔点聚酯短纤维产品主要指标对照表