CN102418158A

CN102418158A - 一种工业用聚酯长丝制备方法

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Publication number: CN102418158A
Application number: CN2011102194455A
Authority: CN
Inventors: 汪潇; 王华平; 王云; 张玉梅; 王朝生; 王强华
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明属于聚酯纺丝领域，涉及一种工业用聚酯长丝制备方法，特别是涉及一种工业用聚酯长丝短程纺制备方法，具体地说是固相增粘的聚酯纺丝熔体经熔融挤出后经冷却直接进行牵伸和定型，然后再对定型后的丝束进行上油，经卷绕即制得工业用聚酯长丝。本发明的一种工业用聚酯长丝制备方法，牵伸工艺中丝条加热效率提高，牵伸辊的直径减小、重量降低，所消耗的能源减少；整个工艺流程长度减少，有利于合理利用空间，增加产能；所采用的油剂含水率降低，减少水分挥发对纤维结构的影响，使得纤维均匀性提高。

Description

一种工业用聚酯长丝制备方法

技术领域

本发明属于聚酯纺丝领域，涉及一种工业用聚酯长丝制备方法，特别是涉及一种工业用聚酯长丝短程纺制备方法，具体地说是一种后上油的工业用聚酯长丝制备方法。

背景技术

聚酯工业用丝广泛应用于橡胶骨架材料、汽车安全带、安全气囊、消防水带、输送带、渔网、缆绳、工业缝纫线、土工栅格、遮阳布、灯箱广告布等。

制备聚酯工业用丝通常采用固相增粘、熔融纺丝、冷却、上油、热辊拉伸、热定型和卷绕等工艺的一步法。

通常的纺丝工艺中，经冷却固化的丝表面上油后再进行牵伸、定型等工艺。由于油剂的存在，要待油剂中水分挥发，丝条温度才能升至预定的牵伸温度，使得流程时间长、纺丝效率低、能耗高、制得的纤维不均匀。

中国专利ZL200610052672.2公开了一种超低收缩涤纶工业长丝的制备工艺，高粘切片经熔融纺丝、缓冷、侧吹风冷却成型后上油，采用2级热拉伸，2级热定型的处理方法，有效降低了纤维的拉伸速度，延长了纤维的热定型时间，使得纤维具有均匀稳定的取向结构。具体工艺路线为：PET切片→螺杆挤压机→熔体分配管道→纺丝箱→计量泵→纺丝组件→侧吹风→上油→一级牵伸→二级牵伸→一次热定型→二次热定型→卷绕。

专利申请号200810062291.1公开了一种制备高模量低收缩聚酯工业长丝生产工艺，采用固相增粘、熔融纺丝、环吹风冷却、上油、两级拉伸、松弛热定型、卷绕的工艺路线，纺丝速度高，制备纤维的模量高、热收缩低。具体工艺路线为：PET切片→螺杆挤压机→熔体分配管道→纺丝箱→计量泵→纺丝组件→环吹风→上油→牵伸→热定型→卷绕。

聚酯纺丝，无论是熔体直纺还是切片纺，生产民用丝和工业丝都是采用冷却后牵伸前上油的方式(前上油)，其目的主要是增加丝束中纤维间的抱合力和消除静电，随着对纤维内在质量要求的提高，前上油方式已经制约了纤维性能的提高，特别是涤纶工业丝要求高强度、高模量、高尺寸稳定性、低不匀率、低热收缩率。经过多年的发展和完善，现有技术的生产效率已达极致，单从原料控制、工艺控制已无法进一步提高产品的性能，而适当改变工艺流程可以有效提高产品性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业用聚酯长丝制备方法，特别是提供一种工业用聚酯长丝短程纺制备方法。本发明由于采用后上油方式，牵伸工艺中没有油剂中水分蒸发，丝条加热效率提高，因此只需使用小直径的牵伸辊，极大地压缩了纺丝流程，整个工艺流程的长度可以控制在45m以内。

本发明的一种工业用聚酯长丝制备方法，采用熔融纺丝方法，固相增粘的聚酯纺丝熔体经熔融挤出后经冷却直接进行牵伸和定型，然后再对定型后的丝束进行上油，经卷绕即制得工业用聚酯长丝。

作为优选的技术方案：

其中，如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的固相增粘是指将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，聚酯切片特性粘度提高至0.85～1.05。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的熔融挤出的温度为280～305℃，泵供量为35～80kg/h。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的熔融挤出的喷丝孔直径为0.4～0.9mm。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的牵伸采用两级牵伸，第一级牵伸的温度为80～120℃，牵伸倍数为2.2～4.4；第二级牵伸的温度为100～150℃，牵伸倍数为1.4～1.8。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为210～250℃，松弛比为0.5～1.5％；第二级热定型温度为130～170℃，松弛比为2.5～3.5％。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的上油的油剂的含油率为10～15％。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的卷绕速度为2500～6500m/min。

如上所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，所述的牵伸用的牵伸辊的直径为200～300mm。现有技术的牵伸辊的直径通常为400mm。

根据上述的制备方法所制得的工业用聚酯长丝，所述的工业用聚酯长丝的断裂强度为6.5～8.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为11～18％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为3～8％，含油率为0.5～0.8％。

工业用聚酯长丝在高速纺丝过程中，施加一定的牵伸倍数与大于玻璃化转变温度的加热温度时，链段便开始解冻，链段的运动能力被激发，在力的作用下，分子链由卷曲变为伸直，纤维结晶度与取向度得到提高，纤维分子的内应力也将会有所不同，所以聚酯长丝能更为均匀地承受外力作用，强度因而得到提高。工业用聚酯长丝在牵伸过程中速度很快，丝条在热辊上停留的时间很短，通常的纺丝工艺中，纤维上油后在热辊上加热时，首先要将丝条油剂中的水分蒸发，丝条温度会保持在100℃左右相当长得时间，经过t₂时间，丝条的温度才会继续上升至预定温度，因此，为使丝条在快速卷绕过程中能够被加热至预定温度，必须加大热辊的直径，以延长丝条在热辊的停留时间。然而，本发明的一种工业用聚酯长丝制备方法，丝条在热辊上加热时没有水分的蒸发，经过t₁时间，丝条温度迅速达到预定温度；t₁时间远小于t₂时间，t₂为t₁的3～5倍以上，因此本发明的丝条在热辊上停留时间无需很长，可以使用直径小的热辊即可以提升丝条温度。牵伸辊的直径减小、重量降低，所消耗的能源减少；纺丝采用多级牵伸，每级热辊的直径减小、加热时间缩短，使得整个工艺流程长度减少、效率增加，有利于合理利用空间，增加产能；所采用的油剂含水率降低，减少水分挥发对纤维结构的影响，使得纤维均匀性提高。

有益效果

1、工艺路线与传统制备聚酯工业用丝的流程不同，采用先牵伸、热定型，后上油的步骤；

2、牵伸辊的直径减小、重量降低，所消耗的能源减少；

3、整个工艺流程长度减少、时间缩短，有利于合理利用空间，增加产能；

4、所采用的油剂含水率降低，减少水分挥发对纤维结构的影响，使得纤维均匀性提高。

附图说明

附图是纤维热辊升温示意图

其中1是本发明的丝条升温曲线 2是现有技术的丝条升温曲线

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如附图所示，图中1是本发明的丝条升温曲线，2是现有技术的丝条升温曲线，现有技术的纺丝工艺中，纤维上油后在热辊上加热时，首先要将丝条油剂中的水分蒸发，丝条温度会保持在100℃左右相当长得时间，经过t₂时间，丝条的温度才会继续上升至预定温度；而本发明的一种工业用聚酯长丝制备方法，丝条在热辊上加热时没有水分的蒸发，经过t₁时间，丝条温度就迅速达到预定温度；t₁时间远小于t₂时间，t₂为t₁的3～5倍以上，因此本发明的丝条在热辊上停留时间无需很长，可以使用直径小的热辊即可以提升丝条温度。

实施例1

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至0.85。增粘的纺丝熔体在温度为290℃、泵供量为80kg/h下，从直径为0.5mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为200mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为80℃，牵伸倍数为4；第二级牵伸的温度为110℃，牵伸倍数为1.8。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为210℃，松弛比为1.1％；第二级热定型温度为150℃，松弛比为2.1％。然后使用含油率为15％的油剂进行上油，经速度为6500m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为6.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为15％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为5％，含油率为0.8％。

实施例2

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至1.05。增粘的纺丝熔体在温度为305℃、泵供量为50kg/h下，从直径为0.7mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为220mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为120℃，牵伸倍数为2.2；第二级牵伸的温度为130℃，牵伸倍数为1.4。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为250℃，松弛比为1％；第二级热定型温度为140℃，松弛比为3％。然后使用含油率为13％的油剂进行上油，经速度为3000m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为7.0cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为17％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为6％，含油率为0.6％。

实施例3

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至1.00。增粘的纺丝熔体在温度为280℃、泵供量为50kg/h下，从直径为0.9mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为250mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为110℃，牵伸倍数为4.2；第二级牵伸的温度为150℃，牵伸倍数为1.6。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为230℃，松弛比为1.5％；第二级热定型温度为170℃，松弛比为3.5％。然后使用含油率为12％的油剂进行上油，经速度为2500m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为7.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为11％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为5％，含油率为0.6％。

实施例4

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至0.9。增粘的纺丝熔体在温度为300℃、泵供量为35kg/h下，从直径为0.8mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为250mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为100℃，牵伸倍数为4.4；第二级牵伸的温度为140℃，牵伸倍数为1.6。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为230℃，松弛比为1.5％；第二级热定型温度为150℃，松弛比为3.0％。然后使用含油率为12％的油剂进行上油，经速度为5000m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为8.0cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为18％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为8％，含油率为0.7％。

实施例5

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至0.95。增粘的纺丝熔体在温度为300℃、泵供量为55kg/h下，从直径为0.6mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为200mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为100℃，牵伸倍数为3.3；第二级牵伸的温度为130℃，牵伸倍数为1.1。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为210℃，松弛比为0.5％；第二级热定型温度为130℃，松弛比为2.5％。然后使用含油率为15％的油剂进行上油，经速度为5500m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为8.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为15％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为5％，含油率为0.7％。

实施例6

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至1.05。增粘的纺丝熔体在温度为305℃、泵供量为45kg/h下，从直径为0.8mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为250mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为100℃，牵伸倍数为3.0；第二级牵伸的温度为120℃，牵伸倍数为1.4。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为220℃，松弛比为1.2％；第二级热定型温度为160℃，松弛比为2.8％。然后使用含油率为10％的油剂进行上油，经速度为3500m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为7.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为16％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为3％，含油率为0.5％。

实施例7

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至0.95。增粘的纺丝熔体在温度为295℃、泵供量为75kg/h下，从直径为0.4mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为300mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为120℃，牵伸倍数为4.2；第二级牵伸的温度为130℃，牵伸倍数为1.4。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为210℃，松弛比为0.5％；第二级热定型温度为150℃，松弛比为3.0％。然后使用含油率为14％的油剂进行上油，经速度为6000m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为8.0cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为12％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为4％，含油率为0.7％。

实施例8

将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，切片特性粘度提高至0.9。增粘的纺丝熔体在温度为290℃、泵供量为70kg/h下，从直径为0.5mm喷丝孔挤出后经冷却，采用直径为300mm牵伸辊进行两级牵伸，第一级牵伸的温度为90℃，牵伸倍数为2.2；第二级牵伸的温度为100℃，牵伸倍数为1.3。定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为230℃，松弛比为1.5％；第二级热定型温度为140℃，松弛比为3.3％。然后使用含油率为14％的油剂进行上油，经速度为4500m/min卷绕即制得工业用聚酯长丝。其断裂强度为7.0cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为11％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为6％，含油率为0.55％。

Claims

1.一种工业用聚酯长丝制备方法，采用熔融纺丝方法，其特征是：固相增粘的聚酯纺丝熔体经熔融挤出后经冷却直接进行牵伸和定型，然后再对定型后的丝束进行上油，经卷绕即制得工业用聚酯长丝。

2.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的固相增粘是指将聚酯切片进行预结晶，然后固相聚合，聚酯切片特性粘度提高至0.85～1.05。

3.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的熔融挤出的温度为280～305℃，泵供量为35～80kg/h。

4.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的熔融挤出的喷丝孔直径为0.4～0.9mm。

5.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的牵伸采用两级牵伸，第一级牵伸的温度为80～120℃，牵伸倍数为2.2～4.4；第二级牵伸的温度为100～150℃，牵伸倍数为1.4～1.8。

6.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的定型采用两级松弛热定型，第一级热定型温度为210～250℃，松弛比为0.5～1.5％；第二级热定型温度为130～170℃，松弛比为2.5～3.5％。

7.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的上油的油剂的含油率为10～15％。

8.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的卷绕速度为2500～6500m/min。

9.根据权利要求1所述的一种工业用聚酯长丝制备方法，其特征在于，所述的牵伸用的牵伸辊的直径为200～300mm。

10.根据权利要求1所述的制备方法所制得的工业用聚酯长丝，其特征是：所述的工业用聚酯长丝的断裂强度为6.5～8.5cN/dtex，断裂强度不匀率≤2％，断裂伸长率为11～18％，断裂伸长率不匀率≤5％，干热收缩率为3～8％。