CN101407942A - 特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：A.高粘切片的制备：低粘切片经固相聚合得到粘度为0.99±0.015的高粘切片；B.熔融纺丝：高粘切片在纺丝箱体中经螺杆挤出机熔融挤压，由纺丝组件进行纺丝，经侧吹风冷却成型，然后采用30℃下流动粘度为20－60mm2/s的酯类平滑剂进行油泵上油，上油率为0.6±0.15％；C.牵伸热定型：先经预张力辊，再依次经两组牵伸辊和三组定型热辊进行牵伸热定型；D.卷绕成型：将上述得到的纤维经主网络器后由卷绕头卷绕成型即得产品。本发明不仅生产效率高，而且所得到的特低收缩涤纶工业纤维干热收缩值低，强度高，综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，该特低收缩涤纶工业纤维特别适用于涂层防水织物，属于工业纤维技术领域。
背景技术
涤纶工业纤维以其高强度、高模量、耐高温等优异性能已成为产
业用纺织品的主要原材料，尤其在工业用涂层防水织物的应用上涤纶工业纤维显示了其强大的优势。
近年来，随着涂层防水织物的应用和生产技术的发展对涤纶工
业纤维的性能指标提出了更高的要求，主要是目前超低收缩涤纶工业纤维的干热收缩水平满足不了涂层防水织物生产过程高温涂层工艺。因此，在目前超低收缩涤纶工业纤维干热收缩水平基础上进一步降低干热收缩成为涤纶工业纤维生产行业新的挑战。
按照涂层织物行业的要求，用于织制宽幅防水涂层织物在190℃，15min，0.01g/d条件下，干热收缩值要在2％以下，且均匀性应控制在±0.3％以内，但是目前一步法生产的超低收缩涤纶工业纤维的干热收缩是2.5％左右(190℃，15min，0.01g/d条件下)，不能达到要求。在国外韩国Husung，荷兰Acordice等公司采用两步法工艺生产这一品种，但两步法生产工艺速度低，工序长，设备落后，且产品除干热收缩低之外其他各项远不及一步法工艺产品，同时生产效率远远低于一步法工艺，生产成本远远高于一步法生产工艺。以上问题有待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，该工艺生产速度高，工序短，生产成本低，得到的产品各项性能良好，具有特低的干热收缩值。
本发明的技术方案：该特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺包括以下步骤：
A、高粘切片的制备：低粘切片经固相聚合得到粘度为0.99±0.015的高粘切片；
B、熔融纺丝：高粘切片经螺杆挤出机熔融挤压成为高粘态熔体进入纺丝箱体内的纺丝组件进行6头或12头纺丝，丝条经缓冷器缓冷，侧吹风冷却成型后经油泵上油；
C、牵伸热定型：先经预张力辊，再依次经两组牵伸辊和三组直径为250-275mm，长度为500-550mm的定型热辊进行牵伸热定型；
D、卷绕成型：将上述得到的纤维经主网络器后由卷绕头卷绕成型即得产品。
所述的高粘切片的羧基含量≤16mol/t，粉尘含量≤100ppm，水分含量≤40ppm，上油率为0.6±0.15％。
上油采用的油剂是30℃下流动粘度为20-60mm2/s的酯类平滑剂。
所述的螺杆挤出机的螺杆出口熔体温度303-307℃，螺杆出口压力155-175Bar，缓冷器温度为300-400℃，侧吹风温度18-22℃、湿度≥85％、风速0.55-0.65m/s。
所述的螺杆挤出机的螺杆出口、熔体管道到纺丝箱体采用联苯保温，螺杆出口的联苯温度为298±4℃，纺丝箱体的联苯温度为300±4℃。
所述的上油分两次，第一次所用油泵的转速为40-60rpm，第二次所用油泵的转速为15-35rpm。
所述的预张力辊的转速为480-520m/min，牵伸倍率1.01-1.03；第一组牵伸辊的转速为495-535m/min，温度为85-95℃，牵伸倍率4.15-4.40；第二组牵伸辊的转速为2000-2200m/min，温度为115-125℃，牵伸倍率1.38-1.46；总牵伸倍率5.80-6.10；第一组定型热辊的转速2980-3080m/min，温度为248-250℃；第二组定型热辊的转速为2670-2870m/min，温度为250-260℃；第三组定型热辊的转速为2580-2780m/min，温度为225-250℃；形成第一热定型超喂0.910-0.920，第二热定型超喂0.960-0.980，总热定型超喂0.880-0.900。
所述的卷绕头的卷绕速度为2680-2710m/min，卷绕张力为45-55cN。
所述的高粘切片经计量泵计量，该计量泵前压力为55-75Bar。
所述的纺丝油剂经计量泵计量，该计量泵的转速为16.45-16.85rmp。
与现有技术相比，本发明对高粘切片的粘度、粉尘含量进行了严格的控制，保证了熔体粘度均匀性，为牵伸热定型创造了良好的条件。选择合适的羧基含量，控制了切片的降解。水分含量的控制，则防止了切片在高位下水解从而降低粘度。熔融纺丝过程中参数的合理选择保证了熔体的质量，保证最终产品既有更低的干热收缩，又有良好的强度。合适的纺丝油剂以及适当的上油率保证了生产稳定性，提高了生产效率以及保证了产品指标的稳定性。在牵伸热定型步骤中，采用了低速多头纺丝，既能满足在线热定型所需要的时间，又能保证产量因速度降低而损失；配置超大型热辊既满足热定型需要，又满足高倍牵伸获得良好的强度的需求，并且采用三组定型热辊进行热定型，对丝条进行充分的热定型，通过各组热定型辊之间的超喂比的合理搭配达到既能有效消除丝条内高温拉伸产生的内应力降低收缩，又能使丝条在热定型时发生结晶，以保护已形成的强度和收缩，因而保证了收缩的稳定性。另外，在工艺中采用了较高的拉伸温度，提高了拉伸效率，也使得丝条拉伸和热定型在一组辊同时发生，充分发挥了超大辊的功效。采用高达258℃的热定型温度，以及搭配合理的工艺，使得丝条获得良好的热定型。合理工艺速度的选择，则使得整个工艺的配置达到了最佳的效果。本发明所得到的特低收缩产品与现有的超低收缩产品性能指标比较如下：
| 项目 | 单位 | 特低收缩产品 | 超低收缩产品 |
| 纤度 | dtex | 1120 | 1120 |
| 纤度不匀率 | ％ | ≤1.8 | ≤1.6 |
| 断裂强度 | cN/dtex | ≥7.0 | ≥7.0 |
| 断裂强度变异系数 | ％ | ≤4.0 | ≤3.0 |
| 断裂伸长 | ％ | 24±2 | 24±2 |
| 断裂伸长变异系数 | ％ | ≤8.0 | ≤6.0 |
| 干热收缩(190℃，15min，0.01g/d) | ％ | 1.5±0.3 | 2.5±0.5 |
本发明成功解决了下游宽幅涂层防水织物由于应用高温涂层技术引起的产品尺寸稳定性差，产品表面平整度差的问题，有效促进了下游产业技术的发展和进步，为涤纶工业纤维的生产发展开创了一个新的局面，将涤纶工业纤维的热力学理论更深入地应用到实际生产当中，把涤纶工业纤维的生产技术向深层次的技术方向推进和发展。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施例1：本发明的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺包括以下步骤：
A、高粘切片的制备：低粘切片经固相聚合得到粘度为0.99±0.015的高粘切片，控制羧基含量≤16，粉尘含量≤100ppm，水分含量≤40ppm；
B、熔融纺丝：高粘切片经螺杆挤出机熔融挤压成为高粘态熔体，经计量泵计量加入纺丝箱体1，计量泵前压力为55-75Bar，高粘态熔体进入纺丝组件2进行6头或12头高压纺丝，丝条经温度为300-400℃的缓冷器缓冷，侧吹风冷却成型，然后采用30℃下流动粘度为20-60mm2/s的酯类平滑剂进行油泵上油，上油率为0.6±0.15％；
C、牵伸热定型：丝条先经预张力辊5，再依次经第一组牵伸辊6，预网络器11和第二组牵伸辊7，最后分别经第一组定型热辊8、第二组定型热辊9、第三组定型热辊10，第一组定型热辊8、第二组定型热辊9、第三组定型热辊10均为直径250-275mm，长度500-550mm的超大型定型热辊(普通定型热辊直径220mm，长度400mm)，超大型定型热辊使得在对丝条进行热定型时，同时进行高温拉伸，提高了拉伸效率，既满足热定型需求，又满足高倍牵伸获得良好强度的需求；
D、卷绕成型：将上述得到的纤维经主网络器12后由卷绕头13卷绕成型即得产品。
其中，B步骤中螺杆挤压机的螺杆出口熔体温度为303-307℃，螺杆出口压力155-175Bar，侧吹风时的温度18-22℃、湿度≥85％、风速0.55-0.65m/s；螺杆挤出机的螺杆出口、熔体管道到纺丝箱体采用联苯保温，螺杆出口的联苯温度为298±4℃，纺丝箱体的联苯温度为300±4℃；油泵上油分两次，一次上油组件3所用油泵的转速为40-60rpm，规格为0.05CC，二次上油组件4所用油泵的转速为15-35rpm，规格为0.05CC，均经过计量泵计量，该计量泵的转速为16.45-16.85rmp。
C步骤中，预张力辊的转速为480-520m/min；第一组牵伸辊的转速为495-535m/min，温度为85-95℃；第二组牵伸辊的转速为2000-2200m/min，温度为115-125℃；第一组定型热辊的转速2980-3080m/min，温度为248-250℃；第二组定型热辊的转速为2670-2870m/min，温度为250-260℃；第三组定型热辊的转速为2580-2780m/min，温度为225-260℃。
D步骤中卷绕头的卷绕速度为2680-2710m/min，卷绕张力为45-55cN。
切片粘度：纺制常规涤纶工业纤维切片特性粘度一般在0.96-1.06之间均可，但是纺制特低收缩涤纶工业丝切片粘度要求十分严格，过高的粘度在熔融挤压过程中产生大量的剪切热，造成更大的粘度降并伴随者很多小分子单体物质影响可纺性，过低的粘度粘度低而达不到所需的强度，进行一系列切片粘度优化试验后，确定将粘度控制在0.99±0.015，这一粘度范围内的高粘切片在高温熔融下，既能保持较低的粘度降，又能保持切片在熔融之后的熔体温度较低且输送过程均匀一致，从而保证了熔体粘度的均匀性。为牵伸热定型工艺创造良好的条件。切片粘度优化试验结果见下表：
| 切片粘度 | 熔融温度 | 剪切热量 | 熔体温度 | 熔体粘度 | 粘度降 |
| 1.05 | 320 | 70％ | 314 | 0.92 | 0.13 |
| 1.02 | 320 | 50％ | 308 | 0.90 | 0.12 |
| 0.99 | 320 | 30％ | 303 | 0.88 | 0.11 |
| 0.96 | 320 | 5％ | 299 | 0.84 | 0.12 |
从以上可知，纺制特低收缩涤纶工业纤维将切片粘度控制在0.99±0.015是最合理的。
羧基含量：纺制常规涤纶工业纤维高粘切片羧基含量一般≤18，由于羧基含量太高会加速切片在高温熔融过程中的降解，而纺制特低涤纶工业丝本身采用了较低粘度的切片。因此，需严格控制切片的降解，纺制特低涤纶工业丝高粘切片羧基含量要≤16。
粉尘含量：太高的粉尘含量会影响熔体粘度的均匀性，因此，需将粉尘含量控制在≤100ppm。
水分含量：切片水分含量过高，会使切片高温下水解，而使粘度大大降低。因此，需将高粘切片中水分含量控制在≤40ppm。
纺丝上油的选择控制：特低收缩涤纶工业丝主要控制指标是干热收缩，所以生产过程必须经过在线高温牵伸热定型。因此纺丝油剂性能和上油率的控制成为十分关键控制点，纺丝油剂的性能对生产稳定性和物理指标的有非常大的影响，必须选择耐热性，渗透性和流动性能十分好的纺丝油剂。同时上油率控制的过高和过低都直接影响生产效率和指标的稳定性。针对纺丝油剂选择和上油率的控制，我们做了大量的试验和摸索优化出生产特低收缩涤纶工业丝的油剂和上油率。
低速多头纺丝：纺丝头数是指每部位一次生产的筒子数，也是产量的主要体现，目前涤纶工业丝主要有4头和6头，速度相同情况下，6头产量是4头1.5倍，本发明采用6头设备，由于生产此产品宜用低速生产，一方面指标易达到，另一方面生产速度低生产稳定些，消耗低，考虑到低速下产量低，本产品工艺速度降低200米，产量降低10％-15％。本发明的最佳方案是将纺丝头数由6头改为12头，这样产量提高1倍。综合起来产量比6头还是提高了1.8倍。因此，本发明在保证各项指标的同时，又保证了产量。
Claims (10)
1.一种特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：该生产工艺包括以下步骤：
A、高粘切片的制备：低粘切片经固相聚合得到粘度为0.99±0.015的高粘切片；
B、熔融纺丝：高粘切片经螺杆挤出机熔融挤压成为高粘态熔体进入纺丝箱体内的纺丝组件进行6头或12头纺丝，丝条经缓冷器缓冷，侧吹风冷却成型后经油泵上油；
C、牵伸热定型：先经预张力辊，再依次经两组牵伸辊和三组直径为250-275mm，长度为500-550mm的定型热辊进行牵伸热定型；
D、卷绕成型：将上述得到的纤维经主网络器后由卷绕头卷绕成型即得产品。
2.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的高粘切片的羧基含量≤16mol/t，粉尘含量≤100ppm，水分含量≤40ppm，上油率为0.6±0.15％。
3.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：上油采用的油剂是30℃下流动粘度为20-60mm2/s的酯类平滑剂。
4.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的螺杆挤出机的螺杆出口熔体温度303-307℃，螺杆出口压力155-175Bar，缓冷器温度为300-400℃，侧吹风温度18-22℃、湿度≥85％、风速0.55-0.65m/s。
5.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的螺杆挤出机的螺杆出口、熔体管道到纺丝箱体采用联苯保温，螺杆出口的联苯温度为298±4℃，纺丝箱体的联苯温度为300±4℃。
6.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的上油分两次，第一次所用油泵的转速为40-60rpm，第二次所用油泵的转速为15-35rpm。
7.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的预张力辊的转速为480-520m/min；第一组牵伸辊的转速为495-535m/min，温度为85-95℃；第二组牵伸辊的转速为2000-2200m/min，温度为115-125℃；第一组定型热辊的转速2980-3080m/min，温度为248-250℃；第二组定型热辊的转速为2670-2870m/min，温度为250-260℃；第三组定型热辊的转速为2580-2780m/min，温度为225-250℃。
8.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的卷绕头的卷绕速度为2680-2710m/min，卷绕张力为45-55cN。
9.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的高粘切片经计量泵计量，该计量泵前压力为55-75Bar。
10.根据权利要求1所述的特低收缩涤纶工业纤维的一步法生产工艺，其特征在于：所述的纺丝油剂经计量泵计量，该计量泵的转速为16.45-16.85rmp。
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