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CN104480556A - 一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺 - Google Patents

一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺 Download PDF

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CN104480556A CN201410696643.4A CN201410696643A CN104480556A CN 104480556 A CN104480556 A CN 104480556A CN 201410696643 A CN201410696643 A CN 201410696643A CN 104480556 A CN104480556 A CN 104480556A
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高忠林
兰寿梅
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Abstract

一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)改性聚酯原料切片并输送至湿料仓，预结晶后进行通风干燥，制得干切片；2)在熔融条件下，所述干切片进入螺杆挤压机，过滤后进入纺丝箱，得到熔体；3)所述熔体经计量泵计量，进入纺丝组件中，所述熔体挤出出丝；4)步骤3)中得到的丝经非对称化侧吹风冷却固化，上油；5)牵引拉伸；6)卷绕成型，制得产品。根据本发明的生产工艺制备的高速纺潜在卷缩涤纶长丝具有非对称结构形态、潜在卷缩特性以及热处理后纤维群产生卷缩形态微细结构特性，并赋予其织物具有蓬松柔软性、三维卷缩形态多层结构特性、吸湿透气舒适等仿毛、仿绒类天然纤维效果和性价比优势明显的特点。

Description

一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种涤纶长丝丝的生产工艺，特别是涉及一种高速纺潜在蜷缩涤纶长丝的生产工艺。
背景技术
目前，为了应对国内外市场需求和化纤行业日趋激烈的竞争，国内许多企业加快超仿真、功能性、差别化、低成本高性能等新型纤维加工技术研究，不断研发出具有技术含量高、附加值高和开发市场前景好以及完全自主知识产权的超仿真、高性能、功能性和生物质、差别化、高附加值的新产品，以缩短与日本、欧美等国外纺织企业在化学纤维的高性能、功能化、舒适型和品种研发方面的差距，提高产品在国内外市场上的竞争力。仿绒、仿毛类纤维织物，逐渐受到人们的广泛喜爱，目前这类产品还主要依赖进口。
综上，目前需要一种高速纺潜在蜷缩涤纶长丝的生产工艺，实现纤维结构、形态、功能、性能等方面的仿真效果，使产品具有蓬松柔软性、三维卷缩形态多层结构特性、吸湿透气舒适等仿毛、仿绒类天然纤维效果。
发明内容
本发明的目的在于，采用改性聚酯熔融高速纺丝、喷丝板微孔截面异形化特殊设计和非对称冷却成形技术以及控制纤维聚集态结构等加工方法，生产的蜷缩织物产品织物具有蓬松柔软性、吸湿透气的卷缩特性以及服用舒适等仿毛或仿绒类天然纤维效果，该产品可以替代进口同类产品。
为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：
一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，包括以下步骤：
1)改性聚酯原料切片并输送至湿料仓，预结晶后进行通风干燥，制得干切片；
2)在熔融条件下，所述干切片进入螺杆挤压机，过滤后进入纺丝箱，得到熔体；
3)所述熔体经计量泵计量，进入纺丝组件中，所述熔体挤出出丝；
4)步骤3)中得到的丝经非对称化侧吹风冷却固化，上油；
5)牵引拉伸； 
6)卷绕成型，制得产品。
进一步地，在步骤1)中，所述预结晶的温度为170-180℃，停留时间为25-35min；所述干燥的温度为165-175℃，干燥时间为4-6h，所述通风量为250-320Nm3/h，干空气入口露点为-80℃。
进一步地，在步骤1)中，所述预结晶的温度为176℃，停留时间为28min；所述干燥的温度为171℃，干燥时间为5.5h，所述通风量为290Nm3/h。
进一步地，在步骤3)中，所述纺丝组件中具有喷丝板，所述喷丝板的微孔排列为菱形分布排列，并与侧吹风形成15-35°的角度；纺丝温度为290-294℃，喷丝板规格为Φ95，喷丝初始压力为150-170bar，喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为60-80cm。
进一步地，在步骤3)中，纺丝温度为291℃，喷丝初始压力为155bar，喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为75cm。
进一步地，在步骤4)所述侧吹风用于将纺丝从熔融温度冷却至室温，侧吹风速度为0.45-0.65m/s，侧吹风温度为20-24℃，侧吹风湿度为65-75％；上油油剂浓度为10-12％。
进一步地，在步骤4)中，所述侧吹风速度为0.55m/s，侧吹风温度为22℃，侧吹风湿度为70％；上油油剂浓度为11％。
进一步地，在步骤5)中，所述牵引拉伸的加工速度为600-800m/min， 加工温度为160-180℃，所述定型的温度为120-130℃。
进一步地，在步骤6)中，所述卷绕的速度为3000-3300m/min。
采用上述技术方案，本发明的有益效果有：
1.根据本发明的生产工艺制备的高速纺潜在卷缩涤纶长丝具有非对称结构形态、潜在卷缩特性以及热处理后纤维群产生卷缩形态微细结构特性，并赋予其织物具有蓬松柔软性、三维卷缩形态多层结构特性、吸湿透气舒适等仿毛、仿绒类天然纤维效果和性价比优势明显的特点。
2.本发明的加工过程没有废料排出，达到节能减排、保护环境、清洁生产的目的和良好的市场前景以及社会经济效益。
3.本发明的等规有序涤纶竹节丝其生产工艺，采用改性聚酯熔融高速纺丝、喷丝板微孔截面异形化特殊设计和非对称冷却成形加工技术，通过对喷丝板、冷却吹风装置等设备的技术改造及优化设计，研究纺丝成形过程中纺丝温度、截面异形化和非对称冷却成形条件及卷绕工艺对在纺制潜在卷缩涤纶长丝结构性能的影响以及它们之间的内在联系，形成高速纺潜在卷缩涤纶长丝集成技术体系，提高了产品质量，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的工艺流程的示意图；
图2为本发明的一个实施例中喷丝板微孔菱形分布排列的示意图；
图3为本发明中潜在卷缩涤纶长丝织物的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明使用到的设备有：切片熔融纺丝设备和德国巴马格公司POY卷绕设备、德国巴马格高速变形机等装置和小试实验室、中试实验室、 分析化验室，乌氏特性粘数测定仪，YG252型显微镜熔点测定仪，瑞士Uster-Ⅳ型强伸仪；Uster-Ⅳ型条干仪。德国TESTO公司的风压仪。
生产工艺工艺流程：改性聚酯切片干燥→将干切片加入螺杆熔融→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→非对称冷却固化→上油→牵伸→热定型→卷绕成型。具体地，包括以下步骤：
1)改性聚酯原料切片并输送至湿料仓，预结晶后进行通风干燥，制得干切片；
2)在熔融条件下，所述干切片进入螺杆挤压机，过滤后进入纺丝箱，得到熔体；
3)所述熔体经计量泵计量，进入纺丝组件中，所述熔体挤出出丝；
4)步骤3)中得到的丝经非对称化侧吹风冷却固化，上油；
5)牵引拉伸； 
6)卷绕成型，制得产品。
实施例1
1、改性聚酯切片干燥，预结晶
切片干燥过程需要加热到160-170℃，普通切片的软化点很低，容易粘结成块堵塞干燥装置或输料管，预结晶提高切片结晶度，这样软化点可到达200℃以上，有利于干燥的顺利进行。干燥时，从干燥塔底部输送到干燥塔中与切片逆向接触使切片迅速脱水，干空气将水分从干燥塔顶部带出。由于切片干燥质量对高速纺潜在卷缩涤纶长丝的流变性和可纺性影响很大，因此，要求涤纶切片干燥后的含水率和粘度降要低以及含杂量要少，通过采用适当加大干燥空气流量以及降低干空气露点的方式，使干切片的含水率控制在30ppm和粘度降≤0.002dl/g以下，保证纺丝生产能够正常顺利进行。
预结晶的温度为170℃，停留时间为35min；所述干燥的温度为165℃，干燥时间为4h，所述通风量为250Nm3/h，干空气入口露点为-80℃。生产能力为300KG/h，干切片含水率为0.0029％。聚酯切片的主要性能指 标见表1。
表1聚酯切片主要性能指标
项目 单位 数值
特性粘数([η]) dl.g-1 0.640±0.005
熔点 ℃ ≥258
含水率 ppm ≤30
凝聚粒子(≥10μm) 个/mg ≤0.6
羧基含量 mol.t-1 ≤30
2、熔融、纺丝 
该步骤是将固体切片熔成熔体，在熔融状态下的聚酯纺成丝束的过程。计量泵是通过计量泵电机的频率来调整丝束的纤度。纺丝的设备包括熔体过滤器，螺杆挤压机、纺丝箱体、计量泵、组件(包括海砂或金属砂、过滤网、分配板、喷丝板、组件壳、垫圈等)、侧风机。
高速纺潜在卷缩涤纶长丝的关键技术在于喷丝板微孔结构分布排列设置和截面异形化特殊设计以及非对称冷却吹风方式选择。考虑到本发明采用切片熔融纺丝、侧吹风冷却固化方式的加工设备，要获得较好的流变性和可纺性以及潜在卷缩性效果，喷丝板微孔的排列设计采用一定吹风夹角的菱形分布排列如图2所示，其吹风夹角为15-35°之间较为合理。
因此，在本实施例中，喷丝板的微孔排列为菱形分布排列，与侧吹风风向成15°夹角；纺丝温度为290℃，喷丝板规格为Φ95，组件构成为20/280+40/240目/g，喷丝初始压力为150bar。
3、侧吹风冷却成形，上油
侧吹风将喷丝板吐出的熔体从熔融温度冷却到常温并凝固成丝束。由于高速纺潜在卷缩涤纶长丝的异形度和比表面积较大，采用常规的侧吹风方法很难高速纺潜在卷缩的效果。为了解决冷却问题，在保证熔体良好流变性和可纺性以及条干均匀性的正常生产前提下，本发明除了通过对喷丝 孔排列设计中旋转一定角度改善冷却效果外，适当提高侧吹风速度和降低纺丝温度，加快冷却速率，增大丝条的径向温度梯度示差，使丝条温度的迅速下降以及黏度迅速增大，达到非对称冷却固化成形的目的，使纤维具有潜在卷缩性能的效果。
因此，侧吹风速度为0.55M/s，侧吹风温度为20℃，侧吹风湿度为65％；喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为60cm；上油油剂浓度为10％。
4、牵引拉伸、热定型
第一热辊温度即拉伸温度，成纤高聚物的收缩率大小取决于纤维的取向和结晶，因此拉伸温度高的纤维结晶度大因而收缩率小。第二热辊温度即定型温度，热定型起到消除拉伸内应力、稳定形变的作用。
牵引拉伸的加工速度为600m/min，加工温度为160℃，所述定型的温度为120℃。
表2为POY纤维的性能指标，表3为POY纤维生产质量指标。
表2POY纤维的性能指标
项目 单位 技术要求 实测值
线密度 dtex -- 180.1
断裂强度 cN/dtex ≥1.8 2.1
断裂强度CV ％ ≤8 2.63
断裂伸长率 ％ ≥120 124.89
断裂伸长率CV ％ ≤8 5.52
条干CV ％ ≤1.2 0.97
含油率 ％ 0.35±0.1 0.38
表3POY纤维生产质量指标
满卷率(％) 97.12
优等品率(％) 96.00
5、卷绕成型，制得成品
由卷绕头进行卷绕成型，从纺丝工段纺出的丝束，按照一定速度、方式卷成丝饼，卷绕速度要大于牵拉速度，以控制卷绕张力，确保良好的卷绕成型。卷绕的速度为3000m/min。
表4为产品的主要性能指标。
表4产品的主要性能指标
项目 单位 技术要求 实际测试数值
线密度 dtex/f -- 180.1
断裂强度 cN/dtex ≥1.8 2.1
断裂强度CV ％ ≤8 2.63
断裂伸长率 ％ ≥110 124.89
断裂伸长CV值   ≤8 5.52
实施例2
1、改性聚酯切片干燥，预结晶
预结晶的温度为180℃，停留时间为25min；所述干燥的温度为175℃，干燥时间为6h，所述通风量为320Nm3/h，干空气入口露点为-100℃，干切片含水率0.0025％。
2、熔融、纺丝 
在本实施例中，在本实施例中，喷丝板的微孔排列为菱形分布排列，与侧吹风风向成35°夹角；纺丝温度为294℃，喷丝板规格为Φ95，组件构成为20/280+40/240目/g，喷丝初始压力为170bar。
3、侧吹风冷却成形，上油
在本实施例中，喷丝板的微孔排列为菱形或列阵分布排列，侧吹风速度为0.65M/s，侧吹风温度为24℃，侧吹风湿度为75％；喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为90cm；上油油剂浓度为12％。
4、牵引拉伸、热定型
牵引拉伸的加工速度为800m/min，加工温度为180℃，所述定型的温度为130℃。
5、卷绕成型，制得成品
由卷绕头进行卷绕成型，从纺丝工段纺出的丝束，按照一定速度、方式卷成丝饼，卷绕速度要大于牵拉速度，以控制卷绕张力，确保良好的卷绕成型。卷绕的速度为3200m/min。
实施例3
1、改性聚酯切片干燥，预结晶
预结晶的温度为176℃，停留时间为28min；所述干燥的温度为171℃，干燥时间为5.5h，所述通风量为290Nm3/h，干空气入口露点为-80℃；干切片含水率0.0025％。
2、熔融、纺丝 
在本实施例中，在本实施例中，喷丝板的微孔排列为菱形分布排列，与侧吹风风向成20°夹角；纺丝温度为291℃，喷丝板规格为Φ95，组件构成为20/280+40/240目/g，喷丝初始压力为155bar。
3、侧吹风冷却成形，上油
在本实施例中，喷丝板的微孔排列为菱形或列阵分布排列，侧吹风速度为0.55M/s，侧吹风温度为22℃，侧吹风湿度为70％；喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为75cm；上油油剂浓度为11％。
4、牵引拉伸、热定型
牵引拉伸的加工速度为750m/min，加工温度为170℃，所述定型的温 度为125℃。
5、卷绕成型，制得成品
由卷绕头进行卷绕成型，从纺丝工段纺出的丝束，按照一定速度、方式卷成丝饼，卷绕速度要大于牵拉速度，以控制卷绕张力，确保良好的卷绕成型。卷绕的速度为3100m/min。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)改性聚酯原料切片并输送至湿料仓，预结晶后进行通风干燥，制得干切片；
2)在熔融条件下，所述干切片进入螺杆挤压机，过滤后进入纺丝箱，得到熔体；
3)所述熔体经计量泵计量，进入纺丝组件中，所述熔体挤出出丝；
4)步骤3)中得到的丝经非对称化侧吹风冷却固化，上油；
5)牵引拉伸；
6)卷绕成型，制得产品。
2.根据权利要求1所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤1)中，所述预结晶的温度为170-180℃，停留时间为25-35min；所述干燥的温度为165-175℃，干燥时间为4-6h，所述通风量为250-320Nm3/h，干空气入口露点为-80℃。
3.根据权利要求2所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤1)中，所述预结晶的温度为176℃，停留时间为28min；所述干燥的温度为171℃，干燥时间为5.5h，所述通风量为290Nm3/h。
4.根据权利要求1所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤3)中，所述纺丝组件中具有喷丝板，所述喷丝板的微孔排列为菱形分布排列，并与侧吹风形成15-35°的角度；纺丝温度为290-294℃，喷丝板规格为Φ95，喷丝初始压力为150-170bar，喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为60-80cm。
5.根据权利要求4所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤3)中，纺丝温度为291℃，喷丝初始压力为155bar，喷丝板到喷油嘴间集束位置间的距离为75cm。
6.根据权利要求1所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤4)所述侧吹风用于将纺丝从熔融温度冷却至室温，侧吹风速度为0.45-0.65m/s，侧吹风温度为20-24℃，侧吹风湿度为65-75％；上油油剂浓度为10-12％。
7.根据权利要求6所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤4)中，所述侧吹风速度为0.55m/s，侧吹风温度为22℃，侧吹风湿度为70％；上油油剂浓度为11％。
8.根据权利要求1所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤5)中，所述牵引拉伸的加工速度为600-800m/min，加工温度为160-180℃，所述定型的温度为120-130℃。
9.根据权利要求1所述的高速纺潜在卷缩涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，在步骤6)中，所述卷绕的速度为3000-3300m/min。
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