CN107974724B

CN107974724B - 基于聚酯的人造丝的制备方法及产品

Info

Publication number: CN107974724B
Application number: CN201710730726.4A
Authority: CN
Inventors: 牟传武
Original assignee: Shandong Fuente Polymer Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Guoen Sports Lawn Co ltd
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2037-08-23
Also published as: CN107974724A

Abstract

本发明涉及一种基于聚酯的人造丝的制备方法和产品，所述人造丝为弯曲丝或直丝，本发明通过熔融挤出方式，以聚酯为原料，稳定地制备了人造草丝，同时，本发明还进一步提供了基于该人造草丝的草坪或地毯。

Description

基于聚酯的人造丝的制备方法及产品

技术领域

本发明涉及基于聚酯的人造丝的制备方法及产品，属于高纤度长丝生产领域,特别涉及人造草坪与地毯的人造草丝产品领域。

背景技术

人造草丝最初所使用的材料为尼龙(PA)。尼龙为草丝材料使用初期阶段(起步阶段)，初期时期、草丝采用尼龙6制作而成；制作而成的草丝形状类似于地毯。目前，人造草丝从第一代人造草丝演变到第三代人造草丝，人造草丝由起初的尼龙材料，发展到现下使用的聚乙烯和聚丙烯材料。

人造草丝目前有三类产品，分为开网丝、直丝、弯曲丝。主材料为PE、PP与PA。其中开网丝主要采用PE材质，直丝主要采用PE材质，弯曲丝主要采用PP材质，小部分采用PA材质，其纤度一般在单根250Dex～1500Detx，其颜色用色母混合后融溶挤出，PP与PE材质的人造草丝不支持染色。

PE材质的人造草丝手感比较柔软，其外观和运动性能较为接近天然草。一般草丝铺装基础上加入橡胶颗粒；橡胶颗粒的运用，大大提升了草丝的使用性能，草丝弹性性能加强、运动性能提高。但PE存在对环境应力(化学与机械作用)很敏感，抗磨性能差，耐热老化性差，强度较低的缺点。

PP材质的人造草丝主要用于弯曲丝，其硬度高于PE，聚丙烯制成的草丝，外观类似于仿真人造草丝。与尼龙原料的草丝相比，聚丙烯草丝相对较为柔软，但是其耐磨性能还要低于PE，抗老化性能更差，并不适宜室外场地，尤其是运动场地的铺装；此外，聚丙烯草丝撕扯力度不够、易撕裂；撕裂的草丝可能会通过风、呼吸吸入人体，损害人体健康。

PA材质的人造草丝在强度、耐磨性、耐候性各方面都表现优异，并且支持染色，是目前最佳的人造草丝材料，但是由于其价格过高，只在高尔夫领域，以及欧美发达国家有小量的应用，无法推广普及。

另一方面，虽然纺织行业长丝纺丝技术较为成熟，可以生产多种材质的不同纱线，但是其发展方向主要为低纤度的长丝，应用于室内地毯、服装等领域，纱线纤度单根在10Dtex以下，由于生产工艺和特别是产品使用要求差异较大，与人造草丝行业目前未有交集，尚难以将两个领域的生产方式进行有效借鉴。

参考文献1公开了一种聚烯烃类草丝纤维及其制备方法，其草丝纤维是将聚烯烃树脂、功能型母粒、加工助剂混合后经熔融、冷却、拉伸、加热定型制备而得，其所具体使用的聚烯烃为低密度聚乙烯(LLDPE)以及聚丙烯(PP)，主要是对草丝的力学性能和抗老化性进行了改进。

参考文献2公开了一种用于制备人造草丝的熔融纺丝设备，所述熔融纺丝设备包括依次设置的螺杆挤出机、水浴冷却装置、拉伸装置、定型装置及卷绕装置,所述螺杆挤出机包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具。其使得挤出的熔体组分能够充分均匀混合，提高了人造草丝的品质。但其所针对的聚合物原料为低密度聚乙烯(LLDPE)。

此外，参考文献3和参考文献4分别公开了一种人造草丝的挤出装置，涉及特定的结构或配置的螺杆、挤出模头或纺丝装置，但并没有提及针对聚酯原料。

参考文献5公开了一种耐磨人造草丝纤维，由基体树脂60-95份,耐磨母粒1-10份等制成挤出原料；所述的耐磨母粒含有硅酮粉。其所使用的基体树脂依然局限于聚乙烯类材料。

参考文献6公开一种可降解人造草丝，其原料以聚乳酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯为必要原料，经常规熔融纺丝工艺得到。其主要着眼于可降解性，对制备工艺并无特定的要求。

因此，在提供一种综合使用性能优异、安全可靠以及成本低廉的人造草丝的稳定制备方法及产品方面，目前的研究并不能说是充分的。

参考文献1：CN101050562A

参考文献2：CN104342769A

参考文献3：CN104294386A

参考文献4：CN104264254A

参考文献5：CN102493011A

参考文献6：CN102797073A

发明内容

发明要解决的问题

针对传统以聚乙烯、聚丙烯以及聚酰胺类材料在草丝制品中所体现的不足，本发明主要提供了一种基于聚酯的人造丝的制备方法和产品，所述方法能够稳定、高速的制备基于聚酯尤其是基于涤纶的人造丝，所得到的人造丝具有改进的力学性能、耐磨性、耐热性、弹性且制备成本低廉。

同时根据本发明的方法，实现人造草丝的直丝、弯曲丝产品的生产，并可以采用改性聚酯为主原料，实现可染色的人造草丝产品的稳定生产。

用于解决问题的方案

本发明首先提供了一种基于聚酯的人造丝(弯曲丝)的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)将包括聚酯树脂以及任选的助剂形成的混合物进行熔融挤出；

2)将步骤1)得到的挤出物经过冷定型和热牵伸处理；

3)对经过步骤2)的处理物进行热定型处理；

4)将所述热定型后的处理物进行卷曲变形处理以得到弯曲丝，

其中，步骤1)中，所述熔融挤出可以在挤出机中进行，所述人造丝的单根纤度为200Dtex-1500Dtex。

根据以上的方法，在步骤1)中，还包括聚酯树脂预结晶的步骤和/或对所述混合物进行干燥的步骤。

根据以上的方法，在步骤2)中，所述冷定型在冷水中进行，所述冷水的温度为18-35℃，优选为20-30℃。

根据以上所述的方法，在步骤2)中，所述热牵伸在热水中进行，所述热水温度为93-99℃，优选为95-98℃，所述牵伸倍数为3.5-4.5倍，牵伸速率为150-320m/min。

根据以上所述的方法，在步骤3)中，所述热定型处理为使用双热辊加热的热定型处理，所述双热辊温度均为150-170℃，转速差为0.8-1.2m/min。

根据以上所述的方法，在步骤4)中，所述卷曲变形处理在稳定的气流和加热下进行，所述气流的气压为3.5-5MPa，所述加热的温度为160-180℃。

根据以上所述的方法，在步骤4)之后还包括冷却、收卷的步骤。

根据以上所述的方法，步骤1)中所述助剂包括色母料。

进一步，本发明还提供了一种基于聚酯的人造丝(直丝)的制备方法，所述方法包括如下步骤：

i)将包括聚酯树脂以及任选的助剂形成的混合物进行熔融挤出；

ii)将步骤i)得到的挤出物经过冷定型和预热除湿处理；

iii)对经过步骤ii)的处理物进行牵伸和热定型处理；

其中，步骤1)中，所述熔融挤出可以在挤出机中进行，所述人造丝的单根纤度为600Dtex-2500Dtex。

根据以上的方法，在步骤i)中，还包括聚酯树脂预结晶的步骤和/或对所述混合物进行干燥的步骤。

根据以上的方法，在步骤ii)中，所述冷定型在冷水中进行，所述冷水的温度为18-35℃，优选为20-30℃。

根据以上的方法，在步骤ii)中，所述预热除湿处理为在温度为80-90℃条件下，去除被处理物中的水分。

根据以上的方法，在步骤iii)中，使用牵伸辊和热定型辊分别进行所述牵伸和所述热定型处理，所述牵伸的倍数为4.5-6.5倍，牵伸速率为200-320m/min，牵伸温度为105℃-115℃，所述热定型温度为110℃-120℃。

根据以上所述的方法，在步骤iii)之后还包括冷定型、收卷得到直丝的步骤，所述冷定型优选使用三辊冷定型处理。

进一步，本发明提供了一种基于聚酯的人造丝，包括弯曲丝或直丝，其是根据以上任一的方法所得到的。

此外，本发明还提供了一种制品，所述制品为人造草坪或地毯，所述制品包括根据以上所述的人造丝。

发明的效果

本发明中，采用以聚酯作为主原料进行人造丝的制备，使用本发明的制备方法，克服了以往生产中的聚酯材料难以稳定加工的缺点，实现人造草丝的直丝、弯曲丝产品的稳定、高速生产，并可以采用改性聚酯(例如改性PET)为主原料，实现可染色的人造草丝产品的生产。通过本发明所使用的生产方法得到的人造丝，在用于人造草丝时，具备如下方面的有点：

1)优异的拉伸强度：涤纶纤维的拉伸强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍；

2)良好的耐热性：由于涤纶纤维本身可在70～170℃使用，是合成纤维中耐热性和热稳定性最好的，因此，根据本发明制备方法得到的人造丝对室外环境适应性好，适合室外应用；

3)优异的弹性：涤纶的弹性接近羊毛，对于人造草丝弯曲丝产品来说，其良好的热塑性，可以保证弯曲丝的回缩一致性的保持；

4)良好的耐磨性：涤纶的耐磨性仅次于PA，在合成纤维中居第二位，由于室外运动场地草坪要求高耐磨性，因此涤纶纤维是较好的选择；

5)虽然涤纶纤材料的吸水性较差，染色能力弱，但是在本发明中可以通过现在已经成熟的阳离子改性的方法，在人造丝的制备中对涤纶材料进行染色，实现人造丝例如人造草丝，人造草坪等的任意持久染色；

6)涤纶原料的价格低廉，供应广泛，很容易获取，可以支持大规模生产。

附图说明

图1：第一实施方式中热定型中可以使用的热辊

图2：第二实施方式中的牵伸、热定型步骤中可以选用的包括热辊的设备

图3：第一实施方式中的基于聚酯的人造丝(弯曲丝)的制备过程流程图

图4：第二实施方式中的基于聚酯的人造丝(直丝)的制备过程流程图

具体实施方式

以下，将对本发明的具体实施方式进行具体说明，需要说明的是，本发明的实施方式并非局限于以下说明，因此，以下说明也不应视为对本发明的所有可实施的形态进行了限制。另外，除非有特殊说明，下文出现的单位名称均为国际单位名称。

<第一实施方式>

在本发明的第一实施方式中，本发明提供了一种基于聚酯的人造丝(弯曲丝)的制备方法、得到人造丝以及基于该人造丝而获得的人造草坪或地毯。其总体上的制备过程例如具有如图3所示的流程图。

原料

适用于本发明的原料为基于聚酯的树脂混合物原料。所述混合物中，包括聚酯以及任选的助剂(也可以叫做添加剂、辅料等)。

聚酯，一般是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。用于本发明的聚酯树脂组合物的聚酯树脂使用通常的热塑性聚酯树脂，对其没有特别限制。例如，可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯等聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯；聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等聚萘二甲酸亚烷基二醇酯等芳香族聚酯；聚酯的构成成分与其他酸成分和/或二醇成分(例如间苯二甲酸、己二酸、癸二酸、戊二酸、二苯基甲烷二羧酸、二聚酸之类的酸成分，六亚甲基二醇、双酚A、新戊二醇环氧烷加合物之类的二醇成分)共聚合而获得的聚醚酯树脂；聚羟基丁酸酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚乳酸树脂、聚苹果酸、聚羟乙酸、聚二噁烷酮(polydioxanone)、聚(2-氧杂环丁酮)等分解性脂肪族聚酯；芳香族聚酯/聚醚嵌段共聚物、芳香族聚酯/聚内酯嵌段共聚物、聚芳酯等广义的聚酯树脂。其中，优选使用选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中的一种以上的聚酯树脂。尤其，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)因发明效果显著而更优选使用，更尤其的，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)最为优选。

另外，上述聚酯树脂可以是单独的均聚物，或者是多种树脂的共混物，或者它们的共聚物。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的可以形成共混物。在本发明的一些优选的实施方案中，当聚酯树脂为各种聚酯树脂的共混物时，聚对苯二甲酸乙二醇酯占聚酯树脂总重量的约50％以上，优选的为70％以上，最优选为90％以上。再例如聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚四亚甲基二醇的共聚物等也可以被用作本发明的原料树脂。在本发明的一些优选的实施方案中，当聚酯树脂含有聚对苯二甲酸乙二醇结构的共聚物时，聚对苯二甲酸乙二醇酯结构占聚酯树脂总重量的约50％以上，优选的为70％以上，最优选为90％以上。

在本发明的一些优选的实施方案中，出于着色效果的考虑，本发明所使用的聚酯优选为通过阳离子改性的聚酯，阳离子改性涤纶长丝是用在聚酯切片中引入了带有极性基(-SO₃Na)纺制的一种新型涤纶产品，其外观与普通涤纶长丝无区别，但是由于采用了离子改性，不仅大大改善了纤维的吸色性能，而且降低了结晶度而使染料分子易于渗透，使得纤维容易染色，吸色率提高，吸湿性也有改善；这种纤维既保证阳离子易染，同时又可增加纤维的微孔，提高纤维上染率、透气性、吸湿性，从而进一步适应聚酯纤维的仿真丝化。由于染出鲜艳的色彩,并且包谱多，色牢度高，因此特别适合作为人造草坪的加工原料。

此外，在不破坏本发明效果的基础上，树脂基体中还可以使用其他的热塑性树脂，如聚乙烯、聚丙烯等，优选的，当树脂基体存在除了聚酯以外的其他热塑性树脂时，基于树脂基体的总质量，聚酯含量为80％以上，优选为90％以上，更优选为95％以上。

在上述树脂基体中可以任选的添加本领域常规的助剂，如色母料、抗氧化剂、紫外线吸收剂、受阻胺化合物、重金属钝化剂、结晶成核剂、阻燃剂、金属皂、填充剂、爽滑剂、抗静电剂、(不同于色母料的)其他的颜料染料、增韧剂等。

原料的处理对于制备基于聚酯的人造草丝也是重要的。鉴于聚酯尤其是涤纶材料本身的特性，因此，在使用前，首先需要将涤纶原料切片，使用预结晶设备进行预结晶。在本发明的一些优选的实施方案中，选择适合人造草丝纺丝的涤纶切片材料；涤纶切片的粘度在0.5R.V.～0.7R.V.(相对粘度)之间，对于生产可印染的人造草丝，则需要选择支持常温常压染色的阳离子改性切片。预结晶过程在规定的工艺下，典型地如在100℃～140℃，经过2～5小时，可以完成预结晶。

对于原料各组分之间的共混，只要能够满足本发明的效果，对共混的方式没有特别的限定。可以根据要目标纱线种类，称重添加辅料，如色母、消光剂、增韧剂，爽滑剂等。可以在将树脂切片、预结晶后、且在加入挤出机之前进行共混，也可以将各组分在挤出机入料口处共混。在本发明一些优选的实施方案中，使用螺杆式烘料混料机，在规定的工艺下(160℃～180℃，3.5-4.5小时)进行混料烘料。

烘料完成后，需要将原料混合物输送到保温设备中，利用吸料机输送到料斗，整个过程中，料温例如需要保持到120℃以上，以保持原料混和物的干燥。对于保温设备，只要满足必要的干燥条件，本发明就没有特别的限定，可以使用本领域常用的通风保温箱或者真空保温箱等。

熔融挤出

聚酯混合物的挤出，尤其是基于涤纶的混合物的挤出，需要考虑熔体对于挤出设备的腐蚀性以及考虑挤出时的熔体稳定性。

由于涤纶熔融后粘度较低，在本发明的一些优选的实施方案中，考虑到对于单螺杆技术而言，较难形成稳定的压力，无法稳定生产，因此，单螺杆不作为有利的可选设备。此外，且由于涤纶材料的特质，容易粘铁，对螺杆有一定的腐蚀性，因此需要更改螺杆材质，重新设计螺杆结构增加推力，防止螺杆打滑。

因此，在本发明一些优选的实施方案中，对于挤出机的硬件要求存在如下方面：需要采用适用于涤纶挤出的螺杆，其材质可选为高碳钢材质，典型地，例如螺杆筒材质为38CrMoALA高碳钢螺杆，经过处理耐磨损，耐腐蚀，螺杆可以采用双流道，高压缩，高混合设计，这种这样的螺杆结构一方面可以增加推进，减少料筒间隙，保证在螺杆内形成稳定的压力，并防止熔体回流，同时增加多种混拌功能，增强原料的混拌，减少色丝出现色差可能性。

在本发明优选的一些实施方案中，所述螺杆长径比为25-35:1，优选为28-35:1，更优选为29:1、30:1或31:1，增加推动部分的螺纹深度为16-16.5mm，优选为16.20mm、16.25mm或16.30mm，按照本发明的观点，以上特定的设定可以增加低粘度原料的推力。同时，在一些优选的实施方案中，螺杆设置双混炼头，增加混拌功能并形成更稳定的螺杆内压力，料筒与螺杆之间间距缩小为：0.13-0.15mm，以防止低粘度材料回流。

同样由于涤纶材料粘度低，在挤出机的模头处不宜形成压力，且在喷丝板处不宜形成稳定的丝条，因此可以根据实际生产状况的需要，调整模头结构和喷丝板，增加模头压力，在喷丝板眼建立较大的剪切力，以形成稳定的丝条。

因此，在本发明的一些优选的实施方案中，对于模头优选如下设计：

模头结构要保证熔体流道的合理设计，压力分布均匀，并在较低的熔体粘度下，可以形成稳定的挤出压力。可以根据具体挤出的需要对喷丝板板孔的孔距进行调整，以形成较大的剪切力，保证形成稳定的丝条。

本发明中，根据不同的原料，可以设计不同的熔融挤出工艺，如在挤出机中优选的包括若干加热温区。在本发明中以涤纶作为树脂原料的实施方案中，典型地，挤出机的主机可设置八个温区，其中螺杆4个温区、连接区2个、计量泵1个，模头1个，调整各个，泵前压力设置为4MPa。对于各温区的加热温度，只要满足稳定挤出的要求，可以使用本领域常用的温度设置。

冷定型和热牵伸

将熔体从挤出机挤出后，由于对于人造丝尤其是人造草丝的纤度要求较高，因此优选采用冷水箱冷却定型处理，而不宜采用冷风定型技术。所述的冷定型是指在相对于挤出温度较低的温度下对挤出物(丝或条)进行定型。冷水箱应实现冷水循环制冷，水面同时保持平稳无波动。牵引辊与提丝辊一体化设计。典型地，为了保证稳定的生产，可以采用七辊结构，以保障纱线不打滑。如上所述，典型的，冷定型可以在冷水中进行，其中所述冷水的温度，在本发明一些优选的实施方案中为18-35℃，优选为20-30℃。在这样的温度下进行冷定型能够对聚酯、尤其是涤纶进行良好的结晶定型。

在本发明的一些优选的实施方案中，使用冷水箱进行冷定型时，工艺上，优选，模头喷丝板距离冷水箱水面距离应在1cm之内，同时，冷水箱冷却结晶工艺温度优选控制在上述的温度范围之内。

将经过冷定型处理的处理物(丝或条)进行热牵伸处理。本发明所述的热牵伸，可以在热水中进行。

典型地，在热牵伸处理中，由于涤纶弯曲丝牵伸倍数达到4倍左右即可，因此可以用常规热水箱实现牵伸工艺。牵伸在牵伸辊的作用下进行，例如牵伸辊采用七辊设计，以防止纱线牵伸打滑。由于工艺速度较高，因此应采用硬皮带传送设计，不宜采用齿轮箱或平皮带设计，以保证传送运行的可靠性。

在所述热牵伸处理中，牵伸倍数为3.5-4.5倍，优选为3.8-4.2倍，进一步优选为4～4.2倍，牵伸辊速度需要达到150m/min以上，优选为200～320m/min，更优选200-300m/min。热水箱温度需要稳定在93～99℃，优选在95～98℃度之间。

热定型

在经过热牵伸处理后，将处理后的丝或条进行热定型处理。为了充分实现热定型的效果，本发明的热定型采用热辊定型处理。进一步，为了保证热辊定型的效果，将待处理的丝或条中的水分去除，在本发明的一些优选的实施方案中，采用双热辊加热定型处理。所使用的双辊中，加热采用内加热技术，独立温控控制，将两热辊表面温差不得超过2℃。

此外，当待处理物经过热辊时，根据不同类型的材质，上下热辊温度分别设置为150℃～170℃之间，速度差1m/min左右，优选的速度差为0.8-1.2m/min，保证待处理物(条，丝或纱线)充分预热和定型。

卷曲变形

在热定型工序之后，本发明提供卷曲变形的工艺。在此工序中，将丝、条或纱线压缩卷曲变形成为弯曲丝，因此，需要配合使用变形器组件和伴随一定的气流(热气流)，以达到涤纶卷曲变形的工艺要求。

在本发明的一些优选的实施方案中，需要使用高温压缩空气以提供稳定、持续的气流。进一步，为保障每个变形位的变形效果相同，因此可以采用恒压分气管路，确保高温压缩空气的温度、气压和空气流量的一致性和稳定性。典型地，根据不同的原料，气流气压设置在3.5～5MPa之间，加热温度保证在160℃～180℃之间。回缩比率可以根据弯曲效果现场调节。

其他工艺步骤

在弯曲变形工艺后，本发明的人造丝的制备方法中，还可以任选的包括各种后处理步骤。例如，将弯曲的热丝等进行冷却、收卷的步骤。对于这些步骤使用的设备，本发明没有特定的限定，只要不破坏本发明前述步骤所取得的结果或效果即可。在一些优选的实施方案中，涤纶弯曲丝在变形后，可通过传送带传送至恒张力收卷机，收卷成型后包装为成品。

在本实施方式中，还提供可一种基于以上方法而制备的人造丝产品，其纤度为单根200Dtex-1500Dtex，优选为400-1300Dtex，更优选为600-1000Dtex。该人造丝可以用于人造草丝等产品中。

进一步，本实施方式中，还提供了一种制品，所述制品为人造草坪或地毯，所述制品包括以上所述的人造丝或人造草丝。

对于这些制品，不受限制的，可以经过任意所需要的再加工处理。例如在需要额外颜色，可以施加额外的染色工艺。为了满足使用需求，可以在人造草丝中添加橡胶颗粒制品等。

本实施方式的以上方法，相对于现有技术能够提供稳定、连续生产以聚酯尤其是以涤纶为材料的人造草丝。

<第二实施方式>

在本发明的第二实施方式中，本发明提供了一种基于聚酯的人造丝(直丝)的制备方法、得到人造丝以及基于该人造丝而获得的人造草坪或地毯。其总体上的制备过程例如具有如图4所示的流程图。

涤纶人造草丝直丝的预结晶、称重配料、混料干燥、投料和熔融挤出、冷水箱定型工艺与上述第一实施方式中的(涤纶)人造草丝弯曲丝工艺基本相同。因此，具体原料的选用、设备的设定参考第一实施方式而进行。

进行人造丝的直丝生产时，在进行了冷定型(冷水箱定型)之后，进行如下步骤的处理：

预热除湿处理

在一些优选的实施方案中，除湿预热处理使用3辊牵引提丝，并用聚氨酯材料的挤水辊，将待处理物中的水分挤出至聚合物表面。同时使用大功率除湿风箱(例如11KW)，并使用热辊加热去除纱线表面水膜。

在该步骤中，可以使用热辊两组，设定为80℃～90℃温度加热除湿。

牵伸、热定型

将进行了预热除湿处理的待处理物继续进行牵伸处理。在一些优选的实施方案中，根据涤纶直丝的牵伸工艺要求，牵伸倍数需要达到4.5-6.5倍，优选5～6倍，因此，牵伸温度和加热温度要求较高(105℃-115℃，优选为110℃-112℃)，此外，牵伸速率为200-320m/min。在这样的情况下，经过尝试，本发明发现，采用传统的热水箱牵伸、烘箱定型均不能达到工艺要求，因此涤纶直丝的牵伸和热定型处理，需要借助的热辊处理以实现。所述热定型温度为110℃-120℃，热辊采用内加热方式，辊筒采用多区域探温加热，独立温度控制，表面温差小于2℃之内，用硬皮带传送，以满足纱线200m/min以上的生产速度要求。

与第一实施方式相同，在热定型工艺后，本实施方式的人造丝的制备方法中，还可以任选的包括各种后处理步骤。例如，将直丝热丝等进行冷却、收卷的步骤。对于这些步骤使用的设备，本发明没有特定的限定，只要不破坏本发明前述步骤所取得的结果或效果即可。在一些优选的实施方案中，涤纶直丝的热定型处理后，可进行冷却(冷定型)、收卷处理，优选使用三辊冷定型处理。

在本实施方式中，还提供可一种基于以上方法而制备的人造丝产品，其纤度为600Dtex-2500Dtex，优选为800-2200Dtex，更优选为1000-2000Dtex。该人造丝可以用于人造草丝等产品中。

实施例

以下，示出实施例以及比较例更详细地说明本发明。本发明不限于以下的实施例。

实施例1

聚酯弯曲丝，用于人造草坪平毯，4400D/8F涤纶色丝的生产

原料配比：

PET树脂：SB500 100％(基准重量)，

涤纶色母 6％，

加工助剂 2％，

设备：

预结晶设备1台、螺杆式烘干机2台、混料斗1个、FB10涤纶弯曲丝生产线一条；

聚酯的预结晶步骤：

1)将500KG SB500原料放入预结晶设备，热空气温度设置为180℃，料温控制在110℃，启动搅拌机，预结晶4小时；

2)将预结晶好的原料吸入烘干机，搭配6％的涤纶色母，热空气温度设置为220℃，料温控制在140℃以内，启动螺杆搅拌烘干，烘干时间4小时；

混料加料：

1)一次从烘干机取出原料100KG，加入对应比例的助剂，进行混合；

2)将混合好的原料倒入料仓，料仓设置热空气温度：120℃；

主机熔融挤出：

1)启动主机排料，挤出；

2)主机各区温度设置如下：

螺杆1区：285℃；螺杆2区温度：295℃；螺杆3区温度：295℃；螺杆4区温度：290℃；连接区1：290℃；计量泵：290℃；连接区2：290℃；

模头：290℃；

3)开机转速设定：

计量泵6转，泵前压：4Mpa；主机转速根据压力与计量泵转速联动调整；

4)生产转速设定：

计量泵转速10.7；泵前压：4Mpa；主机转速根据压力与计量泵转速联动调整；

冷定型：

1)冷水箱调整循环水水量，保证冷水箱温度控制在25-35℃之间；

2)喷丝板到冷水箱水面高度：10mm；

3)牵引机转速：开机转速15m/min；正常生产转速：55m/min；

热水箱牵伸：

1)热水箱设定温度：98℃；

2)热水辊转速：开机转速设定为15m/min；正常生产转速：80m/min；

3)牵伸辊转速：开机转速设定为100m/min，正常生产设定转速220m/min；

热定型步骤：

1)温度设定：上辊筒温度160℃；下辊筒温度150℃；

2)速度设定：上辊筒速度：220m/min；下辊筒速度：219m/min；

弯曲变形步骤：

1)热罐1温度：170℃；热罐2温度：195℃；使得弯曲变形温度控制在160-180℃之间即可。

2)空气压力：4.5Mpa；热空气流量现场通过锥形螺丝与弹簧片，根据变形情况和变形要求调整；

传送收卷：

1)传送带速度调整4m/min；

2)收卷转速、压力，均为联机自动调整；

根据以上工艺获得用于人造草坪的弯曲丝。

实施例2

聚酯直丝，用于人造草坪直曲合捻，4000D/4F涤纶色丝的生产

原料配比：

PET树脂：SB500 100％(基准重量)，

涤纶色母 6％，

加工助剂 4％

设备：

预结晶设备1台、螺杆式烘干机2台、混料斗1个、FB10涤纶直丝生产线一条；

聚酯的预结晶步骤：

混料加料：

2)将混合好的原料倒入料仓，料仓设置热空气温度：120℃；

主机熔融挤出：

1)启动主机排料，挤出；

2)主机各区温度设置如下：

螺杆1区：275℃；螺杆2区温度：285℃；螺杆3区温度：295℃；螺杆4区温度：290℃；螺杆5区温度：290℃；连接区1：290℃；计量泵：290℃；连接区2：290℃；模头：290℃；

3)开机转速设定：

4)生产转速设定：

计量泵转速16.5；泵前压：4Mpa；主机转速根据压力与计量泵转速联动调整；

冷定型：

2)喷丝板到冷水箱水面高度：10mm；

3)牵引机转速：开机转速10m/min；正常生产转速：50m/min；

预热除湿：

1)除湿风机：除湿风机采用四风刀，25KW风机除湿，加挤水辊；

2)除湿辊(热辊1)温度设定为85℃；

3)除湿辊开机转速11m/min；正常生产转速为51m/min；

热辊牵伸：

1)采用3组牵伸热辊牵伸，热辊2：105℃；热辊3：105℃；热辊4：95℃；

2)转速设定：热辊2：52m/min；热辊3：200m/min；热辊4：201m/min；开机后不挂丝，正常后直接提速挂丝；

热辊定型：

1)采用2组热辊定型，冷水箱冷定型；热辊5温度设定为110℃；热辊6温度设定为110℃；冷水箱启动循环水，保证水温在25℃以下；

2)转速设定：热辊5：170m/min；热辊6：160m/min；

3)开机后不挂丝，正常后直接提速挂丝；

收卷：

直丝收卷速度，由收卷机自动联动调整；

产业上的可利用性

本发明所提供的基于聚酯的人造丝的生产方法可以在工业生产中使用。

Claims

1.一种基于聚酯的人造草丝的制备方法，所述人造草丝为弯曲丝，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2)将步骤1)得到的挤出物经过冷定型和热牵伸处理,所述冷定型在冷水中进行，所述冷水的温度为18-35℃；所述热牵伸在热水中进行，所述热水温度为93-99℃，所述牵伸倍数为3.5-4.5倍，牵伸速率为150-320m/min；

3)对经过步骤2)的处理物进行热定型处理；

其中，所述人造草丝的单根纤度为200Dtex-1500Dtex。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述冷水的温度为20-30℃。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，所述热定型处理为使用双热辊加热的热定型处理，所述双热辊温度均为150-170℃，转速差为0.8-1.2m/min。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，所述卷曲变形处理在稳定的气流和加热条件下进行，所述气流的气压为3.5-5MPa，所述加热的温度为160-180℃。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤4)之后还包括冷却、收卷的步骤。

6.一种基于聚酯的人造草丝的制备方法，所述人造草丝为直丝，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2)将步骤1)得到的挤出物经过冷定型和预热除湿处理，所述冷定型在冷水中进行，所述冷水的温度为18-35℃；所述预热除湿处理为在温度为80-90℃条件下，去除被处理物中的水分；

3)对经过步骤2)的处理物进行牵伸和热定型处理；

其中，所述人造草丝的单根纤度为600Dtex-2500Dtex。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述冷水的温度为20-30℃。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，使用牵伸辊和热定型辊分别进行所述牵伸和所述热定型处理，所述牵伸的倍数为4.5-6.5倍，牵伸速率为200-320m/min，牵伸温度为105℃-115℃，所述热定型温度为110℃-120℃。

9.根据权利要求1或2，或根据权利要求6或7任一项所述的方法，其特征在于，在各自步骤1)中，还包括聚酯树脂预结晶的步骤和/或对所述混合物进行干燥的步骤。

10.根据权利要求1或2，或根据权利要求6或7任一项所述的方法，其特征在于，在各自步骤1)中所述聚酯为包括涤纶，所述助剂包括色母料。

11.一种基于聚酯的人造草丝，其特征在于，其是根据权利要求1-5或权利要求6-8任一项方法所得到的。

12.一种制品，所述制品为人造草坪或地毯，其特征在于，所述制品包括根据权利要求11所述的人造草丝。