CN102517684B - 阻燃涤纶短纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃涤纶短纤维的生产工艺，所述生产工艺采用再生PET料为原料，依次经过前处理、转鼓干燥、熔融纺丝、冷却成型、卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到成品，其中转鼓干燥为先将再生PET料干燥7.5h-8.5h，再加入阻燃切片，阻燃切片的最终质量分数为6％-8％，阻燃切片为无卤阻燃共聚聚酯切片，总干燥时间为9.5h-10.5h；熔融纺丝中螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为268℃-278℃，喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，喷丝板的布局为14圈；通过环吹风冷却成型，总牵伸倍数为2.7-2.9倍，；热定型温度为168℃-172℃，热定型时间为13min-17min。本发明的生产工艺可节约成本，有利于环保，制得的成品具有较小的线密度和较高的极限氧指数，阻燃效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶纤维的生产方法，具体讲是一种阻燃涤纶短纤维的生产方法。
背景技术
纺织品的防火性能日益受到重视，而普通的涤纶纤维具有易燃性，造成涤纶纤维及其织物的应用领域受到了限制。
目前的阻燃涤纶纤维大多添加有低分子阻燃剂，所述低分子阻燃剂对成品纤维的物理性能（如强力等重要参数）影响较大，不能充分体现涤纶纤维在纺织方面的优异性能；而且所述添加有低分子阻燃剂的阻燃涤纶纤维，其极限氧指数（指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度，用来表征材料的可燃性，氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧）偏低，往往无法满足实际使用所需达到的阻燃标准。
而且目前阻燃涤纶短纤的生产多采用原生材料切片后与阻燃剂熔融混合后纺制而成，生产成本偏高；也有采用废旧PET（即聚对苯二甲酸乙二醇酯）瓶片、片材、膜及聚酯材料生产过程中产生的聚酯块料、废丝等再生PET料为原料进行生产，以降低成本，实现资源再利用。但是由于回收的再生PET料质量参差不齐，其特性黏度及熔点均与原生材料加工得到的聚酯切片有很大区别，还含有较多的非聚酯塑料杂质和水分，导致纺丝质量受严重影响。
阻燃剂的加入会影响纺丝时熔体的黏度、加大生产过程中对设备的摩擦，常规的再生PET生产方法受条件限制，制得的阻燃涤纶短纤维的线密度、阻燃性和手感均无法达到理想效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种阻燃涤纶短纤维的生产方法，所述生产方法采用再生PET料为原料，可节约成本，有利于环保，制得的成品质量稳定，具有较小的线密度和较高的极限氧指数，阻燃效果良好。
为解决上述技术问题，本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，它采用再生PET料为原料，其具体生产步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PET料进行前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机，真空转鼓干燥机的干燥温度为165℃-180℃，干燥7.5h-8.5h，再加入阻燃切片，阻燃切片最终质量分数为5%-8%，总干燥时间为9.5h-10.5h，测得含水量在100ppm-150ppm则完成干燥；
所述阻燃切片为无卤阻燃共聚聚酯切片；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束，所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为268℃-278℃，所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，所述环吹风温为22℃-26℃，所述环吹风速为4.0m/s-5.0m/s，所述环吹装置的环吹内胆为两层铜网；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.7-2.9倍；
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.2m/s-4.5m/s，卷取轮主压压力为0.25MPa-0.35MPa，卷取轮背压压力为0.06MPa-0.1MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为168℃-172℃，所述热定型时间为13min-17min；
（10）切断，制得阻燃涤纶短纤维成品。
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，采用再生PET料作为原料，并对再生PET料进行前处理，去除再生PET料中的非聚酯塑料、粘合剂等杂质，保证本发明的生产方法既可实现资源再利用，降低生产成本，又使成品质量不受参差不齐的再生PET料影响。
回收的再生PET料已经有一定的结晶度，可以不用进行预结晶，但是再生PET料的含水量较常规切片高，因此需要对再生PET进行较长时间的干燥；而阻燃切片的熔点较低，干燥温度不能太高，否则会在螺杆挤压机中过早地软化粘结引起“环结”现象。本发明的生产方法采取先对再生PET干燥7.5h-8.5h再加入阻燃切片合并干燥的方式，可确保再生PET料与阻燃切片均匀充分受热。
阻燃切片的加入，一定程度上改变了纺丝熔体的热焓特性，使得其表观粘度与纯的再生PET纺丝熔体相比有所下降；而且阻燃切片容易降解，需要适当降低螺杆各区的加热温度，以防止螺杆中的熔体过热而降解；但螺杆中的各区温度也不宜太低，否则熔体黏度大，流动困难，造成阻燃切片的分散性差，严重影响成品的阻燃均一性和品质，因此需要在两者之间寻找一个平衡点，而本发明的生产方法中，所述步骤（3）中的螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均低于常规产品10℃左右，可同时满足使熔体具有较为平衡的黏度、阻燃切片分散性良好、防止阻燃切片降解的要求，使得纺丝状态良好，可以满足连续生产的要求。
所述步骤（4）中的风温和风速的参数设定可使环吹时内外层丝束得到均匀冷却，提高成品品质。
初生的纤维原丝强力低，伸长大，所述步骤（6）的牵伸可提高纤维的力学性能。
步骤（7）中初生纤维在卷曲机的机械力作用下形成卷曲，采用上述参数可得到良好的卷型。
步骤（10）中的热定型可缩短纤维分子链的松弛时间，增加结晶度，使卷曲相对稳定。
本发明的生产方法，采用先热定型后切断工艺路线，避免若先切断后定型、引起过细的丝束缠绕堵塞热定型机的问题。
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，与现有技术相比，具有以下优点：
（1）采用再生PET料为原料，降低成本，有利于环保；
（2）制得的成品质量稳定，具有较小的单丝纤度，手感柔软、舒适轻盈、亲肤性良好；
（3）采用无卤阻燃剂，使得成品既具有良好的阻燃效果，同时还具有低烟、无毒、无污染的优点。
作为优选，所述步骤（1）的前处理具体步骤依次为碱液清洗再生PET料、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包。
采取以上步骤可进一步提高再生PET料的质量，从而保证成品质量的稳定性。
作为优选，所述步骤（3）中的计量泵供量为1950-2050g/min，纺丝速度为1200-1300m/min。
采用两层铜网代替传统的无纺布网作为环吹内胆，大大提高了环吹风速的稳定性，进一步提高了产品质量。
作为优选，所述步骤（6）中第一牵伸机速度为65m/min-80m/min，牵伸浴槽的温度为70℃-80℃，第二牵伸机速度为185m/min-205m/min，加热箱的温度为100℃-110℃，第三牵伸机速度为195m/min-215m/min。
作为优选，所述阻燃切片为有机磷阻燃体系的共聚聚酯切片。
有机磷阻燃体系的共聚聚酯切片在纺丝过程中与再生PET料共熔，有机磷阻燃剂充分均匀分布在纤维之中，当纤维受热，里面的有机磷分解生成磷的含氧酸（包括它们中的某些聚合物），这些酸能催化含羟基化合物脱水成炭覆盖在表面形成隔离层，此隔离层隔热隔氧，同时，由于此隔离层导热性差使高聚物温度较低从而起到阻燃作用。
另外，有机磷阻燃剂热裂解所形成的气体产物中含有游离基PO-，它可以捕获游离基H-和-OH，致使火焰中H-和-OH的浓度大为下降，从而起到抑制燃烧连锁反应的作用。
按本生产方法生产的阻燃涤纶短纤维，具有较高的极限氧指数，低发烟量，难引燃，阻燃效果永久，无毒、无腐蚀、无污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明不局限于以下实施例，相同领域的技术人员可以在本发明的技术方案框架内提出其他的实施例，但这些实施例均包括在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，采用再生PET料为原料，具体步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PET料依次进行碱液清洗、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包的前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机干燥8.5h，再加入阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2（四川东材科技集团股份有限公司），所述阻燃切片最终质量分数为5%，总干燥时间为10h，测得含水量在150ppm则完成干燥；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为275℃，所述计量泵供量为2000g/min，纺丝速度为1200m/min；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，其中环吹装置的环吹内胆为两层铜网，所述环吹风温为23℃，所述环吹风速为4.7m/s；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.7倍，所述第一牵伸机速度为80m/min，牵伸浴槽的温度为70℃，第二牵伸机速度为185m/min，加热箱的温度为105℃，第三牵伸机速度为200m/min。
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.2m/s，卷曲轮主压压力为0.25MPa，卷曲轮背压压力为0.06MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为170℃，所述热定型时间为16min；
（10）切断，得到阻燃涤纶短纤维成品。
实施例2
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，采用再生PET料为原料，具体步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PET料依次进行碱液清洗、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包的前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机干燥8h，再加入阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2（四川东材科技集团股份有限公司），所述阻燃切片最终质量分数为7%，总干燥时间为10h，测得含水量在150ppm则完成干燥；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为278℃，所述计量泵供量为1960g/min，纺丝速度为1240m/min；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，其中环吹装置的环吹内胆为两层铜网，所述环吹风温为22℃，所述环吹风速为5.0m/s；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.9倍，所述第一牵伸机速度为65m/min，牵伸浴槽的温度为75℃，第二牵伸机速度为185m/min，加热箱的温度为100℃，第三牵伸机速度为215m/min。
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.4m/s，卷曲轮主压压力为0.29MPa，卷曲轮背压压力为0.08MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为171℃，所述热定型时间为15min；
（10）切断，得到阻燃涤纶短纤维成品。
实施例3
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，采用再生PET料为原料，具体步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PET料依次进行碱液清洗、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包的前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机干燥7.5h，再加入阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2（四川东材科技集团股份有限公司），所述阻燃切片最终质量分数为6%，总干燥时间为10h，测得含水量在140ppm则完成干燥；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为272℃，所述计量泵供量为2050g/min，纺丝速度为1250m/min；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，其中环吹装置的环吹内胆为两层铜网，所述环吹风温为24℃，所述环吹风速为4.5m/s；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.8倍，所述第一牵伸机速度为65m/min，牵伸浴槽的温度为70℃，第二牵伸机速度为185m/min，加热箱的温度为105℃，第三牵伸机速度为210m/min。
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.5m/s，卷曲轮主压压力为0.3MPa，卷曲轮背压压力为0.1MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为172℃，所述热定型时间为16min；
（10）切断，得到阻燃涤纶短纤维成品。
实施例4
本发明的阻燃涤纶短纤维的生产方法，采用再生PET料为原料，具体步骤如下：
（1）前处理：将回收的再生PET料依次进行碱液清洗、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包的前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机干燥8h，再加入阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2（四川东材科技集团股份有限公司），所述阻燃切片最终质量分数为5%，总干燥时间为10。5h，测得含水量在130ppm则完成干燥；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片艾蒙特树脂EFR8407-2的混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束；
所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为278℃，所述计量泵供量为1980g/min，纺丝速度为1280m/min；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，其中环吹装置的环吹内胆为两层铜网，所述环吹风温为23℃，所述环吹风速为5.0m/s；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.8倍，所述第一牵伸机速度为70m/min，牵伸浴槽的温度为80℃，第二牵伸机速度为195m/min，加热箱的温度为110℃，第三牵伸机速度为215m/min。
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.4m/s，卷曲轮主压压力为0.28MPa，卷曲轮背压压力为0.08MPa。
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为170℃，所述热定型时间为15min；
（10）切断，得到阻燃涤纶短纤维成品。
分别对实施例1-4制得的成品纤维进行技术检测：
实施例1-4的成品线密度均为1.5D-2.5D，极限氧指数均为32-34，均达到难燃材料的标准。
Claims (5)
1.一种阻燃涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述生产方法采用再生PET料为原料，所述生产方法的具体步骤如下——
（1）前处理：将回收的再生PET料进行前处理；
（2）转鼓干燥：先将处理后的再生PET料用真空转鼓干燥机，真空转鼓干燥机的干燥温度为165℃-180℃，干燥7.5h-8.5h，再加入阻燃切片，阻燃切片最终质量分数为5%-8%，总干燥时间为9.5h-10.5h，测得含水量在100ppm-150ppm则完成干燥；
所述阻燃切片为无卤阻燃共聚聚酯切片；
（3）熔融纺丝：将干燥后的再生PET料和阻燃切片混合料送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过纺丝箱过滤和计量泵分配，再通过喷丝板喷丝成丝束，所述螺杆挤压机的螺杆和纺丝箱箱体温度均为268℃-278℃，所述喷丝板孔径为0.2mm，孔数为3500，所述喷丝板的布局为14圈；
（4）冷却成型：将丝束通过环吹风冷却成型，所述环吹风温为22℃-26℃，所述环吹风速为4.0m/s-5.0m/s，所述环吹装置的环吹内胆为两层铜网；
（5）卷绕：通过压缩空气牵引的方式，将各分散的丝束卷绕集中后送入盛丝桶；
（6）牵伸：将集束后的初生纤维依次通过第一牵伸机、牵伸浴槽、第二牵伸机、加热箱和第三牵伸机拉伸，总牵伸倍数为2.7-2.9倍；
（7）卷曲：将丝束送入卷曲机卷曲，所述卷曲机速度为4.2m/s-4.5m/s，卷取轮主压压力为0.25MPa-0.35MPa，卷取轮背压压力为0.06MPa-0.1Mpa；
（8）上油：使用喷油雾机对初生纤维上油；
（9）热定型：将初生纤维通过热定型机进行热定型，所述热定型温度为168℃-172℃，所述热定型时间为13min-17min；
（10）切断，制得阻燃涤纶短纤维成品。
2.根据权利要求1所述的阻燃涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述步骤（1）的前处理具体步骤依次为碱液清洗再生PET料、离心机脱碱液除污、浮料分离机自动除杂、螺带洗料机出料、喷淋洗料机冲洗后提料、离心机脱水、传送带送至挑料台、挑料台进行人工挑料、挑出杂质后定重打包。
3.根据权利要求1所述的阻燃涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中的计量泵供量为1950-2050g/min，纺丝速度为1200-1300m/min。
4.根据权利要求1所述的阻燃涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述步骤（6）中第一牵伸机速度为65m/min-80m/min，牵伸浴槽的温度为70℃-80℃，第二牵伸机速度为185m/min-205m/min，加热箱的温度为100℃-110℃，第三牵伸机速度为195m/min-215m/min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃涤纶短纤维的生产方法，其特征在于：所述阻燃切片为有机磷阻燃体系的共聚聚酯切片。
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