CN103437013A

CN103437013A - 一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法

Info

Publication number: CN103437013A
Application number: CN2013103889817A
Authority: CN
Inventors: 钱俊; 王新华; 吴敏
Original assignee: Changshu Baofeng Special Fiber Co Ltd
Current assignee: Changshu Baofeng Special Fiber Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN103437013B

Abstract

本发明涉及纺织染整技术领域，公开了一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，针对芳纶1414废丝的特性，在传统的生产流程的基础上，通过对纤维回潮率的控制、纺纱各工序温湿度控制、梳棉机针布配置、并条机速度控制和胶辊硬度配置，提供一套适用的纺纱工艺。本发明的方法，能有效地改善芳纶1414废丝短纤维的纺纱性能，保证其成纱质量。

Description

一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法

技术领域

本发明属于纺织染整技术领域，涉及一种芳纶废丝的纺纱工艺，具体地涉及一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法。

背景技术

对位芳纶简称对位芳香族聚酰胺纤维，其中的聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维，即芳纶1414，由于表现出溶致液晶性，是一种重要的主链型高分子液晶。高分子液晶的工业化是对位芳纶的另一个差别化产品浆粕纤维，它具有长度短（小于等于4mm）、毛羽丰富、长径比高、比表面积大（可达7～9m²/g）等优点，可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料，其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能，在摩擦密封复合材料（代替石棉）中得到了更好的应用。某些国家浆粕的应用高达芳纶用量的96％。

美国杜邦公司1972年投产的PPTA纤维（商品名Kevlar）系列为先导的。该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐大多数有机溶剂腐蚀的特性，且Kevlar纤维尺寸稳定性也非常好。因此，对位芳纶的特点使得它在航天工业、轮船、帘子线、通信电缆及增强复合材料等方面得到了广泛的应用。

我国的清华大学、东华大学、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所及巴陵石化有限责任公司等单位先后开展过PPTA的合成及纺丝研究工作。“七五”期间，国家在南通投资兴建了30吨/年的PPTA合成中试装置，但由于存在一些技术上的问题，已于1991年停运。最近几年来，广东新会已开始试产PPTA纤维，设计能力为500吨/年，仍采用国外相近的传统生产方法，但其产品的性能及价格明显不如美国杜邦的Kevlar纤维，最近几年来仍处于中试阶段，对位芳纶由于一些关键的技术问题没有解决，仍没有实现国产化。加快其开发及产业化步伐，已成为促进我国国防军工及相关产业快速发展的迫切需要。

对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。同时，它还具有适当的韧性可供纺织加工。标准PPTA芳纶的重量比拉伸强度是钢丝的6倍，玻纤的3倍，高强尼龙工业丝的2倍；其拉伸模量是钢丝的3倍，玻纤的2倍，高强尼龙工业丝的10倍；在200℃下经历100hr，仍能保持原强度的75％，在160℃下经历500hr，仍能保持原强度的95％。据此，对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料或复合结构增强材料。对位芳纶性能的缺点是压缩强度和压缩模量较低、耐潮湿和耐紫外辐射性差、表面与基体复合粘合性差。为了适应不同的应用需要，厂商开发了不同型号的对位芳纶品种，据悉俄罗斯的芳纶性能最好，芳杂环共聚芳纶是俄罗斯的强项，但其产业化水平不高，在世界市场上所占份额很少。若按性能高低排序，几种俄罗斯芳纶依次为

Terlon系列，其中系列是俄罗斯芳纶的最新品种。

对位芳纶的纺丝工艺主要有以下几种：

1、一步法制备工艺：

由于对位芳纶两步法纺丝过程复杂，生产成本较高，且硫酸有腐蚀性，对设备的要求很高，残存的浓硫酸会使纤维在纺丝过程中导致聚合物的降解，这就限制了纤维的强度和模量。为缩短流程、简化工艺，因此，人们探索出由聚合物原液直接纺丝制纤维的新工艺。

褚风奎等人的直接成纤工艺把缩聚后的聚合溶液不经纺丝，直接处理得到短纤维。该法中聚合物溶液由NMP、氯化锂、吡啶和PPTA构成，其中聚合物的浓度必须要能行成液晶态，以保证后续沉析过程的顺利进行。该工艺受搅拌速度的影响很大，一般搅拌速度增加会造成短纤维长径比增加。由该法获得的短纤维长度为1～50mm，直径为2～100μm。

2、两步法制备工艺

杜邦公司的Kevlar纤维用两步法工艺，其步骤如下：（1）溶解，将合成好的聚合物与冷冻浓硫酸混合，固含量约为19.4％；（2）熔融，将混合好的纺丝液加热到85℃的纺丝温度，此时形成液晶溶液；（3）挤出，纺丝液经过滤后用齿轮泵从喷丝口挤出；（4）拉伸，挤出液在一个被称为气隙的约为8mm的空气层，在气隙中进行约为6倍的拉伸；（5）凝固，液态丝条在温度为5～20℃质量分数为5％～20％硫酸的凝固浴中凝固成形；（6）水洗/中和/干燥，丝条从凝固浴出来后水洗，在160～210℃加热干燥；（7）卷绕，干的Kevlar纤维在卷筒上卷绕。此工艺的纺丝速度大于200m/min。

目前国内的芳纶纤维生产中，特别是在纺丝过程中不可避免的会产生一定数量的芳纶废丝，迫切需要解决这些废丝的综合利用问题，以降低对位芳纶纤维的生产成本。1999年Pieert公司开发了短切纤维切断机，将芳纶废料纤维切断成短切纤维而加以利用。我国上海依极公司的专利CN1456719A提到采用物理方法，利用对位芳纶布边角废料制造对位芳纶浆粕。中国石化仪征化纤股份有限公司的专利CN101440589B公开了一种预处理-联合打浆两步法由对位芳纶废丝短切纤维制备对位芳纶浆粕的方法，以对位芳纶纺丝过程中产生的芳纶废丝为原料，用纤维切断机切断后，采用先预润胀处理，然后再用造纸常规槽式打浆设备，采用两段打浆工艺直接制备对位芳纶浆粕，可有效解决对位芳纶废丝的资源化综合利用问题，也不会增加新的设备投资。

在光缆生产及使用过程中产生的回料、下脚料及废弃光缆等芳纶1414废丝经过特殊加工处理，可以成为具有一定纺纱性能的原料。经过加工处理后的芳纶1414废丝，经纤维预处理后，可以采用一般的短纤维纺纱工艺流程，经过开清棉—梳棉—并条（二道）—粗纱—细纱—络筒等工序，纺制成不同规格的纯纺或混纺纱线。但由于加工处理的芳纶废丝主要从光缆中提取，芳纶1414废丝刚性大，表面摩擦系数大，纤维抱合力差，静电严重，不能较好地符合正常纺纱的要求，因此，需要研究开发特殊的纺纱工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，以克服现有技术中芳纶1414废丝刚性大，表面摩擦系数大，纤维抱合力差，静电严重所造成的难以正常纺纱的缺陷。

为了实现上述的目的，发明人针对芳纶1414废丝的特性，在传统的生产流程的基础上，提供一套适用的纺纱工艺，包括纤维回潮率的控制、纺纱各工序温湿度控制、梳棉机针布配置、并条机速度控制、胶辊硬度配置等。发明人首先是将芳纶废丝经过加工处理，先经纤维预处理，后采用经改进的一般的短纤维纺纱工艺流程，经过开清棉—梳棉—并条（二道）—粗纱—细纱—络筒等工序，纺制成不同规格的纯纺或混纺纱线。

具体的，本发明的由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，包括开清棉、梳棉、并条（二道）、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻：

（1）芳纶1414废丝投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒油剂平衡后，使纤维回潮率在15%～18%之间；

优选的，所述的油剂为抗静电剂、羟基硅油与水组成的乳液。

上述技术方案中，优选的，所述的油剂中抗静电剂、羟基硅油与水的质量比为4:1～3:100。

上述技术方案中，进一步的，所述的羟基硅油为二甲基羟基硅油。

（2）开清棉工序相对湿度控制在70%～75%之间，梳棉、并条、粗纱工序相对湿度控制在80%～85%之间，细纱工序相对湿度控制70%～75%之间。

（3）锡林针布采用AC2515*01680针布，道夫针布采用AD4030*01890针布，刺辊齿条采用AT5605*05011齿条，盖板针布采用28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.5倍以上；道夫转速为10～16转/分；

优选的，所述的锡林刺辊表面线速比为2.5～2.8倍。

优选的，所述的道夫转速为13转/分。

（4）并条机输出速度控制在100米/分以下；

优选的，所述的并条机输出速度为80～100米/分。

（5）各牵伸工序采用硬度80度以上的胶辊。

优选的，各牵伸工序采用硬度85度的抗静电胶辊。

与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点：

1、通过适当控制投料前纤维的回潮率，并在纤维预处理过程中再加入适当的抗静电剂和平滑剂，以达到较大的纤维回潮率，并在一定的温湿度环境下平衡一定的时间，使油剂和水分均匀渗透到纤维中，提高了纤维的光滑度和抗静电性能。

2、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，适当提高前纺各道工序的相对湿度，保证纤维有适当的回潮率，降低纤维的质量比电阻，增加纤维的导电性，减少废丝纤维在各工序加工过程中的静电聚集。

3、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，梳棉工序采用大速比、大隔距、快转移、低速度的工艺，重新配置各分梳元件的针布规格，有效避免绕针布，较少棉网破边、破洞现象，保证剥棉顺利，生条质量符合纺纱要求。

4、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，将并条机的出条速度合理调整，有效避免绕罗拉缠皮辊现象，保证出条正常，熟条质量符合纺纱要求。

5、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，适当提高纺纱胶辊硬度，保证牵伸钳口对纤维的正常握持，减少胶辊的磨损，牵伸质量符合纺纱要求。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

采用100%芳纶1414废丝加工纤维，经纤维预处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻等工序制得芳纶1414纱线。在本实施例中，所述的芳纶1414废丝加工纤维的切断长度为38毫米，纱线的规格和用途为芳纶1414，19.7tex三股缝纫线。

具体内容为:

（1）控制投料前的纤维回潮率和给乳平衡后的纤维回潮率

投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒由江阴金风合成树脂有限公司生产的SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水组成的油剂，并经平衡24小时后，使纤维回潮率达15～18%之间。

所述油剂配方为：SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水的重量比为4:3:100。

（2）各工序相对湿度的控制范围

开清棉工序相对湿度控制在70%～75%之间；梳棉、并条和粗纱工序相对湿度控制在80%～85%之间；细纱工序相对湿度控制70%～75%之间。

（3）梳棉工序主要工艺措施

锡林针布采用贝卡尔特生产的AC2515*01680针布，道夫针布贝卡尔特生产的AD4030*01890针布，刺辊齿条采用贝卡尔特生产的AT5605*05011齿条，盖板针布采用贝卡尔特生产的28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.63倍；锡林与盖板的四点隔距0.38mm、0.33mm、0.33mm、0.33mm；道夫转速为13转/分。

（4）并条机输出速度采用95米/分。

（5）各牵伸工序胶辊的选择：各牵伸工序采用硬度较高的胶辊，此处采用天津市顺业纺织橡胶有限公司的SG05系列硬度为85度的胶管。

实施例2

采用100%芳纶1414废丝加工纤维，经纤维预处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻等工序制得芳纶1414纱线。在本实施例中，所述的芳纶1414废丝加工纤维的切断长度为51毫米，纱线的规格和用途为芳纶1414，29.5tex二股防割手套用纱线。

具体内容为:

（1）控制投料前的纤维回潮率和给乳平衡后的纤维回潮率

投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒由江阴金风合成树脂有限公司生产的SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水组成的油剂，并经平衡24小时后，使纤维回潮率达15～18%之间；

所述油剂配方为：SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水的重量比为4:1:100。

（2）各工序相对湿度的控制范围

（3）梳棉工序主要工艺措施

锡林针布采用贝卡尔特生产的AC2515*01680针布，道夫针布贝卡尔特生产的AD4030*01890针布，刺辊齿条采用贝卡尔特生产的AT5605*05011齿条，盖板针布采用贝卡尔特生产的28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.78倍；锡林与盖板的四点隔距0.43mm、0.40mm、0.40mm、0.40mm；道夫转速为13转/分。

（4）并条机输出速度采用80米/分。

表1：所得到的芳纶1414纱线经测试具有下表所示的主要技术指标

由上表的结果可以看出，本发明的方法，能有效地改善芳纶1414废丝短纤维的纺纱性能，保证其成纱质量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，包括开清棉、梳棉、并条（二道）、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻，其特征在于：

（2）开清棉工序相对湿度控制在70%～75%之间，梳棉、并条、粗纱工序相对湿度控制在80%～85%之间，细纱工序相对湿度控制70%～75%之间；

（4）并条机输出速度控制在100米/分以下；

（5）各牵伸工序采用硬度80度以上的胶辊。

2.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的油剂为抗静电剂、羟基硅油与水组成的乳液。

3.根据权利要求2所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的油剂中抗静电剂、羟基硅油与水的质量比为4:1～3:100。

4.根据权利要求2所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的羟基硅油为二甲基羟基硅油。

5.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的锡林刺辊表面线速比为2.5～2.8倍。

6.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的道夫转速为13转/分。

7.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的并条机输出速度为80～100米/分。

8.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于：所述的各牵伸工序采用硬度85度的抗静电胶辊。