CN1804156A - 一种维纶长丝束的制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种维纶长丝束的制造方法及装置。它是将聚乙烯醇纺丝原液经大容量纺丝机纺成多片大股初生丝束，再经导辊牵伸、湿热牵伸、干热牵伸、紧张热处理、收缩热处理、冷却、叠丝和卷绕，制成维纶长丝束；最后经切断机切成短纤维供后处理工序进行后处理。所采用的装置中主要是湿法转向纺丝机各纺丝单元为横向排列，纺出的初生丝束形成大股丝束，然后经导辊牵伸机牵伸、导入湿热牵伸浴槽。本发明能处理1片或多片丝，生产能力大、生产成本低、操作简便。本发明所采用的生产方法和装置可用于建设3000～5000吨级大容量维纶纺丝生产线，或用于对常规维纶生产线进行扩能技术改造。

Description

一种维纶长丝束的制造方法及装置

技术领域

本发明涉及一种维纶长丝束的制造方法及装置。

背景技术

目前，制造维纶长丝束的工艺过程是：将浓度约为15％～16％(wt)的聚乙烯醇纺丝原液从喷丝头微孔挤入饱和硫酸钠凝固浴中，经脱水凝固成初生纤维束，初生纤维束经导辊牵伸、湿热牵伸、干燥、预热、干热牵伸、紧张热处理和非必要的收缩热处理等处理，使纤维进行取向和结晶，成为具有一定机械性能的维纶长丝束。维纶长丝束再经切断机切断成短纤维后供后处理工序经热水卷缩、非必要的缩醛化、水洗、上油、干燥、成包等后处理，成为可供纺织厂使用的维纶短纤维。

与上述工艺过程相配套的纺丝生产线包括湿法纺丝机、导辊牵伸机、集束机、湿热牵伸浴槽、干燥机、预热机、延伸机、非必要的收缩热处理机、冷却机、卷绕机和切断机。

其具体过程：首先纺丝原液经湿法纺丝机纺成初生丝束，其纺丝过程是：经计量泵计量升压，烛形过滤器去杂质，压入喷丝头；纺丝原液细流从喷丝头微孔挤入饱和硫酸钠凝固浴中，经脱水凝固成初生丝束，同侧各纺丝单元纺出的初生丝束先重叠，再经各自的导辊牵伸机牵伸后通过集束机集成一片丝束；这种纺丝机及其后的所有设备均按左右两侧布置，是典型的双面设备，两侧设备共同构成一条完整的生产线，每侧设备处理一束丝，即一条生产线处理两束丝。

在集束机和干燥机之间设有湿热牵伸浴槽，湿热浴为接近饱和的硫酸钠水溶液，其温度约为90℃，其作用是加热丝束，使丝束塑化，利于湿热牵伸，它主要是利用干燥机与集束机之间的速度差形成丝束湿热牵伸，在湿热牵伸浴槽尾端设有4对榨液导杆，目的是榨出丝束上多余的浴液。

干燥机位于湿热牵伸浴槽之后，其结构主要有可上下开闭的烘仓、加热装置和一对纳尔逊罗拉，上烘仓开有小孔，作为水蒸汽的通道；加热装置位于烘仓中部，分上下两层，通常上层为固定加热器，下层为可变加热器，丝束在加热器上下绕行数圈而被加热；加热元件为普通镍铬电热丝或远红外电热丝，加热器通过加热空气向丝束传热和向丝束直接辐射热量，使丝束中的水份蒸发，其中干燥烘仓采用的温度约为260～300℃，丝束出干燥机时，表面温度约为100～125℃，含水率降低至约为5％(wt)左右。

紧接在干燥机后面的是预热机，预热机的结构与干燥机大致相似，其主要结构也是由可上下开闭的烘仓、加热装置、一对纳尔逊罗拉构成。由于丝束中的95％(wt)的水份在干燥机中被蒸发，所以预热机的上烘仓没有小孔，丝束在罗拉表面均匀铺开并在烘仓内绕行数圈，继续受热，蒸发掉丝束中余下的水份，丝束软化，达到干热牵伸所需的条件。

再紧接着的是延伸机，利用延伸机与预热机之间的速度差形成干热牵伸。延伸机的结构与预热机相同，即主要由可上下开闭的烘仓、加热装置和一对纳尔逊罗拉构成，丝束在延伸机罗拉表面均匀铺开并在烘仓内绕行数圈，加热装置使丝束温度稍微提高并保持温度，以进行紧张热处理。

延伸机之后设置冷却机，冷却机有一对纳尔逊罗拉，罗拉内部通冷却水，从延伸机出来的丝束在冷却机罗拉表面均匀铺开并绕行数圈，使丝束温度从超过200℃迅速冷却至45～50℃左右，使丝束的热处理效果得到固定。丝束的冷却效果由冷却水流量或冷却水温度控制。

对某些耐热水性要求较高的维纶长丝束而言，还需要在延伸机和冷却机之间设置1台或者2台收缩热处理机进行收缩热处理。由于丝束是在松弛状态下进行的热处理，所以收缩热处理又称为松弛热处理。收缩热处理机与延伸机的结构完全相同，但只有可变加热器。

在冷却机后面还设有丝束牵引机，其作用是使未合格的长丝束下垂在牵引机下面，并使丝束在前面的冷却机、延伸机等设备中保持正常运行状态。

经冷却的丝束用卷绕机卷绕成丝轴，丝轴送至切断成短纤维。

上述维纶长丝束生产装置，虽然已被证明是成熟、可靠的，但其缺点也是明显的：

1、纺丝机采用卧式单浴槽纺丝机，由2个或3个纺丝单元组成，每侧各有6个或9个纺丝位，一条生产线共有12个或18个纺丝位。由于这种按纵向前后布置的纺丝机长度较长，难以通过一味地增加纺丝位的方式提高生产能力，再由于湿法纺丝是一种低速纺丝工艺，所以，这种纺丝机注定是一种小容量纺丝机，生产能力较低，约为1500～2000吨/年。

2、导辊牵伸机较多，利用率低，增加了生产成本。由于每个纺丝单元配置1台导辊牵伸机，这样1台纺丝机共配置2台或3台导辊牵伸机，每台导辊牵伸仅承担6个纺丝位的丝束牵伸，利用率太低。

3、此生产装置中的干燥机、预热机、延伸机和收缩热处理机结构大致相同，主要由可上下开闭的烘仓、加热装置和一对传动罗拉构成，其罗拉为纳尔逊式罗拉，前罗拉可以调节角度，以使丝束在罗拉表面口均匀铺开和在烘仓内绕数圈。这种设备每侧只能处理1片窄(约为60mm)而且厚(约为0.5mm)的丝束，丝束在烘仓内绕数圈，需对丝束进行长时间加热；又由于丝束较厚，为了使丝束达到工艺所需的温度，必须采用较高烘仓温度对丝束进行加热，而烘仓温度较高，使得纤维在高温下有发黄的趋势，故采用这种类型的烘仓加工纤维，纤维色相稍差。比如，通常为了干燥约为25～40万旦的丝束，所需加热温度约为260～300℃，时间约为150～200秒，难以生产色相很好的纤维。

4、再加之，这种典型的双面生产线，所有设备均按左右两侧布置，与单面生产线相比，增加1倍的操作定员和人工成本，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产能力大、生产成本低、可处理一片或一片以上宽丝束的维纶长丝束的制造方法。

本发明的另一目的在于提供实现上述制造方法所采用的维纶长丝束的制造装置。

本发明的目的是这样实现的：一种维纶长丝束的制造方法，其特征在于：聚乙烯醇纺丝原液经大容量纺丝机纺成1片或多片大股初生丝束，再经导辊牵伸、湿热牵伸、干热牵伸、紧张热处理、收缩热处理、冷却、叠丝和卷绕，制成维纶长丝束；该维纶长丝束经切断机切成短纤维供后处理工序进行后处理。

具体的制造方法是：它采用湿法转向纺丝机，聚乙烯醇纺丝原液经湿法转向纺丝机纺成初生丝束，纺出的初生丝束经湿法转向纺丝机的上、下转向辊转向后，在湿法转向纺丝机的二浴槽中形成1片或多片大股丝束，然后进入导辊牵伸机进行导辊牵伸，再进入湿热牵伸浴槽进行湿热牵伸，经过湿热牵伸的丝束进行干燥和预热，干燥预热后的丝束进行干热牵伸、紧张热处理、收缩热处理和冷却，冷却后的丝束进入叠丝机将多片丝叠成一片丝，最后，叠成一片的维纶长丝束经调节张力后用切断机切成短纤维。

当然，在进行叠丝处理的叠丝机后也可增设卷绕工序，当生产正常时，丝束直接进入切断机，如切断机或后处理生产不正常时，则丝束送往卷绕机卷绕成丝轴，以保证前后工序生产平衡。

上述聚乙烯醇纺丝原液所用聚合物为聚合度800～7000、醇解度为90～99％mol的聚乙烯醇；上述初生丝束至少240万旦，进行湿热牵伸的初生丝束宽度为500～1000mm，厚度为0.2～0.3mm；所述湿热牵伸浴为360～370克/升硫酸钠水溶液，温度为90℃。

上述导辊牵伸是指在两组不同速度的牵伸辊之间进行的在常温空气中进行的牵伸；上述湿热牵伸是指在湿热牵伸浴中进行的牵伸；上述干热牵伸是指在热空气或电磁辐射中进行的牵伸。

上述紧张热处理或收缩热处理使用的加热介质为热空气或电磁辐射。

上述电磁辐射为远红外辐射。

本发明的另一目的是这样实现的：上述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：它包括依次排列的湿法转向纺丝机，导辊牵伸机，湿热牵伸浴槽，干燥预热装置，第一牵伸机，紧张热处理烘仓，第二牵伸机，收缩热处理烘仓，第三牵伸机，叠丝机，切断机；其中湿法转向纺丝机各纺丝单元为横向排列，纺出的初生丝束经上、下转向辊转向后在二浴槽中形成大股丝束，大股丝束然后经导辊牵伸机牵伸、导入后面的湿热牵伸浴槽。

上述湿法转向纺丝机为公知的湿法转向纺丝机，它包含多个纺丝单元，各个纺丝单元结构相同；纺出的初生丝束经湿法转向纺丝机上的上、下转向辊转向后，在湿法转向纺丝机的二浴槽中形成1片或多片大股初生丝束，然后进入导辊牵伸机牵伸，导辊牵伸机引导丝束进入湿热牵伸浴槽内。

上述导辊牵伸机利用两组多辊牵伸辊的速度差形成丝束导辊牵伸；其第一组牵伸辊有3个牵伸辊，第二组牵伸辊有4个牵伸辊，且均配置有独立的传动机构，这样对丝束提供更大的包角和握持力，避免丝打滑，提高牵伸效率，它能提供任意牵伸比；上述湿热牵伸浴槽的末端有一对轧辊，其作用是从丝束中挤出多余的浴液；上述干燥预热装置具有多个牵引辊，所述丝束围绕所述牵引辊形成蛇形路线，采用热风循环式加热丝束。

上述干燥预热装置具有若干个干燥室，热源采用蒸汽作加热源。

上述第一牵伸机、热处理烘仓和第二牵伸机构成干热牵伸、紧张热处理机构，共同完成干热牵伸和紧张热处理；其中第一、二牵伸机具有多个牵伸辊，处于第一、二牵伸机之间的紧张型热处理烘仓为一种加热箱体，加热源或为镍铬电热丝或为远红外电热丝。

上述第二牵伸机、收缩热处理烘仓和第三牵伸机构成热收缩和冷却机构，共同完成丝束收缩热处理和冷却；其中处于第二、三牵伸机之间的收缩热处理烘仓为丝束加热箱体，其加热源或为镍铬电热丝或为远红外电热丝；在第三牵伸机的牵伸辊内通有冷却水，用于冷却从收缩热处理烘仓出来的丝束。

上述叠丝机为公知的叠丝机，其作用是将多片丝叠成1片丝，以便进行收卷或切断。

上述叠丝机和切断机之间设置有张力控制器，上述叠丝机的后面还设置有卷绕机。

本发明所采用的大容量湿法转向纺丝机、干燥预热装置、牵伸机、紧张热处理烘仓、收缩热处理烘仓和叠丝机能处理1片或多片丝，生产能力大、生产成本低、操作简便。具体地说，本发明提供的维纶长丝束的生产方法及所用装置具有以下优点：

1、所采用的纺丝机为横向布置的公知的湿法转向纺丝机，一台纺丝机可布置至少7～10个纺丝单元，每个纺丝单元有4个纺丝，这样一台纺丝机至少有28～40个纺位，生产能力超过3000吨/年，通常可以达到3000～5000吨/年。

2、一台纺丝机只配置一台导辊牵伸机，负责所有纺丝位丝束的牵伸，省去了集束机，而且设备利用率大大提高，降低了生产成本。

3、本发明所用的生产方法及装置，其丝束为单程式行进，不在干燥预热装置、热处理烘仓、牵伸机和叠丝机等设备内绕行数圈。紧张热处理烘仓和收缩热处理烘仓只是单纯的加热装置，丝束受热时间可以缩短；再者，由于丝束减薄，加热温度可以适当降低，这样获得的丝束白度会有所提高，同时，热效率提高，也有助于降低生产成本。

4、本发明所采用的生产装置是一种单面生产线，与现有的双面生产线相比，可以减少一倍的操作定员和一倍的人工成本。

5、本发明使用的湿法转向纺丝机能纺出1片或多片大股丝束，丝束总宽度约为500～1000mm，厚度约为0.2～0.3mm。与之配套的后面设备能处理这样的1片或多片丝，并将多片丝叠成1片丝，以便切断机切断或卷绕机收卷。

可见，本发明所采用的生产方法和装置可用于建设3000～5000吨级大容量维纶纺丝生产线，或用于对常规维纶生产线进行扩能技术改造。

附图说明

图1-1～图1-3：目前常规维纶长丝束生产装置侧视图；其中图1-1是纺丝部分的结构示意图；图1-2是热处理部分的结构示意图；图1-3是冷却卷绕切断部分的结构示意图。

图2-1～图2-3：目前常规维纶长丝束生产装置俯视图；其中图2-1是纺丝部分的结构示意图；图2-2是湿热牵伸和干燥预热部分的结构示意图；图2-3是延伸收缩和冷却卷绕部分的结构示意图。

图3-1～图3-3：本发明所采用的维纶长丝束生产装置侧视图；其中图3-1是纺丝部分的结构示意图；图3-2是湿热牵伸和干燥牵伸部分的结构示意图；图3-3是收缩、冷却、叠丝、切断部分的结构示意图。

图4-1～图4-3：本发明所采用的维纶长丝束生产装置俯视图；其中图4-1是纺丝部分的结构示意图；图4-2是湿热牵伸和干燥牵伸部分的结构示意图；图4-3是收缩、冷却、叠丝、卷绕部分的结构示意图，切断部分未示出。

在图1-1～图1-3和图2-1～图2-3中：湿法纺丝机110、初生丝束111、导辊牵伸机112、集束机113、湿热牵伸浴槽114、榨液导杆115、干燥机116、干燥烘仓117、干燥加热装置118、干燥罗拉119、预热机120、预热烘仓121、预热加热装置122、预热罗拉123、延伸机124、延伸烘仓125、延伸加热装置126、延伸罗拉127、收缩热处理机128、收缩热处理烘仓129、收缩热处理加热器130、收缩处理罗拉131、冷却机132、冷却罗拉133、牵引机134、卷绕机135、丝轴136、切断机137、短纤维138。

具体实施方式

实施例：参见图3-1～图3-3和图4-1～图4-3，一种维纶长丝束的制造装置，它包括湿法转向纺丝机210、导辊牵伸机215、湿热牵伸浴槽218、干燥预热装置220、第一牵伸机222、紧张热处理烘仓224、第二牵伸机225、收缩热处理烘仓227、第三牵伸机228、叠丝机230、卷绕机232、张力控制器233和切断机234；其中湿法转向纺丝机210各纺丝单元为横向排列，纺出的初生丝束211经上、下转向辊转向后在二浴槽213中形成大股丝束214，大股丝束214然后经导辊牵伸机215牵伸、导入后面的湿热牵伸浴槽218。

其制造方法是：首先聚乙烯醇纺丝原液经湿法转向纺丝机210纺成丝束211(在此称为初生丝束)，其纺丝过程是：纺丝原液经计量泵升压，烛型过滤器去杂质，压入喷丝头。纺丝原液细流从喷丝头微孔挤入饱和硫酸钠凝固浴中，经脱水凝固成初生丝束211。每锭喷丝头纺出的初生丝束经上、下转向辊212转向后，在二浴槽213中形成至少1片以上大股丝束214，然后进入导辊牵伸机215牵伸后进入湿热牵伸浴槽218。丝束的宽度约500～1000mm，厚度约0.2～0.3mm。

导辊牵伸机215由两组多辊牵伸辊构成，利用两组牵伸辊的速度差形成丝束导辊牵伸。本例中，第一组牵伸辊216有3个牵伸辊，第二组牵伸辊217有4个牵伸辊，对丝束提供更大的包角和握持力，避免丝打滑，提高牵伸效率。两组牵伸辊由于具有独立的传动，所以能提供任意牵伸比。

湿热牵伸浴槽218位于导辊牵伸机215和干燥预热装置220之间，湿热浴仍为接近饱和的硫酸钠水溶液，其温度约90℃，其作用是加热丝束，使丝束塑化，利于湿热牵伸。利用干燥预热装置220的牵引辊221与导辊牵伸机215的第二组牵伸辊217之间的速度差形成湿热牵伸。湿热牵伸浴槽218与图1-1～图1-3和图2-1～图2-3所示的目前常规的生产线所述湿热浴槽114相比，结构大致相似，只是其宽度更阔，以适应多片大股丝束加工。在湿热牵伸浴槽末端有一对轧辊219，其作用是从丝束中挤出多余的浴液。

经湿热牵伸的丝束214进入具有多个牵引辊221的干燥预热装置220。干燥预热装置220为热风循环式，相当于图1-1～图1-3和图2-1～图2-3所示的目前常规的生产线中干燥机116和预热机120两台设备，该装置有多个干燥室，通常有4个干燥室。干燥预热装置220以热风为加热源加热丝束。

丝束214出干燥预热装置220后进入包括第一牵伸机222、紧张热处理烘仓224和第二牵伸机225的丝束干热牵伸、紧张热处理段。第一牵伸机222有多个牵伸辊223。紧张热处理烘仓224为一种加热丝束的箱体，加热源通常为镍铬电热丝或远红外电热丝，其中优选为远红外电热丝，因其热效率更高。丝束214在紧张热处理烘仓224中被加热到软化。利用第二牵伸机与第一牵伸机之间的速度差对丝束进行干热牵伸，同时进行紧张热定型。丝束出第二牵伸机225后进入收缩热处理烘仓227和具有多牵伸辊229的第三牵伸机228。收缩热处理烘仓227为一种加热丝束的箱体，其结构与紧张热处理烘仓224相同，但只有可变加热器，加热源通常为镍铬电热丝或远红外电热丝，其中优选为远红外电热丝，因其热效率更高。丝束在收缩热处理烘仓227中保持收缩热处理所需的温度，由于第三牵伸机228的速度低于第二牵伸机225的速度，丝束在收缩热处理烘仓227中进行收缩热定型，牵伸辊229内通冷却水，用于对丝束骤冷，使丝束温度迅速降低至约45～50℃左右，固定丝束的热处理效果。

冷却的丝束进入叠丝机230，叠丝机230将多片丝叠成一片丝231，该丝经张力控制器233调节张力后进入切断机234，切断机234将丝束231切断成供后处理工序处理的短纤维。

叠丝机230与张力控制器233之间设有卷绕机232，当生产正常时，丝束231直接进入切断机234。如切断机或后处理生产不正常，则丝束231送往卷绕机232卷绕成丝轴，保证前后工序生产平衡。

Claims (11)

1、一种维纶长丝束的制造方法，其特征在于：聚乙烯醇纺丝原液经大容量纺丝机纺成1片或多片大股初生丝束，再经导辊牵伸、湿热牵伸、干热牵伸、紧张热处理、收缩热处理、冷却和叠丝，制成维纶长丝束；该维纶长丝束经切断机切成短纤维供后处理工序进行后处理。

2、如权利要求1所述的维纶长丝束的制造方法，其特征在于：它采用湿法转向纺丝机，聚乙烯醇纺丝原液经湿法转向纺丝机纺成初生丝束，纺出的初生丝束经湿法转向纺丝机的上、下转向辊转向后，在湿法转向纺丝机的二浴槽中形成1片或多片大股丝束，然后进入导辊牵伸机进行导辊牵伸，再进入湿热牵伸浴槽进行湿热牵伸，经过湿热牵伸的丝束进行干燥和预热，干燥预热后的丝束进行干热牵伸、紧张热处理、收缩热处理和冷却，冷却后的丝束进入叠丝机将多片丝叠成一片丝，最后，叠成一片的维纶长丝束经调节张力后用切断机切成短纤维，或者叠成一片的维纶长丝束先用卷绕机收卷后再用切断机切成短纤维。

3、如权利要求1或2所述的维纶长丝束的制造方法，其特征在于：所述聚乙烯醇纺丝原液所用聚合物为聚合度800～7000、醇解度为90～99％mol的聚乙烯醇；所述初生丝束至少240万旦，进行湿热牵伸的初生丝束宽度为500～1000mm，厚度为0.2～0.3mm；所述湿热牵伸浴为360～370克/升硫酸钠水溶液，温度为90℃。

4、如权利要求1所述的维纶长丝束的制造方法，其特征在于：所述导辊牵伸是指在两组不同速度的牵伸辊之间进行的在常温空气中进行的牵伸；所述湿热牵伸是指在湿热牵伸浴中进行的牵伸；所述干热牵伸是指在热空气或电磁辐射中进行的牵伸。

5、如权利要求1或2所述的维纶长丝束的制造方法，其特征在于：所述紧张热处理或收缩热处理使用的加热介质为热空气或电磁辐射。

6、如权利要求5所述的维纶长丝束的制造方法，其特征在于：所述电磁辐射为远红外辐射。

7、如权利要求1所述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：它包括依次排列的湿法转向纺丝机(210)，导辊牵伸机(215)，湿热牵伸浴槽(218)，干燥预热装置(220)，第一牵伸机(222)，紧张热处理烘仓(224)，第二牵伸机(225)，收缩热处理烘仓(227)，第三牵伸机(228)，叠丝机(230)，切断机(234)；其中湿法转向纺丝机(210)各纺丝单元为横向排列，纺出的初生丝束(211)经上、下转向辊(212)转向后在二浴槽(213)中形成大股丝束(214)，大股丝束(214)然后经导辊牵伸机(215)牵伸、导入后面的湿热牵伸浴槽(218)。

8、如权利要求7所述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：所述导辊牵伸机(215)由两组多辊牵伸辊(216、217)构成，各组牵伸辊配置独立的传动机构；所述湿热牵伸浴槽(218)的末端有一对轧辊(219)；所述干燥预热装置(220)具有多个牵引辊(221)，所述丝束围绕所述牵引辊(221)形成蛇形路线，采用热风循环式加热丝束。

9、如权利要求8所述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：所述干燥预热装置(220)具有若干个干燥室，热源采用蒸汽。

10、如权利要求7所述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：所述第一牵伸机(222)、热处理烘仓(224)和第二牵伸机(225)构成干热牵伸、紧张热处理机构，共同完成干热牵伸和紧张热处理；其中第一、二牵伸机(222、225)具有多个牵伸辊(223、226)，处于第一、二牵伸机(222、225)之间的紧张型热处理烘仓(224)为一种加热箱体，加热源或为镍铬电热丝或为远红外电热丝；所述第二牵伸机(225)、收缩热处理烘仓(227)和第三牵伸机(228)构成热收缩和冷却机构，共同完成丝束收缩热处理和冷却；其中处于第二、三牵伸机(225、228)之间的收缩热处理烘仓(227)为丝束加热箱体，其加热源或为镍铬电热丝或为远红外电热丝；在第三牵伸机(228)的牵伸辊(229)内通有冷却水。

11、如权利要求7所述维纶长丝束制造方法所用装置，其特征在于：所述叠丝机(230)和切断机(234)之间设置有张力控制器(233)，所述叠丝机(230)的后面还设置有卷绕机(232)。

Images