CN101220525A - 一步法生产超高强丙纶工业长丝的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高强丙纶工业长丝的生产工艺，采用纺丝和拉伸一步法，包括：切片干燥增粘、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，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丙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

一步法生产超高强丙纶工业长丝的工艺

技术领域

本发明公开了一种超高强丙纶工业长丝的生产工艺，属于纺织工艺技术领域。

背景技术

丙纶自问世以来，一直是作为一种性能优异的民用化纤产品在使用，广泛应用于服装、箱包、鞋帽等各个民用领域。其在工业用途上的开发只是近三十年的事情，但也取得了很大的进展。作为工业丝的一个重要的品种，丙纶强力丝也得到了较为良好的应用，因其具有强度高、收缩率低等优点，丙纶强力丝也补充广泛用于织造吊装带、线绳、拉索等方面。

目前，国内生产的一般为普通高强丙纶工业长丝，其质量如下：断裂强度为6.9～7.4cN/dtex，干热收缩率为8～13％，5％定伸长负荷＜3cN/dtex。这种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，由于高强丙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丙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≥7.2cN/dtex且伸度及干热收缩率均合乎要求的丙纶工业丝产品，究其原因有以下几点：

1、对丙纶前纺工艺的研究不够，对其相关参数的重要性未引起足够的重视

2、如果采用一步法进行生产，其牵伸倍率及相关的热盘温度的设定不合理

3、采用二步法进行生产时，对原丝UDY的平衡没有引起足够的重视。后纺牵伸工艺也不合理，尤其是未选择合理的松驰比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用纺丝、拉伸一步法的超高强丙纶工业长丝的制备工艺，用该工艺制备的丙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：一种超高强丙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、PP切片干燥、增粘：PP切片投料进入干燥系统以后，本发明将切片置于一种高温、高真空度、高回流性的环境中进行除湿及增粘。由于切片实际上重新参与了一种聚合反应，因此会伴有许多副产物出现。本系统加装有一套小分子物质回收装置，可以很好地去除这些可能影响主反应的东西，以确保正常反应的实现。在整个干燥、增粘过程中，切片完全以平推流的形式在加热器内流动，所以能够保证所有的切片在加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，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70～95℃，拉伸比为3.8～4.2，第二步拉伸温度125～145℃，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100～110℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度135～150℃，松弛比7.4～7.6％，总松弛比为11％～12％。我们通过大量试验后发现：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。

4、卷绕成型：将上述纤维以800～1500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、本发明的干燥、增粘一体化系统及配套工艺，可使PP切片的粘度增加到一个合适的水平，同时又可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，粉尘含量可以控制在50PPM以下。而传统工艺PP切片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、本发明所采用创新的5对热辊拉伸热定型工艺，与传统的2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丙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

下面通过一个具体的实施例子对本发明进行说明：

①普通聚丙烯(PP)切片经干燥、增粘后成为可以生产工业丝的工业级高粘切片；②合格的切片由中间料仓投入至螺杆，由其熔融挤压，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150℃，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、低收缩率的成品丙纶工业丝。丝束上油后经过二步拉伸、二步热定型：第一步拉伸温度85℃，拉伸比4.0，第二步拉伸温度140℃，拉伸比1.45；第一步热定型温度100℃，松弛比4.5％，第二步热定型温度150℃，松弛比7.5％；总拉伸倍率5.8，总松弛比12％。最后制得规格555dtex/96f、强度7.8cN/dtex、伸长16％、干热收缩率5.4％的丙纶超高强丝。(一般丙纶高强丝的断裂强度≤7.4cN/dtex)

Claims (3)

1.一种超高强丙纶工业长丝的生产工艺，其特征在于：采用纺丝和拉伸一步法，包括：切片干燥增粘、熔融纺丝、高温拉伸、热定型、卷绕成型。

2.根据权利要求1所述的一种超高强丙纶工业长丝的生产工艺，其特征在于：采用5辊牵伸工艺，两级拉伸、两级热松弛，第一步拉伸温度70～95℃，拉伸比为3.8～4.2，第二步拉伸温度125～145℃，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100～110℃，松弛比4.4％～4.6％，第二步热定型温度135～150℃，松弛比7.4～7.6％，总松弛比为11％～12％。

3.根据权利要求1所述的一种超高强丙纶工业长丝的生产工艺，其特征在于：最终产品强度≥7.4cN/dtex。