CN104988588A - 一种改性高强涤纶工业丝的生产方法 - Google Patents

一种改性高强涤纶工业丝的生产方法 Download PDF

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本发明公开了一种改性高强涤纶工业丝的生产方法，采用切片纺一步法，以有光聚酯切片为原料，在纺丝步骤中，聚酯切片经过SSP固相增粘后得到的熔体添加色母粒和助剂，得到的混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位。本发明方法得到的涤纶工业丝强度和收缩的质量要求以及抗氧化、抗紫外线性能均显著增加。

Description

一种改性高强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，具体涉及一种改性高强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，目前人们对涤纶工业丝强度和收缩的质量要求逐渐增加，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改性高强涤纶工业丝的生产方法。
本发明的目的具体是通过以下步骤实施的：
一种改性高强涤纶工业丝的生产方法，采用切片纺一步法生产路线，包括纺丝步骤和卷绕步骤，以有光聚酯切片为原料，在纺丝步骤中，聚酯切片经过SSP固相增粘后得到的熔体添加色母粒和助剂，得到的混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位；其中，纺丝温度为298℃；纺丝组件起始压力为190-200kgf/cm2，纺丝速度3000-3800米/分钟；预牵伸辊速度700-800m/min，温度70-80℃；第一对牵伸辊速度2000-2600m/min，温度160-190℃；第二对牵伸辊速度3000-3600m/min，温度235-250℃；第三对牵伸辊速度3000-3600m/min，温度235-250℃；第四对牵伸辊速度3000-3800m/min；温度150-165℃；卷绕速度2950-3750m/min；所述的助剂为抗氧化剂和/或抗紫外线剂。
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。
优选纺丝速度为3000-3200米/分钟；预牵伸辊速度700-800m/min，温度为70-72℃；第一对牵伸辊速度为2100-2420m/min，温度为168-178℃；第二对牵伸辊速度为3150m/min，温度为245-250℃；第三对牵伸辊速度为3150-3320m/min，温度为245-250℃；第四对牵伸辊速度为3000-3200m/min；温度为158-160℃；卷绕速度为2955-3145m/min。卷重：10KG，满卷时间：30-35分钟，卷绕角：7.5°，预网络压力：1.6-1.8kgf/cm2；主网络压力：3.5kgf/cm2。
纺丝步骤中采用的侧吹风风温20℃，湿度60-70％，侧吹风系统设置风速0.45-0.5米/分钟。
纺丝步骤中采用的计量泵为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。
纺丝组件中用海砂：上层0.6-0.7mm海砂；下层为0.3-0.4mm海砂；砂上滤网10000目；砂下滤网从上至下为：10000目；30000目；10000目；无纺布；10000目；30000目；10000目。
纺丝组件中组件中用喷丝板规格为矩形板，192F，微孔直径0.43mm，L为1.3mm。
采用的有光聚酯切片粘度在0.6-0.7，端羧基≤16mol/t。
侧吹风后采用油轮上油，采用的纺丝油剂为德国双S油剂，油轮转速：30-31转/分钟。
卷绕步骤中丝条与油轮接触长度为5mm。
纺丝油剂可与抗氧化剂和抗紫外线剂共同加入，所添加的抗氧化剂成分中含有环氧乙烷。本发明生产工艺使用的是切片纺，生产原料可为有光聚合富余的PET切片，粘度在0.68左右(该粘度测试是以当前现行国家检测标准中所用苯酚和四氯乙烷配比为1:1方法)。
产品规格主要以800-3000D为主，孔数优选为192F。
在生产研发过程中，我们根据以往添加助剂后PET熔体纺丝得到的产品质量指标有所下降的现象，我们针对PET干切片粘度、纺丝速度以及多级牵伸定型热辊的工艺进行调整：通过调整固相缩聚的生产条件，确保干切片的粘度均匀控制在1.15～1.20(特性粘度)，切片粘度高，聚酯分子链较长，提高了纤维的耐热性，有利于多级牵伸定型调整，提高纤维的断裂强度和断裂模量。通过提高第一级和第二级牵伸倍数以及第三对和第四对热辊的松弛热定型温度，使得最终成品丝的断裂强度≥8.0CN/dtex；干热收缩率≤6％。此外纺丝速度越高，初生纤维的大分子取向程度越高，在相同的牵伸及定型的工艺条件下，高强涤纶工业丝的干热收缩率指标就越低。
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明方法得到的改性高强涤纶工业丝断裂强度为8.0CN/dtex以上，断裂伸长率：12-12.5％，干热收缩率≤6％，本发明方法得到的涤纶工业丝强度和收缩的质量要求显著增加，满足市场需求。
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：
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％。
主体生产设备：SSP固相增粘系统为大连海新工程技术有限公司生产。
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)。
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、色母粒、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。
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、色母粒、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 (10)

1.一种改性高强涤纶工业丝的生产方法，采用切片纺一步法生产路线，包括纺丝步骤和卷绕步骤，其特征在于以有光聚酯切片为原料，在纺丝步骤中，聚酯切片经过SSP固相增粘后得到的熔体添加色母粒和助剂，得到的混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位；其中，纺丝温度为298℃；纺丝组件起始压力为190-200kgf/cm2，纺丝速度3000-3800米/分钟；预牵伸辊速度700-800m/min，温度70-80℃；第一对牵伸辊速度2000-2600m/min，温度160-190℃；第二对牵伸辊速度3000-3600m/min，温度235-250℃；第三对牵伸辊速度3000-3600m/min，温度235-250℃；第四对牵伸辊速度3000-3800m/min；温度150-165℃；卷绕速度2950-3750m/min；所述的助剂为抗氧化剂和/或抗紫外线剂。
2.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于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％。
3.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于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％。
4.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于纺丝速度为3000-3200米/分钟；预牵伸辊速度700-800m/min，温度为70-72℃；第一对牵伸辊速度为2100-2420m/min，温度为168-178℃；第二对牵伸辊速度为3150m/min，温度为245-250℃；第三对牵伸辊速度为3150-3320m/min，温度为245-250℃；第四对牵伸辊速度为3000-3200m/min；温度为158-160℃；卷绕速度为2955-3145m/min。卷重：10KG，满卷时间：30-35分钟，卷绕角：7.5°，预网络压力：1.6-1.8kgf/cm2；主网络压力：3.5kgf/cm2。
5.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于纺丝步骤中采用的侧吹风风温20℃，湿度60-70％，侧吹风系统设置风速0.45-0.5米/分钟。
6.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于纺丝步骤中采用的计量泵为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。
7.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于纺丝组件中用海砂：上层0.6-0.7mm海砂；下层为0.3-0.4mm海砂；砂上滤网10000目；砂下滤网从上至下为：10000目；30000目；10000目；无纺布；10000目；30000目；10000目；纺丝组件中组件中用喷丝板规格为矩形板，192F，微孔直径0.43mm，L为1.3mm。
8.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于采用的有光聚酯切片粘度在0.6-0.7，端羧基≤16mol/t。
9.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于侧吹风后采用油轮上油，采用的纺丝油剂为德国双S油剂，油轮转速：30-31转/分钟。
10.根据权利要求1所述的改性高强涤纶工业丝的生产方法，其特征在于卷绕步骤中丝条与油轮接触长度为5mm。
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