CN104073893A - 用于超高速一步法制备聚酰胺6poy/fdy复合纤维的纺丝设备 - Google Patents

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管新海
席丽媛
戴虹
张其锋
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Abstract

本发明公开了一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备。它采用骤冷吹风冷却环形装置,从喷丝板挤出的熔体经过骤冷吹风环形装置的冷却,达到迅速加快丝束轴向的纺丝速率和冷却速率,而丝的张应力保持恒定;初生纤维经平行设置的全拉伸丝装置和预取向丝装置,分别制备POY与FDY,再经网络合股和交络复合加工,一步法制备得到聚酰胺6POY/FDY复合纤维,纺丝速度可达到5000m/min~6000m/min超高速。本发明提供的超高速一步法纺丝设备,具有纺丝速度高、产量大、生产成本低、能耗低、生产效率高、产品质量好和附加值高的特点。

Description

用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备
技术领域
本发明涉及一种化纤设备,尤其涉及一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备。
背景技术
目前,国内外市场上制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的技术途径通常采用纺丝拉伸和后加工的二步法工艺技术路线制备获得,即通过高速纺丝POY与纺丝拉伸一步法加工工序分别制得预取向丝(POY)、全拉伸丝(FDY),再将POY与FDY进行组合网络后加工制得复合纤维,其二步法生产设备一般都是由制备聚酰胺6FDY和POY纤维纺丝成形设备和POY与FDY网络复合加工设备构成,通常由纺丝螺杆、纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板、上油系统、甬道、网络器及卷绕装置等组成。
上述生产设备流程均存在如下缺点,主要有:1、加工工艺流程长、且加工工艺复杂;2、生产速度低,一般在2500m/min~4000m/min,导致产量低,效率低,生产成本高;3、传统方法制得的产品网络均匀性效果较差、染色不均匀,所加工制得的产品外观较差,无法生产高档织物及面料;4、传统方法制得的复合纤维弹性差、易缩水、抗皱保形性和导水性差,且由于是两步法导致产品批次之间质量不稳定。
发明内容
本发明针对现有生产工艺流程存在的缺陷和不足,提供一种生产加工速度高、生产成本低、产品质量好及性价比优势明显的超高速一步法生产聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是提供一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,包括纺丝箱体、冷却固化装置、喷嘴上油装置、成型装置和卷绕机构;所述的冷却固化装置为骤冷吹风冷却环形装置,其高度为350mm~550mm,安装在喷丝板的下方;所述的喷嘴上油装置包括喷油嘴和上油集束机架,所述的上油集束机架安装在骤冷吹风冷却环形装置的下方,离开喷丝板的距离在600mm ~1300mm范围内;所述的成型装置包括平行设置的用于制备FDY全拉伸丝装置和用于制备POY预取向丝装置,所述的FDY全拉伸丝装置包括第一拉伸辊组和第二拉伸热辊组;所述的POY预取向丝装置包括第一导丝盘和第二导丝盘;所述的卷绕机构包括中网络器、第三导丝盘、导丝器、交络喷嘴和卷绕装置,所述卷绕装置的卷绕速度为5000m/min~6000m/min。
本发明所述的上油集束机架上设置调节机架的上下、前后位置的调节器。
本发明提供的纺丝设备可将制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝速度从原来的3600m/min~4000m/min提高到5000m/min~6000m/min的速度,从而达到提高生产效率和产品品质、降低生产成本、低能耗、高功效、高品质、产品结构多元化的目的。
本发明的超高速一步法纺丝设备,能够满足聚酰胺6POY/FDY复合纤维的生产,规格为110dtex~167dtex/48f~144f,断裂强度为2.5cN/dtex~4.0cN/dtex,断裂伸长率为30%~55%,网络度为20~30个/米。
本发明冷却固化装置为骤冷吹风冷却环形装置,其作用主要是使喷丝板挤出的熔体经过骤冷区域,骤冷空气沿环形装置径向吹入,并利用丝束的轴向运动线速度,将通过沿环形装置径向吹入的骤冷空气沿着丝束轴向方向吹送,降低丝束与侧吹风之间的空气摩擦阻力,达到迅速加快丝束轴向的纺速和冷却速率的目的,在纺丝速度提高到一定范围内使丝的张应力保持恒定,从而获得提供一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的设备。
本发明提供一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,与现有二步法生产设备技术相比,其有益效果是:
1、本发明中的超高速一步法纺丝设备是通过使用同一套纺丝熔融装置,将聚酰胺6干燥切片熔融,熔体通过相同的熔体分配管后,分别通过两套计量泵注入两套纺丝组件,纺丝组件根据所纺品种规格分别设计,再经安装在纺丝喷丝板的下方的骤冷吹风环形装置冷却成型,至卷绕拉伸复合交络。本发明的生产流程决定熔体均匀性好,生产流程短,质量稳定。
2、本发明中的超高速一步法纺丝设备创新点在于在纺丝喷丝板的下方加装骤冷吹风冷却环形装置;使纺丝速度提高到5000m/min~6000m/min,使得产品的交络度均匀性和稳定性有了很大的提高。
3、本发明超高速一步法纺丝设备具有工艺流程短、纺丝速度高、产能大、用工少,能耗低,综合生产成本低、产品品质好和产品结构多元化的特点。产品附加值高,符合当前节能减排的工业化生产的潮流,是传统生产设备及工艺技术无法超越的。
4、本发明超高速一步法纺丝设备制得的聚酰胺6POY/FDY复合纤维集合体具有较强的毛细芯吸效应和潜在的吸湿导湿透气功能以及高上染显色均匀性等优良性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备的结构示意图。
图中,1、喷丝板;2、吸单装置;3、骤冷吹风冷却环形装置;4、初生纤维; 5、喷嘴上油装置; 6、第一级压丝棒;7、第二级压丝棒; 8、第一导丝盘;9、第一拉伸辊组; 10、第二拉伸热辊组;11、中网络器;12、第二导丝盘; 13、第三导丝盘;14、导丝器;15、交络喷嘴;16、卷绕装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,其包括喷丝板1、吸单装置2、骤冷吹风冷却环形装置3、喷油上油装置5、第一拉伸辊组9、第二拉伸热辊组10、第一导丝盘8、第二导丝盘12、中网络器11、第三导丝盘13、导丝器14、交络喷嘴15以及卷绕装置16。本发明实施例提供的纺丝箱体主要由计量泵、纺丝组件、喷丝板1及箱体外壳组成,其主要用于将聚酰胺熔体通过纺丝箱体中计量泵、纺丝组件、喷丝板挤出形成熔体细流,起匀温和保温作用。
骤冷吹风冷却环形装置3主要由铝合金板和铁板组成,设置安装在喷丝板1的下方,装置的高度为350mm~550mm,其作用主要是将骤冷空气沿环形装置径向吹送,并利用丝束的轴向运动线速度,将通过沿环形装置径向吹入的骤冷空气沿着丝束轴向方向吹送,降低丝束与侧吹风之间的空气摩擦阻力,达到迅速加快丝束轴向的纺速和冷却速率,从而保证得到的初生纤维4在纺丝速度提高到5000m/min~6000m/min范围内使丝的张应力保持恒定而不会引起丝的更高取向,同时使丝束中的每根单丝之间和丝束之间冷却效果更加均匀一致。
喷嘴上油装置5包括喷油嘴及其上油集束机架,其上油集束机架安装在骤冷吹风冷却环形装置3的下方,离开喷丝板1的距离在600mm~1300mm范围内,其机架可上下、前后调节所设置的位置,起到对形成的丝束进行上油集束和调整控制纺丝张力。
上油后的丝束再经压丝棒6和压丝棒7后,分成两部分,一部分进入用于制备聚酰胺6全拉伸丝(FDY)的装置,该装置为拉伸定型装置,包括第一拉伸辊组9和第二拉伸热辊组10,其主要起对聚酰胺6初生纤维的常温拉伸和热定型作用。另一部分进入制备聚酰胺6预取向丝(POY)的装置,该装置包括第一导丝盘8、第二导丝盘12,其主要用于超高速一步法过程中的丝束张力的调整和控制。上述全拉伸丝(FDY)的装置和预取向丝(POY)装置为平行设置。
卷绕机构包括中网络器11、第三导丝盘13、导丝器14、交络喷嘴15、卷绕装置16。其中网络器11主要用于聚酰胺6POY与FDY进行网络组合,并将网络合股丝经第三导丝盘13输入交络喷嘴装置15沿丝束长度方向进行复合加工,然后由超高速卷绕装置16将复合纤维以5000m/min~6000m/min速度卷绕成一定形状的卷装筒子,最终完成制备获得聚酰胺6POY/FDY复合纤维的过程。
本发明相关主要设备具体设计安装的位置为:喷丝板1、骤冷吹风冷却环形装置3、喷油上油装置5安装在二楼,第一拉伸辊组9、第二拉伸热辊组10、第一导丝盘8、第二导丝盘12、中网络器11、第三导丝盘13、导丝器14、交络喷嘴15以及卷绕装置16安装在一楼。
本发明中的超高速一步法纺丝设备生产110dtex/96f超高速聚酰胺6 POY/FDY复合纤维的工艺参数参见表1,产品性能指标参见表2。
表1  110dtex/96f超高速聚酰胺6POY/FDY复合纤维工艺参数
表2  110dtex/96f超高速聚酰胺6POY/FDY复合纤维性能
序号 项   目 单位 POY/FDY复合纤维
1 纤度规格 dtex/f 110/96
2 线密度 dtex 110
3 断裂强度 cN/dex 3.25
4 断裂伸长率 % 32.9
5 网络度 个/米 20
本发明中的超高速一步法纺丝设备生产136dtex/108f超高速聚酰胺6 POY/FDY复合纤维的工艺参数参见表3,产品性能指标参见表4。
表3  136dtex/108f超高速聚酰胺6POY/FDY复合纤维工艺参数
表4  136dtex/108f超高速聚酰胺6POY/FDY复合纤维性能
序号 项   目 单位 POY/FDY复合纤维
1 纤度规格 dtex/f 136/108
2 线密度 dtex 136
3 断裂强度 cN/dex 3.28
4 断裂伸长率 % 32.3
5 网络度 个/米 20
本发明采用上述工艺后,经济效益核算如下:
1、生产成本的降低,合计综合成本约降低元700元/t左右,具体包括:(1)采用一步法纺丝,工序减少,可节约人工成本约200元/t,(2)生产流程简化,虽增加骤冷装置,但水电气耗量仍然降低较多,约320元/t,(3)采用一步法生产,各个环节的消耗下降,降低成本约80元/t,(4)其他费用如维修、定保等费用下降约100元/t。
2、投资成本减少,合计初始设备及厂房投入保守估计即可减少近500万元,具体包括:(1)取消二步法装置和大型复络装置少投资500万元,(2)厂房及用地投入可减少100万(按5万吨/年规模),(3)增加纺丝冷却装置及卷绕复合交络装置100万元。
由此可见,本发明的经济效益以及节能减排的社会效益是非常可观的。
本发明提供的一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,与二步法相比具有如下优点:
1、本发明超高速一步法纺丝设备具有纺丝速度高、产量大、生产成本低、能耗低、生产效率高、产品质量好和附加值高的特点。
2、本发明超高速一步法纺丝设备制得的聚酰胺6POY/FDY复合纤维集合体具有较强的毛细芯吸效应和潜在的吸湿导湿透气功能以及高上染显色均匀性等优良性能。

Claims (2)

1.一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,包括纺丝箱体、冷却固化装置、喷嘴上油装置、成型装置和卷绕机构,其特征在于:所述的冷却固化装置为骤冷吹风冷却环形装置,其高度为350mm~550mm,安装在喷丝板的下方;所述的喷嘴上油装置包括喷油嘴和上油集束机架,所述的上油集束机架安装在骤冷吹风冷却环形装置的下方,离开喷丝板的距离在600mm ~1300mm范围内;所述的成型装置包括平行设置的用于制备FDY全拉伸丝装置和用于制备POY预取向丝装置,所述的FDY全拉伸丝装置包括第一拉伸辊组和第二拉伸热辊组;所述的POY预取向丝装置包括第一导丝盘和第二导丝盘;所述的卷绕机构包括中网络器、第三导丝盘、导丝器、交络喷嘴和卷绕装置,所述卷绕装置的卷绕速度为5000m/min~6000m/min。
2.根据权利要求1所述的一种用于超高速一步法制备聚酰胺6POY/FDY复合纤维的纺丝设备,其特征在于:所述的上油集束机架上设置调节机架的上下、前后位置的调节器。
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