CN104195653A - 一种基于高速一步法的pbt纤维制造方法 - Google Patents

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时文
高旭波
任学标
韩利清
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Abstract

本发明公开了一种基于高速一步法的PBT纤维制造方法，包括以下步骤：对PBT切片进行干燥，直到含水率低于40ppm时结束；选择喷丝板；将PBT切片在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中过滤；丝条经喷丝头挤出后，采用均匀的侧吹风进行冷却；通过高速纺丝，使纤维取向度增加并在张力诱导下结晶；本发明通过对喷丝板长径比的选择、纺丝速度的控制以及侧吹风速分布的改变，可在常规涤纶POY生产设备上通过一步法制备可直接用于织造的PBT纤维，产品质量稳定性和染色性能较传统PBT长丝纤维大大提高，以80dtex/24f产品为例，染色中色率可达99%以上，定重率超过95%。

Description

一种基于高速一步法的PBT纤维制造方法
技术领域
本发明涉及一种PBT长丝纤维，具体涉及一种PBT长丝纤维的制造方法。
背景技术
目前常规的PBT长丝纤维采用两步法生产，其工艺流程如下：
前纺：切片、干燥塔、螺杆挤压机、熔体过滤器、纺丝箱体(气相热媒保温)、计量泵、纺丝组件、侧吹风、集束上油、网络器、卷绕、得到POY；
后纺：POY经原丝架、第一罗拉、第一热箱(变形)、冷却扳、假捻变形、第二罗拉、第二热箱(定型)、第三罗拉、上油、卷绕后分级包装。
该工艺流程主要存在以下缺点：
(1)工艺流程长，质量控制点多，质量风险高；
(2)加工速度低，能耗极高，产品价格高；
(3)纤维织成的面料贴身感不好，穿着者感觉偏硬不舒适，不适合加工针织和经编类的贴身面料，终端用途受到限制。
综合国内外公开文献，未见有采用常规涤纶POY生产设备，通过一步法制备可直接织造的PBT纤维的方法。与本专利较接近的文献有以下两个：出自《聚酯工业》2011年06期的《PBT-POY生产工艺探讨》，其中虽提到使用PBT切片在高速纺丝装置上生产PBT纤维，但此方法的产品是POY，还需要后加工才能用于织造，不同于本发明的一步法制备可直接用于织造的PBT纤维；另一篇文献出自《江苏省纺织工程学会棉织专业委员会2002年度学术论文集》中的《PBT纤维生产、织造、染整工艺探讨》，虽提到PBT纤维的生产，但该方法也是采用两步法制备PBT纤维，与本发明有本质不同。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备出的纤维可直接用于织造且生产成本低的基于高速一步法的PBT纤维制造方法。
技术方案：一种基于高速一步法的PBT纤维制造方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对PBT切片进行干燥，直到含水率低于40ppm时结束；
(2)组件准备：选择喷丝板；
(3)熔融挤压：将PBT切片在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；
(4)过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤，保证纺丝的持续性和熔体压力的恒定；
(5)侧吹冷却：丝条经喷丝头挤出后，采用均匀的侧吹风进行冷却；
(6)纺丝牵伸：通过高速纺丝，使纤维取向度增加并在张力诱导下结晶。
优选的，步骤(2)选择微孔直径0.25～0.30mm、孔径0.60～0.80mm的喷丝板；由于本发明方法采用高速纺丝，熔体在喷丝微孔中的剪切速率较高，挤出胀大现象明显，选择该长径比的喷丝板可减少熔体胀大效应，并保证喷丝头拉伸比在180％以下，确保稳态纺丝。
优选的，步骤(3)的熔融温度范围为255～265℃，在此温度设定范围可充分保证熔体流动效果，最大程度的减少挤出胀大效应，同时避免过度降解。
优选的，步骤(5)采用风温16～18℃、风速0.4～0.8m/min的空调风进行冷却；由于本发明的熔体计量泵供量相对较大，纤维冷却难度较大，而PBT纤维的冷却效果与纤维的弹性和丝饼成型等密切相关，选择风温16～18℃、风速0.4～0.8m/min的空调风可确保稳定生产。
优选的，步骤(6)的纺丝速度为3800～4200m/min；通过纺速的提高，改变了纤维晶相和非晶相的分布，可使结晶后的纤维结构更加规整和稳定，保证了纤维的染色和结构稳定性；另一方面，为避免高速纺丝过程中纤维产生严重的皮芯结构，本发明侧吹风中加装了缓冷环节，避免纤维过早固化并增加纤维的流动取向，保证纤维轴向的内外均一性和结构稳定性。
有益效果：本发明通过对喷丝板长径比的选择、纺丝速度的控制以及侧吹风速分布的改变，可在常规涤纶POY生产设备上通过一步法制备可直接用于织造的PBT纤维，产品质量稳定性和染色性能较传统PBT长丝纤维大大提高，以80dtex/24f产品为例，染色中色率可达99％以上，定重率超过95％，均超过同规格DTY产品，同时由于不经过DTY加工，生产成本下降1/2以上，产品经针织试用完全满足织造要求。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：
实施例1：以高速一步法生产80dtex/24f的PBT纤维为例，制造方法如下：
(1)干燥：对PBT切片进行干燥，在含水率低于40ppm时结束干燥；
(2)组件准备：选择0.26*0.75孔径的喷丝板；
(3)熔融挤压：将PBT切片在螺杆挤压机中以温度260℃加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；
(4)过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤，保证纺丝的持续性和熔体压力的恒定；
(5)侧吹冷却：丝条经喷丝头挤出后，采用均匀的风温17℃、风速0.6m/min的空调风进行侧吹冷却，采用特殊的侧吹匀化装置，将侧吹整流器和缓冷器功能相结合，在喷丝板下方安装了层流板，保证侧吹均匀性的同时确保无风区的温度，最大程度的减少了皮芯结构的产生；随着纺丝速度的提高，侧吹冷却的均匀性对丝条稳定结构的形成至关重要，该侧吹风效果对均匀性的改善明显；
(6)纺丝牵伸：通过4000m/min高速纺丝，使纤维取向度增加并在张力诱导下结晶。
采用本实施例方法得到的产品的物理指标如表1所示：
表1 产品物理指标表
序号 检验项目 单位
1 线密度 dtex 80
2 断裂强度 cN/dtex 2.98
3 断裂伸长率 ％ 51.2
4 条干均匀率 ％ 0.86
6 染色一等品率 ％ 99.5
可以看出，本实施例的产品一等品率、定重率和染色性能均优于同规格DTY产品。采用此工艺生产PBT长丝纤维，可节省加弹成本，吨产品可降本2500～3000元/吨。
实施例2：与实施例1步骤大致相同，所不同的是步骤(2)喷丝板的微孔直径为0.25mm、孔径0.60mm，步骤(3)的熔融温度为255℃，步骤(5)采用风温16℃、风速0.4m/min的空调风进行均匀的侧吹风，步骤(6)的纺丝速度为3800m/min。
实施例3：与实施例1步骤大致相同，所不同的是步骤(2)喷丝板的微孔直径为0.30mm、孔径0.80mm，步骤(3)的熔融温度为265℃，步骤(5)采用风温18℃、风速0.8m/min的空调风进行均匀的侧吹风，步骤(6)的纺丝速度为4200m/min。
对比例1：选取长径比为0.25/0.70的喷丝板与实施例1中0.26*0.75的喷丝板进行对比，对两种长径比的喷丝板和不同金属砂配比得到的产品进行比较，见表2：
表2 两种长径比的喷丝板及金属砂配比对照表
通过上述实施发现，选用孔径较大、微孔较长的喷丝板可有效减少熔体出喷丝孔后的胀大效应，从而减少飘丝，改善运行。
对比例2：选取4500m/min和4800m/min两种不同的纺丝速度，与实施例2、3中的3800m/min和4200m/min纺丝速度进行比照，对得到的PBT纤维的断裂伸长和强度情况结果进行分析，见表3：
表3 不同纺丝速度PBT纤维的各项性能
纺丝速度(m/min) 3800 4200 4500 4800
断裂伸长％ 58.2 54.3 51.6 48.7
断裂强度(cN/dtex) 3.01 3.18 3.33 3.38
沸水收缩率％ 4.1％ 3.3％ 3.1％ 2.8％
染色中色率％ 100％ 100％ 100％ 100％
产品质量、运行状况 正常 正常 出现断头 断头多
织造情况 织造正常 织造正常 织造正常 织造正常
从上表可以看出，随着纺丝速度的增加，纤维的的断裂伸长率逐渐降低，沸水收缩率也逐渐下降，而纤维的强度将有所增加，可满足直接织造要求，但纺丝速度提至4500m/min以后，由于喷丝头拉伸比过大，纤维开始出现断裂，因此生产中选择纺丝速度基本保持在3800～4200m/min。

Claims (5)

1.一种基于高速一步法的PBT纤维制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）干燥：对PBT切片进行干燥，直到含水率低于40ppm时结束；
（2）组件准备：选择喷丝板； 
（3）熔融挤压：将PBT切片在螺杆挤压机中加热熔融，加热熔融的聚合物熔体经螺杆挤压后，进入在线可切换熔体过滤器中；
（4）过滤：采用在线可切换熔体过滤器过滤；
（5）侧吹冷却：丝条经喷丝头挤出后，采用均匀的侧吹风进行冷却；
（6）纺丝牵伸：通过高速纺丝，使纤维取向度增加并在张力诱导下结晶。
2.根据权利要求1所述的基于高速一步法的PBT纤维制造方法，其特征在于：步骤（2）选择微孔直径0.25~0.30mm、孔径0.60~0.80mm的喷丝板。
3.根据权利要求1所述的基于高速一步法的PBT纤维制造方法，其特征在于：步骤（3）的熔融温度范围为255~265℃。
4.根据权利要求1所述的基于高速一步法的PBT纤维制造方法，其特征在于：步骤（5）采用风温16~18℃、风速0.4~0.8m/min的空调风进行冷却。
5.根据权利要求1所述的基于高速一步法的PBT纤维制造方法，其特征在于：步骤（6）的纺丝速度为3800~4200m/min。
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