CN107779967A - 一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，属于干法腈纶技术领域。其特征在于，制备工艺为：将干法腈纶采用七辊牵伸装置对烘干后的干法腈纶丝束进行牵伸，并将牵伸后的干法腈纶丝束经过130℃~160℃的紧张热定型后，再在0.10MPa~0.16MPa蒸汽下进行1min~3min的松弛热定型即得。采用七辊牵伸的方式，选取合适的牵伸倍数，对纤维牵伸、热定型工艺及设备进行调整，使纤维的打结强度和打结伸长的乘积≤35，沸水收缩率<4%。生产出的产品达到了纤维抗起球的效果，适应了市场的需要，大大地提高干法腈纶的附加值，促进了干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域。

Description

一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺

技术领域

一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，属于干法腈纶技术领域。

背景技术

腈纶是纺织加工的重要原材料。随着我国加入世界贸易组织和科学技术的不断发展，国内外市场竞争日趋激烈，腈纶产品无论在品种、规格上，还是在加工工艺、性能风格上，都有了巨大的变化。自2008年以来每年腈纶进口量维持在在18~19万吨，且60%以上为高附加值产品。腈纶成为我国化纤产品中为数不多的进口依赖度较高的行业，是化纤几大品种中唯一没有实现净出口的产品。生产特殊性能的产品，适应市场的需要，提高干法腈纶的附加值成为国内干法腈纶生产厂家迫在眉睫的任务。

织物抗起球是高档织物必须具备的性能。纤维不具备抗起球的功能，织物在使用过程中表面会产生大量纤维球粒，不仅严重影响织物的外观和穿着舒适性，也阻碍了干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域。

随着纺织品向高端高附加值发展，国内抗起球腈纶的加工量每年以15%左右的增速在增长。目前国内抗起球腈纶纤维主要从日本、韩国等国家和地区进口，国产抗起球腈纶只能满足10%左右国内市场需求。随着腈纶下游纺织品升级的要求增强，抗起球腈纶消费量会逐步增加，甚至会逐步替代常规腈纶产品。

目前降低纤维的起球性主要有三种途径，第一种是降低聚合物的分子量、适当加宽分子量分布；第二是提高聚合物中丙烯腈含量，降低第二单体含量；第三是增加热处理时的张力，改变后处理工艺。前两种方法均属于聚合物改性，聚合物改性生产风险大，且由于产量控制难度大、品种切换带来的生产组织和消耗高，从而造成成本的增加。

通过对所查文献和专利的研究，了解到通过对纤维后处理改性制备抗起球腈纶的关键技术是解决纤维沸水收缩率指标和纤维打结强度、打结伸长乘积之间的矛盾，与湿法腈纶纺丝成形工艺相比，普通干法腈纶在完全松弛的条件下进行热定型，沸水收缩率指标较低，但打结强度与打结伸长的乘积较高；且由于生产工序较多，生产连续性不高，每一工序的质量均匀性要求较高。但干法腈纶聚合物分子量低于湿法，且截面为犬骨形，在抗起球效果上有天然的优势。

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，提供一种通过聚合物后处理方式的变化达到抗起球效果的干法腈纶抗起球纤维的生产工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于，制备工艺为：对烘干后的干法腈纶丝束采用七辊牵伸的方式进行牵伸，并将牵伸后的干法腈纶丝束经过130℃~160℃的紧张热定型后，再在0.10MPa~0.16MPa蒸汽下进行1min~3min的松弛热定型即得。

本发明针对原干法腈纶生产工艺存在的不足，设计一种用于干法腈纶抗起球纤维的生产工艺技术，主要是通过聚合物后处理方式的变化，降低纤维的断裂功，使织物经过摩擦，伸出表面的纤维端在相互纠缠中所形成的绒毛经摩擦后自行脱落，从而达到纤维抗起球的效果，达到适应市场的需要，提高干法腈纶的附加值，促进干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域，提高企业效益的目的。借助于干法腈纶独特的犬骨形截面所具有的高输水性、柔软性、蓬松性和覆盖能力强等特点，采用七辊牵伸的方式，对烘干丝束采用七辊牵伸装置进行二次牵伸，并将二次牵伸后的丝束经过130~160℃的紧张热定型以及在0.10~0.16MPa蒸汽下进行1~3分钟的松弛热定型，通过对二次牵伸的温度、伸长倍数的控制，实现了干法腈纶产品抗起球的目的。本发明的原理是采用降低纤维断裂功的方法，在起球前纤维就断裂，自行脱落。所谓断裂功是指外力对纤维所作的总功，即纤维从拉伸到断裂时所吸收的总能量。用负荷-伸长曲线下面所包含的面积表示（见附图1）。本发明所生产出的产品送到下游用户进行染色、织片，整个工艺流程顺畅，原料可纺性较好，纱线上色正常，布片手感柔软、丰满。

优选的，所述的干法腈纶以丙烯腈、丙烯酸甲酯和苯乙烯磺酸钠三种单体聚合所得，其中丙烯腈所占的质量百分比为93%~94%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为5%~6.7%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.3%~0.7%。本发明以丙烯腈、丙烯酸甲酯和苯乙烯磺酸钠三种单体聚合得到的聚合物作纺丝原液，按上述配比制成的此干法腈纶能够更好的适应本发明的工艺过程，在经过本发明的工艺处理后能够将纤维断裂功降低至最适合抗起球布料的大小。

优选的，所述的七辊牵伸装置包括速度为20m/min~40m/min的冷辊牵伸机，速度为35m/min~60m/min、温度为130℃~145℃的第一热辊拉伸机和速度为30m/min~80m/min、温度为130℃~145℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机的牵伸比为1.4~1.7：1。本发明通过对烘干丝束进行二次牵伸，有效的降低纤维的钩接强度、钩接伸长、打结强度和打结伸长指标；配合二次牵伸后的丝束经过适当的紧张热定型和较短时间的松弛热定型，实现了沸水收缩率指标的控制以及打结强度、打结伸长乘积小于35的目标；采用倍数较低的二次牵伸倍数，抗起球产品的质量指标较好；按照GB/T4802.3-2008进行检测，抗起球纤维织出的织物抗起球等级在四级（含四级）以上。二次牵伸步骤采用七辊牵伸装置，七辊牵伸装置是指冷辊牵伸机和热辊拉伸机内均设有上四下三排布的七条辊。

优选的，在所述冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热。在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间设汽蒸箱加热，能够使温度的过渡平缓，增强二次牵伸的处理效果。

优选的，所述的第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热。

优选的，所述的紧张热定型和松弛热定型的步骤之间采用将干法腈纶丝束进入填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，卷曲速度为30m/min~80m/min。

优选的，所述的填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.5m/min~4.0m/min。

优选的，所述的松弛热定型为在蒸箱内保持蒸汽压力0.13MPa~0.14MPa定型1.6min~2.1min。

提供上述优选的紧张热定型和松弛热定型，能够更好的配合本发明的二次牵伸工艺，达到更好的抗起球效果。

与现有技术相比，本发明的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺所具有的有益效果是：本发明针对原干法腈纶生产工艺存在的不足，设计一种用于干法腈纶抗起球纤维的生产工艺技术，主要是通过聚合物后处理方式的变化，降低纤维的断裂功，使织物经过摩擦，伸出表面的纤维端在相互纠缠中所形成的绒毛经摩擦后自行脱落，从而达到纤维抗起球的效果，达到适应市场的需要，提高干法腈纶的附加值，促进干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域，提高企业效益的目的。借助于干法腈纶独特的犬骨形截面所具有的高输水性、柔软性、蓬松性和覆盖能力强等特点，采用七辊牵伸的方式，对烘干丝束进行二次牵伸，配合紧张热定型和松弛热定型工艺，通过对二次牵伸的温度、伸长倍数的控制，实现了干法腈纶产品抗起球的目的。本发明的原理是采用降低纤维断裂功的方法，在起球前纤维就断裂，自行脱落。所谓断裂功是指外力对纤维所作的总功，即纤维从拉伸到断裂时所吸收的总能量。本发明所生产出的产品送到下游用户进行染色、织片，整个工艺流程顺畅，原料可纺性较好，纱线上色正常，布片手感柔软、丰满。本发明生产出的产品达到了纤维抗起球的效果，适应了市场的需要，大大地提高干法腈纶的附加值，从而促进了干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域，对提高企业效益实现企业的可持续发展有着重要的意义。

附图说明

图1是本发明处理后的纤维的负荷-伸长曲线。

图2是本发明的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺的流程简图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

实施例1

结合附图2的工艺流程：1）按丙烯腈所占的质量百分比为93.5%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为6%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.5%，配料后进行聚合反应，得到聚合物；

2）聚合所得聚合物以此进行头道过滤、二道过滤、聚合物烘干、原液制备、原液过滤、纺丝、水洗牵伸丝束烘干、丝束装桶、丝束打包工序；

3）采用七辊牵伸的方式对干法腈纶丝束进行二次牵伸，七辊牵伸包括速度为25m/min的冷辊牵伸机，速度为40m/min、温度为140℃的第一热辊拉伸机和速度为35m/min、温度为140℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机牵伸比1.6：1，集束头数为2.5英寸×1（1股烘干丝束）；在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热；第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热；

4）将二次牵伸后的干法腈纶丝束进行140℃的紧张热定型；

5）将干法腈纶丝束进入速度为35m/min填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.5m/min；

6）蒸箱内在0.10MPa~0.12MPa蒸汽压力下进行2min的松弛热定型，再经落桶工序即得。

实施例2

结合附图2的工艺流程：1）按丙烯腈所占的质量百分比为93.6%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为5.0%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.4%，配料后进行聚合反应，得到聚合物；

2）聚合所得聚合物以此进行头道过滤、二道过滤、聚合物烘干、原液制备、原液过滤、纺丝、水洗牵伸丝束烘干、丝束装桶、丝束打包工序；

3）采用七辊牵伸的方式对干法腈纶丝束进行二次牵伸，七辊牵伸包括速度为30m/min的冷辊牵伸机，速度为45m/min、温度为135℃的第一热辊拉伸机和速度为50m/min、温度为135℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机牵伸比1.5：1，集束头数为2.5英寸×1（1股烘干丝束）；在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热；第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热；

4）将二次牵伸后的干法腈纶丝束进行150℃的紧张热定型；

5）将干法腈纶丝束进入速度为60m/min填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.8m/min；

6）蒸箱内在0.12MPa~0.14MPa蒸汽压力下进行2.5min的松弛热定型，再经落桶工序即得。

实施例3

结合附图2的工艺流程：1）按丙烯腈所占的质量百分比为93%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为6.3%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.7%，配料后进行聚合反应，得到聚合物；

2）聚合所得聚合物以此进行头道过滤、二道过滤、聚合物烘干、原液制备、原液过滤、纺丝、水洗牵伸丝束烘干、丝束装桶、丝束打包工序；

3）采用七辊牵伸的方式对干法腈纶丝束进行二次牵伸，七辊牵伸包括速度为35m/min的冷辊牵伸机，速度为50m/min、温度为142℃的第一热辊拉伸机和速度为60m/min、温度为142℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机的牵伸比为1.65：1，集束头数为2.5英寸×1（1股烘干丝束）；在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热；第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热；

4）将二次牵伸后的干法腈纶丝束进行155℃的紧张热定型；

5）将干法腈纶丝束进入速度为60m/min填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.8m/min；

6）蒸箱内在0.14MPa~0.16MPa蒸汽压力下进行1.3min的松弛热定型，再经落桶工序即得。

实施例4

结合附图2的工艺流程：1）按丙烯腈所占的质量百分比为94%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为5.7%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.3%，配料后进行聚合反应，得到聚合物；

2）聚合所得聚合物以此进行头道过滤、二道过滤、聚合物烘干、原液制备、原液过滤、纺丝、水洗牵伸丝束烘干、丝束装桶、丝束打包工序；

3）采用七辊牵伸的方式对干法腈纶丝束进行二次牵伸，七辊牵伸包括速度为20m/min的冷辊牵伸机，速度为35m/min、温度为130℃的第一热辊拉伸机和速度为30m/min、温度为130℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机牵伸比1.4：1，集束头数为2.5英寸×1（1股烘干丝束）；在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热；第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热；

4）将二次牵伸后的干法腈纶丝束进行160℃的紧张热定型；

5）将干法腈纶丝束进入速度为30m/min填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.5m/min；

6）蒸箱内在0.14MPa~0.16MPa蒸汽压力下进行1min的松弛热定型，再经落桶工序即得。

实施例5

结合附图2的工艺流程：1）按丙烯腈所占的质量百分比为93%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为6.7%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.3%，配料后进行聚合反应，得到聚合物；

2）聚合所得聚合物以此进行头道过滤、二道过滤、聚合物烘干、原液制备、原液过滤、纺丝、水洗牵伸丝束烘干、丝束装桶、丝束打包工序；

3）采用七辊牵伸的方式对干法腈纶丝束进行二次牵伸，七辊牵伸包括速度为40m/min的冷辊牵伸机，速度为60m/min、温度为145℃的第一热辊拉伸机和速度为80m/min、温度为145℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机牵伸比1.7：1，集束头数为2.5英寸×1（1股烘干丝束）；在冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热；第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热；

4）将二次牵伸后的干法腈纶丝束进行130℃的紧张热定型；

5）将干法腈纶丝束进入速度为80m/min填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为4.0m/min；

6）蒸箱内在0.10MPa~0.12MPa蒸汽压力下进行3min的松弛热定型，再经落桶工序即得。

对比例1

工艺流程和工艺条件同实施例1，不同的是：冷辊牵伸机的速度为10m/min，第一热辊拉伸机的速度为10m/min、温度为170℃，第二热辊拉伸机的速度为10m/min、温度为170℃；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机牵伸比3：1。

对比例2

工艺流程和工艺条件同实施例1，不同的是：在二次牵伸后的干法腈纶丝束仅进行130℃~160℃的紧张热定型，没有松弛热定型。

对比例3

工艺流程和工艺条件同实施例1，不同的是：在二次牵伸后的干法腈纶丝束仅在0.10MPa~0.12MPa蒸汽压力下进行3min的松弛热定型，没有紧张热定型。

各实施例和对比例所得纤维质量指标如表1。

表1

本工艺技术借助于干法腈纶独特的犬骨形截面所具有的高输水性、柔软性、蓬松性和覆盖能力强等特点，以丙烯腈、丙烯酸甲酯和苯乙烯磺酸钠三种单体聚合得到的聚合物作纺丝原液。采用七辊牵伸的方式，选取合适的二次牵伸倍数，对纤维二次牵伸、热定型工艺及设备进行调整，使纤维的打结强度和打结伸长的乘积≤35，沸水收缩率<4%。对抗起球毛条进行试生产及用户试纺，使织成的织物抗起球性能达4级以上（依据GB/T4802.3-2008）。生产出的产品达到了纤维抗起球的效果，适应了市场的需要，大大地提高干法腈纶的附加值，促进了干法腈纶纺织品进入高档纺织产品领域。对比例在未经过适当的二次牵伸或后续处理时，所具有性能无法解决起毛球的问题。

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 (8)

1.一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于，制备工艺为：对烘干后的干法腈纶丝束采用七辊牵伸装置进行牵伸，并将牵伸后的干法腈纶丝束经过130℃~160℃的紧张热定型后，再在0.10MPa~0.16MPa蒸汽下进行1min~3min的松弛热定型即得。

2.根据权利要求1所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的干法腈纶以丙烯腈、丙烯酸甲酯和苯乙烯磺酸钠三种单体聚合所得，其中丙烯腈所占的质量百分比为93%-94%，丙烯酸甲酯所占的质量百分比为5%~6.7%，苯乙烯磺酸钠所占的质量百分比为0.3%~0.7%。

3.根据权利要求1所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的七辊牵伸装置包括速度为20m/min~40m/min的冷辊牵伸机，速度为35m/min~60m/min、温度为130℃~145℃的第一热辊拉伸机和速度为30m/min~80m/min、温度为130℃~145℃的第二热辊拉伸机；其中冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机的牵伸比为1.4~1.7：1。

4.根据权利要求3所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：在所述冷辊牵伸机与第一热辊拉伸机之间采用汽蒸箱加热预热。

5.根据权利要求3所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的第一热辊拉伸机和第二热辊拉伸机使用高频电加热。

6.根据权利要求1所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的紧张热定型和松弛热定型的步骤之间采用将干法腈纶丝束进入填塞箱式卷曲机的方式进行卷曲，卷曲速度为30m/min~80m/min。

7.根据权利要求6所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的填塞箱式卷曲机上的冷却输送装置的输送带的速度为3.5m/min~4.0m/min。

8.根据权利要求1所述的一种干法腈纶抗起球纤维的生产工艺，其特征在于：所述的松弛热定型为在蒸箱内保持蒸汽压力0.13MPa~0.14MPa定型1.6min~2.1min。