CN100402712C - 异形截面粘胶长丝、制备方法及喷丝头组件 - Google Patents
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Abstract
一种异形截面粘胶长丝、制备方法及喷丝头组件，属纺织技术领域，用于解决十字形粘胶长丝的生产问题。其方案是：粘胶长丝截面呈现分叉的四个枝叶，枝叶分布呈“十”或“X”形状，枝叶的长宽比为3～10∶1。本发明还提供了生产该长丝的方法及专用十字孔形喷丝头组件。本发明织物具有“十”或“X”形截面，除保持普通粘胶长丝柔软、滑爽、悬垂、良好的染色性和抗静电性能外，它还使织物干爽、舒适，其导湿、排汗、透气性优于扁丝、三叶丝。同重量下具有较大纱线体积，其“丝容积空隙”大，织物蓬松透气且富有弹性，吸收和保存的空气量大，比现有的粘胶长丝具有更好的冬暖夏凉双向调节作用，是时尚、舒适，功能性纺织品的理想原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种新的纺织品原料，该原料的制备方法及生产该原料所用的专用模具，属纺织技术领域。
背景技术：
粘胶长丝是一种品质优良的纺织品原料，以其为原料的纺织品具有良好的吸湿、透气、柔软、滑爽、悬垂、光泽亮丽及优良的染色性和抗静电等特点，这些特点是许多合成纤维所不能比拟的。随着现代人们健康理念和时尚眼光的不断提升，广大消费者对服饰面料的时尚化、舒适化及保健功能的要求逐步提高，而现有的产品结构，远不能满足市场的需求，开发粘胶长丝差别化、功能化品种，向产品的多样化发展，是当今粘胶长丝发展的方向。粘胶长丝的生产过程是将纤维素经过碱化处理后生成碱纤维素，与CS2反应生成纤维素黄酸钠，经溶解制成粘胶液，再在酸浴的作用下经纺丝得到粘胶长丝。普通粘胶长丝的截面形状近似于圆形，异形截面粘胶长丝是指丝的非圆形化截面，这种异形化可以使粘胶长丝展现出与众不同的特性，它在保持圆形截面吸湿、透气、悬垂、易于染色加工等特点的基础上，在织物的手感、光泽、功能和风格上又有了显著的区别，给粘胶长丝在仿麻、亚麻、真丝和毛的特性上提供了拓展的空间。但目前异形截面粘胶长丝品种很少，仅限于扁丝、三叶截面丝，远不能满足市场需求，因此开发研制新型品种，是业内人士研究的重点课题，它对差别化、功能化粘胶纤维的发展具有积极的推动意义，其市场前景亦很乐观。
发明内容
本发明用于提供一种具有十字形异形截面粘胶长丝、制备方法及喷丝头组件，进而可生产出品质更佳的粘胶长丝织物新品种。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种异形截面粘胶长丝，所述粘胶长丝的截面为分叉的四个枝叶，枝叶分布呈“十”或“x”形状，每枝叶的长宽比为3～10∶1。
上述异形截面粘胶长丝的制备方法，它按照如下工序进行：a.浸渍、压榨、粉碎；b.黄化；c.纤维素黄酸酯溶解；d.粘胶过滤、熟成、脱泡后成为纺丝胶；e.纺丝；f.后处理后成为成品，所述纺丝工序采用十字孔形的喷丝头，喷丝头孔形每枝叶尺寸的长宽比为3～10∶1。
上述异形截面粘胶长丝的制备访法，所述纺丝工序中采用的工艺参数为：喷丝头抽伸值：70～90％，纺丝速度：75～85m/min。
上述异形截面粘胶长丝的制备方法，所述纺丝胶含甲纤维素：8.00～8.50％，NaOH：5.70～6.00％，S：2.15～2.40％，粘度：30～40秒，熟成度：7.5～9.0ml。
上述异形截面粘胶长丝的制备方法，所述纺丝酸浴组成为，H2SO4：130.0～138.0g/l，Na2SO4：260.0～280.0g/l，ZnSO4：9.0～13.0g/l，Tep：50～56℃。
一种生产异形截面粘胶长丝的十字孔形喷丝头组件，它由喷丝帽、喷丝头、滤布和垫片组成，其中，喷丝头、滤布和垫片依次组装在喷丝帽内，喷丝头的截面形状为薄壁“∏”状，凹面上均布喷丝孔，所述喷丝孔的截面形状呈“十”状，孔的出口处每枝叶的长宽比为3～10∶1。
上述十字孔形的喷丝头组件，所述喷丝孔的四个枝叶呈90°分布，枝叶的顶部为圆弧曲线，孔的入口处各枝叶连接部位光滑过渡。
上述异形截面粘胶长丝的十字孔形的喷丝头组件，所述喷丝孔孔道导入部分的导入角B为25°～35°，孔的出口处叶长0.12～0.4毫米，叶宽0.03～0.05毫米。
上述十字孔形的喷丝头组件，所述喷丝孔孔心均布在同一个圆周上。
本发明提供的异形截面粘胶长丝具有“十”或“x”形截面，它在保持普通粘胶长丝柔软性的同时融进了刚性，不需高捻度处理就具有砂爽和皱触感，具有棉、毛、丝、麻的复合效果。由于其“十字”形截面结构，丝条的比表面大，织物的导湿、排汗、透气性优于扁丝、三叶丝，织物干爽、舒适。同重量下具有比常规丝高50％、比三叶丝高20％的纱线体积。其“丝容积空隙”大，织物蓬松透气且富有弹性，吸收和保存的空气量大，比现有三叶丝具有更好的冬暖夏凉的双向调节作用。同时，光线在十字纤维表面上形成的漫散射，纤维对光的吸收大于光的反射，织物的光泽柔美，风格独特。该产品可广泛用于仿麻、毛高档服饰面料及其它日用纺织品等方面，是时尚、舒适、绿色、功能性纺织品原料。本发明还提供了制备十字粘胶长丝的方法。针对十字粘胶长丝的特殊要求对纺丝粘胶、再生凝固浴、纺速、牵伸等工艺条件进行了优化组合，设计出相应的工艺条件和专用的十字孔喷丝头。经检测，本发明产品的物化指标达到有关标准的要求。
附图说明
图1是喷丝头组件结构示意图；
图2是喷丝头示意图(未按比例)；
图3是图2的左视图；
图4是十字孔的孔形放大图；
图5是图4的A-A剖面图(未按比例画出)；
图6是显微镜下的本发明粘胶长丝截面形状图。
图中标号表示如下：1.喷丝头；2.喷丝帽；3.滤布；4.垫片；5.喷丝孔；6.喷丝孔粘胶入口；7喷丝孔粘胶出口。
具体实施方式
参看图6，本发明十字粘胶长丝的截面形状在自然状态下呈“十”或“x”形。
十字粘胶长丝的整个生产工艺过程为：1.浆板；2.浸渍、压榨、粉碎；3.碱纤维素；4.老成；5.黄化、溶解；6.粘胶；7.后溶解；8.过滤；9.脱泡、熟成；10.纺丝胶；11.纺丝；12.丝饼；13.淋洗；14.烘干；15.成筒。在上述工艺过程中形成十字粘胶长丝的主要工序为纺丝工序，该工序的过程如下：1.纺丝胶；2.粘胶计量泵；3.滤器；4.十字喷丝头；5.酸浴；6.十字丝；7.牵伸盘；8.凝固辊；9.去酸辊；10.水洗；11.漏斗；12.离心罐；13.丝饼。在纺丝工序中喷丝头孔形设计和喷丝头的抽伸是生产十字粘胶长丝的技术关键。
参看图1，本实用新型由喷丝帽2、喷丝头1、滤布3和垫片4组成。参看图2、图3，喷丝头1的截面形状为薄壁“∏”状，凹形底面上设有均匀分布的喷丝孔2。在粘胶生产的纺丝工序中，喷丝头安装在喷丝头组件中，粘胶经计量泵准确的输送到喷丝头，经过喷丝头1上的十字形孔道以一定的速度喷出，截面呈十字形的粘胶细流在凝固浴工序中发生凝固、分解反应，生成纤维素初生丝条，通过纺丝盘和纺丝辊的牵伸，纺成具有设计的“十”或“x”形截面形状的粘胶长丝。在上述过程中喷丝头的孔形设计是关键技术，粘胶在压力状态下进入喷丝孔人口时受到剪切力的作用产生入口效应，粘胶体积减小，所产生的弹性能储存在粘胶中，当粘胶喷出孔口时弹性能骤然释放而发生回弹，产生孔口胀大效应，粘胶较孔道时胀大2.5～3.5倍，其形体与原设计形状发生较大的差异。为解决此问题，十字形喷丝孔采用了较大的孔截面积、长宽比及合理的孔道尺寸、形状及导入角，减小粘胶细流的喷出速度、形变，获得较高的抽伸值，配合纺丝盘的合理牵伸，纺制成符合要求的十字粘胶长丝。
图4为喷丝头上十字形孔的形状，图5为孔道形状。由图5可以看出孔道尺寸较大的一面为粘胶人口6，孔道尺寸较小的一面为粘胶出口7。
给出喷丝头的参考尺寸：喷丝头凹部直径12毫米，最大处直径18毫米，喷丝头厚度0.27毫米，喷丝孔出口部位叶长0.14毫米，叶宽0.04毫米，孔道导入部分长度0.19毫米，孔道导入角度B为30°。
在粘胶细流的成形中，喷丝头抽伸值对丝的截面形态起着重要作用。称粘胶细流的拉伸速度(即第一导丝盘速度)和喷出速度的差与喷出速度的百分比为喷丝头抽伸。对于圆形截面的粘胶长丝，其喷丝头抽伸值一般要求控制在-10～5％之间。对于异形截面的粘胶长丝来说，要使喷出孔口的粘胶细流最大限度地保持孔口截面形状，就要降低粘胶细流喷出速度和孔口胀大效应，减小粘胶细流出孔道时的变形度，提高抽伸值。对于采用的半连续纺设备而言，在纺丝品种、纺速、牵伸等条件确定后，其拉伸速度也就成为定值。要得到高抽伸，就要增大喷丝孔截面面积，降低粘胶所受的剪切力和弹性能的增加，减小粘胶细流喷出速度。粘胶喷出速度愈小，拉伸的相对速度愈大，抽伸值愈大，成形丝条的截面异形效果愈佳。但拉伸速度必须与粘胶细流的成形速度即纤维素分子取向和结晶速度相适应，若拉伸速度太高即抽伸值太大，纤维素分子取向和结晶速度跟不上拉伸速度，拉伸就破坏了初生纤维的分子链引力和化学键的结合，使得纤维的强伸度受到损失，并造成单丝的断裂或单丝局部的破裂，使纺丝的可纺性恶化。十字粘胶长丝由于其粘胶喷出孔口时产生孔口胀大效应高，同等条件下粘胶出孔口时的体积较三叶孔大20～30％，因此在十字粘胶长丝的成形中采用了更大的喷丝头抽伸。经过反复试验，生产十字粘胶长丝选用70～90％较高正抽伸值是适宜的，配合75～85m/min的纺丝速度，其产品可达到设计要求。
十字粘胶长丝的生产，除上述喷丝头设计及抽伸值等技术关键外，针对大抽伸对纺丝稳定性和丝条强伸的负面影响，以及十字粘胶长丝的弯曲点较多，易出现形变断裂的情况，在成形过程中，对纺丝粘胶、再生凝固浴、纺速、牵伸等条件进行了优化组合，选择合理的粘胶物化指标(粘度、熟成度)、凝固浴条件(H2SO4、ZnSO4、Na2SO4、浴温)和纺丝条件(纺速、牵伸)的工艺结合，对粘胶细流再生过程的双扩散、纤维素分子的取向度和结晶速度及初生丝条的摩擦进行了有效控制，才能获得十字粘胶长丝良好的纺丝稳定性和合格的成品丝质量。本发明适用于成品丝的规格为111.1～666.7dtex/8～60f的十字粘胶长丝。
下面提供生产十字粘胶长丝(133.3dtex/12f)的实施例：
实施例1：
设备：碱纤维素制造：浸、压、粉联合机；
粘胶制造：黄化捏合溶解机、后溶解机、板框压滤机、脱泡桶；
纺丝：半连续离心式纺丝机；
后处理加工：淋洗机、脱水机、烘干机、络筒机；
工艺条件：
纺丝胶条件：α-cell：8.25％，NaOH：5.8％，S：2.25％粘度：30～40S(20℃，落球)，熟成度：8.4ml(10％NH4CL)；凝固浴条件：H2SO4：132g/l，Na2SO4：265g/l，ZnSO4：10g/l，Tep：51℃；
纺丝条件：喷丝头规格：十字孔形，每叶尺寸的宽长为1∶3.5，纺丝速度：83.7m/min；喷丝头抽伸：82.9％，牵伸：25％，紧牵：2.67％；
丝饼淋洗条件：
脱硫：浓度 NaOH 5.6g/l，温度：65℃，时间：132min；
酸洗：浓度 HCL 5.0g/l，温度：常温，时间：48min；
上油：浓度 1.5g/l，温度：40℃，时间：60min
实施例2：
设备：碱纤维素制造：古典浸渍压榨机、粗细粉碎机；
粘胶制造：黄化捏合溶解机、后溶解机、板框压滤机、脱泡桶；
纺丝：半连续离心式纺丝机；
后处理加工：淋洗机、脱水机、烘干机、络筒机；
工艺条件：
纺丝胶条件：α-cell：8.3％，NaOH：5.8％，S：2.35％，粘度：30～40S(20℃，落球)，熟成度：8.0ml(10％NH4CL)；
凝固浴条件：H2SO4：130g/l，Na2SO4：265g/l，ZnSO4：10.5g/l，Tep：52℃；
纺丝条件：喷丝头规格：十字孔形，每叶尺寸的宽长为1∶5；
纺丝速度：81.7m/min，喷丝头抽伸：78.4％，牵伸：25％，紧牵：4.12％；
丝饼淋洗条件：
脱硫：浓度 NaOH 5g/l；温度：75℃；时间：120min；
酸洗：浓度 HCL 5g/l；温度：常温；时间：40min；
上油：浓度 1.6g/l；温度：40℃；时间：40min。
实施例3：
设备：碱纤维素制造：古典浸渍压榨机、粗细粉碎机；
粘胶制造：黄化捏合溶解机、后溶解机、板框压滤机、脱泡桶；
纺丝：半连续离心式纺丝机；
后处理加工：淋洗机、脱水机、烘干机、络筒机；
工艺条件：
纺丝胶条件：α-cell：8.3％，NaOH：5.8％，S：2.35％，粘度：30～40S(20℃，落球)，熟成度：9.0ml(10％NH4CL)；
凝固浴条件：H2SO4：138g/l，Na2SO4：265g/l，ZnSO4：11g/l，Tep：54℃；
纺丝条件：喷丝头规格：十字孔形，每叶尺寸的宽长为1∶8；
纺丝速度：77m/min，喷丝头抽伸：90％，牵伸：20％，紧牵：4.12％；
丝饼淋洗条件：
脱硫：浓度 NaOH 5.6g/l，温度：75℃，时间：120min；
酸洗：浓度 HCL 5.2g/l，温度：常温，时间：40min；
上油：浓度 1.6/l，温度：40℃，时间：40min。
Claims (3)
1.一种异形截面粘胶长丝，其特征在于：所述粘胶长丝的截面为分叉的四个枝叶，枝叶分布呈“十”或“X”形状，每一枝叶的长宽比为3.5∶1。
2.一种生产异形截面粘胶长丝的制备方法，它按照如下工序进行：a.浸渍、压榨、粉碎；b.黄化；c.纤维素黄酸酯溶解；d.粘胶过滤、熟成、脱泡形成纺丝胶；e.纺丝；f.后处理，其特征在于：所述纺丝工序采用十字孔形的喷丝头，喷丝头孔形每枝叶尺寸的长宽比为3.5∶1；所述纺丝工序中采用的工艺参数为，喷丝头抽伸值78.4～90％，纺丝速度：77～83.7m/min；所述纺丝胶含甲纤维素：8.00～8.50％，NaOH：5.70～6.00％，S：2.15～2.40％，粘度：30～40秒，熟成度：7.5～9.0ml；所述纺丝酸浴组成为，H2SO4：130.0～138.0g/l，Na2SO4：260.0～280.0g/l，ZnSO4：9.0～13.0g/l，Tep：50～56℃。
3.一种制备如权利要求2所述异形截面粘胶长丝的十字孔形的喷丝头组件，它由喷丝帽、喷丝头、滤布和垫片组成，其中，喷丝头、滤布和垫片依次组装在喷丝帽内，喷丝头的截面形状为薄壁“∏”状，凹面上均布喷丝孔，其特征在于：所述喷丝孔的截面形状呈“十”状，孔的出口处每枝叶的长宽比为3.5∶1；所述喷丝孔的四个枝叶呈90°分布，枝叶的顶部为圆弧曲线，孔的入口处各枝叶连接部位光滑过渡；所述喷丝孔孔道导入部分的导入角B为25°～35°，孔的出口处叶长0.12～0.4毫米，叶宽0.03～0.05毫米；所述喷丝孔孔心均布在同一个圆周上。
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