CN108411398A - 一种聚酯纤维的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合成纤维技术领域，具体涉及一种聚酯纤维的生产工艺。本发明工艺包含以下步骤：将二元醇和二元酸混合调配成浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌40‑50min，过滤器过滤，再输送至纺丝箱中纺丝，通过表面处理后再进行拉伸，在干燥室内热风定型，最后在卷曲收集。本生产工艺经济节能、流程简单，生产出来的聚酯纤维吸水性能好、抗腐蚀能力强、轻量化的特点。

Description

一种聚酯纤维的生产工艺
技术领域
本发明涉及合成纤维技术领域，具体涉及一种聚酯纤维的生产工艺。
背景技术
聚酯纤维作为世界第一大合成纤维品种，具有成本低、强度高、去污性能好等特点而被广泛应用于服装面料以及其他领域。然而聚酯纤维也是一种典型的疏水性纤维，在20℃、相对湿度65％时的回潮率仅为0.4％，穿着舒适度低，透气性差。高亲水纤维系列产品的研发更加重视多种差别化、功能性技术的整合发挥，强调聚合、纺丝、织造、染整技术的相互融合，整体调控纤维光泽、手感、以及热湿舒适性能，满足人类在新技术时代的需求。
目前聚酯纤维的生产工艺分为直接纺丝工艺和切片纺丝工艺，直接纺丝省去了切片的生产、运输、混合、干燥、熔融等工序，降低了生产成本。可熔融纺丝的合成纤维中，只有PET实现了大规模的熔体直接纺丝，相对制造成本大幅度下降(至少30％)。熔体直接纺丝还避免了切片熔融纺丝的大分子降解问题，因此在工程上完全有把握将纤维的物理性能进一步提升。直接纺短纤维的断裂强度在国标基础上提高20％已经不存在瓶颈，例如纤度为1.30detx，断裂强度可以达到6.8cN/dtex。直接纺工业丝(液相增黏)也比切片纺丝更有机会提高纤维的强度和模量。但是，聚酯的耐用性、尺寸稳定性、表面性能还不能适应产业用领域高速发展的需求。因此，从20世纪90年代开始，围绕如何进一步提高聚酯纤维的综合性能开展了从研究至产业化的进程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚酯纤维的生产工艺。本生产工艺经济节能、流程简单，生产出来的聚酯纤维吸水性能好、抗腐蚀能力强、轻量化的特点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌40-50min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
进一步地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
进一步地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
进一步地，所述步骤S2中缩聚反应温度为260-290℃，搅拌速率为80-120r/min，真空度为0.31-0.62Pa；过滤器的工作压力为0.35-0.52Mpa。
进一步地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为280-295℃，工作压力为0.42-0.52Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.23-0.28mm。
进一步地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为0.7-1.5m/s，鼓风温度为15-22℃。
进一步地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
进一步地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
进一步地，所述步骤S4中拉伸温度为73-98℃，拉伸倍数为2.23-2.26；干燥室的温度为120-150℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用直接纺丝工艺生产聚酯纤维，简化了工艺流程，大幅度降低了生产成本，
提高了产能，同时采用与之配套的工艺条件更加提高了聚酯纤维的强度和表面性能。
2、本发明中采用中空喷丝板来制造出中空的聚酯纤维，具有材质轻、保暖性好的特点，
同时由于中空的结构，使其具有一定的芯吸效应，能迅速吸附湿气，保持干爽，并且再
配合缩聚反应中亲水基团单体的加入，能够大幅度地提高吸湿的效果。
3、本发明中的中空喷丝板上的微孔孔径为0.23-0.28mm，小于这个阈值，喷出的丝束
太细而导致拉伸度太低，容易断裂，超出这个阈值，丝束的中空度太低，不能达到很好
的吸湿效果。
4、本发明采用脂肪酸甘油酯作为抗菌有机溶剂，能更好的提高聚酯纤维的抗菌能力，
同时也不会对产品的其他性能造成不良的影响，采用牌号为GoulstonNF748的纺丝油剂
能赋予聚酯纤维抗静电能力以及达到表面润滑的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌40min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
具体地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
具体地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
具体地，所述步骤S2中缩聚反应温度为260℃，搅拌速率为80r/min，真空度为0.31Pa；过滤器的工作压力为0.35Mpa。
具体地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为280℃，工作压力为0.42Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.23mm。
具体地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为0.7m/s，鼓风温度为15℃。
具体地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
具体地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
具体地，所述步骤S4中拉伸温度为73℃，拉伸倍数为2.23；干燥室的温度为120℃。
实施例2
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌42min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
具体地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
具体地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
具体地，所述步骤S2中缩聚反应温度为270℃，搅拌速率为90r/min，真空度为0.42Pa；过滤器的工作压力为0.39Mpa。
具体地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为285℃，工作压力为0.48Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.24mm。
具体地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为0.9m/s，鼓风温度为16℃。
具体地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
具体地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
具体地，所述步骤S4中拉伸温度为79℃，拉伸倍数为2.24；干燥室的温度为125℃。
实施例3
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌45min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
具体地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
具体地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
具体地，所述步骤S2中缩聚反应温度为275℃，搅拌速率为100r/min，真空度为0.45Pa；过滤器的工作压力为0.41Mpa。
具体地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为287℃，工作压力为0.47Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.25mm。
具体地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为1.2m/s，鼓风温度为18℃。
具体地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
具体地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
具体地，所述步骤S4中拉伸温度为85℃，拉伸倍数为2.25；干燥室的温度为135℃。
实施例4
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌47min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
具体地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
具体地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
具体地，所述步骤S2中缩聚反应温度为285℃，搅拌速率为115r/min，真空度为0.56Pa；过滤器的工作压力为0.47Mpa。
具体地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为292℃，工作压力为0.49Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.27mm。
具体地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为1.4m/s，鼓风温度为20℃。
具体地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
具体地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
具体地，所述步骤S4中拉伸温度为90℃，拉伸倍数为2.25；干燥室的温度为147℃。
实施例5
一种聚酯纤维的生产工艺，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌50min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
具体地，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
具体地，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
具体地，所述步骤S2中缩聚反应温度为290℃，搅拌速率为120r/min，真空度为0.62Pa；过滤器的工作压力为0.52Mpa。
具体地，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为295℃，工作压力为0.52Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.28mm。
具体地，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为1.5m/s，鼓风温度为22℃。
具体地，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
具体地，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
具体地，所述步骤S4中拉伸温度为98℃，拉伸倍数为2.26；干燥室的温度为150℃。
对实施例1-实施例5进行断裂强度、回潮率、保水率以及中空度的测试，测试结果如下表所示：
其中，断裂强度的测试方法为：GB/T 13835.5-2009《单纤维断裂强度测试》；
回潮率的测试方法为：采用箱内热称法测试。称取(50±0.01)g的试样，在(105±3)℃烘箱烘燥1h后称重，根据烘燥前后质量差计算。
保水率的测试方法为：将开松纤维浸没于水，使纤维充分吸水平衡后，用离心罐脱水，纤维所保持的各种水分总量的百分数即为所测保水率。
中空度的测试方法为：将纤维试样切断做成金属断面，放置于显微镜下，测定一个视野中该断面的内外直径，进而计算得出纤维断面空腔的面积占纤维断面周界内面积的百分数即为中空度。
从上表中的测试结果可以看出实施例3的各项数据都最好，为最优选技术方案。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1原料准备：将二元醇和二元酸混合调配成浆料；
S2真空缩聚：将S1步骤得到的浆料输送至缩聚釜内，再加入亲水基团单体，在真空的条件下匀速搅拌40-50min，过滤器过滤，得到高聚物熔体；
S3纺丝工序：将S2步骤得到的高聚物熔体在由计量泵计量后输送至保温装置，增大保温装置内的压力，高聚物熔体由保温装置内的中空喷丝板上的微孔以丝线状挤出，丝线通过冷却装置冷却，得到初步成型的丝束；
S4拉伸处理：将S3步骤得到的初步成型的丝束通过喷射雾化器进行表面处理，再依次通过三台拉伸机进行拉伸，丝束在干燥室中干燥定型，得到成型的丝束；
S5卷曲收集：将S4步骤得到的成型的丝束通过机械卷曲装置进行卷曲收集。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中二元醇为乙二醇，所述二元酸为邻苯二甲酸。
3.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中亲水基团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸缩水甘油酯与二元酸的摩尔比为5:3。
4.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中缩聚反应温度为260-290℃，搅拌速率为80-120r/min，真空度为0.31-0.62Pa；过滤器的工作压力为0.35-0.52Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中保温装置为纺丝箱，纺丝箱内保温温度为280-295℃，工作压力为0.42-0.52Mpa，中空喷丝板上的微孔孔径为0.23-0.28mm。
6.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中的冷却装置为冷却鼓风机，鼓风方向为垂直于喷丝的方向，鼓风速率为0.7-1.5m/s，鼓风温度为15-22℃。
7.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中喷射雾化器中雾化剂为抗菌有机溶剂和纺丝油剂的混合液。
8.根据权利要求7所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述抗菌有机溶剂和纺丝油剂的质量比为7:5；抗菌有机溶剂为脂肪酸甘油酯，纺丝油剂的牌号为GoulstonNF748。
9.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中拉伸温度为73-98℃，拉伸倍数为2.23-2.26；干燥室的温度为120-150℃。
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