CN101597805A - 阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺，该工艺主要包括切片聚合工艺流程、纺丝工艺流程、后处理流程三部分来完成。在生产过程中，阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维是在成纤高聚物的聚合过程中，加入适量的阻燃单体氯乙烯(VC)，与丙烯腈单体共聚，然后再把这种阻燃成纤高聚物用湿法制成阻燃纤维；聚丙烯腈结构中因第二单体的加入，改善大分子柔性，降低共聚物的玻璃化温度，提高染色基团的可及性、耐热性、吸湿性等物理性能；聚丙烯腈分子结构中，主要官能团为－CN，它是构成大分子内部和大分子之间的偶极子力，对大分子链的柔性、不规则螺旋构象、准晶态结构关系极大，具有对纤维的耐光、耐霉、耐化学试剂等一系列物理特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种发制品行业中的原材料及生产工艺，特别涉及一种阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维的生产方法。
背景技术
当前，被人们誉为“头上时装”的发制品已经成为时尚消费的“新品一族”，发制品行业在我国的发展和应用也日益受到重视，成为国家重点支持的发展产业。发达国家和非洲国家假发市场需求越来越大，产品呈现供不应求的发展趋势。但是，随着发制品需求量的增大和国内发制品企业迅速增加，天然人发资源日益紧缺、价格不断上涨、供需矛盾日益突出，特种化学纤维作为人发替代品的作用日益凸显，而且深受发制品制造企业的青睐。
20世纪80年代，日本KANEKALON株式会社研制出一种特殊化纤丝，该化学纤维在悬垂性、弹性、光泽、手感、仿天然等方面非常接近人发，被日本、韩国的发制品企业竞相采用制成各种化纤发产品。可是，这种化学纤维材料的生产技术长期以来一直被日本所垄断，国内迄今还没有一家企业拥有制造该种纤维的技术。国内发制品企业在缺少天然人发资源的情况下，惟一的办法就是从国外进口这种假发用特种化学纤维，致使制造成本越来越高，发制品制造企业利润不断降低，从而成为目前严重制约我国发制品产业发展的“瓶颈”。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维的生产工艺，利用本发明生产出的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维产品，以求改变国内假发用特种纤维短缺和依赖进口的局面，实现原材料自给，提高生产效率和产业换代升级。
本发明采用的技术方案主要有切片聚合工艺流程、纺丝工艺流程、后处理流程三部分来完成。
1、聚合工艺
丙烯腈反应为放热反应，放出的热量是通过夹套内的循环冷却水带走的，聚合釜温度的波动对反应速率和产品质量影响有很大关系，在氧化-还原引发体系的聚合反应中，聚合温度最低不得小于38℃，工艺控制指标为60℃。从聚合釜出来的原液内含有未反应单体，用齿轮泵送入脱单体塔采用汽提工艺脱单，脱除单体后的纺丝原液，经过滤机除去机械颗粒等杂质后进入纺丝液贮罐，待纺丝用。供给纺丝工段用的纺丝原液，用齿轮泵联动、稳定连续供给到喷丝头。
2、纺丝工艺
纺丝工艺主要包括以下几个工序：(1)制备纺丝原液；(2)将原液从喷丝孔压出形成细流；(3)原液细流凝固成初生纤维；(4)后处理。
丙烯腈聚合反应是经反应物中不饱和链打开，彼此以共价键相连，形成高分子聚合物，高分子聚合物以DMAC为溶液，进行高分子溶胀后再进行高分子溶解，形成均一溶液即原液。因此聚合釜出来的浆液及溶液后的原液质量对下道纺丝工序有很大影响，影响到分子量、可染数、二单含量、PH值、原液含固量、溶液含量、黏度等重要品质指标。
纺丝原液被循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头。在喷丝头上有规律地分布若干孔眼，从喷丝眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。
3.后处理流程
采用一水一汽两段牵伸工艺。第一段牵伸：在头道牵伸机和二道牵伸机之间进行。牵伸点控制在水浴牵伸槽中。第二段牵伸：在二道牵伸机和紧张热定型机第一区之间进行。由蒸汽加热箱内喷嘴和蛇形管辐射加热丝束。整个工序由集束、牵伸、叠丝、卷曲、切断及打包等组成。
集束架排四列盛丝筒，两列使用两列准备。从集束架出来的丝束，分成三股，铺成片，进行牵伸。为使丝束铺成一定宽度和厚度均匀的丝片，集束后的丝束首先经过上导丝架和下导丝架由七辊导丝机进行整束。整束后的丝束先入浸油槽，然后进入牵伸段。牵伸后的丝束进入紧张热定型机，使纤维在一定张力下得到定型处理，提高成品纤维的各项物理性能。
定型后的丝束进入冷却喷淋装置。由上下两组喷嘴对丝片进行上油冷却处理，然后经第三牵伸机后送到三辊叠丝机，将三片丝束叠为一片。叠丝辊可改变倾斜角度。叠合后的丝束经过蒸汽预热箱，再进入三辊喂入机，落入往复式铺丝机，成包出厂。
生产短纤品种时，三片叠合的丝束经蒸汽预热箱预热后进入卷曲机，卷曲是通过卷曲轮和填塞箱来实现，从而赋予成品纤维两维机械卷曲性能。卷曲后的纤维经过铺丝机被均匀的输送至烘干机上，由烘干机对丝进行干燥松弛定型处理，以保持卷曲效果。纤维经过捕结机、曳引张力机进入切断机。切断采用压切的方式，压轮由气缸加压，可切成定长的假发用新型化纤发丝。
本发明的技术创新点在于：
1、阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维是在成纤高聚物的聚合过程中，加入适量的阻燃单体氯乙烯(VC)，与丙烯腈单体共聚，然后再把这种阻燃成纤高聚物用湿法制成阻燃纤维。
2、聚丙烯腈结构中因第二单体的加入，改善大分子柔性，降低共聚物的玻璃化温度，提高染色基团的可及性、耐热性、吸湿性等物理性能。
3、聚丙烯腈分子结构中，主要官能团为-CN，它是构成大分子内部和大分子之间的偶极子力，对大分子链的柔性、不规则螺旋构象、准晶态结构关系极大，具有对纤维的耐光、耐霉、耐化学试剂等一系列物理特性。
该假发用特种纤维材料的研究成功，提升了发制品行业的科技含量、核心竞争能力、产品附加值，增加企业的经济效益，填补了我国高档假发纤维生产的技术空白，缩短与国外先进技术差距，提升我国的自主创新能力；还将从根本上改变发制品行业原材料长期依赖进口，受制于人的被动局面，降低生产成本，促进我国发制品产业的结构调整和产品升级，实现我国发制品行业历史性的进步。
附图说明
图1是本发明阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺中聚合、纺丝和后处理工艺流程图；
具体的实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步的详细说明。
将40％-45％的丙烯腈、55％-60％的氯乙烯加入聚合釜，在氧化-还原引发体系的聚合反应中，聚合温度最低不得小于38℃，工艺控制指标为60℃。从聚合釜出来的原液内含有未反应单体，用齿轮泵送入脱单体塔采用汽提工艺脱单，脱除单体后的纺丝原液，经过滤机除去机械颗粒等杂质后进入纺丝液贮罐，待纺丝用。供给纺丝工段用的纺丝原液，用齿轮泵联动、稳定连续供给到喷丝头。
聚合工艺基本参数：
聚合液单体浓度(％)： 26-28
混单配比： 7.45±0.03
聚合釜温度(℃)： 60±0.5
聚合釜PH值： 2.0-3
聚合时间(小时)： 20-25
总固含量(％)： 21-25
纺丝工艺中在分散槽中加入丙酮0.5℃，溶胀分解2-3min，经反应物中不饱和链打开，通过加热器，形成高分子聚合物，高分子聚合物以DMAC为溶液，进行高分子溶胀后再进行高分子溶解，形成均一溶液即原液。因此聚合釜出来的浆液及溶液后的原液质量对下道纺丝工序有很大影响，影响到分子量、可染数、二单含量、PH值、原液含固量、溶液含量、黏度等重要品质指标，原液的浓度20％-25％，粘度1-2Pa，纺丝原液被循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头。在喷丝头上有规律地分布若干孔眼，从喷丝眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。
纺丝工艺基本参数：
凝固浴浓度(％)： 45-55
凝固浴温度(℃)： 10-30
预热浴温度(℃)： 50-55
预热浴浓度(％)： ＞3.0
水洗温度(℃)： 50-60
二牵伸倍数： 1.4-1.6
二牵伸温度(℃)： 82-100
牵伸温度(℃)： ＞95
油浴浓度(％)： 4.0-5.0
干燥温度(℃)： 80-120
热处理温度(℃)： ＞95
总牵伸倍数： 6-7
后处理工序采用一水一汽两段牵伸工艺。第一段牵伸：在头道牵伸机和二道牵伸机之间进行。牵伸点控制在水浴牵伸槽中。第二段牵伸：在二道牵伸机和紧张热定型机第一区之间进行。由蒸汽加热箱内喷嘴和蛇形管辐射加热丝束。整个工序由集束、牵伸、叠丝、卷曲、切断及打包等组成。
集束架排四列盛丝筒，两列使用两列准备。从集束架出来的丝束，分成三股，铺成片，进行牵伸。为使丝束铺成一定宽度和厚度均匀的丝片，集束后的丝束首先经过上导丝架和下导丝架由七辊导丝机进行整束。整束后的丝束先入浸油槽，然后进入牵伸段。牵伸后的丝束进入紧张热定型机，使纤维在一定张力下得到定型处理，提高成品纤维的各项物理性能。
定型后的丝束进入冷却喷淋装置。由上下两组喷嘴对丝片进行上油冷却处理，然后经第三牵伸机后送到三辊叠丝机，将三片丝束叠为一片。叠丝辊可改变倾斜角度。叠合后的丝束经过蒸汽预热箱，再进入三辊喂入机，落入往复式铺丝机，成包出厂。
生产短纤品种时，三片叠合的丝束经蒸汽预热箱预热后进入卷曲机，卷曲是通过卷曲轮和填塞箱来实现，从而赋予成品纤维两维机械卷曲性能。卷曲后的纤维经过铺丝机被均匀的输送至烘干机上，由烘干机对丝进行干燥松弛定型处理，以保持卷曲效果。纤维经过捕结机、曳引张力机进入切断机。切断采用压切的方式，压轮由气缸加压，可切成定长的假发用新型化纤发丝。
Claims (6)
1、一种阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维的生产工艺，其特征在于：主要有切片聚合工艺流程、纺丝工艺流程、后处理流程三部分来完成。
2、根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维的生产工艺，其特征在于：纺丝工艺主要包括以下几个工序-(1)制备纺丝原液；(2)将原液从喷丝孔压出形成细流；(3)原液细流凝固成初生纤维；(4)后处理。
3、根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺，其特征在于：阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维是在成纤高聚物的聚合过程中，加入适量的阻燃单体氯乙烯(VC)，与丙烯腈单体共聚，然后再把这种阻燃成纤高聚物用湿法制成阻燃纤维。
4、根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺，其特征在于：聚丙烯腈结构中因第二单体的加入，改善大分子柔性，降低共聚物的玻璃化温度，提高染色基团的可及性、耐热性、吸湿性等物理性能。
5、根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺，其特征在于：聚丙烯腈分子结构中，主要官能团为-CN，它是构成大分子内部和大分子之间的偶极子力，对大分子链的柔性、不规则螺旋构象、准晶态结构关系极大，具有对纤维的耐光、耐霉、耐化学试剂等一系列物理特性。
6、根据权利要求1所述的阻燃聚丙烯腈仿毛发纤维生产工艺，其特征在于：聚合温度最低不得小于38℃，工艺控制指标为60℃。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103088449A (zh) * | 2011-11-06 | 2013-05-08 | 河南瑞贝卡发制品股份有限公司 | 一种发用纤维的后处理方法 |
| CN104328517A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-04 | 厦门厦迪亚斯环保过滤技术有限公司 | Pa6改性单丝的制造工艺 |
| CN107779974A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-09 | 孙剑钊 | 一种聚丙烯腈纤维的配方及制备工艺 |
| CN111088536A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚丙烯腈原丝的上油方法 |
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2009
- 2009-03-26 CN CNA2009101279694A patent/CN101597805A/zh active Pending
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