CN115369499A - 一种有色涤纶工业丝制备方法 - Google Patents

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杨志超
徐跃林
金革
马建平
曾卫卫
周茂林
杨少华
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    • D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters

Abstract

本申请提供一种有色涤纶工业丝制备方法，属于熔融纺丝技术领域。以白聚酯切片和包含有红、黄、蓝三原色至少一种的色母粒料为原料，主料仓供入白聚酯切片，分料仓一供入一种色母粒料，两者经混料仓混匀后送入主螺杆熔融挤出形成熔体，剩余色母粒料经双螺杆挤出形成熔体，再与主螺杆的挤出熔体混合，纺丝得到有色涤纶工业丝，所述主料仓、分料仓一以及双螺杆均设置有控制系统，分别对供入的白聚酯切片、色母粒料进行在线监控。将本申请应用于有色聚酯纤维的制备，具有实现三原色配色加工有色涤纶工业丝损耗小、切换灵活、产品质量稳定等优点。

Description

一种有色涤纶工业丝制备方法
技术领域
本申请涉及一种有色涤纶工业丝制备方法，属于熔融纺丝技术领域。
背景技术
目前纺色丝时，多采用白切片挤压熔融形成熔体后，通过小螺杆注入单一色母粒(如CN102787376A)，以熔体混合方式实现功能组分的添加；或如CN214612856U所示，采用白切片先与功能组分混料后熔融挤出的纺丝。
这两种方式均存在实现方式单一、可实现功能不多的缺陷；且部分母粒耐热性能、耐压程度较差时，难以通过单一形式达到较好的效果，比如彩色母粒，其添加的彩色颜料以有机组分居多，耐热性通常较差；此外，不同色系切换时，生产过程需大量排料、更换母粒，时间长、效率差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种通过在线调整三原色切片的添加比例制备有色涤纶工业丝制备方法，并通过卷装成型前在线比色，及时调整不同母粒的加入量，减少色系更换的便利性，降低成本与消耗。
具体地，本申请是通过以下方式实现的：
一种有色涤纶工业丝制备方法，以白聚酯切片和包含有红、黄、蓝三原色至少一种的色母粒料为原料，色母粒料占白切片的比例为0.01％-5％，主料仓供入白聚酯切片，分料仓一供入一种色母粒料，两者经混料仓混匀后送入主螺杆熔融挤出形成熔体，剩余色母粒料经双螺杆挤出形成熔体，再与主螺杆的挤出熔体混合，纺丝得到有色涤纶工业丝，所述主料仓、分料仓一以及双螺杆均设置有控制系统，分别对供入的白聚酯切片、色母粒料进行在线监控。
上述工艺本申请以白聚酯切片为主，红色母粒、蓝色母粒和黄色母粒三原色的色母粒作为色母粒料，加入常用的白聚酯切片和相对量较大的一种色母粒料，调节不同的余下色母粒料添加比，即可实现不同色彩的有色聚酯纤维加工；上述过程中，白聚酯切片中加入量相对较大的一种色母粒，也是在生产中对熔体性能影响最为显著的两种成分，两者先混再溶，先形成单色熔体，再加入相对投加量较少的余下色母粒所形成的熔体时，既能实现色彩的调节，因其根据不同配比量所采用的不同添加方式，也克服了熔体混合所引起的熔体压力波动，从而实现了三原色配色原理的在线色彩调控。
进一步的，作为优选：
所述红色母粒的含水率为＜0.5％，黄色母粒的含水率为＜0.5％，蓝色母粒的含水率为＜0.5％。更优选的，所述红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒均采用结晶干燥。
所述小螺杆采用单螺杆或双螺杆。
所述主螺杆带有四个纺位，每个纺位对应一个小螺杆。
所述纺丝工序中设置有颜色比对信号反馈装置，信号反馈装置与各控制系统连接，根据RGB值调整三种母粒的添加量。
所述有色聚酯纤维的原料为白聚酯切片和色母粒料，白聚酯切片为特性粘度为0.85-1.25dl/g的聚酯切片，含水率≤40ppm，下料速度为1.5-15吨/h；色母粒料包括红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒，色母粒料的添加量优选为白聚酯切片质量的3％以下，红色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率≤40ppm，下料速度为5kg-750kg/h；黄色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5％；蓝色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5％；白聚酯切片与色母粒中的任一种混合后经主螺杆挤出，主螺杆挤出温度为230-320℃；剩余色母粒中的两种分别经两小螺杆挤出，小螺杆挤出温度为240-300℃，输出熔体速度为5kg-750kg/h，且小螺杆相对主螺杆的输出熔体占比≤5％。
所述有色聚酯纤维的原料为白聚酯切片、色母粒和功能切片，白聚酯切片为特性粘度为0.85-1.25dl/g的聚酯切片，含水率≤40ppm，下料速度为1.5-30吨/h；功能切片优选为阻燃母粒，含水率≤40ppm，特性粘度为0.85-1.25dl/g，P元素含量5000-100000ppm，下料速度为5kg-3000kg/h；白聚酯切片与功能切片混合后经主螺杆挤出，主螺杆挤出温度为230-320℃；色母粒为红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒中的任一种，红色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率≤40ppm，下料速度为5kg-750kg/h；黄色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5％；蓝色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5％；色母粒经小螺杆挤出，小螺杆出参数为240-300℃，小螺杆输出熔体速度为5kg-750kg/h，其相对主螺杆的输出熔体占比≤5％；小螺杆输出熔体的注入压力大于主螺杆压力，避免回流。
附图说明
图1为本申请的工艺流程示意图；
图2为本申请的另一种工艺流程示意图。
图中标号：1.主料仓；11.第一控制系统；2.分料仓一；21.第二控制系统；22.干燥机构一；3.分料仓二；31.干燥机构二；4.混料仓；5.主螺杆；6.第一小螺杆；61.第三控制系统；7.分料仓三；71.干燥机构三；8.第二小螺杆；81.第四控制系统。
具体实施方式
实施例1
本实施例有色涤纶工业丝制备方法，原料包括白聚酯切片、红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒，具体如下：
(1)原料：白聚酯切片为特性粘度为1.05dl/g的聚酯切片，含水率10ppm；红色母粒特性粘度0.43dl/g，含水率10ppm；黄色母粒特性粘度0.47dl/g，含水率50ppm；蓝色母粒特性粘度0.45dl/g，含水率40ppm。
(2)供料：结合图1，白聚酯切片经主料仓1供入混料仓4，白聚酯切片的下料速度为83kg/h；红色母粒经分料仓一2输入，加料量为白聚酯切片的12kg，经干燥机构一22结晶干燥至含水量均衡至设定值后供入混料仓4；黄色母粒与蓝色母粒的添加量均为红色母粒之类的一半，黄色母粒经分料仓二3输入，并经干燥机构二31结晶干燥至含水量均衡至设定值后供入第一小螺杆6挤出；蓝色母粒经分料仓三7输入，并经干燥机构三71结晶干燥至含水量均衡至设定值后供入第二小螺杆8挤出，第一小螺杆3和第二小螺杆8构成双螺杆。
(3)熔融挤出：白聚酯切片与红色母粒在混料仓4中混匀后，经主螺杆5挤出，主螺杆挤出参数如表1所示；第一小螺杆3的挤出参数如表2所示，第二小螺杆8的挤出参数如表3所示。
表1：主螺杆参数表
Figure BDA0003792268770000041
表2：第一小螺杆工艺参数表
Figure BDA0003792268770000042
表3：第二小螺杆工艺参数表
Figure BDA0003792268770000043
(4)纺丝工艺：
喷丝板规格0.6mm*1.2mm/192f，40μm烧结金属网滤芯。
W/D：2600m/min，张力:100cN，网压:2.2bar。
计量泵规格：20cc/r，计量泵转速：12.72r/min。
缓冷器温度：325℃。
侧吹风风速：0.55m/s，风温：20℃，风湿：70％。
纺丝油剂：GXM-100。
油泵规格：0.08cc/r，油泵转速：40r/min。
辊温及辊速如表4设置，牵伸倍数5.4。
表4：纺丝卷绕各辊的温度与速度设置
Figure BDA0003792268770000051
实测纤度为1130dtex，断裂强力为85.9N，断裂强度为7.6c N/dtex，干热收缩率为7％，断裂伸长率为14％，网络5个；L值为86，B值为3.1，a值为-1.3，理论计算色值与实际生产的纤维色值差异小，说明上述工艺进行三原色配色方式进行色丝加工可行。
实施例2
本实施例进行1000D有色阻燃型涤纶工业丝的制备，原料包括白聚酯切片、功能切片和色母粒料，具体如下：
(1)原料：白聚酯切片为特性粘度为1.05dl/g的聚酯切片，含水率10ppm；功能切片为阻燃母粒(磷系阻燃剂)，特性粘度为0.95dl/g，P元素含量44000ppm；色母粒料选用红色母粒，其特性粘度为0.43dl/g。
(2)供料：结合图2，白聚酯切片经主料仓1供入混料仓4，白聚酯切片的下料速度为83kg/h；功能切片经分料仓一2供入混料仓4，加料量为12.26kg；红色母粒经分料仓二3供入，经干燥机构二31结晶干燥后送入第一小螺杆3，添加速度1.76kg/h。
(3)熔融挤出：混料仓4中的混合料送入主螺杆5，主螺杆参数设置如表5所示；第一小螺杆3参数如表6设置。
表5：主螺杆参数表
Figure BDA0003792268770000061
表6：第一小螺杆工艺参数表
Figure BDA0003792268770000062
(4)纺丝工艺：
喷丝板规格0.6mm*1.2mm/192f，40μm烧结金属网滤芯。
W/D：2600m/min，张力:100cN，网压:2.2bar。
计量泵规格：20cc/r，计量泵转速：13.2r/min。
缓冷器温度：330℃。
侧吹风风速：0.55m/s，风温：20℃，风湿：70％。
纺丝油剂：GXM-100。
油泵规格：0.08cc/r，油泵转速：48r/min。
辊温及辊速如表7设置，牵伸倍数4.6。
表7：纺丝卷绕各辊的温度与速度设置
Figure BDA0003792268770000071
卷装工序前设置检测磷含量和色差的信号反馈装置：当磷元素含量超过6500时，表明阻燃母粒添加量超标，该信号传递至第一控制系统11，第一控制系统11据此增大白聚酯切片的供入速度，相当于阻燃母粒攻入量降低，反之，当磷元素含量低于4000时，表明阻燃母粒添加量不足，则降低白聚酯切片的供入速度；当纤维出现RGB值超过设定值或者波动幅度超过10％时，调节第二功能母粒的添加量，改变色母粒的添加量。
进行1110规格纤维纺丝时，实测纤度为1125dtex，断裂强力为82.12N，断裂强度为7.30cN/dtex，干热收缩率为7.0％，断裂伸长率为14.5％，网络5个；L值为90，B值为4.6，a值为-1.5，纤维中磷含量为6500ppm。
实施例3
常用色母粒多半为疏水性物质，容易引起静电。基于拉伸比越大、拉伸越剧烈，就越容易获得强度，也越容易产生毛丝，为了权衡断裂强度和毛丝，本实施例其余设置与实施例2相同，区别在于：拉伸比选择5.35，同时测试了色母粒相对白聚酯切片添加量对纺况的影响，经过前期试验后，我们确定了影响较为突出的一个色母粒相对添加量区间为2-3.5％，以下选定该区间内的4个添加量梯度，并计算色泵转速(即小螺杆8的计量泵转速)由低到高逐个实验，结果如表8所示。
表8：不同色母粒添加量对反应的影响
Figure BDA0003792268770000081
由表8可以看出：随着色母粒相对白聚酯切片添加量的增加，丝束发散现象严重程度逐渐加剧，满卷率降低明显，单丝断裂和毛圈丝现象增加，特别是超过3％以后，几乎没有满卷；在3％以下时，虽然仍然存在丝束发散现象，但外观指标正常，2％以下时丝束发散现象不明显。因此，适宜将色母粒添加量控制在3％以下。
实施例4
本实施例与实施例2的设置相同，区别在于：以5.35和5.0两个拉伸比做为变量，分别测试多个平行样，确定拉伸比对相同规格产品的性能影响，具体如表9所示。
表9：不同拉伸比下的纤维性能参数对照表
Figure BDA0003792268770000082
Figure BDA0003792268770000091
结合实施例2(拉伸比4.6)，并对比表9可以看出：同等规格加工时，拉伸比越大，实测纤度普遍越高，强力、强度以及干热收缩率普遍偏高，而伸长率则较低。

Claims (10)

1.一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：以白聚酯切片和包含有红、黄、蓝三原色至少一种的色母粒料为原料，色母粒料占白切片的比例为0.01%-5%，主料仓供入白聚酯切片，分料仓一供入一种色母粒料，两者经混料仓混匀后送入主螺杆熔融挤出形成熔体，剩余色母粒料经双螺杆挤出形成熔体，再与主螺杆的挤出熔体混合，纺丝得到有色涤纶工业丝，所述主料仓、分料仓一以及双螺杆均设置有控制系统，分别对供入的白聚酯切片、色母粒料进行在线监控。
2.根据权利要求1所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述红色母粒的含水率为＜0.5%，黄色母粒的含水率为＜0.5%，蓝色母粒的含水率为＜0.5%。
3.根据权利要求2所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒均采用结晶干燥。
4.根据权利要求1所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述小螺杆采用单螺杆或双螺杆。
5.根据权利要求1所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述主螺杆带有四个纺位，每个纺位对应一个小螺杆。
6.根据权利要求1所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述纺丝工序中设置有颜色比对信号反馈装置，信号反馈装置与各控制系统连接，根据RGB值，调整三种母粒的添加量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述白聚酯切片为特性粘度为0.85-1.25dl/g的聚酯切片，含水率≤40ppm，下料速度为1.5-15吨/h；红色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率≤40ppm，下料速度为5kg-750kg/h；黄色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5%；蓝色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5%；白聚酯切片与色母粒中的任一种混合后经主螺杆挤出，主螺杆挤出温度为230-320℃；剩余色母粒中的两种分别经双螺杆挤出，双螺杆挤出温度为240-300℃，输出熔体速度为5kg-750kg/h，且双螺杆相对主螺杆的输出熔体占比≤5%。
8.根据权利要求7所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：色母粒料的添加量为白聚酯切片质量的2-3 %。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述有色聚酯纤维的原料中还包括有功能切片，白聚酯切片为特性粘度为0.85-1.25dl/g的聚酯切片，含水率≤40ppm，下料速度为1.5-30吨/h；白聚酯切片与功能切片混合后经主螺杆挤出，主螺杆挤出温度为230-320℃；色母粒为红色母粒、黄色母粒和蓝色母粒中的任一种，红色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率≤40ppm，下料速度为5kg-750kg/h；黄色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5%；蓝色母粒特性粘度0.3-0.7dl/g，含水率为＜0.5%；色母粒经双螺杆挤出，双螺杆挤出参数为240-300℃，双螺杆输出熔体速度为5kg-750kg/h，其相对主螺杆的输出熔体占比≤5%；双螺杆输出熔体的注入压力大于主螺杆压力，避免回流。
10.根据权利要求9所述的一种有色涤纶工业丝制备方法，其特征在于：所述有色聚酯纤维的原料中还包括有功能切片，白聚酯切片为特性粘度为0.85-1.25dl/g的聚酯切片，含水率≤40ppm，下料速度为1.5-30吨/h；功能切片为阻燃母粒，含水率≤40ppm，特性粘度为0.85-1.25dl/g，P元素含量5000-100000ppm，下料速度为5kg-3000kg/h。
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