CN102191578A - 复合纤维的生产系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合纤维的生产系统及方法，该系统包括生产熔融基体材料的设备，设有出料口；纺丝设备，设有进料口，进料口与生产熔融基体材料的设备的出料口相连接；以及在线添加设备，设有注入阀，注入阀和纺丝设备相连，用于向纺丝设备添加改性剂。该系统将基体材料熔体输送至纺丝设备形成直接纺丝的熔体直纺设备，省去了传统生产聚酯切片设备中聚酯铸带、切粒、包装的过程，以及传统应用聚酯纺丝的设备中纺丝的预结晶、干燥、螺杆熔融等过程，降低了生产成本；同时增加了在线添加设备，实现各种改性剂的添加，生产各种有色、改性纤维，提高了产品的附加值，争取企业利润最大化。

Description

复合纤维的生产系统及方法

技术领域

本发明涉及纤维生产领域，尤其是涉及一种复合纤维的生产系统及方法。

背景技术

差别化纤维的生产是化学纤维生产中的一项新技术。随着化学纤维工业的迅速发展，差别化纤维的生产技术日益受到重视，开发和应用新的生产技术成为化学纤维工业的发展趋势之一。随着科学技术的飞速发展，以及人们消费观念的改变，追求舒服、高档、保健、自然等成了新时尚，对服饰的追求出现了多样化、功能化，使得一些具有新颖功能的聚酯纤维普受欢迎。

天然纺织原料的紧缺，促使纺织品的化纤原料逐步向着自然化、仿真化等方向发展，同时也促进了差别化纤维的开发。涤纶是常见的差别化纤维，但常规涤纶由于分子结构的排列紧密又不吸水，无亲水基团，所以染色性能差；同时由于其断裂强度高，韧性好，一旦其织物起球，则所形成的小球会牢固的系在织物表面不易脱落，使织物的手感及美感受到严重的影响。

为了改善常规涤纶的质量，目前通过添加一些改性剂改变纤维的一些化学、物理性能，在改性过程中可同时添加着色剂，实现改性和有色的功能叠加。

以PBT改性PET纤维生产PBT/PET复合纤维为例进行说明，目前PBT改性PET纤维生产PBT/PET复合纤维的生产方式有三种类型。第一种是PET与PBT进行共混改性；第二种是用对苯二甲酸、丁二醇和乙二醇进行三元共聚，得到PBT/PET共聚酯；第三种是将PBT、PET并列复合纺丝成型.获得PBT、PET并列型或皮芯型。

国内生产PBT改性涤纶纤维普遍采用共混改性纺丝的方法，共混纺丝的方法是将改性剂加入到聚合物中，用常规纺丝设备进行纺丝，制得功能性纤维。目前共混纺丝主要采用切片法生产。需要先生产PBT切片与PET切片，然后再将PBT切片与PET切片共混纺丝成型。

目前生产聚酯(PBT，PET)切片的设备顺序包括：浆料槽-第一酯化釜-第二酯化釜-第一缩聚釜-第二缩聚釜-终缩聚釜-切粒机。将原料送入到各反应釜反应后通过切粒机便可得到相应的聚酯切片。

目前切片纺丝设备顺序包括：干燥--纺丝熔体挤出机(熔融)-熔体过滤器-纺丝箱体-纺丝计量泵-纺丝组件-上油系统-牵引辊-喂入轮-往复盛丝桶。将经预结晶、干燥的一种或几种聚酯切片混合均匀后投入到切片纺丝设备中便可得到相应的原丝。

这种先生产切片，后纺丝的间歇式工艺路线生产差别化纤维或有色纤维，具有投资大、成本高、耗能高、产量低、工艺路线长，色差不易控制等缺点。主要表现为：

1、生产规模：切片纺受螺杆挤压机和干燥系统限制，生产线产能偏低，单线产量低，生产规模受限制；

2、工艺流程：切片纺包括熔体的铸带切粒、干燥、切片运输、切片的结晶再干燥、熔融等过程，生产工艺流程长，设备投资高；

3、产品质量：切片纺主原料为本色切片，为聚酯厂提供，受不同批次、厂家影响，其产品质量很难保证均一，且后期处理中干燥工序多为间歇式，切片水分波动大，对纺丝影响较大，而改性差别化纤维或有色纤维对其极为敏感，后续纺丝控制困难，因此其质量难以控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单，设备投资少、产率高、工艺简单的复合纤维的生产系统。

本发明另一个目的在于提供一种成本低、产量高、工艺简单、色差易于控制且织物功能性效果耐久性、牢度好的复合纤维的生产方法。

为此，本发明提供了一种复合纤维的生产系统，包括生产熔融基体材料的设备，设有出料口；纺丝设备，设有进料口，进料口与生产熔融基体材料的设备的出料口相连接；以及在线添加设备，设有注入阀，注入阀与纺丝设备相连接，用于向纺丝设备添加改性剂。

进一步地，上述纺丝设备包括第一熔体增压泵和纺丝箱体，注入阀连接在第一熔体增压泵和纺丝箱体之间。

进一步地，上述纺丝设备中还设有静态混合器以及第二熔体增压泵，静态混合器以及第二熔体增压泵顺序连接于第一熔体增压泵和纺丝箱体之间，注入阀连接在第一熔体增压泵和静态混合器之间。

进一步地，上述纺丝设备中还设有熔体过滤器，熔体过滤器位于第二熔体增压泵与纺丝箱体之间，熔体过滤器控制熔体粒度为40～60μm。

进一步地，上述纺丝箱体中设有纺丝组件，纺丝组件的过滤精度为250～350目。

进一步地，上述基体材料为PET，改性剂为PBT。

同时，在本发明中还提供了一种复合纤维的生产方法，使用上述复合纤维的生产系统生产复合纤维，包括如下步骤：(1)通过生产熔融基体材料的设备生产基体材料熔体A；(2)将干燥后的改性剂通过在线添加设备注入到纺丝设备中，与基体材料熔体A混合均匀后进行纺丝。

进一步地，上述步骤(2)进一步包括：将干燥后的色母粒以及其他辅料与改性剂混合后，通过在线添加设备注入到纺丝设备中。

进一步地，上述基体材料为PET以及改性剂为PBT，制得PBT/PET复合纤维。

进一步地，上述改性剂的添加量为PBT/PET复合纤维重量的25％-45％。

进一步地，上述改性剂的添加量为PBT/PET复合纤维重量的25％～35％；色母粒的添加量为PBT/PET复合纤维重量的0％～8％。

进一步地，上述PBT是相对粘度在0.8～1.2，熔点为200～250℃的PBT切片。

本发明的有益效果：本发明所提供的复合纤维的生产系统将基体材料熔体输送至纺丝设备形成直接纺丝的熔体直纺系统，该系统省去了传统生产聚酯切片设备中聚酯铸带、切粒、包装的过程，以及应用聚酯纺丝的设备中纺丝的预结晶、干燥、螺杆熔融等过程，降低了生产成本；同时增加了在线添加设备，实现各种改性剂的添加，生产各种有色、改性纤维，提高了产品的附加值，争取企业利润最大化。另外，在本发明中还提供了一种复合纤维生产方法，通过该方法所制备的复合纤维色差易于控制且织物功能性效果耐久性、牢度好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的一种典型实施方式中，一种复合纤维的生产系统，包括生产熔融的基体材料的设备、纺丝设备以及用于向纺丝设备添加改性剂的在线添加设备，其中生产熔融基体材料的设备设有出料口；纺丝设备设有进料口，进料口与生产熔融基体材料的设备的出料口贯通相连；而在线添加设备设有注入阀，注入阀与纺丝设备相连接。

本发明复合纤维的生产系统中生产熔融的基体材料的设备包括顺序连接的浆料槽-第一酯化釜-第二酯化釜-第一缩聚釜-第二缩聚釜-终缩聚釜----熔体输送泵---出料口。纺丝设备包括顺序连接的进料口-熔体分配阀-第一熔体增压泵-熔体过滤器-纺丝箱体--中心内环吹风---上油系统-牵引辊-喂入轮---往复盛丝桶，在纺丝设备中熔体输送管道上还设有注料口。在线添加设备包括顺序连接的螺杆挤压机-计量泵-注入阀，在线添加设备的注入阀连接在纺丝设备的熔体输送管道上，注入阀设有注料口，该注料口与熔体输送管道贯通相连。优选地，注入阀连接在熔体第一增压泵与纺丝箱体之间。具体地，注入阀连接在熔体第一增压泵与熔体过滤器之间。

该复合纤维的生产系统将生产熔融的基体材料的设备和纺丝设备相对接形成熔体直纺设备，同时在纺丝设备上增加了在线添加设备，实现各种改性剂的添加，生产各种有色、改性纤维。该系统省去了传统生产聚酯切片设备中聚酯铸带、切粒、包装的过程，使得熔体排废量小，避免了环境污染，降低了生产成本，节省了巨额治污费用。同时省去了设备纺丝的聚酯预结晶、干燥、螺杆熔融等过程，降低了生产成本；同时增加了在线添加设备，有效解决涤纶染色难最有效的途径，在线添加设备使用简便，不仅缩减了染色工序，且使不适宜于高温、高压染色条件的纤维与涤纶混纺交织成为可能而且便于实现织物预先设计的风格。同时，这种在线添加设备能够实现纺前着色，保证纤维染色均匀，无论批量大小，颜色的均匀度均可保持不变，批与批之间也不会出现不能接受的色差。从纤维的结构上看，着色剂与聚酯形成表里一致的均匀固溶体，耐光、耐洗、耐摩擦等项牢度远比常规染高。另外，纺前着色所 用着色剂为溶剂染料，不含禁用结构和成份，对人体不造成伤害，不但能够保护环境，更有利于人体健康。

在本发明的一种典型实施方式中，该复合纤维的生产系统中纺丝设备中还设有静态混合器以及第二熔体增压泵，静态混合器以及第二熔体增压泵顺序连接于第一熔体增压泵和纺丝箱体之间，注入阀连接在第一熔体增压泵和静态混合器之间。静态混合器以及第二熔体增压泵的增加能够使得由在线添加设备中添加的色母粒以及改性剂更好地分散，且与熔融的聚酯混合的更为均匀，优化由该系统所生产的纤维的性能。

在本发明的一种典型实施方式中，该复合纤维的生产系统中纺丝设备中还设有熔体过滤器，熔体过滤器位于第二熔体增压泵与所述纺丝箱体之间，熔体过滤器控制熔体粒度为40～60μm。该熔体过滤器的设定保证了对通过在线添加设备投入到熔融的聚酯中未熔化着色剂、杂质、聚酯熔体中的降解物等杂质进行拦截和过滤，以保证纺丝熔体的粒度在合理的范围内，同时也进一步保证着色剂以及改性剂与熔融的聚酯混合的均匀性，进而保证所生产的涤纶纤维的质量。

在本发明的一种典型实施方式中，该复合纤维的生产系统的纺丝箱体中还设有纺丝组件，该纺丝组件的过滤精度为250～350目，该纺丝箱体中还包括纺丝计量泵，该纺丝计量泵与纺丝组件相连形成精确计量纺丝组件，其中，纺丝计量泵、纺丝组件以及连接在纺丝箱体下侧的中心内环吹风唇口上油系统依序连接。通过设置精确计量纺丝组件保证纺丝所需压力，过滤杂质，确保纺丝可纺性，减少断头。在本发明的一种典型实施方式中，该复合纤维的生产系统中，生产熔融基体材料的设备中所生产的基体材料为PET，通过在线添加设备向纺丝设备中添加的改性剂为PBT，经本发明所提供的复合纤维的生产系统所生产的复合纤维为PBT/PET复合纤维。

在本发明所提供的复合纤维的生产系统中还可以包括后纺工艺生产设备，后纺工艺生产设备中包括顺序连接的集束架-上下导丝架-五辊导丝机-油剂浴槽-第一牵伸机-牵伸浴槽-第二牵伸机-蒸汽加热箱-第三牵伸机-五辊紧张热定型机-上油叠丝机-蒸汽加热箱-卷曲机-冷却输送带-张力调整机-切断机-打包机。其中后纺工艺设备中集束架与纺丝设备中盛丝桶相连。

在本发明的一种典型实施方式中，还提供了一种复合纤维的生产方法，该方法使用上述复合纤维的生产系统生产复合纤维，包括如下步骤：(1)通过生产熔融基体材料的设备生产基体材料熔体A；(2)将干燥后的改性剂通过在线添加设备注入纺丝设备中，与基体材料熔体A混合均匀后进行纺丝。其中在上述步骤(2)中还可以将干燥后的色母粒以及其他辅料与改性剂混合后，通过在线添加设备注入到纺丝设备中。使用本发明所提供的复合纤维的生产系统制备复合纤维，省去了传统生产聚酯切片设备中聚酯铸带、切粒、包装的过程，同时省去了应用聚酯纺丝的设备中纺丝的预结晶、干燥、螺杆熔融等过程，降低了生产成本；提高了产量、且工艺简单、色差易于控制、所制得的织物功能性效果耐久性、牢度好。

在本发明的一种具体的实施方式中，上述复合纤维的生产方法，所采用的基体材料为PET，所采用的改性剂为PBT，制得PBT/PET复合纤维。优选地，改性剂的添加量为PBT/PET复合纤维重量的25％-45％。优选地，改性剂的添加量为复合纤维重量的25％～35％；色母粒的添加量为差别化涤纶纤维重量的0％～8％。更为优选地，PBT切片是相对粘度在0.8～1.2，优选为 1.0，熔点为200～250℃的PBT切片。这种PBT/PET复合纤维强度适中，具有细而密的立体卷曲，优越的回弹性，其制成的织物手感柔软，毛型感强，具有特殊的风格，抗起球的效果大大优于常规涤纶织物。同时，这种PBT/PET复合纤维的玻璃化温度比常规涤纶低10-15℃，染色时上色率高，色彩鲜艳，光泽自然柔和。

如下将结合具体实施例说明应用本发明所提供的复合纤维的生产系统及方法所制备的PBT/PET复合纤维的有益效果。

实施例1

原料：EG(乙二醇)9240kg、PTA(对苯二甲酸)23595kg、PBT切片22500Kg(相对粘度为0.8，熔点为200℃的PBT切片)。

制作方法，将EG和PTA按质量比0.336∶0.858比例投入到本发明复合纤维生产系统的生产熔融基体材料的设备的浆料槽中进行加工生成PET熔体，PBT切片干燥后通过在线添加设备以PBT/PET复合纤维重量45％的比例注入到纺丝设备中生产原丝，并通过后纺工艺生产设备生产成品丝，具体操作参数如表1所示。

实施例2

原料：EG 10416kg、PTA26598kg、PBT切片15000kg(相对粘度为1.0，熔点为220℃的PBT切片)、友林特黑母粒4000kg。

制作方法同实施例1，其中，干燥后的PBT切片与友林特黑母粒混合后通过在线添加设备注入到纺丝设备中生产原丝，并通过后纺工艺生产设备生产成品丝，PBT切片的注入量占PBT/PET复合纤维重量35％的比例，友林特黑母粒的注入量占PBT/PET复合纤维重量8％的比例。具体工艺参数如表1所示。

实施例3

原料：EG 10416kg、PTA 26598kg、PBT切片15000kg(相对粘度为1.2，熔点为250℃的PBT切片)、友林特黑母粒4000kg。

制作方法同实施例2，其中，PBT切片的注入量占PBT/PET复合纤维重量25％的比例，友林特黑母粒的注入量占PBT/PET复合纤维重量4％的比例。具体工艺参数如表1所示。

表1示出了应用本发明所提供的复合纤维的生产系统纺原丝以及成品丝的工艺参数。

表1

根据表1中所提供的工艺参数，以及实施例1、实施例2和实施例3所提供的原料与方法分别生产原丝，以及进一步生产成品丝，产品分别为样品1和样品2。其中，应用实施1所提供的方法分别制作三组平行样品，样品1-1、样品1-2、样品1-3。分别将样品1-1、样品1-2、样品1-3、样品2以及样品3所制备的原丝以及成品进行常规测试，测试结构观察表2和表3，其中表2示出了原丝测试数据，表3示出了成品丝测试数据。

表2

项目	样品1-1	样品1-2	样品1-3	样品2	样品3
						原线密度(dtex)	5.18	5.21	5.20	5.66	5.78
断裂强力(CN)	7.41	7.50	7.46	7.03	7.35
						断裂强度(cN/dtex)	1.43	1.44	1.43	1.24	1.27
断裂伸长(％)	376.8	378.6	380.5	414.7	392.5
						断面不均率DVC	1.19	1.18	1.19	1.13	1.16
含油水率(％)	21.5	21.8	21.6	22.6	21.7
						无油丝粘度(Dl/g)	0.6762	0.6760	0.6750	0.6420	0.6580

表3

由表2和表3中数据可知，由本发明所提供的复合纤维的生产系统所制备的PBT/PET复合纤维，强度适中，具有细而密的立体卷曲，优越的回弹性，其制成的织物手感柔软，毛型感强，具有特殊的风格，抗起球的效果大大优于常规涤纶织物。同时，这种PBT/PET复合纤维的玻璃化温度比常规涤纶低10-15℃，染色时上色率高，色彩鲜艳，光泽自然柔和，色差易于控制，且耐久性、牢度良好。另外，由样品1-1、样品1-2、样品1-3所测试的数据可知，由本发明所提供复合纤维的生产系统分批生产同一型号涤纶纤维的效果相似，差异很小，产品质量均一，色差均匀，容易控制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种复合纤维的生产系统，其特征在于，包括：

生产熔融基体材料的设备，设有出料口；

纺丝设备，设有进料口，所述进料口与所述生产熔融基体材料的设备的出料口相连接；以及

在线添加设备，设有注入阀，所述注入阀与所述纺丝设备相连接，用于向所述纺丝设备添加改性剂。

2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述纺丝设备包括第一熔体增压泵和纺丝箱体，所述注入阀连接在所述第一熔体增压泵和所述纺丝箱体之间。

3.根据权利要求2所述的生产系统，其特征在于，所述纺丝设备中还设有静态混合器以及第二熔体增压泵，所述静态混合器以及第二熔体增压泵顺序连接于所述第一熔体增压泵和纺丝箱体之间，所述注入阀连接在所述第一熔体增压泵和所述静态混合器之间。

4.根据权利要求3所述的生产系统，其特征在于，所述纺丝设备中还设有熔体过滤器，所述熔体过滤器位于所述第二熔体增压泵与所述纺丝箱体之间，所述熔体过滤器控制熔体粒度为40～60μm。

5.根据权利要求4所述的生产系统，其特征在于，所述纺丝箱体中设有纺丝组件，所述纺丝组件的过滤精度为250～350目。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的生产系统，其特征在于，所述基体材料为PET，所述改性剂为PBT。

7.一种复合纤维的生产方法，其特征在于，使用权利要求1-6中任一项所述的复合纤维的生产系统生产所述复合纤维，包括如下步骤：

(1)通过所述生产熔融基体材料的设备生产基体材料熔体A；

(2)将干燥后的改性剂通过在线添加设备注入到纺丝设备中，与所述基体材料熔体A混合均匀后进行纺丝。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包括：

将干燥后的色母粒以及其他辅料与所述改性剂混合后，通过所述在线添加设备注入到纺丝设备中。

9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述基体材料为PET以及所述改性剂为PBT，制得PBT/PET复合纤维。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述改性剂的添加量为所述PBT/PET复合纤维重量的25％-45％。

11.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述改性剂的添加量为所述PBT/PET复合纤维重量的25％～35％；所述色母粒的添加量为所述PBT/PET复合纤维重量的0％～8％。

12.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述PBT是相对粘度在0.8～1.2，熔点为200～250℃的PBT切片。