CN112853513A - 一种高密织物用超细旦涤纶fdy纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维及其制备方法，采用稳态冷却装置进行冷却；稳态冷却装置由相连的冷却单元和稳压单元组成，冷却单元位于稳压单元的上方，冷却单元包括上走丝甬道和分布在上走丝甬道内壁的冷却器，稳压单元包括下走丝甬道和多个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；制得纤维的单丝纤度为0.6～0.8dtex，纤度为7～8dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为35.0±3.0％，线密度偏差率≤0.7％，断裂强度CV值≤4.00％，断裂伸长CV值≤7.0％，沸水收缩率为9.0±0.5％。本发明有效减少了吹风对纤维冷却所造成的不匀以及空间的开放性所造成大量的冷风的损失，制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维，其织物具有手感柔软细腻，舒适透气，易于护理且外观质感较好等优越性。
Description
技术领域
本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对衣着的舒适性、功能性、多样化和品位提出了更高地要求，涤纶牵伸丝普通纤维总线密度一般在30～150D左右，已不能满足高档面料生产的使用要求。但是目前国内其他超细旦产品受生产设备及技术限制，纤维的线密度最低只能做到15D左右，且产品质量普遍不稳定，牵伸丝产品总线密度无法进一步细旦化并产业化生产，极大限制了织物向更轻薄、柔软、高密方向发展。高密织物用超细旦涤纶FDY，产品线密度为7D～8D，具有手感柔软、高柔韧性、光泽柔和、高吸水吸油性、高密度高比表面积、高保温性能等优良特性，并且随着织造、印染技术的发展，其更多潜在的特性也正在被日益发掘。其织物具有手感柔软细腻，舒适透气，易于护理且外观的质感较好等优越性，可以用来做高档高密涤塔夫等高端纺织产品。
生产实践中发现，应用全封闭式生产高密织物用超细旦涤纶FDY纤维品种，因为纤度小，孔数少，冷却吹风时丝束受空气摩擦较大，纺丝张力不稳定，纤维的不匀率偏高。
因此，如何降低冷却吹风对高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的影响，提高产品的品质，是生产高密织物用超细旦涤纶FDY所需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的吹风冷却对高密织物用超细旦纤维造成的不匀率较高的问题，提供一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置；
所述稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；
冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元包括上走丝甬道和分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
稳压单元包括下走丝甬道和若干个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
上走丝甬道和下走丝甬道为上下贯通的一个整体，冷却单元和稳压单元固定连接形成一个整体。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，FDY工艺的参数为：纺丝温度285～295℃，冷却温度5～10℃，一辊速度1000～1500m/min，一辊温度86～95℃，二辊速度3820～4220m/min，二辊温度115～125℃，卷绕速度3800～4100m/min。
如上所述的方法，所述冷却器为蛇管式冷却器，排管方式为围绕上走丝甬道内壁螺旋排列一周或在上走丝甬道内壁并列排列一周。
如上所述的方法，所述环形隔板与水平面的夹角为0～60°。
如上所述的方法，所述环形隔板为水平环形隔板，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为60～100mm，环形隔板的内径大小设置于此主要是为了满足纤维运动的需要；环形隔板的厚度为2.0～2.5mm，相邻两环形隔板的间距(指上隔板下表面至下隔板上表面的垂直距离)为3.0～5.0mm。
如上所述的方法，上走丝甬道的上端为进丝口，下走丝甬道的下端为出丝口。
如上所述的方法，所述冷却单元为底面直径为80～120mm、高为100～250mm的圆柱状结构；
所述稳压单元为底面直径为80～120mm、高为200～250mm的圆柱状结构。
如上所述的方法，冷却单元还包括设置于上走丝甬道壳体上的进风口和出风口，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；进风口与出风口的作用是换风，纺丝时会产生一定量的挥发性低聚物，通过换风降低了纺丝过程中挥发性低聚物的含量。
如上所述的方法，所述冷却器中含有流动的冷媒，流动的冷媒的温度为5～10℃。
如上所述的方法，流动的冷媒为水或盐水。
本发明还提供采用如上所述的方法制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维，高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.6～0.8dtex，纤度为7～8dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为35.0±3.0％，线密度偏差率≤0.7％，断裂强度CV值≤4.00％，断裂伸长CV值≤7.0％，沸水收缩率为9.0±0.5％。
本发明的原理如下：
生产高密织物用超细旦涤纶FDY纤维品种要求冷却均匀、温和。一般来讲，采用环吹风时可调整风速或降低固化位置，适当减小丝束抖动。但由于高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的孔数少、旦数低，受冷却风和外界风的干扰大，甚至会出现凝固的丝条偏离垂直位置产生的弯曲，发生互相碰撞粘结与并丝的现象，条干CV％偏大(条干CV％，应用在纺织工程上代表成纱或纤维粗度的不匀程度，可以用线密度偏差率来表示)。因此对于高密织物用超细旦涤纶FDY纤维品种而言，考虑其纤度小孔数少，纤维比表面积小，丝条易散热，采用稳态冷却的方式有利于丝条的完全冷却。现有技术采用冷却吹风时风温不能过低，过低会导致喷丝板板面的温度降低，易引起熔体表面破裂，从而导致丝条发硬，造成断头增加；而本发明采用稳态冷却的方式却可以适当降低温度，达到均匀冷却的目的。
本发明的稳态冷却装置包括冷却单元和稳压单元，冷却单元的作用是对丝束进行冷却，冷却单元采用冷却器的换热方式对纤维进行冷却，最大限度地减少了冷却介质的流体的流场，而保留了冷却介质的温度场，而稳压单元是使冷却单元中的冷却环境保持稳定，冷却气流不会从稳压单元流出，因而减少了吹风对纤维冷却所造成的不匀以及空间的开放性所造成大量的冷风的损失。
稳压单元内部间距排列的环形隔板组成的是一种气封的方式，气封原理是环形隔板与环形隔板之间的间隔部分形成一系列节流间隙与膨胀空腔，迫使气体通过曲折的途径，产生节流与热力学效应而达到密封效果。
气封由许多依次排列的环形隔板和环形隔板之间的气室组成，气体从高压侧(冷却单元)流向低压侧(稳压单元)，经过环形隔板时，通道面积变小，速度增大，压力降低，同时温度降低(焓值减少)；随后气体流经相邻两环形隔板之间的区域时，通流面积突然变大，气体与上下侧的环形隔板发生碰撞，形成涡流，流速近似降到零，但压力不变，其动能全部转化为热能，由于气封中气体的散热量与气流的总热量相比很小，可以忽略，故气体焓值又恢复到原来的数值，此过程称为节流过程。当其通过下一间隙时，上述过程重复进行。气封前后气体的总压降在所有的环形隔板与气室中依次逐渐降低，重复着节流过程，直至稳压单元内外压差为零，气体在最后一个气室里压力达到与稳压单元出口压力一致，不再漏气。
通过稳压单元中由间距排列的环形隔板组成的气封设计，使得冷却单元的气流不会从下走丝甬道出口流出，确保了冷却单元冷却场的稳定性，减少了气流的对丝束的影响，达到了稳态冷却的目的。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维，具有手感柔软、高柔韧性、光泽柔和、高吸水吸油性、高密度高比表面积、高保温性能等优良特性，并且随着织造、印染技术的发展，其更多潜在的特性也正在被日益发掘。其织物具有手感柔软细腻，舒适透气，易于护理且外观的质感较好等优越性，可以用来做高档高密涤塔夫等高端纺织产品。
有益效果：
(1)本发明的一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，冷却采用稳态冷却装置，冷却单元采用冷却器的换热方式对纤维进行冷却，有效减少了吹风对纤维冷却所造成的不匀以及空间的开放性所造成大量的冷风的损失；
(2)本发明的方法制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维，其织物具有手感柔软细腻，舒适透气，易于护理且外观的质感较好等优越性，可以用来做高档高密涤塔夫等高端纺织产。
附图说明
图1为本发明采用的稳态冷却装置的结构示意图，其中，A部分为冷却单元，B部分为稳态系统；
其中，1-出风口，2-冷却器，3-纤维，4-进风口，5-环形隔板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
如图1所示，冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为80mm、高为100mm的圆柱状结构，包括出风口1、进风口4、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器2；
冷却器2为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器2；其中流动的冷媒为水，温度为5℃；排管方式为围绕上走丝甬道内壁螺旋排列一周；
出风口1和进风口4设置于上走丝甬道壳体上，出风口1位于冷却单元的上端，进风口4位于冷却单元的下端；
稳压单元为底面直径为80mm、高为200mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和30个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板5；
环形隔板5与水平面的夹角为0°，环形隔板5的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为60mm，厚度为2mm，相邻两环形隔板5的间距为3mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度5℃，一辊速度1000m/min，一辊温度86℃，二辊速度3820m/min，二辊温度115℃，卷绕速度3800m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.6dtex，纤度为7dtex，断裂强度为3.8cN/dtex，断裂伸长率为38％，线密度偏差率为0.7％，断裂强度CV值为4.00％，断裂伸长CV值为7.0％，沸水收缩率为8.5％。
实施例2
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为85mm、高为120mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为水，温度为6℃；排管方式为围绕上走丝甬道内壁螺旋排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为85mm、高为210mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和30个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为10°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为65mm，厚度为2.1mm，相邻两环形隔板的间距为3.3mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度287℃，冷却温度6℃，一辊速度1100m/min，一辊温度87℃，二辊速度3900m/min，二辊温度116℃，卷绕速度3850m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.7dtex，纤度为7dtex，断裂强度为3.9cN/dtex，断裂伸长率为37％，线密度偏差率为0.6％，断裂强度CV值为3.90％，断裂伸长CV值为6.8％，沸水收缩率为8.7％。
实施例3
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为90mm、高为140mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为盐水，温度为7℃；排管方式为围绕上走丝甬道内壁螺旋排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为90mm、高为215mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和27个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为20°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为70mm，厚度为mm，相邻两环形隔板的间距为3.6mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度289℃，冷却温度7℃，一辊速度1200m/min，一辊温度88℃，二辊速度3950m/min，二辊温度118℃，卷绕速度3900m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.8dtex，纤度为7dtex，断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长率为36％，线密度偏差率为0.5％，断裂强度CV值为3.90％，断裂伸长CV值为6.5％，沸水收缩率为8.9％。
实施例4
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为95mm、高为160mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为水，温度为8℃；排管方式为在上走丝甬道内壁并列排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为95mm、高为220mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和25个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为30°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为75mm，厚度为2.2mm，相邻两环形隔板的间距为4mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度8℃，一辊速度1300m/min，一辊温度91℃，二辊速度4000m/min，二辊温度120℃，卷绕速度4000m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.7dtex，纤度为7dtex，断裂强度为4.1cN/dtex，断裂伸长率为35％，线密度偏差率为0.4％，断裂强度CV值为3.80％，断裂伸长CV值为6.3％，沸水收缩率为9％。
实施例5
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为100mm、高为200mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为盐水，温度为9℃；排管方式为在上走丝甬道内壁并列排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为100mm、高为230mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和26个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为40°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为80mm，厚度为2.4mm，相邻两环形隔板的间距为4.3mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度292℃，冷却温度9℃，一辊速度1400m/min，一辊温度92℃，二辊速度4050m/min，二辊温度122℃，卷绕速度4050m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.6dtex，纤度为8dtex，断裂强度为4.2cN/dtex，断裂伸长率为34％，线密度偏差率为0.3％，断裂强度CV值为3.70％，断裂伸长CV值为6.0％，沸水收缩率为9.2％。
实施例6
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为110mm、高为225mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器、；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为盐水，温度为10℃；排管方式为在上走丝甬道内壁并列排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为110mm、高为240mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和25个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为50°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为90mm，厚度为2.5mm，相邻两环形隔板的间距为4.6mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度294℃，冷却温度10℃，一辊速度1500m/min，一辊温度94℃，二辊速度4150m/min，二辊温度124℃，卷绕速度4100m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.7dtex，纤度为8dtex，断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为33％，线密度偏差率为0.2％，断裂强度CV值为3.70％，断裂伸长CV值为5.8％，沸水收缩率为9.4％。
实施例7
一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置，由相连的冷却单元和稳压单元组成；其中冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元为底面直径为120mm、高为250mm的圆柱状结构，包括进风口、出风口、上走丝甬道以及分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
冷却器为含有流动的冷媒的蛇管式冷却器；其中流动的冷媒为水，温度为10℃；排管方式为在上走丝甬道内壁并列排列一周；
进风口和出风口设置于上走丝甬道壳体上，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端；
稳压单元为底面直径为120mm、高为250mm的圆柱状结构，包括下走丝甬道和20个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板；
环形隔板与水平面的夹角为60°，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为100mm，厚度为2.5mm，相邻两环形隔板的间距为5mm；
FDY工艺的参数为：纺丝温度295℃，冷却温度10℃，一辊速度1500m/min，一辊温度95℃，二辊速度4220m/min，二辊温度125℃，卷绕速度4100m/min。
最终制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.8dtex，纤度为8dtex，断裂强度为4.4cN/dtex，断裂伸长率为32％，线密度偏差率为0.1％，断裂强度CV值为3.90％，断裂伸长CV值为5.5％，沸水收缩率为9.5％。
Claims (10)
1.一种高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的制备方法，其特征在于：FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
冷却采用稳态冷却装置；
所述稳态冷却装置由相连的冷却单元和稳压单元组成；
冷却单元位于稳压单元的上方；
冷却单元包括上走丝甬道和分布在上走丝甬道内壁的冷却器；
稳压单元包括下走丝甬道和若干个在下走丝甬道内间距排列的环形隔板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，FDY工艺的参数为：纺丝温度285～225℃，冷却温度5～10℃，一辊速度1000～1500m/min，一辊温度86～25℃，二辊速度3820～4220m/min，二辊温度115～125℃，卷绕速度3800～4100m/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却器为蛇管式冷却器，排管方式为围绕上走丝甬道内壁螺旋排列一周或在上走丝甬道内壁并列排列一周。
4.根据权利要求1所述的一种稳态冷却装置，其特征在于，所述环形隔板与水平面的夹角为0～60°。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述环形隔板为水平环形隔板，环形隔板的外径大小与冷却单元底面直径相同，内径大小为60～100mm；环形隔板的厚度为2.0～2.5mm，相邻两环形隔板的间距为3.0～5.0mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却单元为底面直径为80～120mm、高为100～250mm的圆柱状结构；
所述稳压单元为底面直径为80～120mm、高为200～250mm的圆柱状结构。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，冷却单元还包括设置于上走丝甬道壳体上的进风口和出风口，进风口位于冷却单元的下端，出风口位于冷却单元的上端。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却器中含有流动的冷媒，流动的冷媒的温度为5～10℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，冷媒为水或盐水。
10.采用如权利要求1～2任一项所述的方法制得的高密织物用超细旦涤纶FDY纤维，其特征在于：高密织物用超细旦涤纶FDY纤维的单丝纤度为0.6～0.8dtex，纤度为7～8dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为35.0±3.0％，线密度偏差率≤0.7％，断裂强度CV值≤4.00％，断裂伸长CV值≤7.0％，沸水收缩率为2.0±0.5％。
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