CN108442000A - 一种硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，它包括聚合，增粘，熔融，纺丝，一道、二道油嘴上油及牵伸热定型，检测，卷绕成型和检验入库。本发明不需要太高粘度的增粘切片就能生产出超高强品质粗丝，减小了SSP的增粘成本，又使后续纺丝过程中纺况得到有力控制。

Description

一种硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种利用粘度在1.05的增粘切片生产超高强粗丝的生产方法。
背景技术
高强高模纤维是90年代初出现的高科技、高性能纤维，是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳纶、高强高模纤维）之一。高强高模纤维由于分子量极高，主链结合好，取向度、结晶度高，因此它的强度可以达到8.6CN/dtex，而且密度小，模量高，能抗紫外线和耐各种化学腐蚀等优异性能，具有突出的抗冲击、抗切割韧性优点。产品可广泛应用于国防军需装备（轻质高性能防弹板材、防弹头盔、软质防弹衣、防刺衣）、航空航天复合材料、远洋航舶、海军舰艇绳缆、远洋捕鱼拖网、深海抗风浪网箱和体育用品器材、建筑工程加固等高性能复合材料等高端领域。
高强高模涤纶工业丝因其具有特别高的断裂强度、低干热收缩率、低伸长率等特性而被广泛应用在各个领域，如用该纤维制成的绳索、缆绳、吊装带等海洋工程领域。国内企业生产的普通高强涤纶工业丝的断裂强度一般在7.8-8.0CN/dtex，其很难达到一些特殊要求，故主要应用在一般工业产品。因此我们对高强高模涤纶工业丝的需求很迫切。估计世界年需求量约5万吨，其中欧美需求量占70%。由于高强高模丝必须由专门的纺丝卷绕设备才能生产，生产上颇有局限性，造成了生产成本也比较高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种不需要太高粘度的增粘切片就能生产出超高强品质粗丝，减小了SSP的增粘成本，又使后续纺丝过程中纺况得到有力控制的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，它包括以下步骤，
（1）聚合：PTA+EG聚合生成有光聚酯湿切片，其特性粘度为0.69dl/g；
（2）增粘：将有光聚酯湿切片经过脉冲输送至顶楼湿切片料仓，湿切片经过定量回转阀控制进入预结晶器，去除切片中的水分、粉尘，并使干切片的结晶度达到58%，再进入氮气保护的固相增粘反应器后，使得切片内部分子结构进一步缩聚，使得切片的粘度逐步增加到1.05±0.01dl/g；
（3）熔融：增粘后的干切片在氮气保护的状态下再经过回转阀，风送至涤纶工业丝纺前料仓，再进入螺杆挤压机挤压熔融；
（4）纺丝：将熔体分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件（单纺1500D），熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经带有圆形截面微孔的喷丝板呈细流喷丝，纺丝箱体下面配有后加热器，熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条；
（5）一道油嘴上油及牵伸热定型：通过第一道油嘴、第二道油嘴基础油剂上油，通过第一对冷辊后的丝束，再经过预网络器，再通过四对热辊进行多级牵伸和定型，在进主网络前把单纺1500D合股成3000D，再通过主网络喷嘴对纤维增加网络度；
（6）检测：将丝束通过断丝检测器检测；
（7）卷绕成型：将检测丝束通过八头纺拉伸卷绕机卷绕成工业丝丝饼；
（8）检验入库：对成品丝取样物检、后道判等分级后，包装入库。
在步骤（3）中，增粘后的干切片的粘度在1.05 dl/g。
在步骤（5）中，所述基础油剂为松本GXM-100。
在步骤（3）中，所述螺杆挤压机的螺杆出口压力为18-20MPa，螺杆内分六区熔融，其中螺杆一区温度为292-305℃，螺杆二区温度为295-315℃，螺杆三区温度为300-315℃，螺杆四区温度为290-305℃，螺杆五区温度为290-305℃，螺杆六区温度为285-300℃，螺杆挤压机的后加热温度为310-330℃。
在步骤（4）中，所述计量泵的转速控制在18.8-19.5r/min；侧吹风风压为790-810Pa，风速为0.8-1.0 m/s，风温为23±1℃，湿度为75±5％。
在步骤（5）中，第一道、第二道上油率控制在0.6%，第一对冷辊速度为465-480m/min，温度为常温，第一对热辊速度为480-550m/min，温度为90-110℃，第二对热辊速度为1750-2200 m/min，温度为128-140℃，第三对热辊速度为2700-3150 m/min，温度为210-240℃，第四对热辊速度为2700-3130 m/min，温度为120-180℃。
本发明中，采用增粘PET生产路线，聚酯基础切片通过风送至SSP增粘，增粘后的切片在氮气保护下送至纺前料仓，再分配到相应的螺杆，通过螺杆分配到相应的纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板呈细流喷丝，熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条，再通过第一道、第二道油嘴上油、牵伸定型、合股、加网络、卷绕成丝饼。
本发明中，具体工艺流程如下：常规有光聚酯湿切片（特性粘度0.69dl/g左右）经过脉冲输送至顶楼湿切片料仓，湿切片经过定量回转阀控制进入预结晶器，去除切片中的水分、粉尘，并使干切片达到一定的结晶度，在进入固相增粘反应器（氮气保护）后，使得切片内部分子结构进一步缩聚，使得切片的粘度逐步增加到1.05dl/g左右；增粘后的干切片在氮气保护的状态下再经过回转阀，风送至涤纶工业丝纺前料仓；纺前料仓内的增粘切片再经回转阀控制进入螺杆挤压机挤压熔融后，再分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经带有圆形截面微孔的喷丝板（192F喷丝板在纺丝组件内）呈细流喷丝（单纺1500D），纺丝箱体下面配有后加热器（一般温度330度左右）；熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条，通过第一道、第二道油嘴上油（普通涤纶工业丝油剂）预先给初生纤维一定抱合性，通过第一对冷辊后的丝束，在经过预网络器，再通过四对热辊（速度和温度均不同）达到多级牵伸和定型的效果，再主网络前进行合股成3000D，再通过主网络喷嘴对纤维增加网络度；最后通过卷绕机卷绕成工业丝丝饼；对成品丝取样物检、后道判等分级后，包装入库。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
①所用原料为聚酯大有光切片，要求其分子量分布窄且均匀，经固相聚合增粘后的切片特性粘度要求达到IV：1.05±0.01，热稳定性好，端羧基、DEG含量少，杂质水分含量低；
②由于使用粘度要求较低的增粘切片，使SSP得增粘成本大大降低，同时因为粘度低，使得纺丝、卷绕部分相比于高粘切片，纺况又有较大的良好改善，上油后使丝束具有耐高温性、平滑性、集束性、抗静电性等特点；
③采用八头纺合股生产技术，单纺1500D后合股成3000D，最终产品在纺丝卷绕机上一步集合而成；
④生产出的工业丝，生产运行正常，外观指标及丝饼成型良好，优等品率93%左右；
该产品的质量指标如下：
1）、纤度为3330dtex；
2）、线密度偏差cv≤1.4%；
3）、断裂强力≥273.1（N）；
4）、断裂强度≥8.2（CN/ dtex）；
5）、断裂强度变异系数CV值≤3.0%；
6）、断裂伸长率为15%；
7）、断裂伸长率变异系数CV值≤8.0%；
8）、网络度为≥4个/米；
9）、OPU值为0.6%；
10）、干热收缩率（177℃，3min，0.05g/dtex）7.0%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本发明所述的一种利用粘度在1.05左右的增粘切片生产断裂强度8.4以上的3000D高强丝的生产方法，它包括以下步骤，
（1）聚合：PTA+EG聚合生成有光聚酯湿切片，其特性粘度为0.69dl/g；
（2）增粘：将有光聚酯湿切片经过脉冲输送至顶楼湿切片料仓，湿切片经过定量回转阀控制进入预结晶器，去除切片中的水分、粉尘，并使干切片的结晶度达到58%，再进入氮气保护的固相增粘反应器后，使得切片内部分子结构进一步缩聚，使得切片的粘度逐步增加到1.05dl/g；
（3）熔融：增粘后的干切片在氮气保护的状态下再经过回转阀，风送至涤纶工业丝纺前料仓，再进入螺杆挤压机挤压熔融；
（4）纺丝：将熔体分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件（单纺1500D），熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经带有圆形截面微孔的喷丝板呈细流喷丝，纺丝箱体下面配有后加热器，熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条；
（5）一道、二道油嘴上油及牵伸热定型：通过第一道、第二道油嘴使用基础油剂上油，通过第一对冷辊后的丝束，再经过预网络器，再通过四对热辊进行多级牵伸和定型，在主网络前进行合股，再通过主网络喷嘴对纤维增加网络度；
（6）检测：将丝束通过断丝检测器检测；
（7）卷绕成型：将检测丝束通过八头纺拉伸卷绕机卷绕成工业丝丝饼；
（8）检验入库：对成品丝取样物检、后道判等分级后，包装入库。
在步骤（5）中，所述基础油剂为松本GXM-100。
在步骤（3）中，所述螺杆挤压机的螺杆出口压力为19MPa，螺杆内分六区熔融，其中螺杆一区温度为295℃，螺杆二区温度为300℃，螺杆三区温度为305℃，螺杆四区温度为296℃，螺杆五区温度为294℃，螺杆六区温度为290℃，螺杆挤压机的后加热温度为315℃。
在步骤（4）中，所述计量泵的转速控制在19.0r/min；侧吹风风压为795Pa，风速为0.85 m/s，风温为23±1℃，湿度为75±5％。
在步骤（5）中，第一道、第二道上油率控制在0.6%，第一对冷辊速度为470m/min，温度为常温，第一对热辊速度为500m/min，温度为95℃，第二对热辊速度为1950 m/min，温度为130℃，第三对热辊速度为2800m/min，温度为220℃，第四对热辊速度为2850 m/min，温度为150℃。
实施例2：
本发明所述的一种利用粘度在1.05左右的增粘切片生产断裂强度8.4以上的3000D高强丝的生产方法，它包括以下步骤，
（1）聚合：PTA+EG聚合生成有光聚酯湿切片，其特性粘度为0.69dl/g；
（2）增粘：将有光聚酯湿切片经过脉冲输送至顶楼湿切片料仓，湿切片经过定量回转阀控制进入预结晶器，去除切片中的水分、粉尘，并使干切片的结晶度达到58%，再进入氮气保护的固相增粘反应器后，使得切片内部分子结构进一步缩聚，使得切片的粘度逐步增加到1.05dl/g；
（3）熔融：增粘后的干切片在氮气保护的状态下再经过回转阀，风送至涤纶工业丝纺前料仓，再进入螺杆挤压机挤压熔融；
（4）纺丝：将熔体分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件（单纺1500D），熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经带有圆形截面微孔的喷丝板呈细流喷丝，纺丝箱体下面配有后加热器，熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条；
（5）一道、二道油嘴上油及牵伸热定型：通过第一道、第二道油嘴使用基础油剂上油，通过第一对冷辊后的丝束，再经过预网络器，再通过四对热辊进行多级牵伸和定型，在主网络前进行合股，再通过主网络喷嘴对纤维增加网络度；
（6）检测：将丝束通过断丝检测器检测；
（7）卷绕成型：将检测丝束通过八头纺拉伸卷绕机卷绕成工业丝丝饼；
（8）检验入库：对成品丝取样物检、后道判等分级后，包装入库。
在步骤（5）中，所述基础油剂为松本GXM-100。
在步骤（3）中，所述螺杆挤压机的螺杆出口压力为19.5MPa，螺杆内分六区熔融，其中螺杆一区温度为300℃，螺杆二区温度为310℃，螺杆三区温度为312℃，螺杆四区温度为302℃，螺杆五区温度为300℃，螺杆六区温度为295℃，螺杆挤压机的后加热温度为325℃。
在步骤（4）中，所述计量泵的转速控制在19.3r/min；侧吹风风压为805Pa，风速为0.9m/s，风温为23±1℃，湿度为75±5％。
在步骤（5）中，第一道、第二道上油率控制在0.6%，第一对冷辊速度为475m/min，温度为常温，第一对热辊速度为530m/min，温度为105℃，第二对热辊速度为2100 m/min，温度为135℃，第三对热辊速度为3100m/min，温度为230℃，第四对热辊速度为3120 m/min，温度为170℃。
本发明所用原料为聚酯大有光切片，要求其分子量分布窄且均匀，经固相聚合增粘后的切片特性粘度要求达到IV：1.05±0.01，热稳定性好，端羧基、DEG含量少，杂质水分含量低；由于使用粘度要求较低的增粘切片，使SSP得增粘成本大大降低，同时因为粘度低，使得纺丝、卷绕部分相比于高粘切片，纺况又有较大的良好改善，上油后使丝束具有耐高温性、平滑性、集束性、抗静电性等特点；第一道、第二道上油系统采用的常规工业丝油剂，上油率控制在0.6%左右；采用八头纺合股生产技术，单纺1500D后合股成3000D，最终产品在纺丝卷绕机上一步集合而成；生产出的工业丝，生产运行正常，外观指标及丝饼成型良好，优等品率93%左右。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：它包括以下步骤，
（1）聚合：PTA+EG聚合生成有光聚酯湿切片，其特性粘度为0.69dl/g；
（2）增粘：将有光聚酯湿切片经过脉冲输送至顶楼湿切片料仓，湿切片经过定量回转阀控制进入预结晶器，去除切片中的水分、粉尘，并使干切片的结晶度达到58%，再进入氮气保护的固相增粘反应器后，使得切片内部分子结构进一步缩聚，使得切片的粘度逐步增加到1.05±0.01dl/g；
（3）熔融：增粘后的干切片在氮气保护的状态下再经过回转阀，风送至涤纶工业丝纺前料仓，再进入螺杆挤压机挤压熔融；
（4）纺丝：将熔体分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过滤层过滤均匀加压后，经带有圆形截面微孔的喷丝板呈细流喷丝，纺丝箱体下面配有后加热器，熔体细流经恒温恒湿的侧吹风冷却后，凝固成丝条；
（5）一道油嘴上油及牵伸热定型：通过第一道油嘴、第二道油嘴基础油剂上油，通过第一对冷辊后的丝束，再经过预网络器，再通过四对热辊进行多级牵伸和定型，在进主网络前把单纺1500D合股成3000D，再通过主网络喷嘴对纤维增加网络度；
（6）检测：将丝束通过断丝检测器检测；
（7）卷绕成型：将检测丝束通过八头纺拉伸卷绕机卷绕成工业丝丝饼；
（8）检验入库：对成品丝取样物检、后道判等分级后，包装入库。
2.根据权利要求1所述的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：在步骤（3）中，增粘后的干切片的粘度在1.05 dl/g。
3.根据权利要求1所述的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：在步骤（5）中，所述基础油剂为松本GXM-100。
4.根据权利要求1所述的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述螺杆挤压机的螺杆出口压力为18-20MPa，螺杆内分六区熔融，其中螺杆一区温度为292-305℃，螺杆二区温度为295-315℃，螺杆三区温度为300-315℃，螺杆四区温度为290-305℃，螺杆五区温度为290-305℃，螺杆六区温度为285-300℃，螺杆挤压机的后加热温度为310-330℃。
5.根据权利要求1所述的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述计量泵的转速控制在18.8-19.5r/min；侧吹风风压为790-810Pa，风速为0.8-1.0 m/s，风温为23±1℃，湿度为75±5％。
6.根据权利要求1所述的硬线绳用仿高强高模涤纶工业丝的生产方法，其特征在于：在步骤（5）中，第一道、第二道上油率控制在0.6%，第一对冷辊速度为465-480m/min，温度为常温，第一对热辊速度为480-550m/min，温度为90-110℃，第二对热辊速度为1750-2200 m/min，温度为128-140℃，第三对热辊速度为2700-3150 m/min，温度为210-240℃，第四对热辊速度为2700-3130 m/min，温度为120-180℃。
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