CN113445142A - 一种凉感索弹纤维的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的一种凉感索弹纤维的生产方法，采用杜邦PTT切片，并在纺丝过程中添加凉感母粒，采用转鼓增粘，低温长时间的干燥方式、较低的纺丝温度、连续式罗茨风机柔性输送、粉尘分离装置、高精度的母粒注射机、复合纺丝用并列型喷丝板、侧吹风冷却整流器，使所生产的新产品具有弹性和纤度更均匀，产品质量更稳定的特点，并具有良好的耐久性，良好的染色性，可用普通分散染料进行常压沸染，而无需载体，染得的纤维色泽鲜艳，色牢度及耐氯性优良。该产品具有手感柔软，抗污蓬松，吸湿快干，加工成面料后平整爽滑，抗皱免烫，尺寸稳定，弹性适度。做成运动服，尤其在夏天穿上后凉爽轻肤，吸湿排汗，既舒适又健康。

Description

一种凉感索弹纤维的生产方法
技术领域
本发明涉及化纤生产加领域，尤其是一种凉感索弹纤维的生产方法。
背景技术
我国化纤行业经过多年的高速发展，化纤产量自1998年起持续保持世界第一，是世界上最大的化纤生产国。2017年我国化纤产量近5000万吨，约占全球化纤总产量的70％以上。但产业“数量型”增长明显，大宗、常规产品偏多，改性纤维、高仿真纤维、特殊功能纤维、超细旦纤维、功能性纤维等高新技术产品研发水平较低。近年来，我国化纤行业加大创新力度，注重行业整体的技术进步，以市场手段淘汰落后产能，化学纤维的差别化率进一步提高，但仍与发达国家有一定差距。因此，进一步扩大我国高新技术纤维生产规模，提高化纤产品差别化率成为当前化纤工业发展的重中之重。
PTT是集各种化学合成纤维的优良性能指标为一体的优秀高分子聚合产品，它与碳纤维、芳纶、氨纶等高性能纤维不同，它不是以其制品的某项指标上的特别表现为其价值，而是以其优良的综合性能指标、以及部分指标合适的改良值为其特色的新的聚合材料。在目前纺丝、印染和后道应用的日渐成熟下，PTT纤维及其制品的需求量越来越大，具有巨大的发展空间其中，TS生物索弹丝是PTT/PET双组份高弹性纤维，其以生物基原料PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)和常规涤纶原料PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)以特定比例优化组合，形成双组份并列型复合纤维。如何制备一种差别化的索弹丝成为一种需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种凉感索弹纤维的生产方法，所得所制备的索弹丝在具有弹性的基础上具有凉感，并且使所生产的新产品具有弹性和纤度更均匀，产品质量更稳定的特点，并具有良好的耐久性，良好的染色性，可用普通分散染料进行常压沸染，而无需载体，染得的纤维色泽鲜艳，色牢度及耐氯性优良。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种凉感索弹纤维的生产方法，其生产步骤如下，选用的PET原料经过输送、预结晶、干燥、熔融挤压后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进入纺丝组件；选用的PTT原料经过输送、固相增粘、干燥、熔融挤压、过滤后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进行纺丝组件；PET纺丝熔体和PTT纺丝熔体在纺丝组件中实现熔体汇集，汇集后的熔体纺丝后再经侧吹风、上油、预网络、牵伸定型、主网络、卷绕成型、检验、分级包装、成品；
在纺丝过程中加入烘干后的凉感母粒，所述凉感母粒的干燥温度为120±5℃；
纺丝组件为双通道纺丝组件，纺丝过程中尽量降低PTT的纺丝温度，要求PTT的纺丝温度不超过275℃，同时减少减少熔体停留时间，换组件时间尽量缩短，减少计量泵的开停时间，以减少熔体的热降解；
控制牵伸倍数范围在2.5-3.0之间，过小很容易僵丝并回弹变差，过大容易产生毛丝；第一热辊温度60-80℃，第二热辊温度135-150℃；并且在第一热辊和第二热辊的基础上增加一对分丝盘，目的是达到松弛和预定型，更好地释放纤维的热应力，进一步控制好卷绕张力。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述PTT使用的聚酯切片采用杜邦公司粘度0.96dl/g左右的切片，凉感母粒采用克莱恩公司的，保证原料的稳定性。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：熔体管路不能有死角，管壁光洁度尽可能高，控制在0.5以内，避免熔体与管壁摩擦生热引起降解；熔体过滤器的滤芯不能过密，选择80-120μ的滤芯，以便减少熔体因剪切热造成的降解；PTT侧组件金属砂不能过细，一般在20-30目之间，组件压力控制在12-16MPa。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：聚酯切片输送方式将原脉冲式空压气输送改造为连续式罗茨风机柔性输送，减少其切片与输送管道间的摩擦产生的粉尘，避免切片内在质量遭受破坏，同时往干燥塔输送时采用振动筛分离出粉尘和大颗粒杂质，进螺杆前也额外增加了自主研发的粉尘分离装置；螺杆入口增加氮气保护装置，可以减少切片氧化，进一步防止熔体降解。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：PTT螺杆和箱体管路温度比PET设定要低10度左右。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：侧吹风温度控制在23±1℃，湿度保持在75％-85％，风速在0.5-0.7m/s之间；预网络气量选择合理，在0.3-0.6Kg之间；卷绕张力控制在0.16g/D左右。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：采用复合喷丝板，采用带聚能头的超声波清洗机对喷丝板进行清洗。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：在卷绕成型的时候调整卷绕角，比普通涤纶FDY要大，10°左右，同时卷绕接触压力不能超过170N。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述凉感索弹丝生产过程中，车间环境为30±5℃。
本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种凉感索弹纤维的生产方法，是在北京中丽FDY纺丝牵伸卷绕一体化机上研制开发，采用杜邦PTT切片，并在纺丝过程中添加凉感母粒，采用转鼓增粘，低温长时间的干燥方式、较低的纺丝温度、连续式罗茨风机柔性输送、粉尘分离装置、高精度的母粒注射机、复合纺丝用并列型喷丝板、侧吹风冷却整流器，使所生产的新产品具有弹性和纤度更均匀，产品质量更稳定的特点，并具有良好的耐久性，良好的染色性，可用普通分散染料进行常压沸染，而无需载体，染得的纤维色泽鲜艳，色牢度及耐氯性优良。同时，该产品具有手感柔软，抗污蓬松，吸湿快干，加工成面料后平整爽滑，抗皱免烫，尺寸稳定，弹性适度。将它做成运动服，尤其在夏天穿上后凉爽轻肤，吸湿排汗，既舒适又健康，是未来面料的大趋势。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
本发明所涉及的一种凉感索弹纤维的生产方法，其生产步骤如下，选用的PET原料经过输送、预结晶、干燥、熔融挤压后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进入纺丝组件；选用的PTT原料经过输送、固相增粘、干燥、熔融挤压、过滤后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进行纺丝组件；PET纺丝熔体和PTT纺丝熔体在纺丝组件中实现熔体汇集，汇集后的熔体纺丝后再经侧吹风、上油、预网络、牵伸定型、主网络、卷绕成型、检验、分级包装、成品。PET切片的干燥温度为165℃±5℃。PTT地转鼓增粘后干燥温度105℃±5℃。
在本生产方法中所使用的原料如下：
1、切片来源：杜邦公司PTT切片。
2、色母粒来源：科莱恩色母粒(上海)有限公司凉感母粒。
3、油剂来源：日本竹本F—1782专用进口油剂。
在本生产方法中所使用的生产设备：
1、干燥设备：郑州中远干燥工程有限公司。
2、母粒注射机：江苏江本自控设备有限公司。
3、熔融纺丝设备：大连隆盛机械有限公司。
4、纺丝计量设备：德国马尔(Mar)公司。
5、喷丝板设备：苏州市新纶喷丝组件厂。
6、牵伸卷绕设备：北京中丽制机工程技术有限公司。
本发明是采用一步法生产索弹丝纤维在添加一定比例凉感母粒的前提下，切片法熔融纺丝、拉伸工艺和卷绕工艺，消光PBT高弹纤维在常规FDY纺织设备上生产的合理性、生产成本最低化、产品品质的稳定性等，以及如何实现产业化。
在纺丝过程中加入烘干后的凉感母粒，所述凉感母粒的干燥温度为120±5℃；在母粒使用前8小时对母粒进行烘干，母粒干燥时间控制在8-10小时。纺丝时PET和PTT二侧同时添加5.5％的凉感母粒。
在本实施例中，将二种组分的原料采用不同的熔融纺丝工艺，并在混合箱体中实现温度的平衡，并在纺丝组件中实现双通道熔体汇聚点，使二种组份的原料以一比例混合后拉伸成原纤维，并采用一步法拉伸技术，实现具有弹性和凉感的双组份纤维的研发与生产。
在本发明中，PTT使用的聚酯切片采用杜邦公司粘度0.96dl/g左右的切片。PTT切片通过固相增粘，即通过转鼓以抽真空、氮气保护等方式间歇性增粘，使其粘度由原始0.95dl/g增至1.25dl/g，由于PTT切片增粘后含水已经很低，不需要再次干燥，所以只需105±5℃干空气保护就行。并且凉感母粒采用克莱恩公司的产品，保证原料的稳定性。
为了让纤维发挥最大弹力性能和改善纺丝状况，纺丝组件为双通道纺丝组件，二种组分的管道同时安装在一个纺丝箱体中，合理设置熔体汇聚点，使二种组分充分达到优化与平衡效果；纺丝过程中尽量降低PTT的纺丝温度，要求PTT的纺丝温度不超过275℃，同时减少减少熔体停留时间，换组件时间尽量缩短，减少计量泵的开停时间，以减少熔体的热降解。纺丝组件的压力：PTT为12MPa；PET为9MPa。金属砂配比：PTT为35-45目，用量为30克；PET为80-100目，用量为30克。
并且在熔融生产过程中，熔体管路不能有死角，管壁光洁度尽可能高，控制在0.5以内，避免熔体与管壁摩擦生热引起降解。
并且在对PET和PTT熔体过滤时，熔体过滤器的滤芯不能过密，我们选择80-120μ的滤芯，以便减少熔体因剪切热造成的降解。
在纺丝时，PET具体为汽相280℃±2℃，区温275℃±2℃，PTT汽相,275℃±2℃，区温270℃±2℃。
控制牵伸倍数范围在2.5-3.0之间，过小很容易僵丝并回弹变差，过大容易产生毛丝；第一热辊温度60-80℃，第二热辊温度135-150℃；并且在第一热辊和第二热辊的基础上增加一对分丝盘，目的是达到松弛和预定型，更好地释放纤维的热应力，进一步控制好卷绕张力。
为了减少断头，聚酯切片输送方式将原脉冲式空压气输送改造为连续式罗茨风机柔性输送，减少其切片与输送管道间的摩擦产生的粉尘，避免切片内在质量遭受破坏，同时往干燥塔输送时采用振动筛分离出粉尘和大颗粒杂质，进螺杆前也额外增加了自主研发的粉尘分离装置；螺杆入口增加氮气保护装置，可以减少切片氧化，进一步防止熔体降解。PTT螺杆和箱体管路温度比PET设定要低10度左右。
侧吹风温度控制在23±1℃，湿度保持在75％-85％，风速在0.5-0.7m/s之间；预网络气量选择合理，在0.3-0.6Kg之间；卷绕张力控制在0.16g/D左右。
生产过程中，由于做的是复合喷丝板，容易出丝不良。因此，我们加强了清洗力度，采用带聚能头的超声波清洗机对喷丝板进行清洗，保证了喷丝板的清洁度。同时，对组件工艺进行优化，采用金属砂以满足良好的过滤效果和对熔体的均化作用。
由于一步法FDY生产工艺生产的高弹纤维弹性较大，在卷绕成型的时候很容易出现丝饼的成型不良，主要表现在丝饼端面不平整、侧面凸肚，这样既影响外观检验的达标率，同时也导致后道退绕困难，为了避免成型不良丝饼的产生，我们调整卷绕角，比普通涤纶FDY要大，10°左右，同时卷绕接触压力不能超过170N。
由于切片纺企业的硬件条件的限制，我们在产品生产时无法做到恒温恒湿，而温度的波动着对产品的内在质量带来了隐患，因此需要通过人为的调控来达到稳定环境温度的目的，发现当环境温度30±5℃时产品的质量是最为稳定的，因此在车间设有专人对卷绕温度进行监测，以便及时的调整，减少因气候、季节的变化而出现的温度波动。
主要工艺参数：
1、规格：83dtex/32F系列
2、干燥温度:
PET：干燥温度165℃±5℃
PTT：转鼓增粘后干燥温度105℃±5℃
凉感母粒：干燥温度120℃±5℃
3、油剂：日本竹本F-1782，浓度15％±0.5％
4、纺丝：组件压力：PTT 12MPa；PET 9MPa
金属砂配比：PTT 35-45目30克,PET 80-100目30克
纺丝温度：PET具体为汽相280℃±2℃，区温275℃±2℃，PTT汽相,275℃±2℃，区温270℃±2℃；
6、侧吹风风温22℃，风湿80％，风速0.55m/s。
7、卷绕：速度：3700米/分，卷绕张力：0.16g/D，预网压力：0.8kg±0.1kg，主网络压力：3.5kg±0.1kg
技术指标：
Figure BDA0003090411110000081
Figure BDA0003090411110000091
凉感索弹纤维的研制开发过程中，刚开始由于工艺设计和设备缺陷的问题，出现了切片粉尘多，熔体降解、纺丝断头多、成型不良、组件升压快、退卷困难等一系列问题，研发人员通过改变切片输送方式、增加振动筛装置、粉尘分离装置、调整组件配置、加装导丝盘、调整干燥、纺丝、卷绕工艺，逐一解决了上述问题，凉感索弹纤维终于顺利投产，并且经过多个客户的试用反馈，工艺人员的调试改进，最终产品达到了客户的期望的质量要求，目前该新产品已经实现批量生产，并已销售给多个客户使用，客户反馈良好。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，其生产步骤如下，选用的PET原料经过输送、预结晶、干燥、熔融挤压后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进入纺丝组件；选用的PTT原料经过输送、固相增粘、干燥、熔融挤压、过滤后形成纺丝熔体通过箱体计量泵进行纺丝组件；PET纺丝熔体和PTT纺丝熔体在纺丝组件中实现熔体汇集，汇集后的熔体纺丝后再经侧吹风、上油、预网络、牵伸定型、主网络、卷绕成型、检验、分级包装、成品；
在纺丝过程中加入烘干后的凉感母粒，所述凉感母粒的干燥温度为120±5℃；在母粒使用前8小时对母粒进行烘干，母粒干燥时间控制在8-10小时。
纺丝组件为双通道纺丝组件，纺丝过程中尽量降低PTT的纺丝温度，要求PTT的纺丝温度不超过275℃，同时减少减少熔体停留时间，换组件时间尽量缩短，减少计量泵的开停时间，以减少熔体的热降解；
控制牵伸倍数范围在2.5-3.0之间，过小很容易僵丝并回弹变差，过大容易产生毛丝；第一热辊温度60-80℃，第二热辊温度135-150℃；并且在第一热辊和第二热辊的基础上增加一对分丝盘，目的是达到松弛和预定型，更好地释放纤维的热应力，进一步控制好卷绕张力。
2.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，所述PTT使用的聚酯切片采用杜邦公司粘度0.96dl/g左右的切片，凉感母粒采用克莱恩公司的，保证原料的稳定性。
3.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，熔体管路不能有死角，管壁光洁度尽可能高，控制在0.5以内，避免熔体与管壁摩擦生热引起降解；熔体过滤器的滤芯不能过密，选择80-120μ的滤芯，以便减少熔体因剪切热造成的降解；PTT侧组件金属砂不能过细，一般在20-30目之间，组件压力控制在12-16MPa。
4.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，聚酯切片输送方式将原脉冲式空压气输送改造为连续式罗茨风机柔性输送，减少其切片与输送管道间的摩擦产生的粉尘，避免切片内在质量遭受破坏，同时往干燥塔输送时采用振动筛分离出粉尘和大颗粒杂质，进螺杆前也额外增加了自主研发的粉尘分离装置；螺杆入口增加氮气保护装置，可以减少切片氧化，进一步防止熔体降解。
5.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，PTT螺杆和箱体管路温度比PET设定要低10度左右。
6.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，侧吹风温度控制在23±1℃，湿度保持在75％-85％，风速在0.5-0.7m/s之间；预网络气量选择合理，在0.3-0.6Kg之间；卷绕张力控制在0.16g/D左右。
7.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，采用复合喷丝板，采用带聚能头的超声波清洗机对喷丝板进行清洗。
8.根据权利要求1所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，在卷绕成型的时候调整卷绕角，比普通涤纶FDY要大，10°左右，同时卷绕接触压力不能超过170N。
9.根据权利要求1-8任一项所述的凉感索弹纤维的生产方法，其特征在于，所述凉感索弹丝生产过程中，车间环境为30±5℃。
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