CN106567148B - 一种干法扁平腈纶的生产方法 - Google Patents

一种干法扁平腈纶的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种干法扁平腈纶的生产方法，属于腈纶纤维的制备方法技术领域。其特征在于：包括如下步骤：加热器对原液加热，并对加热后的原液进行过滤；增压泵对过滤后的原液增压，并经计量装置后输送给喷丝板（1）喷丝；喷丝板（1）喷出的原液进入甬道，经通入甬道内的高温气体的作用下快速蒸发，形成扁平截面的初生纤维；初生纤维经水洗后牵伸，得到腈纶纤维，牵伸温度为65~99℃；牵伸后的腈纶纤维经烘干后切断，然后打包入库。本发明的干法扁平腈纶的生产方法的喷丝板能够稳定的生产出扁平度为5~7的腈纶纤维，增加了差别化的品种，生产出的扁平腈纶纤维产品附加值高，有较好的经济和社会效益。

Description

一种干法扁平腈纶的生产方法
技术领域
一种干法扁平腈纶的生产方法，属于腈纶纤维的制备方法技术领域，具体涉及一种干法扁平腈纶的生产方法。
背景技术
腈纶是聚丙烯腈限位在我国的商品名，腈纶具有优良的性能，手感柔软温暖，弹性好，耐光和耐气候性能特别优良。腈纶纤维一般制成短纤维，可以纯纺或与羊毛混纺，用于制纺织品、针织品、毛毯、帐篷、窗帘和滤布等，由于其性质接近羊毛，故有“合成羊毛”之称。
腈纶虽然通常称为聚丙烯腈纤维，但其中丙烯腈（习惯称第一单体）只占90%~94%，第二单体占5%~8%，第三单体占0.3%~2%，这是由于单一丙烯腈聚合物制成的纤维缺乏柔性，发脆。染色也非常困难。为了克服聚丙烯腈的这些缺陷，人们采用加入第二单体的方法，使纤维柔顺；加入第三单体，提高染色能力。一般腈纶的制备方法是将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺等溶剂中，再经湿法或干法纺丝而得。
扁平腈纶纤维是一种截面为矩形或接近矩形的腈纶纤维，扁平腈纶纤维具有特殊的光泽、膨松性和抗起球性能，并具有良好的后加工效果。手感酷似触摸羽毛和动物毛皮，因此主要用作人造毛皮、绒毛玩具、室内装饰及轿车内的装饰材料等。目前3D（即3.33dtext）扁平腈纶纤维主要依靠进口为主。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够稳定生产出扁平度为5~7的腈纶纤维、且工作稳定、产品质量高的干法扁平腈纶的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：包括喷丝板，喷丝板上间隔设置多个喷丝孔，喷丝孔为设置在喷丝板进料一侧的盲孔，喷丝孔的底部开设有多个贯穿喷丝板出料一侧的微孔，多个微孔位于同一直线上，包括如下步骤：
原液加热：加热器对原液加热至120~130℃，并对加热后的原液进行过滤；
喷丝：增压泵对过滤后的原液增压450~700kpa，并经计量装置后输送给喷丝板喷丝；
蒸发干燥：喷丝板喷出的原液进入甬道，在通入甬道内的高温气体的作用下快速蒸发，形成扁平截面的初生纤维；
水洗牵伸：初生纤维经水洗后牵伸，得到腈纶纤维，牵伸温度为65~99℃；
打包入库：牵伸后的腈纶纤维经烘干后切断，然后打包入库。
优选的，所述的加热器通过蒸汽对原液加热。
优选的，所述的加热器为辐射加热器，辐射加热器的内管蒸汽压力为156~176kpa，外管蒸汽压力为56~86kpa。
优选的，所述的高温气体包括主氮气和副氮气，主氮气的温度为340~350℃，压力为365~385mmH2O，由所述甬道的进口通入；副氮气的温度为95~105℃，压力为90~110 mmH2O，由所述甬道的出口通入。
优选的，所述的甬道包括气室、椎体、上甬道上部和上甬道下部四区，四区的温度分别为：330~340摄氏度、210~220摄氏度、170~180摄氏度和140~150摄氏度。
优选的，所述的计量装置为计量泵，计量泵的频率为29Hz。
优选的，所述的初生纤维由牵引喂入机牵伸，牵引喂入机的频率为33.5Hz，牵伸比为4.5。
优选的，每个所述的喷丝孔与三个所述微孔连通。
优选的，所述的微孔为两端圆弧状的直线形长孔。
优选的，所述的喷丝孔有1160组。
与现有技术相比，本发明的干法扁平腈纶的生产方法所具有的有益效果是：
1、本干法扁平腈纶的生产方法的喷丝板利用微孔出口纤维通过胀大后粘结，多根纤维粘结在一起，达到了改变纤维截面的目的，从而生产出了各种满足要求的干法扁平腈纶纤维；该生产方法能够稳定的生产出扁平度为5~7的腈纶纤维，还能根据喷丝板型的不同，在同一生产线上，通过调整工艺参数可以同时生产常规干法腈纶和干法扁平腈纶，增加了差别化的品种，生产出的扁平腈纶纤维产品附加值高，有较好的经济和社会效益。
2、加热器通过蒸汽对原液进行加热，方便控制加热温度，还能防止向原液内引入杂质。
3、加热器为辐射加热器，内管蒸汽和外管蒸汽分别对内环的原液和外环的原液加热，使内环原液和外环原液喷丝后进入甬道内形成初生纤维的速度相同。
4、主氮气从甬道进口通入，能够使经喷丝板喷出的原液内的水快速蒸发形成初生纤维，副氮气从甬道出口通入，能够防止甬道内的液体液化，阻碍初生纤维的生产。
5、甬道四区的温度由进口至出口呈梯度下降，对甬道内进行保温，且与主氮气的降温一致，防止主氮气的热量由于热传递而造成损失。
6、计量泵能够根据需要调节原液的流量，调节方便。
7、牵引喂入机能够对初生纤维进行牵伸，从而调节腈纶纤维的粗细，而其调节方便。
8、每个喷丝孔与三个微孔连通，保证了腈纶纤维的扁平度达到要求。
9、微孔为两端为圆弧状的直线形长孔，方便喷出的腈纶纤维粘结，方便加工扁平状的腈纶纤维。
附图说明
图1为用于生产干法腈纶扁平纤维的喷丝板的俯视示意图。
图2为图1中A-A方向的剖视示意图。
图3为图1中B处的局部放大图。
图4为图3中C-C方向的剖视示意图。
图中：1、喷丝板 2、喷丝孔 3、微孔。
具体实施方式
图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。
一种干法扁平腈纶的生产方法，包括喷丝板1，喷丝板1上间隔设置多个喷丝孔2，喷丝板2为设置在喷丝板1进料一侧的盲孔，喷丝孔2的底部开设有多个贯穿喷丝板1出料一侧的微孔3，多个微孔3位于同一直线上，包括如下步骤：
原液加热：加热器对原液加热至120~130℃，并对加热后的原液进行过滤；
喷丝：增压泵对过滤后的原液增压450~700kpa，并经计量装置后输送给喷丝板1喷丝；
蒸发干燥：喷丝板1喷出的原液进入甬道，在通入甬道内的高温气体的作用下快速蒸发，形成扁平截面的初生纤维；
水洗牵伸：初生纤维经水洗后牵伸，得到腈纶纤维，牵伸温度为65~99℃；
打包入库：牵伸后的腈纶纤维经烘干后切断，然后打包入库。
该干法扁平腈纶的生产方法的喷丝板1利用微孔3出口纤维通过胀大后粘结，多根纤维粘结在一起，达到了改变纤维截面的目的，从而生产出了各种满足要求的干法扁平腈纶纤维；该生产方法能够稳定的生产出扁平度为5~7的腈纶纤维，还能根据喷丝板型的不同，在同一生产线上，通过调整工艺参数可以同时生产常规干法腈纶和干法扁平腈纶，增加了差别化的品种，生产出的扁平腈纶纤维产品附加值高，有较好的经济和社会效益。
实施例1
如图1~2所示：本用于生产干法腈纶扁平纤维的喷丝板1上间隔设有多个喷丝孔2，喷丝孔2为设置在喷丝板1进料一侧的盲孔，喷丝孔2的底部开设有多个贯穿喷丝板1出料一侧的微孔3，原料经喷丝板1上的喷丝孔2和微孔3喷出后形成扁平腈纶纤维。
喷丝板1的内沿和外沿均设有向上的连续的凸缘，凸缘与喷丝板1的底面相互垂直。外沿的凸缘上设有背离喷丝板1圆心的外翻边，内沿的凸缘上设有朝向喷丝板1圆心的外翻边，外沿的外翻边和内沿的外翻边均与喷丝板1的底面平行。外翻边主要用于喷丝板1的安装，而且方便喷丝板1的密封。
如图3所示：每个喷丝孔2与三个微孔3相连通，且三个微孔3位于同一直线上。微孔3为直线形的长孔，微孔3的两端均为圆弧状。
原料经微孔3喷出后，利用微孔3出口纤维通过胀大后粘结，多根纤维粘结在一起，达到了改变纤维截面的目的，从而生产出了各种满足需要的干法扁平腈纶纤维。
喷丝孔2均布在喷丝板1的多个同心圆上，且喷丝孔2沿径向均布，各直径对应的同心圆上的喷丝孔2的数目随直径的增加而增加。与每个喷丝孔2连通的三个微孔3的连线与喷丝孔2所处的喷丝板1同心圆的切线重合。
如图4所示：喷丝孔2设置在喷丝板1的进料一侧，微孔3设置在喷丝板1的出料一侧，微孔3的深度为喷丝孔2深度的一半，每个喷丝孔2均与三个微孔3相连通。
喷丝孔2为直线形的长孔，与每个喷丝孔2连通的三个微孔3沿喷丝孔2的长轴均布。喷丝孔2为由进料一侧倒出料一侧逐渐变小的锥形，方便原料进入喷丝孔2。
每个喷丝板1上设有1160个喷丝孔2。
该用于生产干法腈纶扁平纤维的生产方法包括如下步骤：
1、原液加热；
加热器通过蒸汽对原液进行加热并加热至125℃，加热器为辐射加热器，辐射加热器的内管和外管分别通过压力不同的蒸汽进行加热，内管蒸汽的压力为166kpa，外管蒸汽压力为76kpa，这样能够使内、外环的原液的压力不同，到达喷丝板1的压力不同，从通过喷丝板1喷出的压力也不同，从而在甬道内的速度不同，这样能够保证通过喷丝板1喷出的原液经过喷丝板1在甬道蒸发后得到初生纤维的速度相同。
加热后的原液输送到压滤机内，并通过压滤机进行过滤，将原液中的固体物质过滤出来，防止固体物质堵塞喷丝板1的微孔3，从而生产出次品的腈纶纤维，保证了腈纶纤维的质量的稳定。
2、喷丝；
增压泵抽取过滤后的原液，并将原液输送给计量泵，计量泵将原液输送到喷丝板1上进行喷丝。计量泵的频率为29Hz，由于喷丝板1上的喷丝孔2分布在十一个同心圆上，每环喷丝孔2的喷丝速率为31.8kg/h。
增压泵能够分别对辐射加热器内管和外管的原液进行增压，并使到达喷丝板1上的原液的压力维持在600kpa，能够保证内管和外管的原液经喷丝板1喷出后在甬道内形成初生纤维的速度相同。计量泵能够很好的对输送到喷丝板1的原液的流量进行调节控制，调节方便。
3、蒸发干燥；
喷丝板1喷出的原液进入甬道内，进入甬道内的原液内的水分在高温气体的作用下快速蒸发，从而形成扁平面的初生纤维。
高温蒸汽包括主氮气和副氮气，主氮气从甬道的进口通入，主氮气的作用是使喷出喷丝板1的原液内的水分快速的蒸发，从而形成初生纤维。副氮气从甬道的出口通入，副氮气的作用是保证甬道内的温度，避免甬道内的蒸汽在甬道内液化附着在甬道壁上，阻碍初生纤维的生产。主氮气的温度为345摄氏度，压力为375mmH2O；副氮气的温度为100℃，压力为100mmH2O。“mmH2O”为“毫米水柱”，压力的单位。
甬道包括气室、椎体、上甬道上部和上甬道下部四区，甬道上设有电加热器，能够对甬道进行加温，从而甬道内维持一定的温度。气室的温度为335℃，椎体的温度为215℃，上甬道上部的温度为175℃，上甬道下部的温度为145℃。由于主氮气进入甬道后温度会逐渐降低，甬道的温度也逐渐降低，与主氮气的温度降低同步，这样既能够防止甬道内的主氮气的温度下降过快，造成初生纤维内的水分蒸发不彻底的问题，影响初生纤维的质量。
4、水洗牵伸；
甬道的出口设有牵引喂入机，初生纤维经水洗后进入牵引喂入机内牵伸，牵伸温度为75℃，牵伸比为4.5。牵伸喂入机的频率为33.5Hz，皮带的速度为320m/min。采用牵引喂入机进行牵引，方便调节牵引的速度。当需要腈纶纤维较细时，提高牵引喂入机的牵伸速度；当需要的腈纶纤维较粗时，降低牵引喂入机的牵伸速度，调节方便。
5、打包入库；
将牵伸后的腈纶纤维按照需要的长度切断，然后打包入库。
该干法扁平腈纶的生产方法能够稳定的生产出扁平度为5~7，线密度为3.0D~5.0D的干法扁平腈纶纤维，可满足防止工业的需要，同时增加了差别化的品种，产品的附加值高，并且有较好的经济和社会效益。
实施例2
用于生产干法腈纶扁平纤维的生产方法包括如下步骤：
1、原液加热；
加热器通过蒸汽对原液进行加热并加热至120℃，加热器为辐射加热器，辐射加热器的内管和外管分别通过压力不同的蒸汽进行加热，内管蒸汽的压力为156kpa，外管蒸汽压力为56kpa，这样能够使内、外环的原液的压力不同，到达喷丝板1的压力不同，从通过喷丝板1喷出的压力也不同，从而在甬道内的速度不同，这样能够保证通过喷丝板1喷出的原液经过喷丝板1在甬道蒸发后得到初生纤维的速度相同。
加热后的原液输送到压滤机内，并通过压滤机进行过滤，将原液中的固体物质过滤出来，防止固体物质堵塞喷丝板1的微孔3，从而生产出次品的腈纶纤维，保证了腈纶纤维的质量的稳定。
2、喷丝；
增压泵抽取过滤后的原液，并将原液输送给计量泵，计量泵将原液输送到喷丝板1上进行喷丝。计量泵的频率为29Hz，由于喷丝板1上的喷丝孔2分布在十一个同心圆上，每环喷丝孔2的喷丝速率为31.8kg/h。
增压泵能够分别对辐射加热器内管和外管的原液进行增压，并使到达喷丝板1上的原液的压力维持在450kpa，能够保证内管和外管的原液经喷丝板1喷出后在甬道内形成初生纤维的速度相同。计量泵能够很好的对输送到喷丝板1的原液的流量进行调节控制，调节方便。
3、蒸发干燥；
喷丝板1喷出的原液进入甬道内，进入甬道内的原液内的水分在高温气体的作用下快速蒸发，从而形成扁平面的初生纤维。
高温蒸汽包括主氮气和副氮气，主氮气从甬道的进口通入，主氮气的作用是使喷出喷丝板1的原液内的水分快速的蒸发，从而形成初生纤维。副氮气从甬道的出口通入，副氮气的作用是保证甬道内的温度，避免甬道内的蒸汽在甬道内液化附着在甬道壁上，阻碍初生纤维的生产。主氮气的温度为340摄氏度，压力为365mmH2O；副氮气的温度为95℃，压力为90mmH2O。
甬道包括气室、椎体、上甬道上部和上甬道下部四区，甬道上设有电加热器，能够对甬道进行加温，从而甬道内维持一定的温度。气室的温度为330℃，椎体的温度为210℃，上甬道上部的温度为170℃，上甬道下部的温度为140℃。由于主氮气进入甬道后温度会逐渐降低，甬道的温度也逐渐降低，与主氮气的温度降低同步，这样既能够防止甬道内的主氮气的温度下降过快，造成初生纤维内的水分蒸发不彻底的问题，影响初生纤维的质量。
4、水洗牵伸；
甬道的出口设有牵引喂入机，初生纤维经水洗后进入牵引喂入机内牵伸，牵伸温度为65℃，牵伸比为4.5。牵伸喂入机的频率为33.5Hz，皮带的速度为320m/min。采用牵引喂入机进行牵引，方便调节牵引的速度。当需要腈纶纤维较细时，提高牵引喂入机的牵伸速度；当需要的腈纶纤维较粗时，降低牵引喂入机的牵伸速度，调节方便。
5、打包入库；
将牵伸后的腈纶纤维按照需要的长度切断，然后打包入库。
实施例3
用于生产干法腈纶扁平纤维的生产方法包括如下步骤：
1、原液加热；
加热器通过蒸汽对原液进行加热并加热至130℃，加热器为辐射加热器，辐射加热器的内管和外管分别通过压力不同的蒸汽进行加热，内管蒸汽的压力为176kpa，外管蒸汽压力为86kpa，这样能够使内、外环的原液的压力不同，到达喷丝板1的压力不同，从通过喷丝板1喷出的压力也不同，从而在甬道内的速度不同，这样能够保证通过喷丝板1喷出的原液经过喷丝板1在甬道蒸发后得到初生纤维的速度相同。
加热后的原液输送到压滤机内，并通过压滤机进行过滤，将原液中的固体物质过滤出来，防止固体物质堵塞喷丝板1的微孔3，从而生产出次品的腈纶纤维，保证了腈纶纤维的质量的稳定。
2、喷丝；
增压泵抽取过滤后的原液，并将原液输送给计量泵，计量泵将原液输送到喷丝板1上进行喷丝。计量泵的频率为29Hz，由于喷丝板1上的喷丝孔2分布在十一个同心圆上，每环喷丝孔2的喷丝速率为31.8kg/h。
增压泵能够分别对辐射加热器内管和外管的原液进行增压，并使到达喷丝板1上的原液的压力维持在700kpa，能够保证内管和外管的原液经喷丝板1喷出后在甬道内形成初生纤维的速度相同。计量泵能够很好的对输送到喷丝板1的原液的流量进行调节控制，调节方便。
3、蒸发干燥；
喷丝板1喷出的原液进入甬道内，进入甬道内的原液内的水分在高温气体的作用下快速蒸发，从而形成扁平面的初生纤维。
高温蒸汽包括主氮气和副氮气，主氮气从甬道的进口通入，主氮气的作用是使喷出喷丝板1的原液内的水分快速的蒸发，从而形成初生纤维。副氮气从甬道的出口通入，副氮气的作用是保证甬道内的温度，避免甬道内的蒸汽在甬道内液化附着在甬道壁上，阻碍初生纤维的生产。主氮气的温度为350摄氏度，压力为385mmH2O；副氮气的温度为105℃，压力为110mmH2O。
甬道包括气室、椎体、上甬道上部和上甬道下部四区，甬道上设有电加热器，能够对甬道进行加温，从而甬道内维持一定的温度。气室的温度为340℃，椎体的温度为220℃，上甬道上部的温度为180℃，上甬道下部的温度为150℃。由于主氮气进入甬道后温度会逐渐降低，甬道的温度也逐渐降低，与主氮气的温度降低同步，这样既能够防止甬道内的主氮气的温度下降过快，造成初生纤维内的水分蒸发不彻底的问题，影响初生纤维的质量。
4、水洗牵伸；
甬道的出口设有牵引喂入机，初生纤维经水洗后进入牵引喂入机内牵伸，牵伸温度为99℃，牵伸比为4.5。牵伸喂入机的频率为33.5Hz，皮带的速度为320m/min。采用牵引喂入机进行牵引，方便调节牵引的速度。当需要腈纶纤维较细时，提高牵引喂入机的牵伸速度；当需要的腈纶纤维较粗时，降低牵引喂入机的牵伸速度，调节方便。
5、打包入库；
将牵伸后的腈纶纤维按照需要的长度切断，然后打包入库。
对比例1
实施例1中使用的喷丝板1的喷丝孔2为两端为圆弧状的长直孔，喷丝孔2贯穿喷丝板1，腈纶纤维生产的工艺步骤与实施例1相同，这样喷出的腈纶纤维的扁平度小于5，产品无法满足要求。
对比例2
实施例2中辐射加热器的内管蒸汽的压力为130kpa，外管蒸汽压力为40kpa；从甬道上口通入的主氮气的温度为300℃，压力为310mmH2O，从甬道下口通入的副氮气的温度为80℃，压力为75mmH2O；甬道的气室、椎体、上甬道上部和下甬道下部的温度分别为300℃、180℃、140℃和100℃，所用的喷丝板1不变，这样在无法稳定的生产出扁平度为5~7的腈纶纤维。
对比例3
实施例3中辐射加热器的内管蒸汽的压力为195kpa，外管蒸汽压力为100kpa；从甬道上口通入的主氮气的温度为410℃，压力为400mmH2O，从甬道下口通入的副氮气的温度为120℃，压力为130mmH2O；甬道的气室、椎体、上甬道上部和下甬道下部的温度分别为380℃、270℃、210℃和170℃，所用的喷丝板1不变，这样在无法稳定的生产出扁平度为5~7的腈纶纤维。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：包括喷丝板（1），喷丝板（1）上间隔设置多个喷丝孔（2），喷丝孔（2）为设置在喷丝板（1）进料一侧的盲孔，喷丝孔（2）的底部开设有多个贯穿喷丝板（1）出料一侧的微孔（3），多个微孔（3）位于同一直线上，每个所述的喷丝孔（2）与三个所述微孔（3）连通，所述的微孔（3）为两端圆弧状的直线形长孔，喷丝孔（2）为直线形的长孔，与每个喷丝孔（2）连通的三个微孔（3）沿喷丝孔（2）的长轴均布，喷丝孔（2）为由进料一侧到出料一侧逐渐变小的锥形，喷丝孔（2）均布在喷丝板（1）的多个同心圆上，与每个喷丝孔（2）连通的三个微孔（3）的连线与喷丝孔（2）所处的喷丝板（1）同心圆的切线重合，包括如下步骤：
原液加热：加热器对原液加热至120~130℃，并对加热后的原液进行过滤；
喷丝：增压泵对过滤后的原液增压450~700kpa，并经计量装置后输送给喷丝板（1）喷丝；
蒸发干燥：喷丝板（1）喷出的原液进入甬道，在通入甬道内的高温气体的作用下快速蒸发，形成扁平截面的初生纤维；
水洗牵伸：初生纤维经水洗后牵伸，得到腈纶纤维，牵伸温度为65~99℃；
打包入库：牵伸后的腈纶纤维经烘干后切断，然后打包入库；
所述的高温气体包括主氮气和副氮气，主氮气的温度为340~350℃，压力为365~385mmH2O，由所述甬道的进口通入；副氮气的温度为95~105℃，压力为90~110 mmH2O，由所述甬道的出口通入。
2.根据权利要求1所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的加热器通过蒸汽对原液加热。
3.根据权利要求 2所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的加热器为辐射加热器，辐射加热器的内管蒸汽压力为156~176kpa，外管蒸汽压力为56~86kpa。
4.根据权利要求1所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的甬道包括气室、椎体、上甬道上部和上甬道下部四区，四区的温度分别为：330~340摄氏度、210~220摄氏度、170~180摄氏度和140~150摄氏度。
5.根据权利要求1所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的计量装置为计量泵，计量泵的频率为29Hz。
6.根据权利要求1所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的初生纤维由牵引喂入机牵伸，牵引喂入机的频率为33.5Hz，牵伸比为4.5。
7.根据权利要求1所述的干法扁平腈纶的生产方法，其特征在于：所述的喷丝孔（2）有1160组。
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