CN102605444A - 一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，属于涤纶工业丝技术领域，包括以下步骤：液相增粘：低粘聚酯熔体经过液相增粘得到特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体；多头纺丝：经液相增粘后的聚酯熔体将被直接输送到各个纺丝位，每个纺丝位可同时进行16～24头纺丝；牵伸热定型；卷绕成型：采用双胞胎式卷绕机，可同时进行16～24锭丝饼高速卷绕。本发明可在同一纺丝位上进行单头800D～1300D高强或低收缩涤纶工业丝16头直纺、单头100D～500D低旦涤纶工业丝24头直纺，产品生产效率高、性能稳定，生产能耗少，设备投资成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，具体属于涤纶工业纤维制造领域。
背景技术：
目前，国内外普遍采用固相缩聚熔融纺丝工艺路线来生产涤纶工业丝，即熔融缩聚所得的低粘聚酯熔体经过切粒、干燥、结晶、固相缩聚制得特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯切片，切片经干燥后采用螺杆挤压机熔融纺丝，使用此工艺生产涤纶工业丝设备投资成本高、物料周转周期长、生产能耗大，并且由于螺杆挤压机流量、设备及工艺限制，目前单个纺位最多只能进行8头纺或12头纺。液相增粘熔体直纺技术是一种全新的涤纶工业丝纺丝技术，采用该技术可直接对熔融缩聚后的低粘聚酯熔体进行增粘得到高粘聚酯熔体，高粘聚酯熔体可直接输送到各个纺丝位进行纺丝，具有生产能耗低、设备投资成本少等显著特点。
目前，采用液相增粘熔体多头直纺生产涤纶工业丝的工艺尚未出现。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，突破传统螺杆熔融的流量限制，使得16～24头纺丝技术成为可能，配备合理的技术工艺条件，实现低成本、高效率的生产涤纶工业丝的目的。
本发明为实现上述目的采取的技术方案如下：
一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）液相增粘：熔融缩聚所得到的低粘聚酯熔体经过液相增粘反应器进行增粘，得到特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体；
液相增粘反应器采用立式液相增粘反应器，熔体在反应器内重力自然成膜，温度270～290℃，压力50～130Pa，增粘时间60～90min；
（2）多头纺丝：将高粘聚酯熔体直接输送到各个纺丝位，每个纺丝位采用16～24头纺丝，熔体经计量、过滤后由喷丝板喷出，经侧吹风冷却后集束上油；
（3）牵伸热定型：高强涤纶工业丝采用两级牵伸一级松弛热定型，低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型；
（4）卷绕成型：牵伸热定型后的纤维经过网络处理后卷绕成型。卷绕采用双胞胎式卷绕机，同时进行16～24头卷绕。
进一步的设置在于：
所述的多头纺丝，在每个纺位设有2个纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4～6个熔体出口，每个箱体配有4～6个纺丝组件，纺丝组件采用二合一设计，即每个纺丝组件包含两个独立的熔体出入口、过滤器、导流块，并共用同一块喷丝板，喷丝板采用分板设计，每个纺丝组件可以进行两束丝纺丝。
所述纺丝工艺参数：计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～80%。
所述的上油工艺，其中16头纺高强及低缩涤纶工业丝集束上油在纺丝甬道下方进行，24头纺低旦涤纶工业丝集束上油在侧吹风窗与纺丝甬道之间进行。
所述的上油工艺采用油嘴二道上油，油剂由规格为0.05～0.10CC的油泵均匀的输送至各个油嘴，总上油率为0.4%～1.05%。
所述高强涤纶工业丝采用两级牵伸一级松弛热定型，其中第一级牵伸倍数3.4～4.0，牵伸温度110～130℃；第二级牵伸倍数1.5～2.0，牵伸温度220～235℃，总牵伸倍数5.6～6.2；松弛温度150～190℃，总松弛比0.8%～3.0%。
所述低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型，第一级牵伸倍数3.4～4.0，牵伸温度110～130℃；第二级牵伸倍数1.4～1.8，牵伸温度240～250℃，总牵伸倍数5.6～6.0；第一级松弛热定型温度240～250℃，第二级弛热定型温度230～240℃，总松弛比7%～10%。
所述的网络处理，网络器压力为0.15～0.40Mpa。
本发明采用立式液相增粘反应器增粘，配合多头纺丝工艺，多级牵伸和多级松弛热定型，以及独特的双胞胎卷绕机进行高速卷绕，从而实现了液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝，该工艺与现有涤纶工业丝生产技术相比，具有以下有益效果：
1、物料周转周期短：省去了常规固相缩聚熔融纺丝工艺路线中的熔体切粒、干燥、螺杆熔融工序，液相增粘时熔体粘度从0.68dl/g增至1.05dl/g只需60～90min，而采用固相缩聚则需要30h左右；
2、生产能耗低：采用本发明工艺技术生产涤纶工业丝可节约能耗25%左右；
3、生产效率高：可进行16～24头纺丝，单个纺位产能大幅度提高，将是现有生产技术的2～4倍。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明：
图1为本发明工艺流程图。
图中标号：1为增压泵，2为双联式过滤器，3为立式液相增粘反应器，4为纺丝箱体，5为纺丝甬道，6为第一对纺丝辊，7为预网络器，8为主网络器，9为预张力辊，10为第一对牵伸辊，11为第二对牵伸辊，12为松弛定型辊，13为双胞胎式卷绕机。
具体实施方式：
根据图1所示的工艺流程，调整各工艺参数，分别制备高强、低缩等各种类型的涤纶工业丝的实施例如下。
实施例1：熔体16头直纺1000D高强涤纶工业丝。
（1）、液相增粘：
通过熔融缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘聚酯熔体通过增压泵1增压，双联式过滤器2过滤后，输送至立式液相增粘反应器3的顶部，在立式液相增粘反应器3内由重力自然成膜均匀流下，立式液相增粘反应器3内温度270～290℃、压力50～130Pa，60～90min后得到特性粘度为0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）、多头纺丝：
经过液相增粘后的高粘聚酯熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体4中，每个纺丝位采用16头直纺，纺丝箱体4温度290～300℃，熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经300mm高的缓冷区后冷却成型、集束上油，计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～80%；上油在纺丝甬道下30～100mm处进行，采用二道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和16个出油孔，总上油率为0.40%～0.80%。
16头直纺：每个纺丝位设置有两个并联式的纺丝箱体4，每个纺丝箱体4设置四个行星泵，每个行星泵含有一个熔体入口和四个熔体出口，每个纺丝箱体4配置四个纺丝组件，每个纺丝组件设置两个独立的熔体出入口、过滤器和导流块，并共用同一块喷丝板，喷丝板采用分板设计，使得单个纺丝组件可以进行两束丝纺丝，最终达到16头直纺。
（3）、牵伸热定型：
采用两级拉伸一级松弛热定型工艺，第一对纺丝辊6速度为400～600m/min；预张力辊9速度为420～620m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊10速度为1500～2000m/min，温度110～130℃；第二对牵伸辊11速度为2550～3650m/min，温度为220～235℃；松弛定型辊12速度为2530～3530m/min，温度为150～170℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型，主网络器8压力为0.25～0.4Mpa，卷绕采用双胞胎式卷绕机13，卷绕速度2500～3500m/min，卷绕张力170～230cN，卷绕角6.5°～7.5°。
实施例2：熔体16头直纺1000D低收缩涤纶工业丝.
（1）液相增粘：
通过熔融缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘熔体通过增压泵增压、过滤后输送至立式液相增粘反应器顶部，由重力自然成膜均匀流下，反应器内温度270～290℃、压力50～130Pa，60～90min后得到特性粘度为0.90～1.00dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）、多头纺丝：
液相增粘后的熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体，箱体温度290～300℃，每个纺位含有两个并联式的纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4个熔体出口，同时每个箱体配有4个纺丝组件，纺丝组件采用二合一设计，即每个纺丝组件包含两个独立的熔体出入口、过滤器、导流块，并共用同一块喷丝板，喷丝板采用分板设计，使得单个纺丝组件可以进行两束丝纺丝，最终达到16头纺。熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经300mm高的缓冷区后冷却成型、集束上油。计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～80%；上油在纺丝甬道下30～100mm处进行，采用二道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和16个出油孔，总上油率为0.65%～1.05%。
（3）、牵伸热定型：
采用两级拉伸两级松弛热定型工艺，第一对辊速度为450～550m/min；预张力辊速度为470～570m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊速度为1800～2200m/min，温度110～130℃；第二对牵伸辊速度为2750～3150m/min，温度为240～250℃；第1对热定型辊速度为2650～3050m/min，温度为240～250℃；第二对热定型辊速度为2450～2850m/min，温度为230～240℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型。网络器压力为0.16～0.25Mpa，卷绕采用“双胞胎”式卷绕机，卷绕速度2500～2900m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角6.5°～7.5°。
实施例3：熔体24头直纺500D高强涤纶工业丝。
（1）液相增粘：
通过熔融缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘熔体通过增压泵增压、过滤后输送至立式液相增粘反应器顶部，由重力自然成膜均匀流下，反应器内温度270～290℃、压力50～130Pa，60～90min后得到特性粘度为0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）多头纺丝：
液相增粘后的熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体，箱体温度290～300℃，每个纺位含有两个并联式的纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和6个熔体出口，同时每个箱体配有6个纺丝组件，纺丝组件采用二合一设计，即每个纺丝组件包含两个独立的熔体出入口、过滤器、导流块，并共用同一块喷丝板，喷丝板采用分板设计，使得单个纺丝组件可以进行两束丝纺丝，最终达到24头纺。熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经100mm高的缓冷区后冷却成型、预网络处理、集束上油。计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～80%；集束上油在冷却吹风区与纺丝甬道之间进行，采用一道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和12个出油孔，总上油率为0.65%～1.05%。
（3）、牵伸热定型：
采用2级拉伸1级松弛热定型工艺，第一对辊速度为400～500m/min；预张力辊速度为420～520m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊速度为1500～2000m/min，温度120～130℃；第二对牵伸辊速度为2500～2800m/min，温度为220～230℃；热定型辊速度为2450～2750m/min，温度为180～200℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型。网络器压力为0.15～0.20Mpa，卷绕采用“双胞胎”式卷绕机，卷绕速度2400～2700m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角4.8°～5.6°。
效果分析：
分别对上述三个实施例的产品进行检测，其质量指标如表1所示。
表1：各实施例制备的涤纶工业丝质量指标。
| 实施例 | 产品类型 | 规格 | 纤度 (dtex) | 断裂强力 (N) | 断裂强度 (cN/dtex) | 断裂伸长率 (%) | 干热收缩率 (%) |
| 1 | 高强型 | 1110dtex/192f | 1122.3 | 94.3 | 8.40 | 13.8 | 7.1 |
| 2 | 低缩型 | 1110dtex/192f | 1114.5 | 81.5 | 7.31 | 21.2 | 3.3 |
| 3 | 低旦高强型 | 555dtex/96f | 558.2 | 45.4 | 8.13 | 15.1 | 6.3 |
注：实施例1、实施例3的产品干热收缩率测试条件为177℃, 1min, 0.05g/D；实施例2的产品干热测试条件为190℃, 15min, 0.01g/D。
Claims (8)
1.一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）液相增粘：熔融缩聚所得到的低粘聚酯熔体经过液相增粘反应器进行增粘，得到特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体；
液相增粘反应器采用立式液相增粘反应器，熔体在反应器内重力自然成膜，温度270～290℃，压力50～130Pa，增粘时间60～90min；
（2）多头纺丝：将高粘聚酯熔体直接输送到各个纺丝位，每个纺丝位采用16～24头纺丝，熔体经计量、过滤后由喷丝板喷出，经侧吹风冷却后集束上油；
（3）牵伸热定型：高强涤纶工业丝采用两级牵伸一级松弛热定型，低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型；
（4）卷绕成型：牵伸热定型后的纤维经过网络处理后卷绕成型；
卷绕采用双胞胎式卷绕机，同时进行16～24头卷绕。
2.根据权利要求1所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述的多头纺丝，在每个纺位设有2个纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4～6个熔体出口，每个箱体配有4～6个纺丝组件，纺丝组件采用二合一设计，即每个纺丝组件包含两个独立的熔体出入口、过滤器、导流块，并共用同一块喷丝板，喷丝板采用分板设计，每个纺丝组件可以进行两束丝纺丝。
3.根据权利要求1或2所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述纺丝工艺参数：计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温60～80℃，风湿70%～80%。
4.根据权利要求1所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述的上油工艺，其中16头纺高强及低缩涤纶工业丝集束上油在纺丝甬道下方进行，24头纺低旦涤纶工业丝集束上油在侧吹风窗与纺丝甬道之间进行。
5.根据权利要求1或4所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述的上油工艺采用油嘴二道上油，油剂由规格为0.05～0.10CC的油泵均匀的输送至各个油嘴，总上油率为0.4%～1.05%。
6.根据权利要求1所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述高强涤纶工业丝采用两级牵伸一级松弛热定型，其中第一级牵伸倍数3.4～4.0，牵伸温度110～130℃；第二级牵伸倍数1.5～2.0，牵伸温度220～235℃，总牵伸倍数5.6～6.2；松弛温度150～190℃，总松弛比0.8%～3.0%。
7.根据权利要求1所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型，第一级牵伸倍数3.4～4.0，牵伸温度110～130℃；第二级牵伸倍数1.4～1.8，牵伸温度240～250℃，总牵伸倍数5.6～6.0；第一级松弛热定型温度240～250℃，第二级弛热定型温度230～240℃，总松弛比7%～10%。
8.根据权利要求1所述的一种液相增粘熔体多头直纺涤纶工业丝生产工艺，其特征在于：所述的网络处理，网络器压力为0.15～0.40Mpa。
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