CN101638813A - 回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，是以回用聚酯瓶片和特殊色母粒为主要原料，经螺杆挤压机熔融挤压、在线可切换熔体过滤器过滤、喷丝头喷丝、牵伸、冷却上油、卷绕成型等工序，制成接近原生聚酯切片纺生产的异形有色涤纶预取向长丝产品；所采用的喷丝板的喷丝孔由“壬”字型的孔组合而成，其排列方式呈同心圆排列“壬”字型孔的数量与纤维单丝数量相同，经其喷丝孔喷出，并经牵伸、冷却等后续工序成形的纤维截面形状为“壬”字型。本发明生产的产品符合FZ/T54003－93标准要求，可替代常规方法生产的异形涤纶预取向长丝，该长丝可广泛用于产服用织物及工业用织物的生产。

Description

回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法
技术领域
本发明属于纤维制备技术领域，特别是一种回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法。
背景技术
现有采用回收的聚酯瓶片料纺制的异形涤纶长丝产品，主要为“十”字型和“Y”字型截面的异形涤纶预取向长丝，上述纤维的吸湿排汗性能不够理想，蓬松性、弹性较差；其次，上述纤维在加工制成织物(胚布)后，通常需进行染色整理，易对环境造成污染，因而已不能满足现在国内外市场的需求。国内面料生产企业对回收的聚酯瓶片料纺异形长丝产品提出了更高的要求：①采用回收的聚酯瓶片料纺制的异形涤纶长丝产品吸水、疏水性能要强；②纺制的异形涤纶长丝产品无需再进行染色，实现环境友好；③纺制的异形有色涤纶长丝材料要有天然织物的柔软手感、毛细效应、透气性和蓬松性，弹性要大。
我国目前在回收的聚酯瓶片料纺异形涤纶涤纶长丝应用技术研发方面尚处在起步阶段，与国外技术相比仍存在不小差距。虽然近年来曾有聚酯瓶片料纺异形涤纶长丝生产方法的报道，但仅仅局限于一些常规产品，如采用回收的聚酯瓶片料纺制的聚酯复合丝，以及采用回收的聚酯瓶片料纺制的十”字型截面的异形涤纶预取向长丝，上述涤纶长丝产品通常要在染色处理之后，才能用于色织面料的生产。迄今为止尚未发现采用回收的聚酯瓶片料纺制“壬”字型截面的异形涤纶预取向长丝的方法，更不用说采用回收的聚酯瓶片料纺制“壬”字型截面的异形有色涤纶预取向长丝的方法，也未曾见采用“壬”字型喷丝孔的喷丝板纺制截面形状为“壬”字型涤纶纤维(长丝和短纤维)的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产出的纤维表面光泽度、吸湿排汗性、蓬松性和手感都较好，且生产控制稳定的回收瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：以回用聚酯瓶片料和特殊色母粒为原料，采用螺杆挤压机熔融挤压，经在线可切换熔体过滤器过滤、喷丝头喷丝、牵伸、冷却上油、卷绕成型等工序，制成异形有色涤纶预取向长丝产品。具体包括以下步骤：
步骤1、先将回用聚酯瓶片料进行预结晶，之后对其进行干燥，当回用聚酯瓶片料含水率在60ppm以下时结束干燥；
步骤2、色母粒喂入：将色母粒热风干燥，然后借助于连续、可计量的色母粒喂料机将色母粒喂入螺杆挤压机中，并与回用聚酯瓶片料混和均匀；
步骤3、挤压：将回用聚酯瓶片料与色母粒在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；
步骤4、过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤，保证纺丝的持续生产和熔体压力的恒定；
步骤5、纺丝：熔体从过滤器出来后进入纺丝组件，从喷丝板的“壬”字型喷丝孔挤压成丝，之后将纺丝后的预取向长丝卷绕成型。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)以回用聚酯瓶片料纺制的异形有色涤纶预取向长丝，符合FZ/T54003-93标准要求，可替代常规方法生产的异形涤纶预取向长丝(如“十”字型和“Y”字型涤纶预取向长丝)；(2)通过本发明涉及的技术方案制成的异形有色涤纶预取向长丝，可广泛用于产服用织物及工业用织物的生产。采用回用聚酯瓶片料生产异形有色涤纶预取向长丝，不仅可以拓展回用聚酯瓶片料(再生PET)在涤纶长丝领域的应用范围和份额，可最大限度地代替PET原生料，而且，还可进一步扩大再生PET的应用范围，并有效节约资源，这不仅与我国劳动密集型产业的生产结构相适应，而且由于采用回用聚酯瓶片料生产异形有色涤纶预取向长丝投入低，产出快，因此有着良好的经济社会效益和广阔的发展前景。(3)实现本发明的生产方法所采用的设备中，干燥塔外形上部采用变径形式，内部顶端增加了3个三角形的锥体，因而成功解决了连续瓶片干燥过程中由于其瓶片体积大、比重轻带来的塔内搭桥、吸附、走近道等不良现象，增强了干燥效果，保证了纺丝的正常稳定运行，同时采用2级熔体过滤装置可有效地去除回用聚酯瓶片料中含量过高的杂质，提高了过滤质量，延长了组件使用周期，保证了纺丝的正常运行，提升了产品的品质。(4)通过本发明所述的设备和生产方法，以及上述技术结构的专用喷丝板生产异形有色涤纶预取向长丝，当熔体从喷丝板“壬”字型喷丝孔喷出后，根据膨化原理和熔体流变学原理，形成异形纤维，而“壬”字型喷丝孔组合排列的形状就是丝条横截面的整体形状。由于本发明将自然界的毛细管原理导入了纺织品的开发，纤维的纵向产生了许多沟槽，纤维通过这些沟槽的芯吸效应能快速地吸水、疏水、扩散和挥发，从而达到了吸湿排汗的功能。(5)本发明生产的“壬”字型纤维的横截面积覆盖率在70-80％之间，在纤维质量(重量)相同的情况下，表面积比普通异形纤维增加20-30％，因而极大改善了纤维的蓬松性、弹性，使纤维有天然织物的手感、毛细效应和透气性，芯吸能力大大超过普通异形纤维纺织品。(6)由本发明生产的异形有色涤纶预取向长丝异形纤维，可加工制成衬衫、夹克、运动长裤、内衣等不同用途的服饰面料，其织物不仅质地轻盈，能给人以滑顺、透气、舒适的感觉，而且无需特别处理，可机洗和烘干。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
附图为本发明的一种回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法流程图。
具体实施方式
结合附图，本发明的一种回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，包括以下步骤：
步骤1、先将回用聚酯瓶片料进行预结晶，之后对其进行干燥，当回用聚酯瓶片料含水率在60ppm以下时结束干燥；具体为：将回用聚酯瓶片料输送到沸腾床式预结晶器中，沸腾床底部开有大量垂直或倾斜的小孔，干热空气通过小孔吹入，使回用聚酯瓶片料沸腾达到预结晶的效果，预结晶温度在160℃-180℃，时间4-16小时；回用聚酯瓶片料经预结晶后输送到干燥塔，干热空气从塔底进入，对回用聚酯瓶片料进行干燥，干燥温度在160℃-180℃，时间3-4小时；取少量的瓶片进行含水率检测，含水率在60ppm以下，即干燥完成，含水率在60ppm以上，在前述条件下，适当延长干燥时间，直至含水率在60ppm以下。
用于生产上述异形纤维的干燥设备为回用瓶片预结晶器和干燥塔。干燥塔外形上部采用变径形式，内部顶端增加了3个三角形的锥体。
步骤2、色母粒喂入：将色母粒热风干燥，然后借助于连续、可计量的色母粒喂料机将色母粒喂入螺杆挤压机中，并与回用聚酯瓶片料混和均匀；色母粒占混合物总量的3-10％，使用的色母粒尤以干燥为佳。所采用的色母粒与回用聚酯瓶片料相容性能很好；可根据产品生产要求，在往螺杆挤压机喂入回用聚酯瓶片料的同时，由另一喂入装置喂入色母粒。回用聚酯瓶片料的喂入方法可经过特制喂料口喂入螺杆挤压机中，同样色母粒的喂入方法可借助于连续、可计量的色母粒喂料机喂入螺杆挤压机中，以生产异形有色涤纶预取向长丝。所述色母粒为聚酯色母粒(市购)。
步骤3、挤压：将回用聚酯瓶片料与色母粒在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；进行挤压操作时，螺杆挤压机头压力控制在10-14MPa，螺杆各区温度控制在280℃-330℃之间。
步骤4、过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤，保证纺丝的持续生产和熔体压力的恒定；在线可切换熔体过滤器，采用粗、精双过滤技术，对熔体进行二次过滤，去除熔体中的杂质。粗过滤的过滤网精度为150-350目，精过滤的过滤网精度为300-400目，过滤器的温度设定在280℃-330℃之间，尤以280℃-295℃为佳。
步骤5、纺丝：熔体从过滤器出来后进入纺丝组件，从喷丝板的“壬”字型喷丝孔挤压成丝，之后将纺丝后的预取向长丝卷绕成型。纺丝箱体前的压力保持在4-5MPa，纺丝箱体的温度为260℃-298℃之间，尤以280℃-298℃为佳；侧吹风的温度为18℃-28℃之间，尤以20℃-28℃为佳，风速为0.2-1米/秒，尤以0.3-0.8米/秒为佳，侧吹风长度为800-1500mm，尤以1000-1400mm为佳；侧吹风湿度为70-85％，上油率为0.5-0.7％，然后将纺丝后的预取向长丝按3000-3300m/min的速度卷绕成型。满卷重量为12kg，满卷率为92％。纺丝装置设有熔体滤后压力与螺杆转速和喂入系统之间的联锁压力反馈系统，可将熔体挤压压力波动范围控制在±1.5pa之内。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明：
实施例1：
该实施例为生产267dtex/36f异形有色涤纶预取向丝的生产工艺，其生产工艺如下：采用特性粘度为0.70的回用聚酯瓶片料(含水率在40ppm)和聚酯色母粒，色母粒占混合物总量的3％，并将其一并喂入Φ58mm，螺杆长径比(L/D)为48的挤压机中，回用聚酯瓶片料和特殊色母粒在螺杆挤压机中熔融，经连续式过滤器过滤(过滤精度为25μm，滤前熔体压力为12Mpa，滤后熔体压力控制在10Mpa，熔体温度为292℃)后，再经过齿轮泵计量，进入纺丝箱体进行纺丝，熔体通过Φ80mm36孔的喷丝板上的“壬”字型喷丝孔纺丝后，再经过侧吹风冷却，上油高速卷绕，纺成267dtex/36f异形有色涤纶预取向丝。侧吹风风温为21℃，风速为0.4m/s，卷绕速度为3200m/min，267dtex/36f“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的满卷重量为12kg，满卷率为92％，生产的“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的质量指标为：
线密度变异系数：0.93％    断裂强度变异系数：2.60％
断裂强度：2.16cN/dtex     断裂伸长：126.4％
                          伸长变异系数：3.52％
                          条干均匀度：1.2％(CV)
实施例2：
该实施例为540dtex/96f“壬”字型异形有色涤纶预取向丝品种的生产方法，其生产工艺如下：采用特性粘度为0.80的回用聚酯瓶片料(含水率在50ppm)和聚酯色母粒，色母粒占混合物总量的6％，并将其一并喂入Φ58mm，螺杆长径比(L/D)为48的挤压机中，回用聚酯瓶片料和特殊色母粒在螺杆挤压机中熔融，经连续式过滤器过滤(过滤精度为25μm，滤前熔体压力为12Mpa，滤后熔体压力控制在10Mpa，熔体温度为290℃)后，再经过齿轮泵计量，进入纺丝箱体进行纺丝，熔体通过Φ100mm96孔的喷丝板上的“壬”字型喷丝孔纺丝后，再经过侧吹风冷却，上油高速卷绕，纺成540dtex/96f异形有色涤纶预取向丝。侧吹风风温为20℃，风速为0.5m/s，卷绕速度为3000m/min，540dtex/96f“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的满卷重量为12kg，满卷率为92％，生产的“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的质量指标为：
线密度变异系数：0.85％    断裂强度变异系数：2.85％
断裂强度：2.15cN/dtex     断裂伸长：122.3％
                          伸长变异系数：4.12％
                          条干均匀度：1.0％(CV)
实施例3：
该实施例为165dtex/48f“壬”字型异形有色涤纶预取向丝品种的生产方法，其生产工艺如下：采用特性粘度为0.90的回用聚酯瓶片料(含水率在45ppm)和聚酯色母粒，色母粒占混合物总量的10％，并将其一并喂入Φ58mm，螺杆长径比(L/D)为48的挤压机中，回用聚酯瓶片料和特殊色母粒在螺杆挤压机中熔融，经连续式过滤器过滤(过滤精度为25μm，滤前熔体压力为12Mpa，滤后熔体压力控制在10Mpa，熔体温度为291℃)后，再经过齿轮泵计量，进入纺丝箱体进行纺丝，熔体通过Φ80mm48孔的喷丝板上的“壬”字型喷丝孔纺丝后，再经过侧吹风冷却，上油高速卷绕，纺成165dtex/48f异形有色涤纶预取向丝。侧吹风风温为23℃，风速为0.60m/s，卷绕速度为3600m/min，165dtex/48f“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的满卷重量为12kg，满卷率为92％，生产的“壬”字型异形有色涤纶预取向丝的质量指标为：
线密度变异系数：0.89％    断裂强度变异系数：2.76％
断裂强度：2.81cN/dtex     断裂伸长：128.1％
                          伸长变异系数：3.83％
                          条干均匀度：1.1％(CV)。

Claims (8)

1、一种回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、先将回用聚酯瓶片料进行预结晶，之后对其进行干燥，当回用聚酯瓶片料含水率在60ppm以下时结束干燥；
步骤2、色母粒喂入：将色母粒热风干燥，然后借助于连续、可计量的色母粒喂料机将色母粒喂入螺杆挤压机中，并与回用聚酯瓶片料混和均匀；
步骤3、挤压：将回用聚酯瓶片料与色母粒在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；
步骤4、过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤，保证纺丝的持续生产和熔体压力的恒定；
步骤5、纺丝：熔体从过滤器出来后进入纺丝组件，从喷丝板的“壬”字型喷丝孔挤压成丝，之后将纺丝后的预取向长丝卷绕成型。
2、根据权利要求1所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤1中采用特性粘度在0.68以上的经检测合格的无色回用聚酯瓶片料作为主要生产原料，预结晶温度在160℃-180℃，时间为4-16小时；干燥温度在160℃-180℃，时间为3-4小时。
3、根据权利要求1所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤2中色母粒与聚酯瓶片料混和后，色母粒占混合物总量的3-10％，所用螺杆挤压机的螺杆长径比为38-48。
4、根据权利要求1所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤3进行挤压操作时，螺杆挤压机头压力控制在10-14MPa，螺杆各区温度控制在280℃-330℃之间。
5、根据权利要求1所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤4进行过滤的时候，在线可切换熔体过滤器采用粗、精双过滤技术，对熔体进行二次过滤，去除熔体中的杂质，粗过滤的过滤网精度为150-350目，精过滤的过滤网精度为300-400目，过滤器的温度设定在280℃-330℃之间。
6、根据权利要求5所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤4进行过滤的时候，过滤器的温度设定在280℃-295℃之间。
7、根据权利要求1所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤5进行纺丝的时候，纺丝箱体前的压力保持在4-5MPa，纺丝箱体的温度为260℃-298℃之间；侧吹风的温度为18℃-28℃之间，风速为0.2-1米/秒，侧吹风长度为800-1500mm；侧吹风湿度为70-85％，上油率为0.5-0.7％，然后将纺丝后的预取向长丝按3000-3300m/min的速度卷绕成型。
8、根据权利要求7所述的回收的聚酯瓶片料纺异形有色涤纶预取向长丝的生产方法，其特征在于，步骤5进行纺丝的时候，纺丝箱体的温度为280℃-298℃，侧吹风的温度为20℃-28℃，侧吹风的风速为0.3-0.8米/秒，侧吹风长度为1000-1400mm；所用喷丝板的“壬”字型的喷丝孔呈同心圆排列，喷丝孔的数量与纤维单丝数量相同，从而使经喷丝孔纺制的预取向纤维横截面为“壬”字型。
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