CN103088453B - 熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺 - Google Patents
熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于橡胶骨架材料的熔体直纺活化涤纶工业丝生产工艺，具体属于涤纶工业纤维制造领域。包括熔体液相增粘、熔体直接纺丝、牵伸热定型和卷绕成型。本发明采用立式液相增粘反应器增粘，配合纺丝工艺，多级牵伸和多级松弛热定型，油嘴上油的活化处理，以及独特的卷绕机进行高速卷绕，从而实现了熔体直纺涤纶工业丝活化丝，具有能耗低、产率高、生产周期短等优点，制得的活化丝可应用于橡胶骨架材料如传送带、三角带、帆布、线绳等场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于橡胶骨架材料的熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺，属于涤纶工业纤维制造技术领域。
背景技术
活化涤纶工业丝广泛应用于橡胶骨架材料等场合，如传送带、三角带、帆布、线绳等，采用活化涤纶工业丝增强工业丝表面与橡胶的粘合力，是行之有效的方法。目前，国内外普遍采用固相缩聚熔融纺丝工艺路线来生产涤纶工业丝活化丝，即熔融缩聚所得的低粘聚酯熔体经过切粒、干燥、结晶、固相缩聚制得特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯切片，切片经干燥后采用螺杆挤压机熔融纺丝，使用此工艺生产涤纶工业丝设备投资成本高、物料周转周期长、生产能耗大，并且由于螺杆挤压机流量、设备及工艺限制，目前单个纺位最多只能进行6头纺或12头纺。
熔体直纺技术是一种全新的涤纶工业丝纺丝技术，采用该技术可直接对熔融缩聚后的低粘聚酯熔体进行增粘得到高粘聚酯熔体，高粘聚酯熔体可直接输送到各个纺丝位进行纺丝，具有生产能耗低、设备投资成本少等显著特点。但该技术应用到直纺涤纶活化工业丝，生产工艺需要克服很多技术方面的难题，在本技术领域尚未有成功的案例。
有基于此，做出本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种液相增粘熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺，突破传统螺杆熔融的流量限制，单头纺丝纤度可达2000旦，选择合理的技术工艺条件，实现低成本、高效率的生产涤纶工业丝的目的。
本发明为实现上述目的采取的技术方案如下：
一种熔体直纺活化涤纶工业丝生产工艺，包括以下步骤：
（1）液相增粘：基础聚合输出的低粘聚酯熔体（粘度0.65-0.7dl/g）经过液相增粘反应器进行增粘，得到特性粘度在0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体；
熔体在液相增粘反应器内重力自然成膜，反应温度275～290℃，压力50～130Pa，增粘反应时间60～90分钟；
（2）直接纺丝：将高粘聚酯熔体直接输送到各个纺丝位，每个纺丝位采用8～12头纺丝，熔体经计量、过滤后由喷丝板喷出，经侧吹风冷却后集束上底油；
（3）牵伸热定型：高强涤纶工业丝采用两级牵伸一级松弛热定型，低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型。定型后的丝束经后道上活化油剂进行活化处理。
（4）卷绕成型：牵伸热定型后的纤维经活化处理，再通过网络处理后卷绕成型。卷绕采用双胞胎式卷绕机，同时进行6～12头卷绕。
进一步的设置在于：
所述的活化纺丝，在每个纺位设有2个纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4～6个熔体出口，每个箱体配有4～6个纺丝组件。
所述纺丝工艺参数：计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～70%。
所述的上油工艺，其中高强及低缩涤纶工业丝集束上油在纺丝甬道下方进行，活化油剂上油使用喷嘴在丝束热定型之后在卷绕之前进行。
所述的上油工艺采用油嘴二道上油，油剂由规格为0.05～0.10CC的油泵均匀的输送至各个油嘴，纺丝上油率为0.4%～0.6%，活化上油使用一道油嘴，上油率为0.25%，总上油率控制在0.75%±0.2。
所述高强涤纶工业丝活化丝采用两级牵伸一级松弛热定型，其中第一级牵伸比3.4～4.0，牵伸温度90～135℃；第二级牵伸比1.5～2.0，牵伸温度220～235℃，总牵伸比5.6%～6.2%；松弛温度150～210℃，总松弛比2.0%～6.0%。
所述低收缩涤纶工业丝采用两级牵伸两级松弛热定型，第一级牵伸比3.4%～4.0%，牵伸温度90～135℃；第二级牵伸比1.4%～1.8%，牵伸温度230～240℃，总牵伸比5.5%～6.0%；第一级松弛热定型温度230～250℃，第二级弛热定型温度230～240℃，总松弛比7%～10%。
所述的网络处理，网络器压力为0.15～0.40Mpa。
本发明采用立式液相增粘反应器增粘，配合纺丝工艺，多级牵伸和多级松弛热定型，油嘴上油的活化处理，以及独特的卷绕机进行高速卷绕，从而实现了熔体直纺涤纶工业丝活化丝，该工艺与现有涤纶工业丝生产技术相比，具有以下有益效果：
1、物料周转周期短：省去了常规固相缩聚熔融纺丝工艺路线中的熔体切粒、干燥、螺杆熔融工序，液相增粘时熔体粘度从0.65dl/g增至1.05dl/g只需90～110min，而采用固相缩聚则需要30hr左右；
2、生产能耗低：采用本发明工艺技术生产涤纶工业丝可节约能耗30%左右；
3、生产效率高：单个纺位产能大幅度提高，将是现有生产技术的2～4倍。
具体实施方式
实施例1：熔体直纺1000D高强涤纶工业丝活化丝。
（1）、液相增粘：
通过基础缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘聚酯熔体通过增压泵增压，双联式过滤器过滤后，输送至立式液相增粘反应器的顶部，在立式液相增粘反应器内由重力自然成膜均匀下流，增粘反应器反应温度270～290℃、压力50～130Pa，90min后得到特性粘度为0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）、直接纺丝：
经过液相增粘后的高粘聚酯熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体中，每个纺丝位采用16头直纺，纺丝箱体温度290～300℃，熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经300mm高的缓冷区后冷却成型、集束上油，计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～70%；上油在纺丝甬道下30～100mm处进行，采用二道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和16个出油孔，总上油率为0.40%～0.80%。
（3）、牵伸热定型：
采用两级拉伸一级松弛热定型工艺，第一对纺丝辊速度为400～600m/min；预张力辊速度为420～620m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊速度为1500～2000m/min，温度110～130℃；第二对牵伸辊速度为1550～1950m/min，温度为220～235℃；松弛定型辊速度为2530～3530m/min，温度为150～210℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型，主网络器压力为0.25～0.4Mpa，卷绕采用双胞胎式卷绕机，卷绕速度2500～3500m/min，卷绕张力170～230cN，卷绕角6.5°～7.5°。
具体工艺参数：
设备：LSP液相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：1110dtex/192f
原料：有光聚酯熔体增粘后粘度1.05dl/g；端羧基－COOH≤25mol/t；二甘醇≤1.2％
液相聚合温度：275-285℃
纺丝温度
293℃
缓冷加热温度
340℃
泵供量 289g/min
侧吹风冷却参数
风速：0.5m/s；湿度：65%；风温：21℃
拉伸条件
一级拉伸倍数： 1.043
总拉伸倍数： 5.87
拉伸辊 速度m/min 温度 ℃
GR1 465
GR2 485 98
GR3 1700 135
GR4 2730 236
GR5 2655 210
松弛率： 4.97%
卷绕速度：2600m/min
纺丝油剂： TERON E-6556，配制浓度17%，上油率0.5%，
活化油剂： TERON E-6557,E-6558，上油率0.25%
网络器压力：第一网络 0.2mpa，
第二网络 0.6mpa
实施例2：熔体直纺1000D低收缩涤纶工业丝活化丝
（1）液相增粘：
通过熔融缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘熔体通过增压泵增压、过滤后输送至立式液相增粘反应器顶部，由重力自然成膜均匀流下，反应器内温度270～290℃、压力50～130Pa，90～110min后得到特性粘度为0.90～1.00dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）、直接纺丝：
液相增粘后的熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体，箱体温度290～300℃，每个纺位含有两个并联式的纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4个熔体出口，同时每个箱体配有4个纺丝组件，喷丝板采用分板设计，使得单个纺丝组件可以进行两束丝纺丝，最终达到16头纺。熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经300mm高的缓冷区后冷却成型、集束上油。计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温18～22℃，风湿60%～70%；上油在纺丝甬道下30～100mm处进行，采用二道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和16个出油孔，总上油率为0.65%～1.05%。
（3）、牵伸热定型：
采用两级拉伸两级松弛热定型工艺，第一对辊速度为450～550m/min；预张力辊速度为470～570m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊速度为1800～2200m/min，温度110～135℃；第二对牵伸辊速度为2750～3150m/min，温度为230～250℃；第一对热定型辊速度为2650～3050m/min，温度为235～250℃；第二对热定型辊速度为2450～2850m/min，温度为230～240℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型。网络器压力为0.16～0.25Mpa，卷绕采用“双胞胎”式卷绕机，卷绕速度2500～3000m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角6.5°～7.5°。
具体工艺参数
设备：LSP液相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：1110dtex/192f
原料：有光聚酯熔体增粘后粘度1.05dl/g；端羧基－COOH≤25mol/t；二甘醇≤1.2％
液相聚合温度：275-285℃
纺丝温度
293℃
缓冷加热温度
335℃
泵供量 289g/min
侧吹风冷却参数
风速：0.5m/s；湿度：65%；风温：21℃
拉伸条件
一级拉伸倍数： 1.042
总拉伸倍数： 5.99
拉伸辊 速度m/min 温度 ℃
GR1 476
GR2 496 96
GR3 1952 132
GR4 2853 233
GR5 2771 236.5
GR6 2667 235
松弛率： 8.87%
卷绕速度：2600m/min
纺丝油剂： TERON E-6556，配制浓度17%，上油率0.5%，
活化油剂： TERON E-6557,E-6558，上油率0.25%
网络器压力：第一网络 0.2mpa，
第二网络 0.6mpa
实施例3：熔体直纺2000D高强涤纶工业丝活化丝
（1）液相增粘：
通过熔融缩聚制得特性粘度为0.64～0.69dl/g的低粘聚酯熔体，低粘熔体通过增压泵增压、过滤后输送至立式液相增粘反应器顶部，由重力自然成膜均匀流下，反应器内温度270～290℃、压力50～130Pa，90～110min后得到特性粘度为0.90～1.10dl/g的高粘聚酯熔体。
（2）直接纺丝：
液相增粘后的熔体输送至各个纺丝位的纺丝箱体，箱体温度290～300℃，每个纺位含有两个并联式的纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4个熔体出口，同时每个箱体配有4个纺丝组件，纺丝组件采用二合一设计，喷丝板采用分板设计，使得单个纺丝组件可以进行两束丝纺丝，合股达到8头纺。熔体经计量泵计量、过滤后由喷丝板喷出，经100mm高的缓冷区后冷却成型、预网络处理、集束上油。计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～25MPa；过滤器精度为15～20μm；缓冷区温度310～350℃；冷吹风风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～70%；集束上油在冷却吹风区与纺丝甬道之间进行，采用二道油嘴上油，由2个油泵同时供油，油泵规格为0.05～0.10CC，并含有1个进油孔和8个出油孔，总上油率为0.65%～1.05%。
（3）、牵伸热定型：
采用2级拉伸1级松弛热定型工艺，第一对辊速度为400～520m/min；预张力辊速度为420～530m/min，温度80～100℃；第一对牵伸辊速度为1500～2000m/min，温度120～135℃；第二对牵伸辊速度为2500～3100m/min，温度为220～235℃；热定型辊速度为2500～2950m/min，温度为180～210℃。
（4）、卷绕成型：
定型后的纤维经网络处理后卷绕成型。网络器压力为0.15～0.20Mpa，卷绕采用“双胞胎”式卷绕机，卷绕速度2400～2900m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角4.8°～5.6°。
具体工艺参数
设备：LSP液相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：2220dtex/384f
原料：有光聚酯熔体增粘后粘度1.05dl/g；端羧基－COOH≤25mol/t；二甘醇≤1.2％
液相聚合温度：275-285℃
纺丝温度
293℃
缓冷加热温度
335℃
泵供量 622g/min
侧吹风冷却参数
风速：0.5m/s；湿度：65%；风温：21℃
拉伸条件
一级拉伸倍数： 1.04
总拉伸倍数： 5.87
拉伸辊 速度m/min 温度 ℃
GR1 505
GR2 525 98
GR3 1950 135
GR4 2966 236.5
GR5 2876 210
松弛率： 5.59%
卷绕速度：2800m/min
纺丝油剂： TERON E-6556，配制浓度17%，上油率0.5%，
活化油剂： TERON E-6557,E-6558，上油率0.25%
网络器压力：第一网络 0.2mpa，
第二网络 0.6mpa
效果分析：
分别对上述三个实施例的产品进行检测，其质量指标如表1所示。
表1：各实施例制备的涤纶工业丝活化丝质量指标
Claims (2)
1.熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）熔体增粘：将缩聚所得低粘熔体直接输送到立式液相增粘釜中进行熔体液相增粘聚合，低粘熔体自立式液相增粘釜的顶部进入，重力作用下，自然成膜流下，
所述的液相增粘是将缩聚得到的粘度为0.65-0.70dl/g的低粘熔体在立式液相增粘釜的成膜反应釜中进行增粘，反应温度为275～290℃，反应压力为50～130Pa，反应时间60～90分钟，增粘得到的熔体粘度为0.90-1.1dl/g；
（2）熔体直接纺丝：高粘聚酯熔体输送到各个纺丝位，进入纺丝箱体，每个纺位设有2个纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4～6个熔体出口，每个箱体配有4～6个纺丝组件；计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm，熔体经计量、过滤后由喷丝板喷出，再经侧吹风冷却后集束上油，缓冷区温度310～350℃；侧吹风的风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～70%，进入纺丝甬道；
（3）牵伸热定型：进行两级拉伸，并松弛热定型，上活化油剂进行活化处理，
牵伸热定型为两级牵伸和一级松弛热定型，其中，第一级牵伸比3.4～4.0，牵伸温度90～135℃；第二级牵伸比1.5～2.0，牵伸温度220～235℃，总牵伸比5.6%～6.2%；松弛温度150～210℃，总松弛比2.0%～6.0%，
上油包括纺丝油剂和活化油剂，总上油率控制在0.75%±0.2，其中，纺丝油剂为TERON E-6556，配置浓度为17%，上油量为5%，采用油嘴两道上油，由规格为0.05～0.10CC的油泵均匀的输送至各油嘴，上油率为0.4%～0.6%；活化油剂采用一道上油，活化油剂为TERON E-6557、E-6558，上油量为2.5%，上油率为0.25%，进行高强活化丝的生产；
（4）卷绕成型：经步骤（3）的纤维经网络处理，网络器压力为0.15～0.40MPa，卷绕成型，制得产品，卷绕速度为2400～3000m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角4.5°～8°。
2.熔体直纺涤纶活化工业丝的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）熔体增粘：将缩聚所得低粘熔体直接输送到立式液相增粘釜中进行熔体液相增粘聚合，低粘熔体自立式液相增粘釜的顶部进入，重力作用下，自然成膜流下，
所述的液相增粘是将缩聚得到的粘度为0.65-0.70dl/g的低粘熔体在立式液相增粘釜的成膜反应釜中进行增粘，反应温度为275～290℃，反应压力为50～130Pa，反应时间60～90分钟，增粘得到的熔体粘度为0.90-1.1dl/g；
（2）熔体直接纺丝：高粘聚酯熔体输送到各个纺丝位，进入纺丝箱体，每个纺位设有2个纺丝箱体，每个箱体设有4个行星泵，行星泵含有1个熔体入口和4～6个熔体出口，每个箱体配有4～6个纺丝组件；计量泵前压为5～8MPa，泵后压15～20MPa；过滤器精度为15～20μm，熔体经计量、过滤后由喷丝板喷出，再经侧吹风冷却后集束上油，缓冷区温度310～350℃；侧吹风的风速为0.3～0.6m/s，风温20～25℃，风湿60%～70%，进入纺丝甬道；
（3）牵伸热定型：进行两级拉伸，并松弛热定型，上活化油剂进行活化处理，
牵伸热定型为两级牵伸两级松弛热定型，第一级牵伸比3.4%～4.0%，牵伸温度90～135℃；第二级牵伸比1.4%～1.8%，牵伸温度230～240℃，总牵伸比5.5%～6.0%；第一级松弛热定型温度230～250℃，第二级弛热定型温度230～240℃，总松弛比7%～10%，
上油包括纺丝油剂和活化油剂，总上油率控制在0.75%±0.2，其中，纺丝油剂为TERON E-6556，配置浓度为17%，上油量为5%，采用油嘴两道上油，由规格为0.05～0.10CC的油泵均匀的输送至各油嘴，上油率为0.4%～0.6%；活化油剂采用一道上油，活化油剂为TERON E-6557、E-6558，上油量为2.5%，上油率为0.25%，进行低收缩活化丝的生产；
（4）卷绕成型：经步骤（3）的纤维经网络处理，网络器压力为0.15～0.40MPa，卷绕成型，制得产品，卷绕速度为2400～3000m/min，卷绕张力60～100cN，卷绕角4.5°～8°。
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