CN101139735A - 一种超细旦涤纶长丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超细旦涤纶长丝的制备方法。该方法采用了侧吹风冷却工艺，在纺制过程中通过调整无风区的高度、增加缓冷器以及改进喷丝板孔的排列方式和上油方式，可成功地制造出一种单丝纤度为0.2～0.5d.p.f的超细旦涤纶长丝。所得涤纶长丝具有优良的可纺性和优异的物理特性及加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种超细旦涤纶长丝的制造方法，具体地说，涉及一种使用侧吹风冷却工艺制造超细旦涤纶长丝的方法。
背景技术
超细旦纤维是差别化纤维的一种，由于其高覆盖性、手感柔软、穿着舒适等良好特性，已经成为国内外各个纺织生产企业开发高档纺织品的一个热点纺织原料，它的使用能有效提高产品的档次和附加值。此外，超细旦纤维还可应用于诸如绝热材料、过滤材料、离子交换材料、吸液材料、生物应用等的其它领域。通过超细旦纤维差别化和其他技术领域的结合，今后的应用领域将日益广泛。目前国际上将单丝纤度小于0.3d.p.f的纤维称为超细旦纤维。超细旦涤纶织物作为服装面料已被广泛使用，然而它在制造过程中所使用的冷却系统及上油方式，对于纤维的均匀性和物理特性有相当大的影响。
一般超细旦涤纶长丝熔融纺丝的工艺流程为：聚合物熔体经喷丝板形成丝束，丝束经冷却、上油、卷绕得到涤纶POY丝或FDY丝，其中POY丝经拉伸加弹得到DTY丝。
目前常用的冷却吹风方式有：侧吹风冷却装置、由内到外环吹风冷却装置、由外到内环吹风冷却装置。侧吹风：丝束由喷丝板吐出后，冷却风自吹风管的吹风孔单侧吹出，使丝束冷却；由内到外环吹风：丝由喷丝板吐出后，经由吹风管内部通过，冷却风自吹风管内壁上的吹风孔吹出，从丝束外围吹向丝束中央，使丝束冷却；由外到内环吹风：丝由喷丝板吐出后，经由吹风管外部通过，冷却风自吹风管外壁上的吹风孔吹出，从丝束中央部吹向丝束外围，使丝束冷却。
国内外一般采用环吹风方式制备超细旦纤维，但是由于环吹风呈半封闭性圆筒形式，吹风孔有效面积小，因此较小风速时热交换量小，散热慢，影响丝的均匀性。在专利CN1537982A和CN2559659Y中，虽然采用了改进的辐射型外吹风冷却装置和梯度环吹整流器，克服了标准环吹风的冷却形式不能用于稳定生产优质超细旦纤维的缺陷，但是，由于环吹风装置造价比传统的侧吹风装置高，对于企业来说大大地增加了生产成本，且环吹风装置冷却风较难调整，操作性不佳，不利于工艺参数的调整；而侧吹风装置相对来说造价低，降低了企业成本，且操作简便，工艺参数调整便捷。
在熔体喷出后，由于高分子的粘弹性效应，形成了挤出胀大现象。此时熔体温度较高，细流也十分脆弱，故现有工艺一般在喷丝板下方设置一定距离的无风区，使初生丝与侧吹风隔绝，不致过快冷却。如果无风带长度太短，冷却风会影响喷丝板表面温度，使产品性能变差，经延伸加工后的成品染色性不良，出现了无风区无风效果并不好的情况。
超细旦纤维的制造工艺中，上油的均匀性也是影响纤维均匀性的重要因素。由于超细旦丝的单丝纤度较低，使纺丝张力增大，传统的集束上油方式会引起上油不均，甚至产生毛丝或微毛丝，严重影响丝条的质量。因此，在现有的超细旦涤纶长丝的生产线上采用的集束上油方式还不足以满足高质量的超细旦纤维的要求。
在专利申请文件CN1844504A《单板生产多孔聚对苯二甲酸乙二酯细旦长丝的工艺》中，描述了丝束从经过改进了孔的排列方式的喷丝板中挤出，通过侧吹风冷却，再分束上油后合成一束，然后卷绕丝束形成圆柱形丝饼的方法，得到了单丝纤度＞0.5d.p.f的细旦PET长丝。但在该专利中聚合物熔体自喷丝板喷出后经侧吹风直接冷却，熔体细流在快速细化区会进行急冷，不利于提高丝条的取向均匀性和拉伸时的取向度，甚至在加弹时会产生毛丝和断头现象。因此，用该方法不可能生产出单丝纤度小于0.4d.p.f的细旦纤维。到目前为止，采用侧吹风冷却工艺制备超细旦涤纶长丝尚未有相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细旦涤纶长丝的制造方法。
有鉴于在使用环式吹风的的冷却装置，吹风孔有效面积小，较小风速时热交换量小，散热慢，影响丝的均匀性；环吹风装置冷却风较难调整，操作性不佳；另外，环吹风装置造价比传统的侧吹风装置高，对于企业来说大大地增加了生产成本等的缺点，本发明采用侧吹风方式制造超细旦涤纶长丝，通过调整冷却系统中无风区的高度、设置缓冷器以及改进喷丝板孔的排列方式和上油方式，制成单丝纤度为0.1～0.30d.p.f的涤纶长丝，且所得涤纶长丝具有优良的可纺性和优异的物理特性及加工性能，大大地降低了企业成本。
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种超细旦涤纶长丝的制造方法，也就是提供一种使用侧吹风冷却工艺制造超细旦涤纶长丝的方法，该方法包括对特性粘度为0.63～0.68dl/g的PET聚合物进行熔融纺丝。其特征在于，该方法步骤包括：
(1)将定量挤出的PET聚合物熔体经由一种菱形排列的喷丝板的喷丝孔均匀挤出丝束，所述菱形排列喷丝板孔的排列方式与侧吹风方向有一定夹角α为1°～10°，孔数从48～600孔，且喷丝板中间设计一条宽为5～10mm的无孔区将喷丝孔一分为二。(见图1)
(2)所述挤出后的丝束于喷丝板下方经过一段高为60～100mm的无风区，并通过在喷丝板下方设置的缓冷器(其中该缓冷器的高度为25～35mm)进入侧吹风装置，向丝束吹送冷却风，所供冷却风的风速为0.25～0.45米/秒，冷却风的风温为16～22℃，一组吹风窗(适用于6～10个喷丝板)尺寸为：宽1.0～1.2m；高1.3～1.5m，以使所得丝条均匀冷却。
(3)改变传统集束上油方式，使用多分束方式上油后再进行并丝的方式。丝束上油后卷绕集束，纺成超细旦涤纶长丝。
本发明的有益效果：
(1)具有装置造价低、降低企业成本、且工艺参数可调、操作简便等优点。
(2)有利于冷却风穿透，增强了冷却效果，更有利于提高所得丝束的均匀性。
(3)冷却过程中丝束不粘结，有效改善了条干均匀度及所得丝束的可纺性。
(4)本发明使用的缓冷装置使熔体细流的急冷区域下降，避免在熔体细流快速细化区进行急冷，有利于提高丝条的取向均匀性和拉伸时的取向度，同时减少加弹时毛丝和断头的发生；并且很好地控制了初生纤维的结晶度，减少了初生丝的差异。
(5)本发明极大地改善了上油的均匀性，有效地避免了传统集束上油易造成上油不均，甚至产生毛丝或微毛丝，严重影响丝条质量的缺点。
本发明所使用的PET聚合物的特性粘度为0.63～0.68dl/g，可采用喷丝板孔数为48～600孔，卷绕速度为2600～3000m/min，得到POY的断裂强度为2.5～3.0cN/dtex，断裂伸长为110～140％；经拉伸1.5～1.7倍后所制成DTY的单丝纤度为0.10～0.30d.p.f，断裂强度为3.8～4.3cN/dtex，断裂伸长为20～30％。最终制得了染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性的超细旦DTY涤纶长丝。
同时可采用卷绕速度为4800～6000m/min，得到FDY的断裂强度为2.0～6.0cN/dtex，断裂伸长为20％～50％，单丝纤度为0.2～0.5d.p.f的FDY涤纶长丝。最终制得了染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性的超细旦FDY涤纶长丝。
附图说明
图1是纺丝工艺流程示意图
其中1是纺丝组件，2是无风区，3是缓冷装置，4是吹风装置，5是丝束，6是分束上油装置，7是集束装置，8是牵伸辊，9是卷绕装置
图2是喷丝板孔的排列示意图
其中α是吹风方向和喷丝板孔中心线的夹角
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
PET熔体经喷丝板挤出形成丝束，丝束经无风区，缓冷器，侧吹风装置冷却，并进行分束上油，卷绕集束。
其中无风区高度为100mm，缓冷器高度为25mm，侧吹风装置高度为1350mm，宽1100mm，风速0.3m/s，风温为22℃，卷绕速度为2700m/min，得到POY丝的断裂强度为2.6cN/dtex，断裂伸长为120％POY丝，并经过1.6倍拉伸加弹得到单丝纤度为0.25d.p.f，断裂强度为4.1cN/dtex，断裂伸长为22％的聚对苯二甲酸乙二酯DTY长丝。该超细旦涤纶DTY长丝产品染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性。
实施例2
PET熔体经喷丝板挤出形成丝束，丝束经无风区，缓冷器，侧吹风装置冷却，并进行分束上油，卷绕集束。
其中无风区高度为80mm，缓冷器高度为30mm，侧吹风装置高度为1350mm，宽1100mm，风速0.3m/s，风温为19℃，卷绕速度为2600m/min，得到POY丝的断裂强度为2.6cN/dtex，断裂伸长为120％POY丝，并经过1.6倍拉伸加弹得到单丝纤度为0.3d.p.f，断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长为23％的聚对苯二甲酸乙二酯DTY长丝。该超细旦涤纶DTY长丝产品染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性。
实施例3
PET熔体经喷丝板挤出形成丝束，丝束经无风区，缓冷器，侧吹风装置冷却，并进行分束上油，卷绕集束。
其中无风区高度为80mm，缓冷器高度为30mm，侧吹风装置高度为1350mm，宽1100mm，风速0.4m/s，风温为18℃，卷绕速度为5700m/min，得到单丝纤度为0.26d.p.f，断裂强度为3.3cN/dtex，断裂伸长为27％的聚对苯二甲酸乙二酯FDY长丝。该超细旦涤纶FDY长丝产品染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性。
实施例4
PET熔体经喷丝板挤出形成丝束，丝束经无风区，缓冷器，侧吹风装置冷却，并进行分束上油，卷绕集束。
其中无风区高度为70mm，缓冷器高度为35mm，侧吹风装置高度为1350mm，宽1100mm，风速0.4m/s，风温为16℃，卷绕速度为5600m/min，得到单丝纤度为0.28d.p.f，断裂强度为3.2cN/dtex，断裂伸长为30％的聚对苯二甲酸乙二酯FDY长丝。该超细旦涤纶FDY长丝产品染色均匀，条干均匀率高，且具有优异物理特性。
Claims (6)
1.一种超细旦涤纶长丝的制造方法，也就是一种使用侧吹风冷却工艺制造超细旦涤纶长丝的方法，包括以下步骤：
(1)将定量挤出的PET聚合物熔体经由喷丝板的喷丝孔均匀挤出丝束。
(2)挤出的丝束于喷丝板下方经过一段无风区，并通过在喷丝板下方设置的缓冷器进入侧吹风装置，向丝束吹送冷却风。
(3)使用多分束方式上油。
(4)再进行并丝后卷绕集束，纺成超细旦涤纶长丝。
2.根据权利要求1所述的一种超细旦涤纶长丝的制造方法，其特征在于所述的超细旦是指长丝的单丝纤度为0.2～0.5d.p.f。
3.根据权利要求1所述的一种超细旦涤纶长丝的制造方法，其特征在于所述的PET聚合物的特性粘度为0.63～0.68dl/g，所述涤纶长丝包括POY、FDY和DTY长丝。
4.根据权利要求1所述的一种超细旦涤纶长丝的制造方法，其特征在于所述喷丝板的喷丝孔的数量为140～300孔，呈菱形排列，喷丝板中间设计一条宽为5～10mm的无孔区将喷丝孔一分为二，菱形排列的喷丝孔与侧吹风方向有一夹角α为1°～10°。
5.根据权利要求1所述的一种超细旦涤纶长丝的制造方法，其特征在于所述无风区高为60～100mm，所述缓冷器的高度为25～35mm，所述冷却风的风速为0.25～0.45米/秒，冷却风的风温为16～22℃。
6.根据权利要求1所述的一种超细旦涤纶长丝的制造方法，其特征在于所述多分束方式包括2～4束。
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