CN105220251B - 细旦中空短纤维的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细旦中空短纤维的生产方法，采用熔体直接纺工艺，以满足轻量化中空涤纶短纤维用于传统的纺织领域，并生产相对薄型纺织品的市场需求。该生产方法，采用熔体直接纺工艺，熔体进入纺丝箱体后再通过喷丝板上的喷丝孔挤出形成熔体细流；位于熔体细流中部的出风筒由内向外吹出环吹风对熔体细流冷却固化形成初生纤维；初生纤维经过上油集束、牵引、两级拉伸、热定型、卷曲、干燥后切断即得；每个喷丝孔包括均布在同一圆周上的四个微孔，熔体经过喷丝孔时的纺丝温度为288～290℃；吹风柱上端距离喷丝板的距离M为80～150mm，吹风柱总高度N为850mm，环吹风速为0.75～1.50m/s,环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，接近喷丝板端风速低，风温为20～23℃。

Description

细旦中空短纤维的生产方法

技术领域

本发明涉及合成纤维技术领域，具体地说，是一种熔体直接纺丝细旦中空涤纶短纤维制造方法。

背景技术

上世纪90年代起，聚酯纤维，尤其是采用熔融体直接纺丝的涤纶短纤维产业化取得大规模工业化，以纤维横截面为实心圆型的仿天然棉花、羊毛等，全球年产能已经超过2000万吨，与天然棉花的产能类同，甚至超越。已经成为人类生活资源的重要组成部分。

随着全球经济发展和技术的不断进步，进一步优化资源，提升纺织加工产业链的效率和可持续发展，传统的以横截面为实心圆结构的短纤维在服用等领域的缺陷越趋明显。合成纤维的轻量化概念是近10年来学术界、企业研究的重点之一。

轻量化的主要技术手段之一是采用横截面为中空方法，在同样线密度的条件下，比重降低，表面积增加，纺织物的重量减轻，保暖性提高，织物的染色效率提高，手感趋于柔软，纤维的初始模量降低，断裂功增加，更不易起毛起球。

目前中空纤维多为中空三维立体卷曲短纤维,规格主要在3.33dtex以上,其应用领域集中在:填充用喷胶棉、人造毛皮、床上用品、玩具等行业。这些产品很大一部分可采用回收聚酯瓶料纺制而成,纤维模量相对较高，线密度较高，由于采用间歇式的纺丝技术，纤维的均匀性相对较差，比较难以在传统的纺织行业和染整行业得到优良的薄型纺织最终产品，尤其是直接与皮肤接触类织物。

一般称1.56dtex以下的涤纶中空纤维为细旦涤纶中空纤维。中空纤维细旦化以后,模量较粗旦纤维明显降低,织物的手感趋于柔软；中空纤维截面有空腔,兼有质轻、蓬松、吸湿性、透气性、保暖性特点。细旦中空纤维保留了普通涤纶的优点,抗变形能力强,悬垂性好,制成的织物挺，抗皱、保形性能提高,可应用于保暖内衣、运动服装、衬衣、袜子、帽子、手套、防寒服里料、睡袋里料等。细旦中空涤纶与普通涤纶(实心圆截面)、粘胶三者混纺后,其仿毛感、手感和风格都优于普通涤粘混纺织物,若再结合织物结构的变化,还具有良好的透气性,更适合春秋季衣料和冬季保暖用织物,产品应用领域大为扩展,大大提升了涤纶纤维的附加值。

CN200510029778.6“涤纶细旦高中空短纤维及其生产方法”介绍了上海联吉化纤公司采用喷丝孔为三段圆弧狭缝设计的喷丝板,生产纤度为1.56～1.67dtex、中空度为20±3％的涤纶细旦高中空短纤维。CN03109821.5“细旦聚酯中空长丝纺制方法及制得的长丝”介绍了一种细旦中空预延伸丝的纺制方法,纺制的聚酯细旦中空预延伸丝的单丝纤度为0.33～2.67dtex,成品丝单丝纤度为0.22～1.11dtex。该方法实质上是一种涤纶中空长丝的生产方法。由于涤纶短纤维和涤纶长丝的生产工艺存在较大差异,一直以来中空涤纶短纤维的规格始终难以突破至1.67dtex以下。

中国石化仪征化纤股份有限公司发明(CN101302656 B)提供一种细旦中空涤纶短纤维的生产方法,喷丝板的喷丝孔呈单开口“C”形圆环状,纺丝温度为288～292℃,环吹风速为0.8～1.3m/s,风温为17～23℃,采用常规涤纶短纤维的工艺路线加工获得0.89dtex～1.67dtex细旦中空涤纶短纤维。

上述发明虽然解决了在现有涤纶短纤维生产装置上进行产业化的技术问题，但从涤纶短纤维至最终制品的产业链角度，依然存在以下不足：

中空喷丝板的制造技术是制约能够得到纤维中空度均一，中空纤维外径一致(在标准范围之内)，且日产量与实心圆截面短纤维相同的(即孔数基本相同)关键，采用非对称结构的微孔形状或限定了纤维冷却成型过程侧吹风与微孔关系(ZL200420112312.3)，给喷丝板的制造带来成本的增加和纺丝运行维护的难度，尤其是大容量的喷丝板，孔数达到3000孔以上，与所谓的“常规”短纤维相比，均匀性的程度降低了三分之一。同时，容易被忽视的微孔的深度是直接影响纤维线密度和后续加工过程的最关键因素。

在纺丝成型过程中，骤冷风设施的形式对高密度喷丝孔所组成的喷丝板上每一根初生纤维的轴向均匀性起到关键的作用，尤其是纤维中大分子微观结构的取向，不同的取向结构会造成在后续的加工过程中的运行稳定性和最终短纤维的物理机械性能，尤其是纤维的断裂伸长和断裂强度的离散程度。当这些离散程度大于可棉纺加工的下限时，所生产纱线的均匀性和物理机械性能无法满足薄型织物的要求。

在现有的骤冷风设备结构中，可以简单分为三类，传统的单侧面吹风方式，主要用于矩形喷丝板；由外向内的环形吹风方式，大部分的生产工艺采用此方法，适合高密度实心圆截面短纤维和调整排布密度的中空短纤维；采用相对先进的由内向外的吹风方式，与由外向内的吹风方式比较，喷丝孔的排布密度可增加30％，且纤维冷却的均匀性更好。从设备维护保养和运行成本角度，更具备优势。

涤纶纤维轻量化的大前提是能够在纺织加工过程中沿用传统的生产工艺，而不应当大幅度调整纺纱、织造、染整的工艺。中空纤维尽管线密度与实心圆相同，但是实际纤维的直径(外径)发生变化，见表1，因此，要满足纺纱和织造工艺条件，中空度和纤维的外径是必须要考虑的重要因素，这也是上述专利所没有关注涉及到的重要内容。

表1 纤维外径与中空度的关系

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种细旦中空短纤维的生产方法，采用熔体直接纺工艺，以满足轻量化中空涤纶短纤维用于传统的纺织领域，并生产相对薄型纺织品的市场需求。

本发明所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，采用熔体直接纺工艺，熔体进入纺丝箱体后再通过喷丝板上的喷丝孔挤出形成熔体细流；位于熔体细流中部的出风筒由内向外吹出环吹风对熔体细流冷却固化形成初生纤维；初生纤维经过上油集束、牵引、两级拉伸、热定型、卷曲、干燥后切断即得；每个喷丝孔包括均布在同一圆周上的四个微孔，微孔外径D-微孔内径d＝0.15～0.20mm；每个微孔在径向方向上的宽度L＝0.05～0.1mm；微孔深度H＝(1.2～1.5)D；熔体经过喷丝孔时的纺丝温度为288～290℃；吹风柱上端距离喷丝板的距离M为80～150mm，吹风柱总高度N为850mm，环吹风速为0.75～1.50m/s,环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，接近喷丝板端风速低，风温为20～23℃。

上述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，熔体进入纺丝箱体的温度控制在287～289℃之间。

上述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，微孔外径D为0.34mm；微孔内径d为0.18mm；每个微孔在径向方向上的宽度L为0.05；微孔深度H为0.5mm。

上述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，熔体特性黏度为0.620～0.680dl/g。

上述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，两级拉伸分别为3.33和1.12～1.22；所述热定型是指对丝束进行辊筒式表面热处理，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160～190℃；所述干燥是指对丝束进行100～70℃的热风循环式干燥，减小纤维内应力。

本发明突出的实质性特点和显著进步体现在以下几方面:

(1)喷丝孔由间隔90°四环瓣(微孔)组成含狭缝的圆环状中空结构，制造加工容易控制，有利提高最终喷丝板微孔的控制精度，也提高了熔体挤出喷丝孔时的闭合成功率,在纺纱、制造过程中纤维横截面圆整度相对高(不宜被压缩成椭圆或扁平状)，有效降低了成品纤维横截面的开口率，特别明确了微孔深度H作为本发明的重要因素，以控制最终成型纤维的外径均匀性；

(2)采用由内向外的环吹骤冷风冷却纤维，相对同样面积喷丝板可以排列更多的微孔，并根据表1所描述的纤维外径与中空度的关系，选择合适的中空度以及孔数，可最大程度满足与普通(中空度为0)短纤维纺丝条件、拉伸条件和最终纺纱、织造工艺不出现很大的变化；

(3)与常规纺丝几乎相同的条件，生产过程相对简单，短纤维的物理机械性能和外观性能都可以得到有效控制，制成的成品短纤维按外径推算的相对线密度为1.56～1.78dtex棉型纤维的范围内，中空度为14～18％，兼顾了纺纱性能和良好的轻量化和保暖性能。

(4)在现有涤纶短纤维生产线上,采用熔体直接纺丝且输送管线上具有可调节熔体温度的静态混合器式热交换器，独立自动调节介质热交换温度，使熔体进入纺丝箱体的温度控制在287～289℃之间，保证纺丝工艺的相对独立，并使每一个纺丝位的特性黏度保持相对一致，使短纤维的基本性能得到有效控制。

本发明的实际效果主要体现在：采用熔体直接纺工艺，尤其是采用由内向外的吹风冷却方式，纺丝运行状况和产品质量的均匀性相对切片纺大为提高。纤维的线密度(纤度)Cv％是比较直观表示纤维直径是否均匀的主要指标之一，在现代化纺织过程中，希望纤度Cv％能够小于10％。

采用特殊设计的喷丝板和喷丝微孔，尤其是明确了微孔深度对纤维均匀性和成空度的影响关系，特别是生产中空细旦纤维，也能够使成空度达到98％以上。成空度的提高有助于纺纱效率提高和目标轻量化实现，本发明成空度达到98％以上，成纱效率能够达到95％以上。减重效果超过15％。

由于本发明更关注是在现有生产装置上的连续工业化生产，因此，纺丝、后处理均可以在现有的生产工艺(非中空纤维)适当调整就可以实现。作为纺织用的短纤维，基本纺丝和后处理的工序依然围绕提高纤维的均匀性和纤维的纺织加工性能，特别是纤维的物理机械性能，轻量化的目标是采用中空化，既可以保持良好的纺织加工性能，有可以使整个产业链的成本增加控制在可接受的范围之内。

附图说明

图1为中空纤维喷丝板微孔示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

D为喷丝板微孔外圆弧的直径，d为喷丝板微孔内圆弧的直径，L为喷丝板微孔在径向方向上的宽度；

图3为由内向外吹风方式的纤维冷却成型示意图；

1为喷丝板，2为可以调节高度的定位器，3为内部具有圆锥形的风速控制阻尼筒的圆柱形出风筒，4为凝固过程的丝束，5为环形唇式上油设施，6为锥形整流筒，7为矩形进风管。M为吹风柱上端距离喷丝板的距离，N为吹风柱总高度。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。

实施例1：直接纺，目标线密度1.11dtex×38mm高强低伸棉型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.670±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)，纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为11.1μm，目标中空度为10.5～11.5％,相当实心圆截面的1.33dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为85mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1100m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.18，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为190℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过100～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为38.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

实施例2直接纺，目标线密度1.33dtex×38mm中强中伸棉型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.670±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为12.0μm，目标中空度为13.5～15.0％,相当实心圆截面的1.67dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为55mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1000m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.18，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为190℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似黏胶纤维的弯曲形态，再经过100～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为38.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

实施例3直接纺，目标线密度1.56dtex×51mm中强中伸中长型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.630±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为15.0μm，中空度为16～18％,相当实心圆截面的2.5dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为50mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为900m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.11和1.10，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似黏胶纤维的弯曲形态，再经过130～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为51.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

实施例4直接纺，目标线密度1.67dtex×51mm中强中伸棉型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.630±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)，纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为16.0μm，中空度为17.5～18％,相当实心圆截面的2.78dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为85mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1100m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.18，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过130～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为51.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

对比例1直接纺，目标线密度1.33dtex×38mm高强低伸棉型半消光涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.670±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)，纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

目标成品纤维外径为11.3μm，为1.33dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔为一个直径为0.28mm的圆孔，微孔的深度为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为85mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1250m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.22，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为190℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过100～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为38.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

对比例2直接纺2.78dtex×51mm中强中伸中长型半消光涤纶短纤维

采用直接纺丝工艺，熔体特性黏度为0.630±0.015dl/g，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。

目标成品纤维外径为14.1μm，为2.78dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔为一个直径0.28mm的圆孔，微孔的深度为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为125mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1000m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.22和1.12，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过130～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为51.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

对比例3切片纺，目标线密度1.11dtex×38mm高强低伸棉型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺熔体侧线得到的半消光PET切片，经过160℃预结晶24小时和145℃干燥24小时工序，将切片中的水分降低到50mg/100g以下，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)，切片的特性黏度由直接纺的0.67降低到为0.64dl/g，通过纺丝螺杆熔融挤出，纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。拉伸工序的设备与直接纺相同。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为11.1μm，中空度为13.5～15％,相当实心圆截面的1.33dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型方式，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为85mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1100m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.18，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为190℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过100～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为38.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

对比例4切片纺，目标线密度2.78dtex×51mm中强中伸棉型半消光中空涤纶短纤维

采用直接纺熔体侧线得到的半消光PET切片，经过160℃预结晶24小时和145℃干燥24小时工序，将切片中的水分降低到50mg/100g以下，消光剂二氧化钛含量为0.18％wt(相对熔融体)，切片的特性黏度由直接纺的0.67降低到为0.640dl/g，通过纺丝螺杆熔融挤出，纺丝日产量100吨/日，32纺丝位。拉伸工序的设备与直接纺相同。

根据表一的参数，目标成品纤维外径为16.0μm，中空度为17.5～18％,相当实心圆截面的2.78dtex纤维的直径。用于环锭纺，制针织用纱。

进入纺丝箱体前的熔体温度为288℃，控制±1℃，喷丝板微孔外圆弧的直径D为0.34mm，喷丝板微孔内圆弧的直径d为0.18mm，内外圆弧组成4个对称的中空纤维熔体喷出口，微孔宽度L为0.05mm，微孔深度H为0.5mm。

圆柱形出风筒由内向外吹出环吹风形成吹风柱对纤维冷却成型方式，设置可以调节高度的定位器，调节定位器使吹风柱上端距离喷丝板最短距离为85mm，圆柱形出风筒且内部有圆锥形的风速控制阻尼筒，环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，距离喷丝板最近端为0.75m/sec，最远端为1.5m/sec。喷丝孔微孔排列以骤冷风柱为中心，呈同心圆排列，微孔之间中心距离相同，微孔层间距离相同，各层丝束在环形唇式上油设施之前已经全部凝固，不出现纤维之间相互粘结现象，通过环形唇式上油设施给予丝束表面涂上抗静电剂和润滑剂的水乳液，浓度为0.25％。各纺丝位的丝束经过锥形整流筒后，经过转向辊合成一股丝束，采用六辊牵引设备引出丝束，牵引线速度为1100m/min(纺丝速度)。

丝束由牵引辊以及双啮合齿轮状喂入轮将丝束放入盛丝桶，将24桶丝束同时由集束架引出，经过浸渍槽、水浴、蒸气浴对丝束进行两级拉伸，拉伸比分别为3.33和1.18，再采用18个辊筒式表面热处理工序，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160℃，然后进行机械卷曲，给予丝束类似天然棉花的弯曲形态，再经过130～70℃的热风循环式干燥和纤维内应力松弛，经过切断以后得到平均长度为38.2mm的短纤维，并压缩包装至300公斤的纤维包内。

对各实施例和对比例所得的纤维进行检测，结果见表2。

表2中，未特别注明的测试结果均采用GB/T14464-2008《涤纶短纤维》标准所对应的分析方法标准。

说明1：中空度的分析方法参照FZ/T 50002-2013《化学纤维异形度试验方法》

说明2：在说明1的基础上，统计非中空的纤维(没有形成中空，从纤维的横截面观察，环形纤维壁没有闭合)，与所统计的总纤维的差值之百分比。

成空度％＝(1－统计的非中空纤维数量/统计的所有的中空和非中空纤维数量)×100％

表2 实施例和对比例的结果汇总

说明3：单位时间内已经包装后的所生产涤纶短纤维净重量与单位时间内熔体接受量所理论计算应得到的短纤维重量之比的百分数。通常采用72小时为考察单位。纤维制成率越高，直接表示纤维生产过程中运行稳定，临时性停车少，产生的废料少。

说明4：指同样纤维截面直径的纤维，其中一种为中空纤维，制成织物后的两组每平方米克重之比。

说明5：单位时间内由涤纶短纤维制成纱线的重量与单位时间内理论计算应得到的纱线重量之比的百分数。通常采用3～5批纱为考察单位。制成率越高，纺纱效率越高，直接表示纺纱生产过程中运行稳定，也可表示涤纶短纤维的“可纺性”，纺纱过程临时性停车少，产生的废料少。纺纱过程一般包括清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒等工序。

Claims (6)

1.细旦中空涤纶短纤维的生产方法，采用熔体直接纺工艺，熔体进入纺丝箱体后再通过喷丝板上的喷丝孔挤出形成熔体细流；位于熔体细流中部的出风筒由内向外吹出环吹风对熔体细流冷却固化形成初生纤维；初生纤维经过上油集束、牵引、两级拉伸、热定型、卷曲、干燥后切断即得；其特征是：每个喷丝孔包括均布在同一圆周上的四个微孔，微孔外径D-微孔内径d=0.15～0.20mm；每个微孔在径向方向上的宽度L= 0.05～0.1mm；微孔深度H=（1.2～1.5）D；熔体经过喷丝孔时的纺丝温度为 288～290℃；吹风柱上端距离喷丝板的距离M为80～150mm，吹风柱总高度N为850mm，环吹风速为 0.75～1.50m/s, 环吹风速在吹风柱的高度方向上成线性增加，接近喷丝板端风速低，风温为 20～23℃。

2.根据权利要求1所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，其特征是：熔体进入纺丝箱体的温度控制在287～289℃之间。

3.根据权利要求2所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，其特征是：熔体进入纺丝箱体的输送管线上设置用于调节熔体温度的热交换器。

4.根据权利要求1所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，其特征是：微孔外径D为0.34mm；微孔内径d为0.18mm；每个微孔在径向方向上的宽度L为 0.05mm；微孔深度H为0.5mm。

5.根据权利要求1所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，其特征是：熔体特性黏度为0.620～0.680dl/g。

6.根据权利要求1所述的细旦中空涤纶短纤维的生产方法，其特征是：两级拉伸分别为3.33和1.12～1.22；所述热定型是指对丝束进行辊筒式表面热处理，对丝束进行有一定预张力的热定型，时间为1.8秒，丝束表面最高温度为160～190℃；所述干燥是指对丝束进行70～100℃的热风循环式干燥，减小纤维内应力。