CN105369375A - 一种中强丝及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中强丝及其加工方法，属于纤维制造技术领域。以切片或熔体为初料，经纺丝、冷却、上油、多级拉伸热定型所形成的纤维，所述的多级拉伸热定型在四对辊之间完成的，其中第一对辊为冷辊，第二对辊、第三对辊与第四对辊为热辊。将本发明应用于中强丝加工，不仅纺况稳定、废丝率低，而且可将高粘切片应用于中强丝的加工，所得中强丝断裂强度高，尺寸稳定性好，机械性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种中强丝及其加工方法，属于特种纤维技术领域。
背景技术
中强丝是指断裂强度介于民用丝和低旦工业丝之间的纤维，多用于制造渔网、工业缝纫线等用途。传统中强丝多是在民用丝的纺丝设备上加工生成的，其采用0.70dl/g左右的聚酯(特性粘度稍高于民用FDY)来制备，或是通过两步法(POY-DY)制备，但通常民用丝纺丝设备只有两对辊，拉伸定型过程都只有一级，因此取向、结晶度低，断裂强度低(在4.0cN/dtex)，断裂伸长大(在30％左右)，尺寸稳定性差；且其在丝条成型过程中，拉伸定型温度低，拉伸倍率小，因此难以用于对断裂强度和尺寸稳定性要求较高的工业领域。
基于此，做出本申请案。
发明内容
为克服现有中强丝所存在的上述缺陷，并提高中强丝的品质，拓展中强丝的用途，本发明首先提供一种高强度、高尺寸稳定性的中强丝。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种中强丝，该中强丝是由切片或熔体经纺丝、冷却、上油、多级拉伸热定型所形成的纤维，断裂强度≥6.3cN/dtex，断裂伸长率为16±2％，沸水收缩率(测试条件：100℃，30分钟)为2.5±0.5％，含油率为0.85±0.4wt％。
进一步的，作为优选：
所述的切片特性粘度为0.85-1.10dl/g。
所述的熔体特性粘度为0.85-1.10dl/g。
所述的切片或熔体为PET、PBT、PTT、PCT聚酯中的一种或几种。
所述的中强丝的网络度≥4个/m。
同时本申请另一方面的目的是提供一种具有上述特征中强丝的加工方法，以切片或熔体为原料，经纺丝、冷却、上油、多级拉伸热定型形成纤维，所述的多级拉伸热定型在四对辊之间完成的，其中第一对辊为冷辊，第二对辊、第三对辊与第四对辊为加热辊。
进一步的，作为优选：
所述的纺丝阶段，计量泵前压力45-55bar，计量泵后压力150-170bar，纺丝箱体温度290-310℃。
所述的冷却阶段，采用侧吹风方式，风温18-25℃，风速0.5-1.0m/s，相对湿度5-10％。
所述的上油阶段，采用油嘴、油轮或油辊上油。
所述的多级拉伸热定型阶段，第二对辊处的温度为70-100℃，第三对辊处温度为180-250℃，第四对辊处温度为155-200℃。
所述的多级拉伸热定型后设置有卷绕阶段，网络压力1-6bar，卷绕面压150-175N，卷绕角在6-7°之间波动，且先增后减。
本发明的工作原理如下：
采用本发明上述方法进行中强丝的加工，熔体依次经过了纺丝、上油、牵伸热定型和卷绕四个阶段：熔体进入纺丝箱体，在联苯蒸汽的保温下，经计量泵送入喷丝板形成丝条后，先在侧吹风窗中冷却，然后油嘴对其进行均匀上油，上油完毕的丝条送至多级牵伸热定型处，先经第一对辊送至第二对辊，第二对辊处进行中温预热后，经梳型分丝器一分为二后送至第三对辊，丝条在第三对辊处完成第一次热定型后，送至第四对辊处，并在第四对辊处完成第二次热定型，之后经网络处理后，经卷绕头送至卷绕阶段完成中强丝的成型。
本发明的有益效果如下：
1)本申请的加工方法将首要创新重点放在纺丝与卷绕之间，在加工过程中，不仅将拉伸路径延长，拉伸级数增加，而且在牵伸热定型阶段以阶梯温度方式，先是第二对辊处中温预热，然后在第三对辊、第四对辊处高温加热，丝条完成至少两次的牵伸热定型，纤维内部分子结构趋于稳定，纺况良好，也使0.85dl/g以上高粘切片得以应用于中强丝的加工，结晶、取向度较高，易于获得物理性能良好、尺寸稳定的纤维，其所获得的中强丝的断裂强度≥6.3cN/dtex，断裂伸长率16±2％，沸水收缩率2.5±0.5％(100℃，30分钟)，含油率0.85±0.4wt％，网络度≥4个/m，将其作为渔网丝、工业缝纫线等使用时，物理性质优良，尺寸稳定性好，并具有抗蠕变、抗疲劳、耐候性等优点。
2)本发明的第二创新点在于通过新型的中强丝纺丝设备来制取高力学性、尺寸稳定性的纤维。按类型分，中强丝是介于民用丝和工业丝之间的一种纤维，常规民用丝纺丝设备只有两对辊，一级拉伸和热定型，不易获得强伸性能良好的、尺寸稳定性的纤维；常规工业丝纺丝设备有5对以上的热辊，采用高粘聚酯切片，但是存在着成本与效率的问题，因为每多一对热辊，纺丝机输出功率大大增加。本发明在实践基础上，设计介于民用丝和工业丝之间的纺丝设备，灵活的采用4对辊，其中含有三对加热辊的方式来制备中强丝，达到优良产品质量的同时，兼顾了产品效益的问题。
附图说明
图1为本发明的加工方法示意图；
图2为本发明中多级拉伸热定型的示意图。
图中标号：1.纺丝甬道；2.拉伸定型辊；21.第一对辊；211.辊一；212.辊二；22.第二对辊；221.辊三；222.辊四；23.第三对辊；231.辊五；232.辊六；24.第四对辊；241.辊七；242.辊八；3.卷绕机构；3a.卷绕机构一；3b.卷绕机构二；31.卷绕头；4.油嘴；5.导丝辊；6.梳型分丝器；7.网络器。
具体实施方式
实施例1：切片纺840dtex/192f中强丝的加工
本实施例一种中强丝的加工方法，结合图1和图2，以切片为初料，其加工流程为：纺丝→冷却→上油→多级拉伸热定型(一级中温拉伸→二级高温拉伸→三级高温拉伸)→网络→卷绕。
切片粘度0.85dl/g，b值≤2.0，含水率≤20ppm。
(1)纺丝阶段：
1区温度：285℃
2区温度：295℃
3区温度：292℃
4区温度：290℃
5区温度：285℃
计量泵前压力：51.4bar
计量泵后压力：162.5bar
计量泵转速：12.44rpm
联苯箱体温度：298℃
后加热1：340/340℃
纺丝组件：滤芯精度20μm，喷丝板孔数2*96孔，喷丝孔规格0.4*1.2mm。
(2)冷却阶段：
冷却采用侧吹风：风温19.5℃，相对湿度9％，风速0.75m/s。
(3)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100，油剂浓度93％；油剂泵转速40rpm。
(4)牵伸阶段：
(5)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
| 110mm | 6° |
| 120mm | 6.1° |
| 130mm | 6.3 |
| 150mm | 6.4° |
| 170mm | 6.5° |
| 200mm | 6.5° |
| 230mm | 6.4° |
| 260mm | 6.3° |
| 290mm | 6.1° |
| 切换 | 6° |
表2牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
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，7/8辊为第四对辊；上述均为速度比，如(5/6辊-卷绕头):5/6辊即指(5/6辊速度-卷绕头速度):5/6辊速度。
在上述加工方法中，切片经熔融形成的熔体依次经过了纺丝、上油、牵伸热定型和卷绕四个阶段：熔体进入纺丝箱体，在联苯蒸汽保温下，经计量泵送入喷丝板形成丝条后，先在侧吹风中冷却后，油嘴对其进行均匀上油，上油完毕的丝条送至多级牵伸热定型处，先经第一对辊送至第二对辊，第二对辊处进行中温预热，并在该处完成中温拉伸后，经梳型分丝器一分为二后送至第三对辊，丝条在第三对辊处完成第一次热定型(即表2中的高温热拉伸比一)后，送至第四对辊处，并在第四对辊处完成第二次热定型(即表2中的高温热拉伸二)，之后经网络处理后，经卷绕头送至卷绕阶段完成中强丝的成型。
其中，加工的重心放在纺丝与卷绕之间，在加工过程中，不仅将拉伸路径延长，拉伸级数增加，而且在牵伸热定型阶段以阶梯温度方式，先是第二对辊处中温预热，然后在第三对辊、第四对辊处高温加热，丝条完成至少两次的牵伸热定型，丝条内部结构趋于稳定，条干均匀、纺况良好，也使0.85dl/g以上高粘切片得以应用于中强丝的加工，结晶、取向度较高，尺寸稳定性好，其所获得的中强丝的断裂强度≥6.3cN/dtex，断裂伸长率16±2％，沸水收缩率2.5±0.5％(100℃，30分钟)，含油率0.85±0.4wt％，网络度≥4个/m，将其作为渔网丝、缝纫线等使用时，物理性质和机械性能稳定，使用寿命长。
同时，由于中强丝是介于民用丝和工业丝之间的一种纤维，通过牵伸热定型阶段的阶梯升温、阶梯牵伸设置，再配以上油、分丝以及网络和牵伸的设置，实现了中强丝的一步纺。
在纺丝阶段，控制计量泵前后压力，并配以相对应的冷却氛围，上油的油剂为原油或者乳化液，必须确保上油均匀，本申请中，上油阶段采用油嘴上油或油轮、油辊上油，待上油完毕后，经导丝辊出来的丝条再经多级牵伸热定型即可实现中强丝的加工，其熔体粘度可达到0.95dl/g以上，从根本上确保了中强丝的强伸性能。
采用本实施例制备的中强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) | 840±16 |
| 断裂强力(N) | 36.5 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 7.2±0.5 |
| 断裂伸长率(％) | 16±2 |
| 沸水收缩率(％；100℃，30min) | 2.5±5 |
| 含油率(wt％) | 0.85±0.4 |
| 网络度(个/m) | 6 |
上述中强丝可满足渔网丝等潮湿、腐蚀性环境的使用需求，强伸性良好。
实施例2：切片纺555dtex/96f中强丝的加工
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：
(1)纺丝阶段：
1区温度：288℃
2区温度：298℃
3区温度：295℃
4区温度：292℃
5区温度：288℃
计量泵前压力：55bar
计量泵后压力：150bar
计量泵转速：12.56rpm
联苯箱体温度：300℃
后加热1：330/330℃
纺丝组件：滤芯精度20μm，喷丝板孔数2*48孔，喷丝孔规格0.3*1.1mm。
(2)冷却阶段：
冷却采用侧吹风：风温25℃，相对湿度5％，风速1.0m/s。
(3)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100，油剂浓度93％；油剂泵转速50rpm。
(4)牵伸阶段：
(5)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表4。
表4本实施例中卷绕角具体参数设置
| 110mm | 6° |
| 120mm | 6° |
| 130mm | 6.2 |
| 150mm | 6.3° |
| 170mm | 6.4° |
| 200mm | 6.5° |
| 230mm | 6.4° |
| 260mm | 6.3° |
| 290mm | 6.2° |
| 切换 | 6° |
表5本实施例中牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
采用本实施例制备的中强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) | 555±8 |
| 断裂强力(N) | 35.5 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 7.0±0.5 |
| 断裂伸长率(％) | 16±2 |
| 沸水收缩率(％；100℃，30min) | 2.5±5 |
| 含油率(wt％) | 0.85±0.4 |
| 网络度(个/m) | 4 |
与实施例1相比，本申请切片粘度更高，而加工的纤度更小，可满足细旦中强丝的加工。
实施例3：熔体纺840dtex/192f中强丝加工
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：
本实施例以聚酯熔体为原料，该初料粘度在0.85-1.10dl/g。
(1)纺丝阶段：
计量泵前压力：45bar
计量泵后压力：160bar
联苯箱体温度：290-298℃
后加热1：330/330℃
纺丝组件：滤芯精度20μm，喷丝板孔数2*96孔，喷丝孔规格0.4*1.2mm。
(2)冷却阶段：
冷却采用侧吹风：风温18℃，相对湿度10％，风速0.5m/s。
(3)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100，油剂浓度93％；油剂泵转速30rpm。
(4)牵伸阶段：
(5)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表7。
表7本实施例卷绕角具体参数设置
| 110mm | 7° |
| 120mm | 7° |
| 130mm | 7.1° |
| 150mm | 7.3° |
| 170mm | 7.4° |
| 200mm | 7.5° |
| 230mm | 7.4° |
| 260mm | 7.3° |
| 290mm | 7.1° |
| 切换 | 7° |
表8本实施例中牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
采用本实施例制备的中强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) | 840±16 |
| 断裂强力(N) | 36.5 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 7.3±0.2 |
| 断裂伸长率(％) | 16±2 |
| 沸水收缩率(％；100℃，30min) | 2.5±5 |
| 含油率(wt％) | 0.85±0.4 |
| 网络度(个/m) | 6 |
与实施例1相比，本申请采用熔体直接纺，并将后续的冷却、牵伸热定型等工艺中，条件匹配性更佳，以满足聚酯从熔体→条干半固态→纤维的过渡。
实施例4：熔体纺550dtex/96f中强丝加工
本实施例以聚酯熔体为物料，该物料粘度在0.85-1.10dl/g。
(1)纺丝阶段：
计量泵前压力：48bar
计量泵后压力：155bar
联苯箱体温度：295℃
后加热1：330/330℃
纺丝组件：滤芯精度20μm，喷丝板孔数2*48孔，喷丝孔规格0.3*1.0mm。
(2)冷却阶段：
冷却采用侧吹风：风温22.5℃，相对湿度7％，风速0.85m/s。
(3)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100，油剂浓度93％；油剂泵转速40rpm。
(4)牵伸阶段：
(5)卷绕阶段：
其中，卷绕角具体设置参见表10。
表10本实施例卷绕角具体参数设置
| 110mm | 6.5° |
| 120mm | 6.5° |
| 130mm | 6.7° |
| 150mm | 6.8° |
| 170mm | 6.9° |
| 200mm | 6.9° |
| 230mm | 6.7° |
| 260mm | 6.6° |
| 290mm | 6.6° |
| 切换 | 6.5° |
表11本实施例中牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
采用本实施例制备的中强丝的产品物理指标可参见表12所示。
表12本实施例产品物理指标汇总表
| 纤度(dtex) | 555±8 |
| 断裂强力(N) | 36.5 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 7.2±0.2 |
| 断裂伸长率(％) | 16±2 |
| 沸水收缩率(％；100℃，30min) | 2.5±5 |
| 含油率(wt％) | 0.85±0.2 |
| 网络度(个/m) | 5 |
本申请采用熔体直接纺，并将后续的冷却、牵伸热定型等工艺中，条件匹配性更佳，实现熔体直纺细旦中强丝的加工。
对比实施例：三对辊纺制中强丝
以555dtex/96f的中强丝加工为例，切片粘度0.85-1.05dl/g，b值≤2.0，含水率≤20ppm。
(1)纺丝阶段：
1区温度：285℃
2区温度：295℃
3区温度：292℃
4区温度：290℃
5区温度：285℃
计量泵前压力：25bar
计量泵后压力：170bar
计量泵转速：19.97rpm
联苯箱体温度：295℃
后加热温度1/2：320/320℃
纺丝组件：滤芯精度20μm，喷丝板孔数2*96孔，喷丝孔规格0.4*1.2mm。
(2)冷却阶段：
冷却采用侧吹风：风温20.3℃，相对湿度82％，风速0.70m/s。
(3)上油阶段：
上油油剂型号：GXM-100，油剂浓度93％。
(4)牵伸阶段：
(5)卷绕阶段：
其中，拉伸松弛比具体参见表13。
表13牵伸卷绕过程中拉伸比汇总表
| 冷拉伸比 | 4/5辊:1/2辊 | 1.03 |
| 热拉伸比 | 6/7辊:4/5辊 | 3.89 |
| 总拉伸比 | 6/7辊：1/2辊 | 4.02 |
| 总松弛比 | 卷绕头:6/7辊 | 2.23％ |
采用本实施例制备的中强丝的产品物理指标可参见表2所示。
表14对比实施例产品物理指标汇总表
| 纤度 | 555±8 |
| 断裂强力(N) | 33 |
| 断裂强度(cN/dtex) | 5.8 |
| 断裂伸长率(％) | 20±2 |
| 沸水收缩率(％；100℃，30min) | 4.0±0.5 |
| 含油率(wt％) | 0.7±0.2 |
| 网络度(个/m) | 3 |
在对比实施例的加工过程中，采用三对辊进行中强丝的加工时，产品强度低于4对辊时的水平，同时由于1+2辊速度增大导致喷丝头拉伸比加大，冷拉伸阶段纤维内应力大，易产生毛丝及断头，实践过程中，纺况较差。
Claims (10)
1.一种中强丝，其特征在于：该中强丝是由切片或熔体经纺丝、冷却、上油、多级拉伸热定型所形成的纤维，该纤维断裂强度≥6.3cN/dtex，断裂伸长率为16±2%，沸水收缩率为20±0.5%，含油率为0.85±0.4wt%。
2.如权利要求1所述的一种中强丝，其特征在于：所述的切片粘度为0.85-1.10dl/g。
3.如权利要求1所述的一种中强丝，其特征在于：所述的熔体粘度为0.85-1.10dl/g。
4.如权利要求1所述的中强丝及其加工方法，其特征在于：所述的切片或熔体为PET、PBT、PTT、PCT聚酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种中强丝，其特征在于：所述的中强丝的网络度≥4个/m。
6.一种如权利要求1所述中强丝的加工方法，其特征在于：以切片或熔体为初料，经纺丝、冷却、上油、多级拉伸热定型所形成的纤维，所述的多级拉伸热定型在四对辊之间完成的，其中第一对辊为冷辊，第二对辊、第三对辊与第四对辊为加热辊。
7.如权利要求6所述的中强丝的加工方法，其特征在于：所述的纺丝阶段，计量泵前压力45-55bar，计量泵后压力150-170bar，联苯箱体温度290-300℃。
8.如权利要求6所述的中强丝的加工方法，其特征在于：所述的冷却阶段，采用侧吹风方式，风温18-25℃，风速0.5-1.0m/s，相对湿度5-10%。
9.如权利要求6所述的中强丝的加工方法，其特征在于：所述的多级拉伸热定型阶段，第二对辊处的温度为70-100℃，第三对辊处温度为180-250℃，第四对辊处温度为155-200℃。
10.如权利要求6所述的中强丝的加工方法，其特征在于：所述的多级拉伸热定型后设置有卷绕阶段，网络压力1-6bar，卷绕张力80-120cN，卷绕面压150-175N，卷绕角在6-7°之间波动，且先增后减。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510881321.1A CN105369375A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 一种中强丝及其加工方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510881321.1A CN105369375A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 一种中强丝及其加工方法 |
Publications (1)
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| CN201510881321.1A Pending CN105369375A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 一种中强丝及其加工方法 |
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2015
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