CN105350101A - 高强型高模低缩涤纶工业丝及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强型高模低缩涤纶工业丝及其加工工艺，属于特种纤维技术领域。该高模低缩涤纶工业丝是熔体经纺丝、冷却、上油、牵伸热定型和卷绕所形成的纤维，断裂强度≥7.2cN/dtex，断裂伸长率为12±2%，干热收缩率为3±1.0%，含油率为0.4±0.2wt%。将本发明应用于高强型高模低缩涤纶工业丝加工，不仅纺况稳定，而且条干均匀度高、强度高，尺寸稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强型高模低缩涤纶工业丝及其加工工艺，属于纤维制造技术领域。
背景技术
高模低缩涤纶工业丝是模量高、尺寸稳定性好的一种产业用纤维，多用于轮胎帘子线或浸胶线绳等用途。影响聚酯纤维强伸性能的关键在于纺丝成型、拉伸热定型阶段，即自纺丝箱体下来至出卷绕前的关系。传统高模低缩涤纶工业丝在加工过程中，多采用环吹风，通过调整风温、相对湿度和风速来实现条干冷却和成型状态。GBT16604-2008涤纶工业长丝中关于高模低缩的物性标准界定为：断裂强度≥6.6cCN/dtex，尺寸稳定性指数(负载4.0cCN/dtex时的定负荷伸长率与177℃,0.05g/D,10min条件下的干热收缩率之和)≤10。与锦纶工业丝相比，聚酯工业丝具有成本低、初始模量高、化学稳定性好、耐候性、抗蠕变性能优良等特点，因此，制备性能优良的高强型、尺寸稳定性指数好的高模低缩涤纶工业丝，可以拓展聚酯材料的用途。
基于此，做出本申请案。
发明内容
为了克服现有高模低缩涤纶工业丝所存在的上述缺陷，本发明首先是提供了一种强度高、纤维物理机械性能良好的高强型高模低缩涤纶工业丝。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
高强型高模低缩涤纶工业丝，该高模低缩涤纶工业丝是熔体经纺丝、冷却、上油、牵伸热定型和卷绕所形成的纤维，该纤维断裂强度≥7.2cN/dtex，断裂伸长率为12±2％，干热收缩率(测试条件：177℃，10min，0.05g/D)为3±1.0％，含油率为0.4±0.2wt％。
进一步的，作为优选：
所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的定负荷伸长率(4.0cN/dtex)为5.5±0.8％,尺寸稳定性指数≤8.5。
所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的网络度(EPM，针刺法)≥4个/m。
同时本申请另一目的是提供一种具有上述特征高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，熔体依次经纺丝、后加热、无风冷却、环吹风冷却、上油、牵伸热定型和卷绕阶段后形成高强型高模低缩涤纶工业丝，所述的无风冷却区域始终呈波动状态，其长度在10-30cm之间浮动。
进一步的，作为优选：
所述的纺丝阶段，挤压机挤出压力130-160bar，后加热温度320-350℃。
所述的无风冷却长度为10-20cm。
所述的环吹风冷却阶段，风温50-75℃，风压900-1500Pa，相对湿度45-70％。
所述的上油阶段，采用油轮上油，油剂泵转速25-40rpm。
所述的牵伸热定型在六对辊之间进行，第一对辊为冷辊，第二对辊处的温度为95-110℃，第三对辊处温度为245-260℃，第四对辊处温度为245-260℃，第五对辊处温度为245-260℃，第六对辊处温度为120-170℃。
所述的卷绕阶段，网络压力3.2-3.8bar，卷绕面压150-180N，卷绕角在6.5-7.2°之间波动，且先增后减。
本发明的有益效果如下：
1)本申请的工艺方法将首要创新重心放在后加热与环吹风冷却之间，在加工过程中，不仅将后加热与环吹风之间距离缩短了，而且增加了一段无风自然冷却，这对于直接从纺丝箱体挤出的熔体而言，丝束在自然无风状态下逐渐硬化，有利于提高条干均匀性，而后再进入环吹风冷却中，进入环吹风冷却的条干内外均衡，此时收到环吹风冷却中，就很容易形成均匀度高的丝条，丝条内部结构趋于稳定，结晶、取向度均一，避免皮芯结构的形成，其所获得的高模低缩涤纶工业丝的断裂强度≥7.2cN/dtex，断裂伸长率为12±2％，干热收缩率为3±1.0％，含油率为0.4±0.2wt％，将其再进行后续的牵伸热定型等处理时，由于其前期条干成形良好，从根本上确保了拉伸变形的均匀性，物理性质和机械性能稳定。
2)本发明的第二创新点在于无风自然冷却区域可以呈波动状态浮动，以适应不同的操作氛围。本申请中，后加热与环吹风冷却之间的距离可调，这就确保了无风冷却的区域长度处于可灵活调整状态，因此，可根据实际的生产状况，调整后加热与环吹风冷却之间的距离，调整无风冷却的程度。
3)实现高强度特种高模低缩涤纶工业丝的加工，有利于拓宽其应用领域和使用寿命。本申请中高强的实现主要是通过三方面的配合实现的：纺丝阶段，控制计量泵前后压力，无风冷却与环吹风冷却相互配合，使挤出熔体在无风冷却阶段的内张力和表面张力尽量释放，而后在环吹风冷却阶段，由于条干均匀性较好，因此，该阶段的风况可在很大的幅度范围内进行调整，以满足产能与纤维品质的最佳匹配；本申请中，上油采用油轮或油辊上油，待上油完毕后，经导丝辊出来的条干再经第二对辊的中温预牵伸与第三对辊至第五对辊之间的等高温前身热点定型即可实现高强型高模低缩涤纶工业丝的加工，其强度相对常规高模低缩涤纶工业丝而言，可提高10％。
将本申请应用于高强型高模低缩涤纶工业丝的加工，不仅满足了强伸性的最佳配伍，使强度达到7.2cN/dtex以上，可拓展用途，提高使用寿命。
附图说明
图1为本发明的设备整体结构的后视图；
图2为本发明的设备整体结构的侧面结构示意图。
图中标号：1.主进口；2.计量泵；3.纺丝箱体；4.后加热器；41.气缸；42.伸缩杆；5.纺丝甬道；51.波浪形风管；6.升降平台；7.上油机构；8.牵伸热定型机构；9.卷绕机构。
具体实施方式
实施例1：切片纺1110dtex/320f高强型高模低缩涤纶工业丝的加工
本实施例高强型高模低缩涤纶工业丝的加工设备，结合图1和图2，以切片为初料，切片粘度1.06dl/g，其加工流程为：纺丝→后加热→无风冷却→环吹风冷却→上油→牵伸热定型(中温拉伸→等高温拉伸)→预网络→卷绕。
(1)纺丝阶段：
(2)无风冷却阶段：室温，无风；区域长度10cm。
(3)环吹风冷却阶段：
冷却采用环吹风：风温60℃，相对湿度55％，风压1000Pa。
(4)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100；油剂泵转速28rpm。
(5)牵伸阶段：
(6)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表1.
表1卷绕角具体参数设置
| 启动 | 6.5° |
| 范围1 | 6.7° |
| 范围2 | 6.9° |
| 范围3 | 7.0° |
| 范围4 | 7.1° |
| 范围5 | 7.0° |
| 范围6 | 6.9° |
| 范围7 | 6.7° |
| 范围8 | 6.5° |
表2牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
| 中温拉伸比 | 3/4辊:1/2辊 | 1.35 |
| 等高温热拉伸比 | 5/6辊:3/4辊 | 1.36 |
| 松弛比 | 11/12辊:卷绕头 | 1.49％ |
| 总拉伸比 | 9/10辊：1/2辊 | 1.83 |
其中，1/2辊即牵伸辊后的第一对辊，3/4辊为第二对辊，5/6辊为第三对辊，11/12辊为第六对辊。
在上述加工过程中，熔体经熔体主进口1进入纺丝箱体3，在联苯箱体和后加热器4保温下，经计量泵2送入喷丝头形成丝条后，先在后加热器4与纺丝甬道5之间的一段无风区域内进行无风自然冷却，然后再进入纺丝甬道5进行环吹风冷却，待冷却半成型后，上油机构7(本实施例采用油轮)对其进行均匀上油，上油完毕的丝条送至牵伸热定型机构8处进行牵伸热定型，先经第一对辊送至第二对辊，第二对辊处进行中温预热后，送至第三对辊、第四对辊和第五对辊，完成高温牵伸热定型后，再送至第六对辊，之后经预网络处理后，经卷绕机构9处进行卷绕阶段，完成高强型高模低缩涤纶工业丝的成型。
其中，后加热器4下端与气缸41的伸缩杆42相连接，该气缸41与伸缩杆42则固定于升降平台6上，纺丝甬道5下方连接有波浪形风管51，且纺丝甬道5与波浪形风管51一体固定于伸缩杆42上，伸缩杆42带动后加热器4底部向下降入纺丝甬道5中，即可改变无风冷却阶段的长度，从而改变无风冷却与环吹风冷却的配比，在这个过程中，不仅将后加热与环吹风之间距离缩短了，而且增加了一段无风自然冷却，这对于直接从纺丝箱体挤出的熔体而言，适宜的无风冷却避免了骤冷、骤湿环境造成的条干表面硬化，熔体在自然无风状态下，熔体内张力以及表面张力均得到释放，并顺势形成均匀结构，而后再进入环吹风冷却中，进入环吹风冷却的条干内外均衡，此时收到环吹风冷却中，就很容易形成均匀度高的丝条，丝条内部结构趋于稳定，结晶、取向度均一，结构内不会出现疵点，强伸比例达到最佳，其所获得的高模低缩涤纶工业丝的断裂强度≥7.2cN/dtex，断裂伸长率为12±2％，干热收缩率为3±1.0％，含油率为0.4±0.2wt％，将其再进行后续的牵伸热定型等处理时，由于其前期条干成形良好，从根本上确保了拉伸变形的均匀性，物理性质和机械性能稳定。
同时，通过升降平台6与气缸的伸缩杆41，可对后加热与环吹风冷却之间的距离进行调整，这就确保了无风冷却的区域长度处于可灵活调整状态，因此，可根据实际的生产状况，调整后加热与环吹风冷却之间的距离，调整无风冷却的程度。
纺丝阶段，控制计量泵前后压力，无风冷却与环吹风冷却相互配合，使挤出熔体在无风冷却阶段的内张力和表面张力尽量释放，而后在环吹风冷却阶段，由于条干均匀性较好，因此，该阶段的风况可在很大的幅度范围内进行调整，以满足产能与纤维品质的最佳匹配；待冷却完毕后进行上油，油剂为非乳化液，基于纺丝组件出来条干的特性，必须要确保上油均匀，本申请中，上油采用油轮上油，待上油完毕后，经导丝辊出来的条干再经第二对辊的中温预牵伸与第三对辊至第五对辊之间的等高温前身热点定型即可实现高强型高模低缩涤纶工业丝的加工，其强度相对常规高模低缩涤纶工业丝而言，可提高30-40％。
采用本实施例制备的高强型高模低缩涤纶工业丝的产品物理指标可参见表3所示。
表3本实施例产品物理指标汇总表
| 纤度(dtex) | 1115±17 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 7.2±0.4 |
| 断裂伸长率(％) | 12.5±2 |
| 干热收缩率(％；177℃，10min，0.5g/D) | 3.0±1 |
| 含油率(wt％) | 0.4±0.2 |
| 网络度(针刺法，个/m) | 4 |
将本申请应用于高强型高模低缩涤纶工业丝的加工，不仅满足了强伸性的最佳配伍，使强度达到7.2cN/dtex以上，可将其应用从常规应用拓宽至军用、航空等领域。
实施例2：切片纺1670/360高强型高模低缩涤纶工业丝的加工
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：以切片为初料，切片粘度1.06dl/g，其加工流程为：纺丝→后加热→无风冷却→环吹风冷却→上油→牵伸热定型(中温拉伸→等高温拉伸)→预网络→卷绕。
(1)纺丝阶段：
(2)无风冷却阶段：室温，无风；区域长度15cm。
(3)环吹风冷却阶段：
冷却采用环吹风：风温50℃，相对湿度45％，风压900Pa。
(4)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100；油剂泵转速40rpm。
(5)牵伸阶段：
(6)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表4。
表4卷绕角具体参数设置
| 启动 | 6.5° |
| 范围1 | 6.8° |
| 范围2 | 7.0° |
| 范围3 | 7.2° |
| 范围4 | 7.4° |
| 范围5 | 7.3° |
| 范围6 | 7.1° |
| 范围7 | 6.7° |
| 范围8 | 6.5° |
表5牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
| 中温拉伸比 | 3/4辊:1/2辊 | 1.35 |
| 等高温热拉伸比 | 5/6辊:3/4辊 | 1.36 |
| 松弛比 | 11/12辊:卷绕头 | 1.49％ |
| 总拉伸比 | 9/10辊：1/2辊 | 1.83 |
其中，1/2辊即牵伸辊后的第一对辊，3/4辊为第二对辊，5/6辊为第三对辊，11/12辊为第六对辊。
采用本实施例制备的高强型高模低缩涤纶工业丝的产品物理指标可参见表6所示。
表6本实施例产品物理指标汇总表
| 纤度(dtex) | 1670±25 |
| 断裂强度(cCN/dtex) | 7.3±0.3 |
| 断裂伸长率(％) | 12.5±2 |
| 干热收缩率(％；177℃，10min，0.5g/D) | 2.5±1 |
| 含油率(wt％) | 0.4±0.2 |
| 网络度(针刺法，个/m) | 4 |
本实施例所制备的高强型高模低缩涤纶工业丝的风况较为显著，其断裂强力可显著提高，断裂强度有所降低，而干热收缩率可降低至2.5％左右。
实施例3：切片纺1440dtex/480f高强型高模低缩涤纶工业丝的加工
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：以切片为初料，切片粘度1.06dl/g，其加工流程为：纺丝→后加热→无风冷却→环吹风冷却→上油→牵伸热定型(中温拉伸→等高温拉伸)→预网络→卷绕。
(1)纺丝阶段：
(2)无风冷却阶段：室温，无风；区域长度20cm。
(3)环吹风冷却阶段：
冷却采用环吹风：风温75℃，相对湿度70％，风压1500Pa。
(4)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100；油剂泵转速25rpm。
(5)牵伸阶段：
(6)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表7。
表7卷绕角具体参数设置
| 启动 | 7.0° |
| 范围1 | 7.1° |
| 范围2 | 7.2° |
| 范围3 | 7.4° |
| 范围4 | 7.5° |
| 范围5 | 7.3° |
| 范围6 | 7.2° |
| 范围7 | 7.1° |
| 范围8 | 7.0° |
表8牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
| 中温拉伸比 | 3/4辊:1/2辊 | 1.35 |
| 等高温热拉伸比 | 5/6辊:3/4辊 | 1.36 |
| 松弛比 | 11/12辊:卷绕头 | 1.49％ |
| 总拉伸比 | 9/10辊：1/2辊 | 1.83 |
其中，1/2辊即牵伸辊后的第一对辊，3/4辊为第二对辊，5/6辊为第三对辊，11/12辊为第六对辊。
采用本实施例制备的高强型高模低缩涤纶工业丝的产品物理指标可参见表9所示。
表9本实施例产品物理指标汇总表
| 纤度(dtex) | 1450±22 |
| 断裂强力(N) | 104.4 |
| 断裂强度(cCN/dtex) | 7.5±0.4 |
| 断裂伸长率(％) | 12.5±2 |
| 干热收缩率(％；177℃，10min，0.05g/D) | 3.0±1 |
| 含油率(wt％) | 0.4±0.2 |
| 网络度(针刺法，个/m) | 4 |
本实施例所制备的高强型高模低缩涤纶工业丝的风况较为显著，其断裂强力可显著提高和断裂强度均可以显著提高。
Claims (10)
1.高强型高模低缩涤纶工业丝，其特征在于：该高强型高模低缩涤纶工业丝是熔体经纺丝、冷却、上油、牵伸热定型和卷绕所形成的纤维，该纤维断裂强度≥7.2cN/dtex，断裂伸长率为12±2%，干热收缩率为3±1.0%，含油率为0.4±0.2wt%。
2.如权利要求1所述的高强型高模低缩涤纶工业丝，其特征在于：所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的定负荷伸长率为5.5±0.8%。
3.如权利要求1所述的高强型高模低缩涤纶工业丝，其特征在于：所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的网络度≥4个/m。
4.如权利要求1所述的高强型高模低缩涤纶工业丝，其特征在于：所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的尺寸稳定性指数≤8.5。
5.如权利要求1所述高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，其特征在于：熔体依次经纺丝、后加热、无风冷却、环吹风冷却、上油、牵伸热定型和卷绕阶段后形成高强型高模低缩涤纶工业丝，所述的无风冷却区域始终呈波动状态，其长度在10-30cm之间浮动。
6.如权利要求5所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，其特征在于：所述的纺丝阶段，挤压机挤出压力130-160bar，后加热温度320-350℃。
7.如权利要求5所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，其特征在于：所述的无风冷却长度为10-20cm。
8.如权利要求5所述的高模低缩涤纶工业丝的加工设备，其特征在于：所述的环吹风冷却阶段，风温50-75℃，风压900-1500Pa，相对湿度45-70%。
9.如权利要求5所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，其特征在于：所述的牵伸热定型在六对辊之间进行，第一对辊为冷辊，第二对辊处的温度为95-110℃，第三对辊处温度为245-260℃，第四对辊处温度为245-260℃，第五对辊处温度为245-260℃，第六对辊处温度为120-170℃。
10.如权利要求5所述的高强型高模低缩涤纶工业丝的加工工艺，其特征在于：所述的卷绕阶段，网络压力2.5-6.0bar，卷绕面压150-180N，卷绕角在6.5-7.2°之间波动，且先增后减。
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| CN201510883774.8A CN105350101A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 高强型高模低缩涤纶工业丝及其加工工艺 |
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