CN101328636A - 柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涤纶短纤维的制备方法。一种柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，是采用三合一的柔性化生产工艺，将经过不同纺丝工艺得到的原丝丝束在同一条后处理生产线上可分别生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维；所述生产高强低伸型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、低温松弛热定型、切断工序，所述紧张热定型通≥2.2MPa(g)的饱和中压蒸汽；所述生产普通型涤纶短纤维工序基本相同，但紧张热定型为冷态；所述生产三维卷曲中空型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、喷硅油、切断、铺丝刮平、高温松弛热定型，所述紧张热定型也为冷态。

Description

柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺

技术领域

本发明涉及采用聚酯熔体、切片或回收瓶片为原料的涤纶短纤维的制备方法，尤其涉及柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺方法。

背景技术

聚酯纤维具有强度高、模量高、吸水性低的特点，聚酯纤维以其优越的性能一直主导着化学纤维市场，是最大的化纤品种。作为民用织物及工业织物都具有广泛的用途。作为纺织材料，涤纶短纤维既可以纯纺，也可与其他纤维混纺。聚酯纤维的应用领域主要为服用、装饰和非纤用。采用不同的工艺过程和工艺条件，生产的涤纶短纤维物理机械性能也有所不同，用途也有所不同。

现有的三种制备涤纶短纤维的制备方法是：

1、普通型涤纶短纤维的生产工艺：

纺丝工艺流程：

聚酯熔体→熔体分配管→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→半敞开式外环吹丝束冷却→纺丝甬道→上油→卷绕机→牵引装置→喂入装置→盛丝桶往复装置→盛丝桶输送

后处理工艺流程：

盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→五辊导丝机→浸油槽→第一牵伸机→牵伸浴槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→七辊三道牵伸机→叠丝机→卷曲预热箱→卷曲机→喷淋再上油→丝束冷却输送机→松弛热定型机→捕结器→曳引机→切断机→打包装置→称重输送→出包装置→成品中间库

采用常规聚酯熔体生产未拉伸丝束，进行纺丝速度在950～1150米/分之间。后纺不需要紧张热定型机，只有松弛热定型，这种方法的工艺牵伸定型温度低，不需要饱和中压蒸汽(≥2.2Mpa)，只要采用1.0Mpa的低压蒸汽。成品丝的断裂强度低≤5.0CN/dtex，伸长率高35～45％。

普通型的生产工艺一般用于生产棉型、中长型、毛型纤维，纤维主要用于无纺布非制造领域。

2、高强低伸型涤纶短纤维的生产工艺

纺丝工艺流程：

纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→丝束冷却→上油装置→纺丝甬道→二次上油→卷绕机→牵引装置→喂入装置→盛丝桶往复装置→盛丝桶输送。

后处理工艺流程：

盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→七辊导丝机→浸油槽→第一牵伸机→牵伸浴槽→第二牵伸机→蒸汽箱→14～18辊紧张热定型机→丝束冷却器→冷却牵引机→叠丝机→三辊导丝机→卷曲张力检测辊→卷曲预热箱→卷曲机→喷淋上油→铺丝机→丝束干燥机→捕结器→曳引机→切断机→称量喂料→打包装置→复称输送→出包装置→成品中间库。

采用普通聚酯熔体(切片)或回收瓶片纺制的常规未牵伸原丝，经过后加工第一牵伸机和第二牵伸机之间的水浴槽进行一次牵伸，通过第二牵伸机和紧张热定型机I区之间的蒸汽加热箱进行二次牵伸，在紧张热定型机II～IV区之间实现高温定型(≥2.2MPa(g)饱和中压蒸汽)；然后通过第三牵伸机进行剩余牵伸；通过卷曲箱进行卷曲；再通过松弛热定型机进行低温松弛热定型，也采用0.8～1.0MPa(g)的低压蒸汽即可。

高强低伸型涤纶短纤维加工工艺特征是使拉伸的纤维在张力下进行热定型，以使纤维的结构发生明显的变化，所制成的成品纤维断裂强度高，≥5.25cN/dtex、断裂伸长度低，≤25％。一般用于制备高强缝纫线和高速纺棉型纤维。

3、三维卷曲中空纤维的生产工艺

纺丝工艺流程：

纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→半敞开式外环吹丝束冷却→纺丝甬道→上油→卷绕机→牵引装置→喂入装置→盛丝桶往复装置→盛丝桶输送。

后处理工艺流程：

盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→五辊导丝机→浸油槽→第一牵伸机→牵伸浴槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→第三牵伸机→叠丝机→卷曲预热箱→卷曲机→丝束冷却输送机→捕结器→上硅油机→曳引机→切断机→铺丝刮平机→烘干机→打包机→成品中间库。

纺丝工段：在环吹风装置上采用了特殊设计修改，喷丝板采用特殊设计的单孔、四孔、七孔或九孔中空型喷丝板，纺丝工艺采用不对称冷却方式，使得纤维产生不均匀的冷却效果，经过后纺处理后得到螺旋型的卷曲效果。

后处理工段：在切断机前增加喷硅油机，在切断机后增加铺丝刮平机，烘干机。

纺制三维中空涤纶短纤维，其主要工艺为：将特性粘度0.64～0.67的聚酯熔体(切片)或回收瓶片进行熔融纺丝，纺丝速度在800～1250米/分之间；采用高风速，不对称冷却方式，制得的原丝束(未拉伸丝)在后处理工段中采用二道牵伸工艺。一道牵伸在第一牵伸机和第二牵伸机之间进行，二道牵伸在第二牵伸机和第三牵伸机之间进行。与普通型和高强型工艺流程不同的是拉伸后的纤维束，先经过切断再进入烘干机中进行高温松弛热定型(165～180℃)，使得纤维的三维卷曲效果得到进一步的显现和强化。

三维卷曲中空纤维由于具有重量轻、蓬松性好、保暖性好的优点，而被广泛应用于被服、玩具、无纺布等领域。

以上三种工艺流程和工艺条件分别被用于制备三种不同性能、用途的涤纶短纤维。随着市场的发展，将这三种工艺流程和工艺技术柔合在一起，实现在一条生产线上可生产三种不同性能的涤纶短纤维成为现实需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，该工艺采用三合一柔性生产工艺，将高强低伸型、普通型和三维卷曲中空纤维这三种涤纶短纤维后处理工艺流程柔合在一起，实现在一条生产线上可生产三种不同性能的涤纶短纤维。

本发明是这样实现的：一种柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，是采用三合一的柔性化生产工艺，将经过不同纺丝工艺得到的原丝丝束在同一条后处理生产线上可分别生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维；具体如下：

所述生产高强低伸型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、低温松弛热定型、切断工序；所述紧张热定型通≥2.2MPa(g)的饱和中压蒸汽；

所述生产普通型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、上油、低温松弛热定型、切断工序；所述紧张热定型为冷态；

所述生产三维卷曲中空型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、喷硅油、切断、高温松弛热定型；所述紧张热定型为冷态。

本发明是采用三合一的柔性化工艺技术，将原丝束，如普通棉型或中空型未牵伸丝，通过不同的工艺设备和工艺参数配置，生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维。与现有技术相比，本发明在一条生产线上，通过不同的工艺设备和工艺参数配置，可生产三种不同性能的涤纶短纤维。生产的涤纶短纤维为：

(1)高强低伸涤纶短纤维在本工艺流程中可牵伸性良好，基本没有未牵伸丝和倍长和超倍长，最终的成品纤维具有高强度、低伸长和低热收缩等良好的可纺性和染色性能。其断裂强度≥5.25CN/dtex，断裂伸长率11～25％，干热收缩率＜8％，在服用等领域具有广泛用途。

(2)低强高伸普棉其断裂强度≤5.0CN/dtex，断裂伸长率35～55％，干热收缩率＜12％，在无纺布等领域具有广泛用途。

(3)三维中空涤纶短纤维其断裂强度≤4.0CN/dtex，在填充料等领域具有广泛用途。

附图说明

图1本发明柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺流程图。

图中：1高强低伸型流程，2普通型流程，3三维卷曲中空型流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯)熔体(包括以PET为原料的回收瓶片料、膜片、包装袋、片、再生料等)，依次经过前纺工段以下各工序-熔体配管输送(瓶片料采用螺杆挤压、双过滤+增压泵增压)、计量泵、纺丝组件、外环吹丝束冷却成型、油轮上油、卷绕牵引和往复盛丝等工序，使粘稠状的高温熔融态的聚酯原料经过冷却固化，一定张力的牵引，成为有一定取向度的纤维束，也称为原丝束。纺丝工艺速度为800～1300米/分；丝束冷却风温度为18～28℃；冷却风压为900～4500Pa，风速为1.0～5.0米/分。

该套纺丝设备可以采用的喷丝板有圆形孔、C型孔(单孔、四孔、七孔、九孔中空)等两种工艺。

参见图1，一种柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，是采用三合一的柔性化生产工艺，将普通棉型或中空型未牵伸丝，在一条生产线上生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维。涤纶短纤维后处理工艺流程具体为：

(1)高强低伸品种(断裂强度≥5.25cN/dtex，断裂伸度≤25％)

生产高强低伸型涤纶短纤维后处理工艺流程：盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→导丝机→浸油槽→第一牵伸机→水浴牵伸槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→紧张热定型→冷却喷淋机→第三牵伸机→叠丝机→三辊机→张力机→卷曲预热箱→卷曲机→丝束冷却输送机→烘干机(松弛热定型机)→捕结器→曳引张力机→切断机→打包机→成品中间库；所述紧张热定型通蒸汽。

生产高强低伸型涤纶短纤维后处理工艺：采用圆形喷丝板生产的原丝束经过第一牵伸机、第二牵伸机和两者之间的水浴槽进行一道牵伸；经过第二牵伸机、紧张热定型机I区和两者之间的蒸汽加热箱进行二道牵伸；然后经过紧张热定型机II～IV区进行干燥和热定型，使纤维具有一定的断裂强度和断裂伸度；第三牵伸机进行剩余牵伸；卷曲预热和卷曲机卷曲，赋予一定的卷曲度和卷曲数；再经过松弛热定型机完成烘干和松弛热定型以消除纤维牵伸定型的剩余应力后，切断成预定的长度。

(2)低强高伸普棉(断裂强度≤5.0cN/dtex，断裂伸度≥35％)

生产普通型涤纶短纤维后处理工艺流程：盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→导丝机→浸油槽→第一牵伸机→水浴牵伸槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→紧张热定型→冷却喷淋机→第三牵伸机→叠丝机→三辊机→张力机→卷曲预热箱→卷曲机→丝束冷却输送机→再上油机→烘干机(松弛热定型机)→捕结器→曳引张力机→切断机→打包机→成品中间库；所述紧张热定型为冷态。

生产普通型涤纶短纤维后处理工艺：采用圆形喷丝板生产的原丝束经过第一牵伸机、第二牵伸机和两者之间的水浴槽进行一道牵伸；经过第二牵伸机、蒸汽加热箱、三道牵伸机进行二道牵伸(在这其间通过冷态的紧张热定型机)，使纤维具有一定的断裂强度和断裂伸度；卷曲预热和卷曲机卷曲，赋予一定的卷曲度和卷曲数；在卷曲机出口补充上油、再经过松弛热定型机完成烘干和松弛热定型以消除纤维牵伸定型的剩余应力后，切断成预定的长度。

(3)三维中空短纤维(纤维截面有孔，呈现立体螺旋状卷曲)

生产三维卷曲中空型涤纶短纤维后处理工艺流程：盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→导丝机→浸油槽→第一牵伸机→水浴牵伸槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→紧张热定型→冷却喷淋机→第三牵伸机→叠丝机→三辊机→张力机→卷曲预热箱→卷曲机→丝束冷却输送机→上硅油机→曳引张力机→切断机→铺丝机→烘干机(松弛热定型机)→丝束传送→打包机→成品中间库；所述紧张热定型为冷态。

生产三维卷曲中空型涤纶短纤维后处理工艺：采用C型板(单孔、四孔、七孔、九孔)生产的原丝束经过第一牵伸机、第二牵伸机和两者之间的水浴槽进行一道牵伸；经过第二牵伸机、蒸汽加热箱、三道牵伸机进行二道牵伸(在这其间通过冷态的紧张热定型机)，通过卷曲预热和卷曲机，使纤维具有自然立体螺旋状卷曲；在卷曲机出口经过上硅油机、再经过切断、摆丝铺丝、松弛热定型机完成烘干和松弛热定型以消除纤维牵伸定型的剩余应力后，风力输送至打包机或直接落入打包机贮棉箱内。

紧张热定型的加热辊数量根据生产线的产能而定，12-20辊，加热区也有3～4区，均采用一种特殊的U型加热回路，使辊表面温度均匀。生产高强低伸产品时该紧张热定型机必须采用饱和中压蒸汽(≥2.2Mpa(g))和低压蒸汽(1.0Mpa)加热。若生产普棉或三维中空纤维，则紧张热定型机基本不通蒸汽或通少量低压蒸汽。也可采用一组由大小不同的四个闪蒸罐和四组调节阀组成的串级式闪蒸系统，既可以在一定的温度范围内根据工艺要求，任意调节紧张热定型辊面温度，辊面温度保持均匀和稳定；又可以充分利用紧张热定型出来的冷凝水余热产生的二次蒸汽再并入车间蒸汽管网，可以节约30％的工艺蒸汽耗量。

实施例一：

将规格为1.50dtex/3064f(以成品丝纤度计)的原丝束，依次经过集束架、上下导丝架、七辊导丝机、浸油槽、第一牵伸机，温度为72℃的水浴牵伸槽，第二牵伸机，进行一次牵伸，牵伸比3.75；然后经过温度为105℃的蒸汽加热箱，14～18辊紧张热定型机，进行二次牵伸，牵伸比1.08；再经过第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.993；牵伸速度为250米/分(紧张热定型机I区出口)。经过叠丝机、三辊机和张力机后，并经过卷曲温度为90℃的卷曲预热箱进行卷曲后的丝束再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并经捕结器、曳引张力机，被均匀干燥后进入切断机进行切断，最后经打包机打包。所得丝的物理指标见表1。

实施例二：

将规格为2.22dtex/2200f(以成品丝纤度计)的原丝束，依次经过集束架、上下导丝架、七辊导丝机、浸油槽、第一牵伸机，温度为73℃的水浴牵伸槽，第二牵伸机，进行一次牵伸，牵伸比3.55；然后经过温度为103℃的蒸汽加热箱，第三牵伸机进行二次牵伸，牵伸比1.12；牵伸速度为180米/分。经过叠丝机、三辊机和张力机后，并经过卷曲温度为90℃的卷曲预热箱进行卷曲后的丝束再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并经捕结器、曳引张力机，被均匀干燥后进入切断机进行切断，最后经打包机打包。所得丝的物理指标见表1。

实施例三：

将规格为7.78dtex/720f(以成品丝纤度计)的原丝束，依次经过集束架、上下导丝架、七辊导丝机、浸油槽、第一牵伸机，温度为68℃的水浴牵伸槽，第二牵伸机，进行一次牵伸，牵伸比3.03；然后经过温度为100℃的蒸汽加热箱，第三牵伸机进行二次牵伸，牵伸比1.03；牵伸速度为150米/分(其间通过冷态的紧张热定型)。经过叠丝机、三辊机和张力机后，并经过卷曲预热箱进行卷曲，通过卷曲机后的丝束经过上硅油机、曳引张力机、切断机后进入铺丝刮平机，再经过烘干机145～165℃的松弛热定型，经丝束传送至打包机打包。所得成品纤维的物理指标见表1。表1为本发明的实施例与现有技术所制成的涤纶短纤维成品丝性能指标对比。

表1

样品	纤度(dtex)	断裂强度(cN/dtex)	断裂伸长率(％)	干热收缩率(180℃、30min)
					对比样一	1.56	5.25	29.8	8.6
对比样二	1.56	4.80	31.2	10.7
					实施例一	1.41	6.0	24.6	6.6
实施例二	2.12	4.71	38.7	5.7
					实施例三	7.76	3.54	39.1	6.5

本发明与现有的工艺路线比较，有以下效果：

1、采用普通聚酯切片、聚酯熔体包括以PET为原料的回收瓶片料、膜片、包装袋、片、再生料等，通过熔体配管输送(瓶片料采用螺杆挤压、过滤)纺制常规棉型或中空型未牵伸原丝，原料来源广泛。如果采用回收瓶片料为原料，则符合环保经济、绿色纤维的要求和特征。

2、后加工采用三合一的柔性化工艺技术，可将普通棉型或中空型未牵伸丝，通过不同的工艺设备和工艺参数配置，生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维。高强低伸型涤纶短纤维具有强度高、伸长低的特点，可以应用于高速纺；普通型涤纶纤维具有中强中伸的特性，可以应用于普通棉纺、无纺领域；三维中空纤维则具有中空率高、卷曲弹性好、蓬松性好的特点，可以广泛应用于填充料、无纺布。

Claims (2)

1、一种柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，其特征是：采用三合一的柔性化生产工艺，将经过不同纺丝工艺得到的原丝丝束在同一条后处理生产线上可分别生产高强低伸型、普通型和三维卷曲中空型涤纶短纤维；具体如下：

所述生产高强低伸型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、低温松弛热定型、切断工序；所述紧张热定型通蒸汽；

所述生产普通型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、上油、低温松弛热定型、切断工序；所述紧张热定型为冷态；

所述生产三维卷曲中空型涤纶短纤维工序为：经过集束，一道牵伸、二道牵伸、紧张热定型、三道牵伸、卷曲、喷硅油、切断、高温松弛热定型；所述紧张热定型为冷态。

2、根据权利要求1所述的柔性生产工艺的涤纶短纤维后处理工艺，其特征是：生产高强低伸型涤纶短纤维时紧张热定型通≥2.2MPa(g)的饱和中压蒸汽。

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