CN111101209A - 一种高强度工业丝及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度工业丝及其制造方法。所述高强度工业丝，其线密度偏差率±2.0％，断裂强度≧8.5cN/dtex，断裂强度CV值≦3.0％，断裂伸长率为13.5±2.0％，断裂伸长CV值≦8.0％，干热收缩率为7.5±1.5％。以工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型等步骤获得该高强度工业丝。

Description

一种高强度工业丝及其制造方法
技术领域
本发明属于化学工业领域，具体涉及一种高强度工业丝及其制造方法。
背景技术
涤纶自问世以来，在工业用途上取得了巨大的发展，涤纶工业丝是指高强、粗旦的涤纶工业用长丝。涤纶工业丝以其断裂强度高，初始模量高，延伸率低，耐冲击性好等优良的物理机械性能，在工业上被广泛应用，可作为轮胎帘子线、电缆包线、输送带等橡胶和塑料涂层织物的骨架材料，也可做绳索、车用安全带、传送带、蓬帆布、涂层织物、土工织物等；超高强涤纶工业丝，因其具有特别高的强度而广泛用于拉索、线绳和吊装带等领域。
国内生产的普通高强涤纶工业丝的断裂强度一般为8.0-8.2cN/dtex，其很难达到一些特殊的要求，应用主要是一般的工业产品，因此，市场对高强涤纶工业丝的需求很迫切。随着技术的进步，涤纶工业丝的断裂强度在断裂强度上有一定提高，但要断裂强度≧8.5cN/dtex，工艺上需不断进行优化。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度工业丝及其制造方法。
本发明提供了一种高强度工业丝，所述高强度工业丝的物性指标为：线密度偏差率±2.0％，断裂强度≧8.5cN/dtex，断裂强度CV值≦3.0％，断裂伸长率为13.5±2.0％，断裂伸长CV值≦8.0％，干热收缩率为7.5±1.5％。
本发明还提供了该高强度工业丝的制造方法，其以工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过(1)螺杆熔融挤压、(2)侧吹风冷却、(3)多级热辊拉伸、(4)高温松弛定型和(5)卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；其中：
所述的原料工业丝高粘度聚酯切片的特性黏度为1.070-1.110dl/g；进一步，所述的特性黏度为1.070-1.110dl/g的工业丝高粘度聚酯切片通过将特性黏度为0.670～0.690dl/g的有光工业丝专用纤维级聚酯切片先在预结晶器中被热空气预结晶，然后在205～220℃的温度条件下、在氮气下处理25～40小时固相缩聚获得。
步骤(1)中，进行螺杆熔融挤压的螺杆挤压机由螺杆和套筒组成；套筒分为6个加热区，每个区可单独控制温度，可对丝束粘度进行微调；挤压机的最大熔融能力约为530kg/h；螺杆转速可自动调节，这可以使挤压机的出口压力保持恒定；螺杆熔融挤压中，螺杆挤压机温度控制在280～340℃之间，熔融后纺丝的温度控制在300～340℃之间；
步骤(2)中，冷却室利用冷空气给初生的未牵伸丝加以侧吹风使其冷却，以使其以稳固的状态通过纺丝甬道到达上油辊；侧吹风冷却中，侧吹风温度为20～28℃，侧吹风风速为20～50m/min；
步骤(3)中，预拉伸倍率为1.02～1.06，1段倍率为3.40～3.80，总拉伸倍率为5.5～6.0，纺丝5GR罗拉速度为3000～3400m/min；
步骤(4)中，由于丝束(产品)的热收缩性能与这一阶段的松弛率成反比，因此要获得较低热收缩性能的纤维，就要使松弛率保持在较高的水平上，高温松弛定型中，温度控制在200～235℃之间，高温定型松弛率为3％；
步骤(5)卷绕操作分为以下四个步骤：(a)生头操作(b)卷绕操作(c)切换操作(d)落丝操作；卷绕成型中，卷绕速度为2975～3375m/min。
本发明具有优点如下：
(1)通过对原料有光工业丝专用纤维级聚酯切片进行了升级处理，保证了原料的稳定性。
(2)通过固相聚合，进一步调整工业丝高粘度切片的粘度，可提高纺丝速度和拉伸倍率，增加纤维强度。
(3)通过调整螺杆温度、纺丝温度、侧吹风风量等指标改善提高纤维的内在质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
以特性黏度为1.070dl/g的工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为290℃，熔融后纺丝的温度为320℃；侧吹风温度为25℃，侧吹风风速为30m/min；预拉伸倍率为1.04，1段倍率为3.50，总拉伸倍率为5.7，纺丝5GR罗拉速度为3200；高温松弛定型温度为220℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3100m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率1.8％，断裂强度8.6cN/dtex，断裂强度CV值1.9％，断裂伸长率为12.5％，断裂伸长CV值3.9％，干热收缩率为7.2％。
实施例2
以特性黏度为1.110dl/g的工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为320℃，熔融后纺丝的温度为320℃；侧吹风温度为26℃，侧吹风风速为40m/min；预拉伸倍率为1.05，1段倍率为3.60，总拉伸倍率为5.8，纺丝5GR罗拉速度为3300m/min；高温松弛定型温度为225℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3200m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率1.0％，断裂强度8.5cN/dtex，断裂强度CV值1.7％，断裂伸长率为12.5％，断裂伸长CV值2.8％，干热收缩率为7.3％。
实施例3
通过将特性黏度为0.670dl/g的有光工业丝专用纤维级聚酯切片先在预结晶器中被热空气预结晶，然后在205℃的温度条件下、在氮气下处理40小时固相缩聚获得特性黏度为1.080dl/g的工业丝高粘度聚酯切片。以该切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为300℃，熔融后纺丝的温度为310℃；侧吹风温度为25℃，侧吹风风速为30m/min；预拉伸倍率为1.03，1段倍率为3.50，总拉伸倍率为5.6，纺丝5GR罗拉速度为3200m/min；高温松弛定型温度为220℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3000m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率1.0％，断裂强度8.6cN/dtex，断裂强度CV值1.6％，断裂伸长率为12.6％，断裂伸长CV值3.5％，干热收缩率为7.8％。
实施例4
通过将特性黏度为0.690dl/g的有光工业丝专用纤维级聚酯切片先在预结晶器中被热空气预结晶，然后在220℃的温度条件下、在氮气下处理25小时固相缩聚获得特性黏度为1.090dl/g的工业丝高粘度聚酯切片。以该切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为310℃，熔融后纺丝的温度为320℃；侧吹风温度为23℃，侧吹风风速为40m/min；预拉伸倍率为1.04，1段倍率为3.60，总拉伸倍率为5.7，纺丝5GR罗拉速度为3300m/min；高温松弛定型温度为220℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3275m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率-0.5％，断裂强度8.6cN/dtex，断裂强度CV值1.9％，断裂伸长率为13.8％，断裂伸长CV值3.8％，干热收缩率为7.9％。
实施例5
通过将特性黏度为0.680dl/g的有光工业丝专用纤维级聚酯切片先在预结晶器中被热空气预结晶，然后在210℃的温度条件下、在氮气下处理35小时固相缩聚获得特性黏度为1.100dl/g的工业丝高粘度聚酯切片。以该切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为330℃，熔融后纺丝的温度为330℃；侧吹风温度为26℃，侧吹风风速为30m/min；预拉伸倍率为1.05，1段倍率为3.70，总拉伸倍率为5.9，纺丝5GR罗拉速度为3200m/min；高温松弛定型温度为230℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3175m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率0.9％，断裂强度8.5cN/dtex，断裂强度CV值1.7％，断裂伸长率为13.2％，断裂伸长CV值2.7％，干热收缩率为7.1％。
实施例6
以特性黏度为1.070dl/g的工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为280℃，熔融后纺丝的温度为300℃；侧吹风温度为20℃，侧吹风风速为20m/min；预拉伸倍率为1.02，1段倍率为3.40，总拉伸倍率为5.5，纺丝5GR罗拉速度为3000；高温松弛定型温度为200℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为2975m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率2.0％，断裂强度8.6cN/dtex，断裂强度CV值2.9％，断裂伸长率为11.5％，断裂伸长CV值7.9％，干热收缩率为6％。
实施例7
以特性黏度为1.110dl/g的工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过螺杆熔融挤压、侧吹风冷却、多级热辊拉伸、高温松弛定型和卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝；各步骤具体参数为：
螺杆挤压机温度为340℃，熔融后纺丝的温度为340℃；侧吹风温度为28℃，侧吹风风速为50m/min；预拉伸倍率为1.06，1段倍率为3.80，总拉伸倍率为6.0，纺丝5GR罗拉速度为3400m/min；高温松弛定型温度为235℃，高温定型松弛率为3％；卷绕速度为3375m/min。
本实施例获得的工业丝，线密度偏差率-2.0％，断裂强度8.5cN/dtex，断裂强度CV值2.7％，断裂伸长率为15.5％，断裂伸长CV值7.8％，干热收缩率为9％。

Claims (9)

1.一种高强度工业丝，其特征在于，所述高强度工业丝的物性指标为：线密度偏差率±2.0％，断裂强度≧8.5cN/dtex，断裂强度CV值≦3.0％，断裂伸长率为13.5±2.0％，断裂伸长CV值≦8.0％，干热收缩率为7.5±1.5％。
2.一种如权利要求1所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，以工业丝高粘度聚酯切片为原料，依次经过(1)螺杆熔融挤压、(2)侧吹风冷却、(3)多级热辊拉伸、(4)高温松弛定型和(5)卷绕成型的步骤，制备获得高强度工业丝。
3.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，所述的原料工业丝高粘度聚酯切片的特性黏度为1.070-1.110dl/g。
4.根据权利要求2或3所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，所述的特性黏度为1.070-1.110dl/g的工业丝高粘度聚酯切片通过将特性黏度为0.670～0.690dl/g的有光工业丝专用纤维级聚酯切片先在预结晶器中被热空气预结晶，然后在205～220℃的温度条件下、在氮气下处理25～40小时固相缩聚获得。
5.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，进行螺杆熔融挤压的螺杆挤压机由螺杆和套筒组成；套筒分为6个加热区，每个区可单独控制温度，可对丝束粘度进行微调；螺杆转速可自动调节，以使挤压机的出口压力保持恒定；螺杆熔融挤压中，螺杆挤压机温度控制在280～340℃之间，熔融后纺丝的温度控制在300～340℃之间。
6.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，侧吹风冷却是在冷却室中利用冷空气给初生的未牵伸丝加以侧吹风使其冷却，以使其以稳固的状态通过纺丝甬道到达上油辊；侧吹风冷却中，侧吹风温度为20～28℃，侧吹风风速为20～50m/min。
7.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，步骤(3)多级热辊拉伸中，预拉伸倍率为1.02～1.06，1段倍率为3.40～3.80，总拉伸倍率为5.5～6.0，纺丝5GR罗拉速度为3000～3400m/min。
8.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，步骤(4)高温松弛定型中，温度控制在200～235℃之间，高温定型松弛率为3％。
9.根据权利要求2所述的高强度工业丝的制造方法，其特征在于，步骤(5)卷绕成型操作包含以下四个步骤：(a)生头操作，(b)卷绕操作，(c)切换操作和(d)落丝操作；卷绕成型中，卷绕速度为2975～3375m/min。
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