CN102330159A

CN102330159A - 一种工业丝生产工艺

Info

Publication number: CN102330159A
Application number: CN201110136737A
Authority: CN
Inventors: 高莉萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开了一种工业丝生产工艺，采用纺丝和拉伸一步法，包括：固相增粘、熔融纺丝、高温拉伸、热定型、卷绕成型。本发明采用创新的5对热辊拉伸热定型工艺，与传统的4对热辊拉伸热定型相比，采用2级热拉伸，2级热定型的处理方法，有效降低了纤维的拉伸速度，延长了纤维的热定型时间，使得纤维具有均匀稳定的取向结构，在保证产品物理性能的同时，优化了纺丝的状况，利用本发明方法制备的超高强涤纶工业长丝具备强度高、伸长与干热收缩合理、耐热性能好、耐冲击耐疲劳性能好的优点。

Description

一种工业丝生产工艺

技术领域

本发明公开了一种超高强涤纶工业长丝的生产工艺，属于纺织技术领域。

背景技术

涤纶自上世纪50年代问世以来，在工业用途上的开发取得了很大的进展。涤纶超高强工业长丝因其具有强度特别高的特点，广泛用于织造吊装带、线绳、拉索等。

目前，国内生产的一般为普通高强涤纶工业长丝，其质量如下：断裂强度为7.8～8.0cN/dtex，干热收缩率为8～13％，5％定伸长负荷＜4cN/dtex。普通高强丝只能用来制成一般的工业产品，而且与高性能的产品相比，制造可以吊装相同负荷的产品，需要使用更多根数的原丝，对下游用户来说在经济上也是不合算的。近年来，由于高强涤纶工业长丝在军事装备等领域的广泛应用，对于其强度又提出了更高的要求，因此研制一种更高强度的涤纶工业长丝显得极为迫切。

我们分析认为，国内工业丝厂家只所以没有生产出强度≥8.3cN/dtex且伸度及干热收缩率均合乎要求的涤纶工业丝产品，究其原因有以下几点：

1、对固相增粘(SSP)工艺的研究不够，对其相关参数的重要性未引起足够的重视

2、纺丝速度不够，仅为2000～2200m/min

3、拉伸辊温度与各阶段牵伸倍数选择不当；工艺上对最终牵伸倍数的选择较低，一般为4.0～5.2

4、牵伸时未选择合理的松驰比

发明内容

本发明的目的在于采用一种纺丝、拉伸一步法的超高强涤纶工业长丝的制备工艺，用该工艺制备的涤纶工业长丝具有断裂强度高、断裂伸长与干热收缩率指标合理的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种超高强涤纶工业长丝的制备工艺，采用纺丝和拉伸一步法工艺，包括：

1、固相增粘：普通的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)切片在聚合反应器中经固相聚合成为可以生产工业丝的工业级高粘切片；本发明优选采用在屋脊式聚合反应器中完成整个缩聚过程，这样在整个缩聚过程中，切片完全以平推流的形式在预热器内流动，所以能够保证所有的切片在预热器内停留时间的一致性，整个工艺流程中没有机械搅拌，切片在一个温和的环境下进行固相增粘，这样在增粘过程中不会产生额外的粉尘，保证了高粘切片的纯净度和粘度均匀性，由SSP至纺丝料仓的输送采用低压低速的密相输送技术，整个输送系统都使用纯净的氮气作为工作介质，避免产生粉尘，螺杆入口由于氮气保护也不会发生降解。

2、熔融纺丝：高粘切片经螺杆挤出机熔融挤压，从喷丝孔喷出后，经缓冷，侧吹风冷却成型后上油。

3、高温拉伸、热定型：采用5辊牵伸工艺，两级拉伸、两级热松弛，第一步拉伸温度125～135℃，拉伸比为3.8～4.2，第二步拉伸温度235～245℃，拉伸比为1.42～1.45，总拉伸比为5.7～6.0，第一步热定型温度245～250℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度240～250℃，松弛比7.4～7.6％，总松弛比为11％～12％；不同的松弛比和两级松弛的对应关系与产品的性能对比表：

由上表可以看出，总的松弛比、卷绕张力与断裂强度成近似线性关系，总松弛比越大，卷绕张力越小，产品的断裂强度越高，但是在两级松弛的对应关系上，如果一级松弛过大，纺况总是不理想，丝条在最后一对热辊上跳动比较明显，容易产生断头。因为在松弛过程中，由于丝条张力在后三对辊之间，逐渐减小，在几对热辊上张力传递现象比较明显，一级松弛过大，导致二级松弛过程中，丝条中张力差异变大，热辊上不同的丝束之间相对滑移，容易产生跳丝，引起断头。采用两级松弛的优点是可以延长松弛热定型的时间，使纤维中的不稳定取向结构解取向形成较大尺寸的结晶结构，但是两级松弛的配比必须合理，要尽量减少丝束张力在热辊上的传递，控制丝束在热辊上的相对滑移，因此卷绕张力与1、2级松弛比要合理搭配，才能保证稳定的纺丝状况，较佳的为：第一步热定型温度245～248℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度240～245℃，松弛比7.5％，总松弛比为11.9％～12.1％；最佳为：第一步热定型温度245℃，松弛比4.5％，第二步热定型温度240℃，松弛比7.5％，总松弛比为12％。

4、卷绕成型：将上述纤维以3000～4000米/分的的速度卷绕成型后得到成品。

本发明的有益效果为：

1、工业丝纺丝需要高粘切片，传统的聚合工艺生产的切片无法满足工业丝纺丝要求，因此必须进一步增粘，我们采用创新的一步法固相缩聚工艺，聚合反应器内为屋脊式结构，切片以平推流的形式通过反应器，通过高纯度的氮气进行加热，并带走反应生成的小分子物质，一步完成增粘，使切片的粘度由0.65上升至1.02左右。一步法工艺避免了传统固相缩聚工艺中切片的接力输送，防止在多个釜内切片的反混，保证原料高粘切片的粘度均匀性，粘度波动控制在士0.015以内，控制固相缩聚过程中的粉尘含量在50PPM以下。而传统工艺固相缩聚的粘度波动一般只能控制到士0.025，粉尘含量达到100PPM以上。原料切片精确的粘度控制，极低的粉尘含量，保证了在纺丝卷绕比较苛刻的工艺条件下，仍能够保持稳定，为后道的工艺调整提供了更大的空间。

2、本公司超高强涤纶工业丝采用创新的5对热辊拉伸热定型工艺，与传统的4对热辊拉伸热定型相比，采用2级热拉伸，2级热定型的处理方法，有效降低了纤维的拉伸速度，延长了纤维的热定型时间，使得纤维具有均匀稳定的取向结构，在保证产品物理性能的同时，优化了纺丝的状况。而且由于热辊采用多区高频电加热方式加热，热辊表面温度均一稳定，使得工艺过程控制稳定，纤维的干热收缩率波动范围比传统工艺缩小了一倍。

3、利用本发明方法制备的超高强涤纶工业长丝具有断裂强度高、断裂伸长与干热收缩率合理、耐冲击耐疲劳性能好的优点，可以很好地满足下游用户的需要。

具体实施方式

实施例一：

1、普通聚对苯二甲酸乙二脂(PET)切片经固相聚合成为可以生产工业丝的工业级高粘切片：低粘度PET切片经过回转阀定量喂入结晶器，在180℃循环热空气作用下结晶至结晶度30％，然后经过带气锁装置的回转阀喂入到屋脊式反应器，在230℃的氮气环境中进行固相缩聚，通过调节停留时间和氮气纯度，将相对粘度0.67的低粘切片增粘到相对粘度1.05的高粘切片。高粘切片被冷却到120℃时，使用氮气输送系统将高粘切片输送到螺杆挤出机料仓。

2、经螺杆挤出机熔融挤压，从喷丝孔喷出后，经缓冷，侧吹风冷却成型：熔融挤出过程中，控制螺杆出口的熔体温度300℃，经过高300mm、温度330℃的缓冷装置，再通过温度20℃、相对湿度80％的侧吹风系统延迟冷却。该过程中，控制挤出速10m/min、喷丝头拉伸比65左右。

3、经上油、拉伸、热定型、卷绕工序，得到具有超高强度、低收缩率的成品涤纶工业丝。丝束上油后经过二步拉伸、二步热定型：第一步拉伸温度130℃，拉伸比4.0，第二步拉伸温度240℃，拉伸比1.45；第一步热定型温度245℃，松弛比4.5％，第二步热定型温度240℃，松弛比7.5％；总拉伸倍率5.8，总松弛比12％。

实施例二、制备方法和设备同实施例一，所不同的是步骤3中，第一步热定型温度245℃，松弛比4.4％，第二步热定型温度240℃松弛比7.6％；总松弛比12％左右。

Claims

1.一种工业丝生产工艺，其特征在于采用纺丝和拉伸一步法，包括如下步骤：

1)固相增粘：PET低粘切片在聚合反应器中经固相聚合成为可以生产工业丝的高粘切片；

2)熔融纺丝：高粘切片经螺杆挤出机熔融挤压，从喷丝孔喷出后，经缓冷，侧吹风冷却成型后上油；

3)高温拉伸、热定型：采用5辊牵伸工艺，两级拉伸、两级热松弛，第一步拉伸温度125～135℃，拉伸比为3.8～4.2，第二步拉伸温度235～245℃，拉伸比为1.42～1.45，总拉伸比为5.7～6.0，第一步热定型温度245～250℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度240～250℃，松弛比7.4～7.6％，总松弛比为11％～12％；

4)卷绕成型：将上述纤维以3000～4000米/分的的速度卷绕成型后得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种工业丝生产工艺，其特征在于：第一步热定型温度245～248℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度240～245℃，松弛比7.5％，总松弛比为11.9％～12.1％；最佳为：第一步热定型温度245℃，松弛比4.5％，第二步热定型温度240℃，松弛比7.5％，总松弛比为12％。

3.根据权利要求1所述的一种工业丝生产工艺，其特征在于：第一步热定型温度245℃，松弛比4.4％，第二步热定型温度240℃，松弛比7.6％；总松弛比12％左右。

4.根据权利要求1所述的一种工业丝生产工艺，其特征在于：第一步拉伸温度130℃，拉伸比4.0，第二步拉伸温度240℃，拉伸比1.45；第一步热定型温度245℃，松弛比4.5％，第二步热定型温度240℃，松弛比7.5％；总拉伸倍率5.8，总松弛比12％。

5.根据权利要求1所述的一种工业丝生产工艺，其特征在于：所述聚合反应器为屋脊式聚合反应器。

6.根据权利要求1所述的一种工业丝生产工艺，其特征在于：纺丝卷绕速度为3000～4000米/分。