CN106676656A - 聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机 - Google Patents

聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机，该复合牵伸系统包括机械牵伸装置和设置于机械牵伸装置下游的气流牵伸装置，机械牵伸装置用于对初生丝进行牵伸得到单丝，气流牵伸装置用于通过气流使得单丝摆丝成网。通过本发明中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统得到的单丝的强度≥3.5g/d，且由该单丝织成的聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639‑2008标准。

Description

聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机
技术领域
本发明属于非织造布技术领域，具体涉及一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机。
背景技术
在欧美等发达国家，长丝纺粘针刺土工布与短纤针刺土工布的比例大约分别为60％、40％；尽管短纤针刺土工布中聚丙烯所占比例高达70％，但长丝纺粘针刺土工布中，聚丙烯长丝纺粘针刺土工布所占比例约30-40％，其余大部分为聚酯长丝纺粘针刺土工布。在我国，长丝纺粘针刺土工布在针刺土工布中所占比例仅为20％左右，而且均为聚酯长丝纺粘针刺土工布。聚丙烯纺粘针刺土工布尚未形成产业化生产，仍为空白。
初生纤维的物理特征，特别是物理机械性能远远达不到使用要求，主要体现在强力低、伸长大、结构极不稳定，必须经过进一步的加工，才能提高纤维的物理—机械性能，使其达到纺织加工的要求，并具有优良的使用性能。
各种初生纤维在拉伸过程中所发生的结构和性能的改变并不完全相同，这与初生纤维的结构和拉伸工艺条件有关，但也有一些共同点，那就是经过拉伸后，纤维的取向度总是有很大的提高，同时伴有密度、结晶度等其他结构方面的变化。由于纤维内大分子沿纤维轴向的取向和伸展，纤维中承受外加张力的分子链的数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和耐疲劳性也明显改善。
现今高强粗旦聚丙烯长丝针刺土工布生产主要存在如下问题：(1)聚丙烯切片纺粘法气流拉伸后，单丝的强度不能达到≥3.5cn/dtex(2)聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达不到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-2008标准。而第2个问题的关键原因也是单丝的强力不够造成的。所以，解决聚丙烯土工布丝束的牵伸问题是解决问题的核心。
现有技术中，仅仅有聚丙烯短纤维生产线，采用的是机械牵伸装置进行机械牵伸，再通过上油装置进行上油，短纤维不需要成网，纺丝由机械牵伸装置出出来后进行切断得到短纤维。且聚丙烯长丝纺丝过程中无法使用气流牵伸装置，气流牵伸装置无法满足纺丝过程中的温度要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统、纺丝机，通过本发明中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统解决了现有技术中聚丙烯切片纺粘法气流拉伸后得到的单丝的强度不能达到≥3.5g/d以及聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达不到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-2008标准的两个难题。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，包括机械牵伸装置和设置于所述机械牵伸装置下游的气流牵伸装置，所述机械牵伸装置用于对初生丝进行牵伸得到单丝，所述气流牵伸装置用于通过气流使得所述单丝摆丝成网。
初生丝由机械牵伸装置的入口进入机械牵伸装置，经过机械牵伸装置的牵伸后由机械牵伸装置的出口出来，再由气流牵伸装置的入口进入气流牵伸装置，经过气流牵伸装置的摆丝后，由气流牵伸装置的出口出来，成网。
优选的是，所述气流牵伸装置的牵伸速度高于所述机械牵伸装置的牵伸速度5～10％。气流牵伸装置对于进入其内的单丝几乎没有牵伸力，气流牵伸装置通过其内的气流对于进入其内的单丝主要为摆丝作用，促进单丝摆丝后成网。
优选的是，气流牵伸装置产生的气流牵伸速度为800～2000米/分钟。
优选的是，所述气流牵伸装置其内的气流的压力为0.4～0.6Bar。
优选的是，所述机械牵伸装置包括第一牵伸辊组、设置于所述第一牵伸辊组下游的第二牵伸辊组，所述第一牵伸辊组用于对初生丝进行冷却定型，所述第二牵伸辊组用于对冷却定型后的初生丝进行牵伸。
优选的是，所述第一牵伸辊组对初生丝的冷却温度为90～110℃，所述第二牵伸辊组对初生丝的加热温度为220～280℃。第一牵伸辊组对初生丝的冷却温度为90～110℃，在该温度下初生丝容易定型。第二牵伸辊组对初生丝的加热温度为220～280℃，在该温度下初生丝的丝束经过加热更容易被牵伸。
优选的是，所述第一牵伸辊组包括第一牵伸辊，所述第二牵伸辊组包括第二牵伸辊、设置于所述第二牵伸辊下游的第三牵伸辊。
优选的是，所述第一牵伸辊、所述第三牵伸辊的轴中心在同一平面上。
优选的是，所述第二牵伸辊可移动。
优选的是，所述第三牵伸辊与所述第二牵伸辊的转速比为(1.5～2.5):1。第三牵伸辊与第二牵伸辊不同的转速比的设定，可以得到不同纤度的单丝。
优选的是，所述第二牵伸辊、所述第三牵伸辊的转速不高于1500转/分钟。
优选的是，所述的复合牵伸系统还包括支架，所述机械牵伸装置和所述气流牵伸装置设置于同一支架上，所述气流牵伸装置位于所述机械牵伸装置下方。
优选的是，所述机械牵伸装置包括牵伸辊，所述牵伸辊通过其外周面的辊接触壁与初生丝接触牵伸，所述牵伸装置还包括对所述牵伸辊的辊接触壁进行调节温度的调温机构。
优选的是，所述调温机构包括中空的管道，调温剂流过所述管道，所述管道设置于所述牵伸辊内部，所述管道与所述辊接触壁接触调节温度。
优选的是，所述机械牵伸装置还包括转轴和轴承，所述转轴通过所述轴承与驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动所述转轴旋转，所述机械牵伸装置还包括辅助调温机构，所述辅助调温机构用于对所述轴承降温。通过辅助调温机构可以防止轴承温度过高，提高轴承的使用寿命。
优选的是，所述辅助调温机构包覆于所述轴承的外周面，所述辅助调温机构通过与所述轴承接触对所述轴承降温。
本发明还提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝机，包括上述的复合牵伸系统。
通过本发明中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，解决了现有技术中聚丙烯切片纺粘法气流拉伸后，单丝的强度不能达到≥3.5g/d以及聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达不到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-2008标准的两个难题，本发明中的复合牵伸系统为工业化生产纺粘高强度粗旦聚丙烯针刺土工布解决了最主要的技术难题。通过本发明中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统得到的单丝的强度≥3.5g/d，且由该单丝织成的聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-2008标准，因此本发明能够创造非常好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例1中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1中的复合牵伸系统的机械牵伸装置的剖面图；
图3是本发明实施例1中的复合牵伸系统的左视图；
图4是本发明实施例1中的复合牵伸系统的结构示意图。
图中：1-机械牵伸装置；2-气流牵伸装置；21-气流牵伸管；22-压缩空气管道；3-第一牵伸辊组；31-第一牵伸辊；4-第二牵伸辊组；41-第二牵伸辊；42-第三牵伸辊；5-支架；6-管道；7-第一调温机构；8-第二调温机构；9-第三调温机构；10-牵伸辊；11-调温源；12-转轴；13-轴承；14-辅助调温机构。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1～4所示，本实施例提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，包括机械牵伸装置1和设置于机械牵伸装置1下游的气流牵伸装置2，机械牵伸装置1用于对初生丝进行牵伸得到单丝，气流牵伸装置2用于通过气流使得单丝摆丝成网。
初生丝由机械牵伸装置1的入口进入机械牵伸装置1，经过机械牵伸装置1的牵伸后由机械牵伸装置1的出口出来，再由气流牵伸装置2的入口进入气流牵伸装置2，经过气流牵伸装置2的摆丝后，由气流牵伸装置2的出口出来，成网。
需要说明的是，本实施例中的气流牵伸装置2的牵伸速度高于机械牵伸装置1的牵伸速度5～10％。气流牵伸装置2的牵伸速度高于位于其上游的机械牵伸装置1，气流牵伸装置2对于进入其内的单丝几乎没有牵伸力，气流牵伸装置2通过其内的气流对于进入其内的单丝主要为摆丝作用，促进单丝摆丝后成网。具体的，本实施例中的气流牵伸装置2包括气流牵伸管21和与气流牵伸管21连接的压缩空气管道22，通过压缩空气管道22通入压缩空气为气流牵伸管21提供气流牵伸的气流。
现有技术中的气流牵伸装置使用时，其内的气流的压力为3～5Bar，现有技术中的气流牵伸装置内的气流牵伸力较大，现有技术中的气流牵伸装置的作用为气流牵伸作用。
优选的是，本实施例中的气流牵伸装置2使用时，其内的气流的压力为0.4～0.6Bar，本实施例中的气流牵伸装置2内的气流的压力较小，使得气流牵伸装置2几乎对于单丝没有牵伸力，主要对进入其内的单丝有摆丝作用，促进单丝摆丝后成网。
现有技术中的气流牵伸装置产生的气流牵伸速度为4000～8000米/分钟。
优选的是，需要说明的是，本实施例中的气流牵伸装置产生的气流牵伸速度为800米/分钟。
如图3所示，需要说明的是，本实施例中的机械牵伸装置1包括第一牵伸辊组3、设置于第一牵伸辊组3下游的第二牵伸辊组4，第一牵伸辊组3用于对初生丝进行冷却定型，第二牵伸辊组4用于对冷却定型后的初生丝进行牵伸。
优选的是，第一牵伸辊组3对初生丝的冷却温度为90～110℃，第二牵伸辊组4对初生丝的加热温度为220～280℃。需要说明的是，本实施例中的第一牵伸辊组3对初生丝的冷却温度为100℃，在该温度下初生丝容易定型。第二牵伸辊组4对初生丝的加热温度为250℃，在该温度下初生丝的丝束经过加热更容易被牵伸。
需要说明的是，本实施例中的第一牵伸辊组3包括第一牵伸辊31，第二牵伸辊组4包括第二牵伸辊41、设置于第二牵伸辊41下游的第三牵伸辊42。
需要说明的是，本实施例中的第一牵伸辊31、第三牵伸辊42的轴中心在同一平面上。这样可以使得经过第一牵伸辊31、第二牵伸辊41、第三牵伸辊42的初生丝受到的与初生丝接触的辊的作用力最小，避免了初生丝受力过大易引起的损坏。
需要说明的是，本实施例中的第二牵伸辊41可移动。第二牵伸辊41可移动，机械牵伸装置1开始进行牵伸工作前，便于将初生丝引入到机械牵伸装置1中。
优选的是，第三牵伸辊42与第二牵伸辊41的转速比为(1.5～2.5):1。第三牵伸辊42与第二牵伸辊41不同的转速比的设定，可以得到不同纤度的单丝。需要说明的是，本实施例中的第三牵伸辊42与第二牵伸辊41的转速比为1.5:1。
优选的是，第二牵伸辊41、第三牵伸辊42的转速不高于1500转/分钟。需要说明的是，本实施例中的第三牵伸辊42的转速为1000转/分钟。
如图3、4所示，需要说明的是，本实施例中的复合牵伸系统还包括支架，机械牵伸装置1和气流牵伸装置2设置于同一支架上，气流牵伸装置2位于机械牵伸装置1下方。气流牵伸装置2位于机械牵伸装置1下方，有利于经过机械牵伸装置1牵伸得到单丝进入到气流牵伸装置2中。
需要说明的是，本实施例中的机械牵伸装置1包括牵伸辊10，牵伸辊10通过其外周面的辊接触壁与初生丝接触牵伸，牵伸装置还包括对牵伸辊10的辊接触壁进行调节温度的调温机构。具体的，本实施例中的牵伸装置的牵伸辊10包括第一牵伸辊31、第二牵伸辊41、第三牵伸辊42。通过调温机构对牵伸辊10的辊接触壁调节温度，该牵伸装置可以通过与纺丝直接接触的方式对纺丝进行升温或降温，这种直接接触的方式升降温有利于通过牵伸装置更好的控制纺丝的温度，而且接触式升温或降温调节温度更加迅速、准确，提高了纺丝质量。
如图1、2所示，需要说明的是，本实施例中的调温机构包括中空的管道6，调温剂流过管道6，管道6设置于牵伸辊10内部，管道6与辊接触壁接触调节温度。经过调温源11制冷或加热的调温剂在管道6内流动以对辊接触壁调节温度。具体的，本实施例中的第一牵伸辊组3为冷却辊组，第二牵伸辊组4为加热辊组。调温机构包括第一调温机构7、第二调温机构8、第三调温机构9，第一调温机构7的中空的管道6设置于第一牵伸辊31内部，第一调温剂经过冷源制冷后流入第一调温机构7的中空的管道6，第一调温机构7调节第一牵伸辊31降温，当第一调温机构7调节第一牵伸辊31的辊接触壁对纺丝中的初生丝的大分子链进行冷却，则很快使得初生丝迅速冷却，达到冷却要求。第二调温机构8的中空的管道6设置于第二牵伸辊41内部，第二调温剂经过冷源制冷后流入第二调温机构8的中空的管道6，第二调温机构8调节第二牵伸辊41升温；第三调温机构9的中空的管道6设置于第三牵伸辊42内部，第三调温剂经过冷源制冷后流入第三调温机构9的中空的管道6，第三调温机构9调节第三牵伸辊42升温；当第二调温机构8调节第二牵伸辊41的辊接触壁对初生丝加热、第三调温机构9调节第三牵伸辊42的辊接触壁对初生丝进行加热，则使得初生丝的丝束容易被牵伸。
如图2所示，需要说明的是，本实施例中的牵伸辊10包括转轴12和轴承13，转轴12通过轴承13与驱动机构连接，驱动机构用于驱动转轴12旋转，机械牵伸装置1还包括辅助调温机构14，辅助调温机构14用于对轴承13降温。通过辅助调温机构14可以防止轴承13温度过高，提高轴承13的使用寿命。
需要说明的是，本实施例中的辅助调温机构14包覆于轴承13的外周面，辅助调温机构14通过与轴承13接触对轴承13降温。
聚丙烯长丝针刺土工布纺丝包括以下步骤：
(1)将聚丙烯切片喂入双螺杆挤压机，双螺杆挤压机对原料进行加热熔融，使之变成熔体；再通过熔体过滤器进行过滤、计量泵计量后，进入纺丝箱体纺丝，再经侧吹风冷却后进入本实施例中的复合牵伸系统；
(2)复合牵伸系统包括机械牵伸装置1和气流牵伸装置2。机械牵伸装置1包括3个牵伸辊10，分别为第一牵伸辊31、第二牵伸辊41、第三牵伸辊42，牵伸辊10为不锈钢材质，表面镀上陶瓷，第一牵伸辊31内部通循环的冷却水，经过侧吹风冷却的初生丝的丝束往往达不到冷却的效果，需要第一牵伸辊31加强冷却，使得初生丝大分子链迅速冷却，第二牵伸辊41、第三牵伸辊42内部通循环的导热油加热初生丝，保证在牵伸过程中丝束容易被牵伸，通过第二牵伸辊41、第三牵伸辊42不同的速比设定，可以得到不同纤度的单丝；
(3)气流牵伸装置2在机械牵伸装置1之后，气流牵伸装置2借助气流牵伸进行摆丝成网。
通过本实施例中的复合牵伸系统对纺丝进行牵伸后，得到的单丝的纤度为4～11dtex，单丝断裂强度≥3.5cN/dtex，将单丝做成聚丙烯长丝针刺土工布的拉伸强度达到国标GB/T17639-2008要求。
将单丝做成3种不同规格的聚丙烯长丝针刺土工布，分别得到测试值1、测试值2、测试值3，如下表1所示。
表1
通过本实施例中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，解决了现有技术中聚丙烯切片纺粘法气流拉伸后，单丝的强度不能达到≥3.5g/d以及聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达不到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-2008标准的两个难题，本实施例中的复合牵伸系统为工业化生产纺粘高强度粗旦聚丙烯针刺土工布解决了最主要的技术难题。通过本实施例中的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统得到的单丝的强度≥3.5g/d，且由该单丝织成的聚丙烯纺粘针刺土工布的拉伸强度达到长丝纺粘针刺非织造土工布的国标GB/T17639-1998标准，因此本实施例能够创造非常好的经济效益和社会效益。
实施例2
本实施例提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，本实施例中的复合牵伸系统与实施例1中的区别为：本实施例中的第一牵伸辊组对单丝的冷却温度为90℃，第二牵伸辊组对单丝的加热温度为280℃；第三牵伸辊与第二牵伸辊的转速比为2.5:1；第三牵伸辊的转速为1200转/分钟。本实施例中的气流牵伸装置产生的气流牵伸速度为1500米/分钟。
实施例3
本实施例提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，本实施例中的复合牵伸系统与实施例1中的区别为：本实施例中的第一牵伸辊组对单丝的冷却温度为110℃，第二牵伸辊组对单丝的加热温度为220℃；第三牵伸辊与第二牵伸辊的转速比为2:1；第三牵伸辊的转速为1500转/分钟。本实施例中的气流牵伸装置产生的气流牵伸速度为2000米/分钟。
实施例4
本实施例提供一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝机，包括实施例1～3的复合牵伸系统。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，其特征在于，包括机械牵伸装置和设置于所述机械牵伸装置下游的气流牵伸装置，所述机械牵伸装置用于对初生丝进行牵伸得到单丝，所述气流牵伸装置用于通过气流使得所述单丝摆丝成网。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯长丝针刺土工布纺丝用复合牵伸系统，其特征在于，所述气流牵伸装置的牵伸速度高于所述机械牵伸装置的牵伸速度5～10％。
3.根据权利要求1或2所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述机械牵伸装置包括第一牵伸辊组、设置于所述第一牵伸辊组下游的第二牵伸辊组，所述第一牵伸辊组用于对初生丝进行冷却定型，所述第二牵伸辊组用于对冷却定型后的初生丝进行牵伸。
4.根据权利要求3所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述第一牵伸辊组对初生丝的冷却温度为90～110℃，所述第二牵伸辊组对初生丝的加热温度为220～280℃。
5.根据权利要求3所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述第一牵伸辊组包括第一牵伸辊，所述第二牵伸辊组包括第二牵伸辊、设置于所述第二牵伸辊下游的第三牵伸辊。
6.根据权利要求5所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述第一牵伸辊、所述第三牵伸辊的轴中心在同一平面上；优选的是，所述第二牵伸辊可移动。
7.根据权利要求1或2所述的复合牵伸系统，其特征在于，还包括支架，所述机械牵伸装置和所述气流牵伸装置设置于同一支架上，所述气流牵伸装置位于所述机械牵伸装置下方。
8.根据权利要求1或2所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述机械牵伸装置包括牵伸辊，所述牵伸辊通过其外周面的辊接触壁与初生丝接触牵伸，所述牵伸装置还包括对所述牵伸辊的辊接触壁进行调节温度的调温机构。
9.根据权利要求8所述的复合牵伸系统，其特征在于，所述调温机构包括中空的管道，调温剂流过所述管道，所述管道设置于所述牵伸辊内部，所述管道与所述辊接触壁接触调节温度。
10.一种聚丙烯长丝针刺土工布纺丝机，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的复合牵伸系统。
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