CN101481830B - 一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维及其制作工艺，所述的纺制珍珠功能纤维的每百分重量的配方为：熔纺切片94-99％；珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm 1-6％；表面活性剂0.1-3％和抗氧剂0.1-3％。其工艺是将上述配方按组分比例放入混合器中，加入表面活性剂和抗氧剂1010，在混合器中捏合后，进入啮合式双螺杆机中熔融混合，然后由法兰弯管连接进入纺丝箱体，直接纺丝，共混熔体经纺丝组件从喷丝板纺出后经冷却吹风卷绕成珍珠功能纤维初生丝。然后将初生丝按照长丝或短丝后加工工序，经集束或单筒进行两次拉伸及热定型。长丝一级拉伸温度采用热盘，二级拉伸温度采用热板；短丝一级拉伸采用油浴，二级拉伸采用过热蒸汽。本发明适用于纺制珍珠功能纤维。

Description

一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维及其制作工艺
技术领域
本发明涉及一种化学技术领域，尤其是涉及一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维及其制作工艺。
背景技术
现有纺制珍珠功能纤维及其织物的技术，有以下两种方法。一是中国专利申请号为：021038902，采用聚合物切片和珍珠粉体熔融共混后纺制成珍珠粉体功能母粒，然后与聚合物切片进行共混纺丝。这种方法的缺点是，珍珠粉体经过了两次高温加工，不仅会使珍珠粉体在高温中降解而影响其发挥效力，同时，还会在切片干燥时在转鼓中不断旋转翻腾，粘附在转鼓的内表面，或在真空干燥中被抽吸，除了可能对设备造成影响外，也浪费了珍珠粉料，增加了生产成本。更进一步的是这种两次加工法，造成珍珠粉体的再次凝聚，因而影响了纺丝成形及纤维拉伸性能。二是中国专利申请号为：2004100679625，采用珍珠粉和粘胶浆料共混纺丝，在凝固过程中会使纤维表面的珍珠粉脱落，从而降低了最终纤维中珍珠粉体的有效含量，影响了作为珍珠功能纤维的有效功能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述两种制作工艺的缺陷，提供一种新型的纺制珍珠功能纤维的制造方法，以弥补现有技术的不足和缺陷，满足降低生产成本，保证纤维功能及质量的需要。
本发明的技术构思是：珍珠粉体是一种含有人体必需的多种氨基酸的微颗粒。在珍珠粘胶纤维的生产过程中，会接触到二硫化碳等有毒物质及强碱性介质，不仅造成环境污染，而且容易导致蛋白质变性，使珍珠粉体失去有效功能。而母粒共混熔融纺丝法，虽然提高生产能力，降低生产成本，但存在着珍珠粉体二次受热，再次凝聚的缺陷，将会降低原先加入珍珠粉的有效成份。因此本发明是采用双螺杆实现珍珠粉和熔体的混合、熔融的一步法纺丝成形来完成珍珠纤维的初生状态。
为了达到上述目的，本发明是采用以下技术方案来实现的。
本发明所述的纺制珍珠功能纤维高分子熔纺切片为聚酯(PET、PBT或PTT)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及其改性聚合物。
本发明所述的纺制珍珠功能纤维的每百分重量的配方为：
高分子熔纺切片                      94-99％；
超细珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm  1-6％；
表面活性剂                          0.1-3％
抗氧剂                              0.1-3％
本发明的两种工艺路线是：
1、熔纺珍珠功能长丝技术路线
超细珍珠粉体干燥、熔纺切片干燥-→共混捏合→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→热盘一级拉伸-→热板二级拉伸-→加捻(加弹)成筒
2、熔纺珍珠功能短纤技术路线
超细珍珠粉体干燥、熔纺切片干燥-→共混捏合-→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→集束-→油浴一级拉伸-→过热蒸汽二级拉伸-→卷曲-→松驰热定型-→切断打包
本发明主要是采用一种啮合式双螺杆，将高分子熔体和珍珠粉体混合后直接纺丝，然再进行后加工的方法。
本发明的具体的制作工艺是：
1、将充分干燥后的熔纺切片、超细珍珠粉体和其它助剂按重量比，在混合器中进行捏合后，进入啮合式双螺杆机中熔融混合，其各区温度为：冷却区50-80℃，进料区190-230℃，预热区210-260℃，熔融区240-280℃，混炼区235-275℃，挤出区245-285℃，计量区265-285℃，然后由法兰弯管连接进入纺丝箱体，直接纺丝。法兰区温度为265-280℃，弯管区温度260-275℃，纺丝箱体温度250-280℃。共混熔体经纺丝组件从喷丝板纺出后经冷却吹风卷绕成珍珠功能纤维初生丝。其中纺丝双螺杆压力50-85kg/cm2，组件压力110-250kg/cm2，吹风风速0.2-0.6m/s，风温16-25℃，纺丝速度500-3000m/min。
2、将熔纺珍珠功能纤维的初生丝，按照长丝或短丝后加工工序，经集束或单筒进行两次拉伸及定型其中一级拉伸倍率2.4-3.6倍，二级拉伸率1.1-2.5倍，长丝一级拉伸温度采用热盘，温度为40-85℃，二级拉伸温度采用热板，温度为80-170℃；短丝一级拉伸采用油浴，温度为55-85℃，二级拉伸采用过热蒸汽，温度为105-125℃。卷曲主压：0.1-3kg/cm2，背压：0.2-2.5kg/cm2，热定型温度I105-135℃，II115-145℃，III125-155℃，IV105-125℃。如果制备短纤维，切断长度可为38-110cm2。
与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点和创新：(1)提高生产能力，降低生产成本。在传统的珍珠粘胶纤维的生产过程中，会接触到二硫化碳等有毒物质及强碱性介质，不仅造成环境污染，而且容易导致蛋白质变性，使珍珠粉体失去其有效功能。而母粒共混熔融纺丝法采用两次高温加工纺丝，珍珠粉体会发生再凝聚，或因珍珠粉体受长时间加热导致其降解，除了降低功能外，还会影响纺丝、拉伸工序的顺利进行。而本发明则是采用一次混合、熔融、纺丝加工，最大程度地保留添加珍珠粉体的有效功能，将有助于提高珍珠功能纤维的质量，并降低生产成本。(2)保证产品的质量。本发明采用熔纺干燥切片和干燥的珍珠粉体共混熔融后直接纺丝，可避免二次加热过程中粉体颗粒的迁移和再凝聚，从而有利于纺丝成形中避免堵孔、注头和毛丝现象，有利于珍珠功能纤维初生丝的质量稳定性和后拉伸工序的顺利进行。
本发明适用于双螺杆直接纺纺制珍珠功能纤维。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
附图说明
图1为本发明熔纺珍珠长丝技术路线
图2为本发明熔纺珍珠短纤技术路线
具体实施方式
如图1所示
熔纺珍珠长丝技术路线：
超细珍珠粉体干燥、熔纺切片干燥-→共混捏合-→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→热盘一级拉伸-→热板二级拉伸-→加捻(加弹)成筒
如图2所示
熔纺珍珠短纤技术路线
细珍珠粉体干燥、熔纺切片干燥-→共混捏合-→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→集束-→油浴一级拉伸-→过热蒸汽二级拉伸-→卷曲-→松驰热定型-→切断打包
本发明是按照长丝或短丝的生产工艺实施，具体的工艺是按比例取珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm，熔纺切片：(PET、PBT、PP、PA、PE或其改性熔体)，放入混合器中，加入表面活性剂(如乙撑双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺等)和抗氧剂(如抗氧1010)等，在混合器中捏合后，进入啮合式双螺杆机中熔融混合，然后由法兰弯管连接进入纺丝箱体，直接纺丝，共混熔体经纺丝组件从喷丝板纺出后经冷却吹风卷绕成珍珠功能纤维初生丝。然后将熔纺珍珠功能纤维初生丝，按照长丝或短丝后加工工序，经集束或单筒进行两次拉伸及热定型。长丝一级拉伸温度采用热盘，二级拉伸温度采用热板；短丝一级拉伸采用油浴，二级拉伸采用过热蒸汽。如果制备短纤维，切断长度为38-110cm。
下面结合本发明的具体实施例来进行详细阐述。
实施例1
原料：珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm；熔纺切片：PET。
干燥工艺：聚酯切片，真空转鼓干燥，从70℃升温至130℃，历时7小时，在130℃保温6小时，冷却1小时后出料。珍珠粉体，115℃干燥5小时。
搅拌器形式，锚轮式旋转。聚酯干燥切片1吨，珍珠粉体15Kg，加入1.5Kg乙撑双硬脂酸酰胺和1.5Kg抗氧剂1010，搅拌混合15分钟，进入贮料桶。输入螺旋进料管。
啮合式双螺杆各区温度如下：
冷却区 进料区 预热区 熔融区 混炼区 计量区 法兰 弯管 箱体
温度/℃ 50  200  245  270  275  270  265  270  272
啮合双螺杆压力70kg/cm2，组件压力155kg/cm2，风速0.35m/s，风温26℃，卷绕速度750m/min，拉伸总倍率3.2倍，热盘温度78℃，热板温度115℃。
所制得的珍珠功能PET长丝纤度155dtex/48f，强度3.2cN/dtex，伸长34.5％。
实施例2
原料：珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm；熔纺切片：PA6。
干燥工艺：PA6切片，脱单4小时，真空干燥，从80℃升温至125℃，历时7小时，在125℃保温6小时，冷却1小时后出料。珍珠粉体，115℃干燥5小时。
搅拌器形式，锚轮式旋转。PA6干燥切片1吨，珍珠粉体20kg，加入1.6Kg亚乙基双硬脂酰胺和1.6Kg抗氧剂1010，搅拌混合15分钟，进入贮料桶。输入螺旋进料管。
啮合式双螺杆各区温度如下：
冷却区 进料区 预热区 熔融区 混炼区 计量区 法兰 弯管 箱体
温度/℃  40  190  240  265  270  270  260  265  268
啮合双螺杆压力65kg/cm2，组件压力145kg/cm2，风速0.45m/s，风温22℃，卷绕速度800m/min，拉伸总倍率3.2倍，热盘温度70℃，热板温度105℃。
所制得的珍珠功能PA6长丝纤度75dtex/36f，强度3.1cN/dtex，伸长41.2％。
实施例3
原料；珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm，熔纺切片：PP
干燥工艺：珍珠粉体，115℃热风干燥5小时。
搅拌器形式，锚轮式旋转。PP干燥切片1吨，珍珠粉体25kg，加入硬脂酸酰胺0.08％和抗氧剂1010 0.08％，搅拌混合15分钟，进入贮料桶。输入螺旋进料管。
啮合式双螺杆各区温度如下：
冷却区 进料区 预热区 熔融区 混炼区 计量区 法兰 弯管 箱体
温度/℃  35  165  205  250  255  250  250  255  260
啮合双螺杆压力72kg/cm2，组件压力150kg/cm2，风速0.5m/s，风温19℃，卷绕速度650m/min，拉伸总倍率5.4倍，集束总旦数40万dtex，一级油浴温度68℃，二级过热蒸汽温度115℃，卷曲机主压2.0kg/cm2，热定型温度I105℃，II115℃，III125℃，IV115℃。切断长度51mm
所制得的珍珠功能PP纤维纤度3.5dtex，长度51mm，强度4.0cN/dtex，伸长52％。
实施例4
原料；珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm，熔纺切片：PE干燥工艺：珍珠粉体，115℃热风干燥5小时。
搅拌器形式，锚轮式旋转。PE干燥切片1吨，珍珠粉体22kg，加入乙撑双硬脂酸酰胺0.65％、抗氧剂1010和白油0.65％，搅拌混合15分钟，进入贮料桶。输入螺旋进料管。
啮合式双螺杆各区温度如下：
冷却 进料 预热 熔融 混炼 计量 法兰 弯管 箱体
区 区 区 区 区 区
温度/℃  30  156  200  215 235  245  245  250  255
风速0.55m/s，风温18℃，卷绕速度600m/min，后拉伸总倍率4.6倍，集束总旦数45万dtex，一级油浴温度60℃，二级过热蒸汽温度105℃，卷曲机主压1。8kg/cm2，热定型温度I95℃，II105℃，III115℃，IV95℃。切断长度38mm
所制得的珍珠功能PE纤维纤度32.5dtex，长度38mm，强度3.8cN/dtex，伸长45％。
实施例5
原料；珍珠粉体，颗粒平均直径小于1μm，熔纺切片：PBT干燥工艺：珍珠粉体，115℃热风干燥5小时。
搅拌器形式，锚轮式旋转。PBT干燥切片1吨，珍珠粉体30kg，加入乙撑双硬脂酸酰胺0.2％和抗氧剂1010 0.2％，搅拌混合15分钟，进入贮料桶。输入螺旋进料管。
啮合式双螺杆各区温度如下：
冷却区 进料区 预热区 熔融区 混炼区 计量区 法兰 弯体 箱体
温度/℃  30  156  200  215  235  245  245  250  255
啮合双螺杆压力78kg/cm2，组件压力180kg/cm2，风速0.38m/s，风温25℃，卷绕速度820m/min，后拉伸总倍率3.6倍，热盘温度82℃，热板温度160℃。
所制得的珍珠功能PBT长丝纤度135dtex/36f，强度3.8cN/dtex，伸长28.5％。
本发明适用于纺制珍珠功能纤维。

Claims (6)

1.一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维的制作工艺，其特征在于其具体工艺步骤是：按比例将干燥的高分子熔纺切片和超细珍珠粉体，加入表面活性剂和抗氧剂，在混合器中进行搅拌捏合后，进入啮合式双螺杆机中熔融混合，然后由法兰弯管连接进入纺丝箱体，直接纺丝，共混熔体经纺丝组件从喷丝板纺出后经冷却吹风卷绕成熔纺珍珠功能纤维初生丝，然后将熔纺珍珠功能纤维初生丝，按照熔纺珍珠长丝或熔纺珍珠短丝后加工工序，其中，长丝一级拉伸采用热盘，二级拉伸采用热板，加捻或加弹成筒；短丝经集束后，一级拉伸采用油浴，二级拉伸采用过热蒸汽，卷曲和松驰热定型后，进行切断打包，从而制备珍珠功能长丝或短丝；其中，所述的纺制珍珠功能纤维的每百分重量的配方为：高分子熔纺切片为94-99％；超细珍珠粉体，其颗粒平均直径小于1μm，1-6％；表面活性剂0.1-3％和抗氧剂0.1-3％，各组分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维的制作工艺，其特征在于：所述的高分子熔纺切片为：聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维的制作工艺，其特征在于：所述的表面活性剂为乙撑双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维 的制作工艺，其特征在于：熔纺珍珠长丝技术工艺路线是：超细珍珠粉体干燥、高分子熔纺切片干燥-→共混捏合-→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→热盘一级拉伸-→热板二级拉伸-→加捻或加弹成筒。
5.根据权利要求1所述的一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维的制作工艺，其特征在于：熔纺珍珠短丝技术工艺路线是：超细珍珠粉体干燥、高分子熔纺切片干燥-→共混捏合-→啮合式双螺杆熔融共混-→纺丝组件-→冷却成形-→卷绕-→集束-→油浴一级拉伸-→过热蒸汽二级拉伸-→卷曲-→松驰热定型-→切断打包。
6.根据权利要求1所述的一种啮合式双螺杆纺制珍珠功能纤维的制作工艺，其特征在于：啮合式双螺杆各区温度在30-285℃，箱体温度在200-300℃，拉伸总倍率为2-5.2，拉伸温度为40-170℃。 
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