CN104963009B - 一种有色涤纶工业丝的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有色涤纶工业丝的生产方法，该方法采用切片纺一步法生产路线，PET熔体经熔体管道时，通过熔体管道上的注射口添加色油以及助剂到PET熔体中，再经熔体管道中多个新型静态混合器使色油和PET熔体均匀混合，混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位。通过本发明方法得到的有色高强涤纶工业丝色泽均匀、色泽鲜艳，周期短，能耗低。

Description

一种有色涤纶工业丝的生产方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种有色涤纶工业丝的生产方法。

背景技术

涤纶工业丝是指高强、粗旦的涤纶工业用长丝，其纤度不小于550dtex。根据其性能可分为高强低伸型(普通标准型)、高模低收缩型、高强低缩型、活性型。其中高模低收缩型涤纶工业丝由于具有断裂强度大、弹性模量高、延伸率低、耐冲击性好等优良性能，在轮胎和机械橡胶制品中有逐步取代普通标准型涤纶工业丝的趋势；高强低伸型涤纶工业丝具有高强度、低伸长、高模量、干热收缩率较高等特点，目前主要用作轮胎帘子线及输送带、帆布的经线以及车用安全带、传送带；高强低缩型涤纶工业丝由于受热后收缩小，其织物或织成的橡胶制品具有良好的尺寸稳定性和耐热稳定性，能吸收冲击负荷，并具有锦纶柔软的特点，主要用于涂层织物(广告灯箱布等)、输送带纬线等；活性型涤纶工业丝是一种新型的工业丝，它与橡胶、PVC具有良好的亲合力，可简化后续加工工艺，并大大提高制品的质量。但是，常见的用色母粒添加法生产有色涤纶丝，色丝的色泽均匀度不好，难以满足需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种采用采用色油添加的方法生产有色涤纶工业丝的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种有色涤纶工业丝的生产方法，该方法采用切片纺一步法生产路线，PET熔体经熔体管道时，通过熔体管道上的注射口添加色油和/或助剂到PET熔体中，再经熔体管道中多个新型静态混合器使色油和PET熔体均匀混合，混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位。

所述的色油添加的压力为16-23Mpa，添加比例为熔体质量的2-8％。

所述的助剂为抗氧化剂或抗紫外线剂，增加产品的抗氧化性或抗紫外性能。抗紫外线剂为经过偶合处理的纳米二氧化钛、炭黑以及紫外线吸收剂UV-P组成的复配物，其中经过偶合处理的纳米二氧化钛消光剂在复配物中的质量百分含量为0.5-1.5％，炭黑在复配物中的质量百分含量为1-2.5％，其余为紫外线吸收剂UV-P；抗紫外线剂用量占熔体的重量比为0.2-0.8％。

抗氧化剂成分中含有20-30％的环氧乙烷，抗氧化剂的添加量为熔体重的0.5-2％。在生产过程中，本发明在纺丝熔体中添加抗氧化剂，降低纤维中端羧基含量，使成品丝具有抗氧化等优异性能。

所述的PET熔体形成过程是：将有光PET湿切片经管道输送至SSP固相增粘系统，经过预结晶、干燥以及进一步缩聚增粘，使得切片的特性粘度由0.68增加至1.1以上；经过固相缩聚后的干切片进入螺杆挤压机挤压熔融形成PET熔体。

所述的每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板呈细流喷出。

所述的经喷丝板喷出的熔体细流经缓冷装置，再经过侧吹风冷却成丝条；通过上油系统、经过冷辊，多节牵伸松弛热定型，经过网络器增加网络度，再通过卷绕机卷绕成型。

所述的上油系统为油轮上油。

所述的多节牵伸松弛热定型为第1对和第2对热辊的分步牵伸，第3对、第4对热辊的松弛热定型；或者采用第1对为冷辊、第2-4对热辊完成牵伸；第5-6对热辊松弛热定型。

所述的计量泵为1进4出，直径180mm，4x20.0cm³/rev。

所使用的切片为二甘醇≤1.2wt/mg，熔点260℃±2，端羧基含量≤16mol/t，粉尘量≤100ppm，水份≤30ppm。

本发明用熔体状态的色油，通过定量控制加压输送入熔体管道中，生产出来的色丝色泽均匀、颜色鲜艳，特别适合生产亮色系的色丝产品，如灰色、褐色、黄色等。有效避免了添加色母粒纺色丝的缺陷，如耗能大、预过滤器升压快(即缩短了预过滤器的使用周期)、色丝的色泽均匀度一般等等。如研发产品为有色高强涤纶工业丝，800～3000D，孔数为192～384孔，产品质量指标要求如下：1、纤度不匀率≤1.4％；3、断裂强度为≧7.8CN/dtex；4、断裂伸长率为14±2％；5、干热收缩率(177℃)为≤6％。

与现有技术比较本发明的有益效果：本发明在固相增粘后切片纺高强涤纶工业丝的生产线上开发800D-3000D有色高强涤纶工业丝产品。常规涤纶色丝生产是添加色母粒(单独干燥)和聚酯切片一起挤压熔融纺丝，而本发明是在纺丝熔体管道上设置了色油添加装置，且在熔体管道中安置了静态混合器，使得色油和PET熔体均匀混合，最终有色高强涤纶工业丝的色泽均匀、色泽鲜艳。本发明有效地避免了添加色母粒生产色丝的缺陷：能耗大、预过滤器周期短、成品丝色泽均匀度一般等。

本发明在纺丝过程添加了具有改善最终成品丝性能的一些助剂，如添加色油、添加具有抗氧化作用的环氧乙烷等助剂，并同时优化纺丝卷绕工艺条件，生产出具有颜色鲜艳、抗氧化等性能的高强涤纶工业丝产品。

聚酯纤维受紫外线引起的光降解，同时由于外界水蒸汽，在一定温度下再次发生热氧化降解、水解，导致成品老化(例如强度、伸长率等指标明显下降)。本发明将抗氧剂和抗紫外线剂混在一起添加，制成的成品测试抗氧化性(即抗老化程度)，测试成品的强度、延展性，前后测试数据差低于1％，具有优异的抗氧化性。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行进一步解释说明：

SSP固相增粘设备为大连海新工程技术有限公司提供。

使用的原料为普通有光聚酯切片：

粘度0.685±0.02 二甘醇≤1.2wt/mg 熔点260℃±2

端羧基含量≤16mol/t 粉尘量≤100ppm 水份≤30ppm

纺丝油剂：德国双S油剂。抗紫外线剂为经过常规偶合处理的纳米二氧化钛、炭黑以及紫外线吸收剂UV-P组成的复配物，其中经过偶合处理的纳米二氧化钛消光剂在复配物中的质量百分含量为1％，炭黑在复配物中的质量百分含量为2％，其余为紫外线吸收剂UV-P；抗紫外线剂用量占熔体的重量比为0.4-0.5％。抗氧化剂成分中含有25％的环氧乙烷，抗氧化剂的添加量为熔体重的1％。

纺丝系统及卷绕系统均为德国欧瑞康纺织技术有限公司生产(螺杆挤压机为15E10/24D；8头纺卷绕机为双面，ACW41Y-1200/4(含有四对牵伸辊)。

具体工艺：采用切片纺一步法生产路线，有光PET湿切片经管道输送至SSP固相增粘系统，经过预结晶、干燥以及进一步缩聚增粘，使得切片的特性粘度由0.685增加至1.1以上；经过固相缩聚后的干切片进入螺杆挤压机挤压熔融形成PET熔体；PET熔体经预过滤器去除熔体中杂质；PET熔体经熔体管道输送至各纺丝箱体之前，色油和/或抗氧化剂、抗紫外线剂通过设置在熔体管道上注射口添加到PET熔体中，再经熔体管道中多个静态混合器多次均匀混合；混合PET熔体再分配至纺丝箱体、各个纺位；每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件；熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板呈细流喷出；熔体细流经缓冷装置(因熔体特然冷却会致使PET大分子链交缠，影响纤维强度，故在纺丝箱体下方设置了缓冷装置—可单独加热，改善初生纤维的分子结晶和取向。)，再经过侧吹风冷却成丝条；通过上油系统(油轮上油)、经过冷辊；第一对和第二对热辊的分步牵伸，第三对、第四对热辊的松弛热定型；(也可采用6对热辊的牵伸设备，生产超低收缩率涤纶工业丝(干热收缩率可到1.0-1.5％)，第1对为冷辊、第2-4对热辊完成牵伸；第5-6对热辊松弛热定型)

经过网络器增加网络度(目的是增加纤维的抱合性、集束性)；通过卷绕机卷绕成型。

实施例1

生产1111dtex/192f有色高强涤纶工业丝为目标产品；纺速定为3000米/分钟

生产步骤为：普通有光PET切片→脉冲输送→SSP固相缩聚→增粘后切片输送→螺杆挤压机挤压→熔体过滤器过滤→加入纺丝油剂、色油、抗氧化剂和抗紫外线剂→纺丝箱体进行纺丝→计量泵计量→纺丝组件喷丝→延迟冷却→侧吹风冷却成型→油轮或油嘴上油→预牵伸辊→多级牵伸松弛热定型(使用多对牵伸辊)→网络器→卷绕成型。其中，

在纺丝过程中：

螺杆挤压机的螺杆温度设置(5区加热)；294℃、295℃、296℃、297℃、298℃；计量泵为1进4出；4x20.0cm³/rev，泵供量为79KG/h；计量泵单孔挤出量为：329.2克/分钟纺丝箱体入口压力为10MPa，纺丝组件起始压力为16MPa，纺丝组件更换压力为32MPa。联苯系统温度设定：气相温度为298℃；箱体温度为298℃；测量头温度为298℃侧吹风系统：风温20℃、风湿60％左右；风速0.45米/分钟；纺丝组件中喷丝板规格：矩形板192F微孔直径0.43mm；L为1.3mm(即微孔长径比为3左右)。组件中用海砂：上层0.6-0.7mm海砂；下层为0.3-0.4mm海砂。砂上滤网10000目；砂下滤网(从上至下)：10000目；30000目；10000目；无纺布；10000目；30000目；10000目。

卷绕步骤中：

丝条与油轮接触长度为5mm；油轮转速为30转(油剂品牌为德国双S油剂)

预牵伸辊速度和温度：700m/min 70℃

第一对牵伸辊速度和温度：2100m/min 168℃

第二对牵伸辊速度和温度：3150m/min 245℃

第三对牵伸辊速度和温度：3150m/min 245℃

第四对牵伸辊速度和温度：3000m/min 160℃

卷绕速度为2955m/min；

卷重：10KG

满卷时间：32.5分钟

卷绕角：7.5°

预网络压力：1.6kgf/cm2

主网络压力：3.5kgf/cm2

得到的产品质量指标如下：

线密度：1106.2dtex

断裂强度为：8.0CN/dtex

断裂伸长率为：12.5％

定负荷伸长率：6.1％

网络度：12个/米

干热收缩率：5.9％

色泽：灰色

通过测试，成品的抗紫外线的屏蔽率≥99％。

通过上述方法使得产品的抗氧化性能高，延长了制成品的使用寿命。

实施例2生产1111dtex/192f抗氧化性超高强涤纶工业丝为目标产品；纺速定为3200米/分钟)

生产步骤为：普通有光PET切片→脉冲输送→SSP固相缩聚→增粘后切片输送→螺杆挤压机挤压→熔体过滤器过滤→加入纺丝油剂、色油、抗氧化剂和抗紫外线剂→纺丝箱体进行纺丝→计量泵计量→纺丝组件喷丝→延迟冷却→侧吹风冷却成型→油轮或油嘴上油→预牵伸辊→多级牵伸松弛热定型(使用多对牵伸辊)→网络器→卷绕成型。其中，

纺丝过程中：

螺杆挤压机的螺杆温度设置(5区加热)；294℃、295℃、296℃、297℃、298℃

计量泵：计量泵为1进4出；4x20.0cm³/rev 泵供量为85.0KG/h；计量泵单孔挤出量为354.2克/分钟

箱体入口压力为10MPa左右，纺丝组件起始压力为16MPa左右；组件更换压力为32MPa左右。

联苯系统温度设定：气相温度为298℃；箱体温度为298℃；测量头温度为298℃

侧吹风系统：风温20度、风湿60％左右；风速0.50米/分钟；

纺丝组件：喷丝板规格：矩形板192F微孔直径0.43mm；L为1.3mm(即微孔长径比为3左右)。组件中用海砂：上层0.6-0.7mm海砂；下层为0.3-0.4mm海砂。砂上滤网10000目；砂下滤网(从上至下)：10000目；30000目；10000目；无纺布；10000目；30000目；10000目。

卷绕工艺中：

丝条与油轮接触长度为5mm；油轮转速为31转(油剂品牌为德国双S油剂)

预牵伸辊速度和温度：800m/min 72℃

第一对牵伸辊速度和温度：2420m/min 178℃

第二对牵伸辊速度和温度：3150m/min 250℃

第三对牵伸辊速度和温度：3320m/min 250℃

第四对牵伸辊速度和温度：3200m/min 158℃

卷绕速度为3145m/min；

卷重：10KG

满卷时间：32分钟

卷绕角：7.5°

预网络压力：1.8kgf/cm2

主网络压力：3.5kgf/cm2

得到的产品质量指标如下：

线密度：1115.2dtex

断裂强度为：8.2CN/dtex

断裂伸长率为：12％

定负荷伸长率：5.6％

网络度：15个/米

干热收缩率：5.3％

通过测试，成品的抗紫外线的屏蔽率≥99％。

通过上述方法使得产品的抗氧化性能高，延长了制成品的使用寿命。

Claims (8)

1.一种有色涤纶工业丝的生产方法，该方法采用切片纺一步法生产路线，其特征在于PET熔体经熔体管道时，通过熔体管道上的注射口添加色油和/或助剂到PET熔体中，再经熔体管道中多个静态混合器，使色油和PET熔体均匀混合，混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位；其中，所述的色油添加的压力为16-23Mpa，添加比例为熔体质量的2-8％；所述的助剂为抗氧化剂或抗紫外线剂，所添加的抗氧化剂成分中含有20-30％的环氧乙烷，抗氧化剂的添加量为熔体重的0.5-2％；抗紫外线剂为经过偶合处理的纳米二氧化钛、炭黑以及紫外线吸收剂UV-P组成的复配物，其中经过偶合处理的纳米二氧化钛消光剂在复配物中的质量百分含量为0.5-1.5％，炭黑在复配物中的质量百分含量为1-2.5％，其余为紫外线吸收剂UV-P；抗紫外线剂用量占熔体的重量比为0.2-0.8％。

2.根据权利要求1所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的PET熔体形成过程是：将有光PET湿切片经管道输送至SSP固相增粘系统，经过预结晶、干燥以及进一步缩聚增粘，使得切片的特性粘度由0.68增加至1.1以上；经过固相缩聚后的干切片进入螺杆挤压机挤压熔融形成PET熔体。

3.根据权利要求1所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板呈细流喷出。

4.根据权利要求3所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的经喷丝板喷出的熔体细流经缓冷装置，再经过侧吹风冷却成丝条；通过上油系统、经过冷辊，多级牵伸松弛热定型，经过网络器增加网络度，再通过卷绕机卷绕成型。

5.根据权利要求4所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的上油系统为油轮上油。

6.根据权利要求4所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的多级牵伸松弛热定型为第1对和第2对热辊的分步牵伸，第3对、第4对热辊的松弛热定型；或者采用第1对为冷辊、第2-4对热辊完成牵伸；第5-6对热辊松弛热定型。

7.根据权利要求3所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所述的计量泵为1进4出；4x20.0cm³/rev，泵供量为79-85KG/h；计量泵单孔挤出量为：329.2-354.2克/分钟。

8.根据权利要求1所述的有色涤纶工业丝的生产方法，其特征在于所使用的切片为二甘醇≤1.2wt/mg，熔点260℃±2，端羧基含量≤16mol/t，粉尘量≤100ppm，水份≤30ppm。