CN101899724B - 复合型导电纤维的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种复合型导电纤维的生产工艺，将聚酯或锦纶切片作为A组分，将黑色或白色导电母粒作为B组分，将两种组分分别经各自独立的干燥系统干燥后，进入各自的螺杆挤压机挤压熔融为熔体，各熔体分别经计量泵计量后一起进入复合纺丝组件，熔体由复合纺丝组件的喷丝板孔呈细流喷出，熔体细流经冷却空气冷却后形成复合丝束，丝束上油后进入卷绕头卷成丝饼，再经平衡后送入牵伸工序进行热牵伸，再卷绕成导电牵伸丝成品，或并入50-100D涤纶弹力丝后做成导电复合丝成品，成品经物检、判色、分级后包装入库。本发明生产效率高、质量稳定、成本价格低。
Description
技术领域：
本发明涉及纺织纤维生产技术领域，具体涉及一种复合型导电纤维的生产工艺。
背景技术：
用于纺织品的导电纤维应有适当的细度、长度、强度和柔曲性，对它的要求是：能与其它普通纤维良好抱合，易于混纺或交织；具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蚀能力，能承受纺织加工和使用中的物理机械作用；不影响织物的手感和外观；导电性能优良，且耐久性好。
导电纤维中的导电成分有金属、金属化合物、碳黑等，使用最多的是碳黑。其导电性能主要是基于自由电子的移动，而不是依靠吸湿和离子的转移。所以导电纤维不依赖于环境的相对湿度，它在30％R.H.或更低的相对湿度下，仍能显示优良的导电或抗静电性能。导电纤维具有优秀的、远高于抗静电纤维的清除和防止静电的性能，其比电阻小于108Ω/cm，优良者在102～105Ω/cm甚至更低的比电阻范围内。因此，在保证仪器的精度和操作安全性的产业上所用的工作服等多采用导电纤维。比电阻达到10～10-3Ω/cm的导电纤维可以对电磁干扰进行屏蔽。
常规高分子材料的介电常数和导电性都很低，属于绝缘体。导电纤维是通过特定手段赋予纤维良好的导电性能，甚至可以使其导电性能达到半导体级别。目前导电纤维的用途主要集中于制备特殊场合使用的抗静电服或抗电磁波辐射的服装等。
通过选择功能性导电添加剂，还可以制备除导电功能以外具有其他多种功能的纤维材料，如抗菌，远红外等。日本三菱公司运用复合纺丝技术，通过在芯部混入高浓度的白色导电陶瓷微粒，实现了纤维的导电性能。由于所加陶瓷微粒具有光热转变特性，将此纤维以10％的量与常规纤维混纺后，在光源的照射下，可使织物温度上升2～8℃。这种纤维不仅穿着时感到温暖，而且洗涤脱水后，其日晒晾干时间为常规纤维的2/3，速干性是这种纤维的附加特性。这种纤维的导电性微粒在纤维的芯部，所以通常的后加工、洗涤、染色等不会影响纤维的导电持久性。20世纪50～60年代，为了抗静电的需要就已经开始开发导电纤维；导电纤维的开发虽然经历长时间，但比较成功的制备工艺还没有形成。目前只有发达国家的BASF、钟纺和SOLV-TLA(首诺)三个大公司可以批量生产，国内还处于起步阶段。
国内对导电纤维的研究与开发比较晚。80年代开始生产金属纤维和碳纤维，但产量很小。不锈钢丝等金属纤维在油田工作服、抗静电工作服等特种防护服面料中有较广的应用。近年来，国内各高校及科研单位也成功开发了多种有机导电纤维，例如表面镀Cu、Ni的金属化PET导电纤维、CuI导电的腈纶导电纤维、CuI/PET共混纺丝制成的导电纤维、碳黑复合导电纤维等等。以上导电纤维已有商品化产品，但由于产量低、质量不稳定，故价格高于国外同类产品。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种生产效率高、质量稳定、成本价格低的复合型导电纤维的生产工艺。
本发明采用的技术方案是：将聚酯或锦纶切片作为A组分，将黑色或白色导电母粒作为B组分，将两种组分分别经各自独立的干燥系统干燥后，进入各自的螺杆挤压机挤压熔融为熔体，各熔体分别经计量泵计量后一起进入复合纺丝组件，熔体由复合纺丝组件的喷丝板孔呈细流喷出，熔体细流经冷却空气冷却后形成复合丝束，丝束上油后进入卷绕头卷成丝饼，再经平衡后送入牵伸工序进行热牵伸，再卷绕成导电牵伸丝成品，或并入50-100D涤纶弹力丝后做成导电复合丝成品，产品经物检、判色、分级后包装入库。
上述技术方案中，A、B组份比例为80～70∶20～30。实际生产中，A组份中还应加入0.1～0.2％的NaCO3作为稳定剂；生产白色导电丝时，还需加入0.1～0.2％的染色母粒。(都为重量份)。
A组份的结晶、干燥设定温度分别为180～200℃、130～150℃，B组份的结晶、干燥设定温度分别为150～180℃、110～130℃。
A组份螺杆挤压机各区设定温度为278～284℃、287～292℃、288～293℃、291～296℃，B组份螺杆挤压机各区设定温度为263～268℃、276～281℃、278～283℃、281～286℃，箱体设定温度为287～292℃。
A、B组份螺杆挤压机设定压力分别为8～10MPa和4～6MPa。
卷绕机卷绕速度设定值为2500～3000m/min。
上述技术方案中，所述的牵伸工序进行热牵伸由牵伸机进行牵伸，牵伸机内的卷绕盘又分为冷盘和热盘。牵伸机冷盘温度设定值为90～110℃，热盘温度设定值为150～160℃，卷绕速度设定值为400～600m/min，拉伸比为1.4～1.6。
上述技术方案中，所述的导电母粒可采用广东佛山市翎博新材料有限公司生产的DDW型涤纶基或DDA型尼龙基。
所述的复合纺丝组件可采用无锡市友航纺织设备有限公司制造的FHFZJ型专用复合纺丝组件。
所述的螺杆挤压机可采用上海金纬化纤机械制造有限公司制造的JWS型螺杆挤压机。
所述的牵伸机可采用山西经纬纺织设备有限公司制造的VC-443型牵伸机。
所述的卷绕机可采用日本TMT机械株式会社制造的NS-612-AT型高速卷绕机或德国巴尔格公司制造的SW4S型高速卷绕机，
上述技术方案中，所述的丝饼为POY丝柄，即已卷绕成型的涤纶预取白丝。所述的涤纶弹力丝，即为涤纶牵伸假捻丝，简称DTY丝。所述的卷成丝饼再经平衡，即丝饼下机以后，其涤纶预取白丝在进入下道工序加工前，需静置6～10个小时，即为平衡。
本发明利用成熟的复合纺丝技术，在常规的组分中，通过特殊的生产工艺，在融化导电组分后，将其强行注入到纤维中，使整个纤维中完整的嵌入导电组分，并保持恒定的注入，确保整根纤维具有同一的导电性能。并使导电性能在后道的加工过程中，保证完好的导电性能，克服了国内厂家生产过程中的导电性能不稳定、衰减过快的缺点。
本发明产品的技术性能和特点
1、利用独特的生产方法，保证在温差较大的情况下进行完整的导电组分与常规组分的复合；
2、通过调整工艺，确保POY导电组分在牵伸过程中不丧失导电性能；
3、通过独有的纺丝成型技术，确保导电性能在后续的使用过程中不发生衰减，反而略有增加；
4、由于导电组分在复合过程中，容易堵塞管道，本发明利用可拆卸、易清理的熔体管道系统，确保纺丝长时间正常生产；
5、本发明还为导电纤维生产设计了液相升温系统，确保在生产过程中的稳定和均匀，而国内全部采用电阻丝加热和保温，效果不均匀，也不稳定。
附图说明：
图1为本发明工艺流程图
图2为实施例1丝断面形状示意图；
图3为实施例2丝断面形状示意图；
图4为实施例3丝断面形状示意图；
图5为实施例4丝断面形状示意图；
图2～图5中，黑色部分为B组分，白色部分为A组分。
具体实施方式：
实施例1：黑色涤纶导电丝
A组份为聚酯切片，B组份为黑色导电母粒，A、B组份比例为80∶20，稳定剂NaCO3比例为总重的0.2％。(都为重量份)
纺丝组件选用三叶型专用复合组件。三叶为B组份，其它为A组份。
A组份的结晶、干燥设定温度分别为180℃、130℃，B组份的结晶、干燥设定温度分别为150℃、110℃。
A组份螺杆挤出机各区设定温度为278℃、287℃、288℃、291℃，B组份螺杆挤出机各区设定温度为263℃、276℃、278℃、281℃，箱体设定温度为287℃。
A、B组份螺杆设定压力分别为8MPa和4MPa。
高速卷绕机卷绕速度设定值为2500m/min。
牵伸机冷盘温度设定值为90℃，热盘温度设定值为150℃，卷绕速度设定值为400m/min。
导电牵伸丝纤度为20dtex～40dtex，F数为3～5根，断裂强度为3.0～3.5cN/dtex，断裂伸长率为25～35％，表面电阻为106～107Ω/cm，百次洗涤后表面电阻为107～108Ω/cm。
实施例2：白色涤纶导电丝
A组份为聚酯切片，B组份为白色导电母粒，A、B组份比例为70∶30，染色母粒比例为0.1～0.2％，稳定剂NaCO3比例为0.1％。(都为重量份)
纺丝组件选用三叶型专用复合组件。三叶为B组份，其它为A组份。
A组份的结晶、干燥设定温度分别为200℃、150℃，B组份的结晶、干燥设定温度分别为180℃、130℃。
A组份螺杆挤压机各区设定温度为284℃、292℃、293℃、296℃，B组份螺杆挤压机各区设定温度为268℃、281℃、283℃、286℃，箱体设定温度为292℃。
A、B组份螺杆设定压力分别为10MPa和6MPa。
高速卷绕机卷绕速度设定值为3000m/min。
牵伸机冷盘温度设定值为110℃，热盘温度设定值为160℃，卷绕速度设定值为600m/min。
导电牵伸丝纤度为20dtex～40dtex，F数为3～5根，断裂强度为3.0～3.5cN/dtex，断裂伸长率为25～35％，表面电阻为106～107Ω/cm，百次洗涤后表面电阻为107～108Ω/cm。
实施例3：黑色锦纶导电丝
A组份为锦纶干切片，B组份为黑色导电母粒，A、B组份比例为75∶25，稳定剂比例为0.15％。(都为重量份)
纺丝组件选用同心圆型专用复合组件。芯为B组份，包覆部分为A组份。
A组份的结晶、干燥设定温度分别为190℃、140℃，B组份的结晶、干燥设定温度分别为165℃、120℃。
A组份螺杆挤压各区设定温度为280℃、290℃、290℃、294℃，B组份螺杆挤压机各区设定温度为265℃、280℃、280℃、284℃，箱体设定温度为290℃。
A、B组份螺杆设定压力分别为9MPa和5MPa。
高速卷绕机卷绕速度设定值为2800m/min。
牵伸机冷盘温度设定值为100℃，热盘温度设定值为155℃，卷绕速度设定值为500m/min。
导电牵伸丝纤度为20dtex～40dtex，F数为3～5根，断裂强度为3.0～3.5cN/dtex，断裂伸长率为25～35％，表面电阻为106～107Ω/cm，百次洗涤后表面电阻为107～108Ω/cm。
实施例4：白色锦纶导电丝
A组份为锦纶干切片，B组份为白色导电母粒，A、B组份比例为80～70∶20～30，染色母粒比例为0.1～0.2％，稳定剂比例为0.1～0.2％。
纺丝组件选用同心圆型专用复合组件。
A组份的结晶、干燥设定温度分别为180～200℃、130～150℃，B组份的结晶、干燥设定温度分别为150～180℃、110～130℃。
A组份螺杆挤出机各区设定温度为278～284℃、287～292℃、288～293℃、291～296℃，B组份螺杆挤出机各区设定温度为263～268℃、276～281℃、278～283℃、281～286℃，箱体设定温度为287～292℃。
A、B组份螺杆设定压力分别为8～10MPa和4～6MPa。
高速卷绕机卷绕速度设定值为2500～3000m/min。
牵伸机冷盘温度设定值为90～110℃，热盘温度设定值为150～160℃，卷绕速度设定值为400～600m/min。
导电牵伸丝纤度为20dtex～40dtex，F数为3～5根，断裂强度为3.0～3.5cN/dtex，断裂伸长率为25～35％，表面电阻为106～107Ω/cm，百次洗涤后表面电阻为107～108Ω/cm。
Claims (1)
1.一种复合型导电纤维的生产工艺，将聚酯或锦纶切片作为A组分，将黑色或白色导电母粒作为B组分，将两种组分分别经各自独立的干燥系统干燥后，进入各自的螺杆挤压机挤压熔融为熔体，各熔体分别经计量泵计量后一起进入复合纺丝组件，熔体由复合纺丝组件的喷丝板孔呈细流喷出，熔体细流经冷却空气冷却后形成复合丝束，丝束上油后进入卷绕头卷成丝饼，再经平衡后送入牵伸工序进行热牵伸，再卷绕成导电牵伸丝成品，或并入50-100D涤纶弹力丝后做成导电复合丝成品，产品经物检、判色、分级后包装入库；其特征在于：所述的A、B组份比例为80～70∶20～30，A组份中加入0.1～0.2％的Na2CO3作为稳定剂；生产白色导电丝时，加入0.1～0.2％的染色母粒，上述配比都为重量份。
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