CN1831217A - 聚丙烯纤维生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚丙烯纤维生产方法，其特征在于：(1)聚丙烯树脂的喷头拉伸比为30～50；(2)熔体细流通过低温侧吹风强制冷却固化，侧吹风的温度为14～18℃，风量为0.4～0.8米/秒(3)冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，牵伸倍数为4～10；(4)定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为2000～2500m/min。采用本发明的方法制备的聚丙烯纤维，设备投资为现有设备的10～ 20％，纤度为600～2000dtex，断裂强度可达到7cN/dtex以上，适用于制造箱包布、背包带、绳索、渔网线、过滤布等。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯纤维生产方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高和社会经济的迅猛发展，聚丙烯纤维的应用领域已陆续从民用向产业用方面转化。产业用聚丙烯纤维一般是具有较高强度(6～8cN/dtex)的中粗旦(600～2000dtex)产品，主要用于制造箱包布、背包带、绳索、渔网线、过滤布等。然而，在常规设备上生产的75dtex～170dtex、断裂强度3.4～4.2cN/dtex的普通丙纶长丝不能满足此类需要，生产高强度的中粗旦聚丙烯纤维必须采用专门的设备和工艺。
对此，英国ESL公司和中国纺织科学研究院机械厂的设备均采用两步法工艺，产品的断裂强度较高(一般在6cN/dtex～8cN/dtex)，适用于制造高强缝纫线、箱包带、体育用品的吊带等。意大利FARE公司的设备是卧式一步法生产线，其产品特点是强度适中(一般在5cN/dtex～7cN/dtex)，三项不匀率低，原料及能源消耗低，适合做工业用布、缝纫线、水龙带、箱包带、安全网带的原料。
上述的制备方法，设备投资大，维护困难，生产成本高，不利于推广应用。
发明内容
本发明许解决的技术问题是公开一种聚丙烯纤维生产方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的技术构思是这样的：
聚丙烯纤维成型采用熔融纺丝工艺，纤维的性能主要取决于纺丝工程中形成的大分子聚集态结构。纤维的聚集态结构是纺丝温度、喷头拉伸比、侧吹风温度、牵伸倍数、牵伸温度、卷绕速度等因素综合决定的。对纤维力学性能影响最大的是取向和结晶结构。
要制备高强度的纤维，必须使纤维具有高取向度。研究结果表明：随拉伸倍数的增加，纤维内大分子链的取向度增大，纤维的断裂强度也随之提高。但对聚丙烯纤维，工程上很难实现高倍牵伸，因为等规聚丙烯是极易结晶，不但结晶程度高，而且在充分结晶的条件下能发展成为稳定完善的α晶结构。这种结构对牵伸阻力大，当牵伸张力大到超过了纤维的断裂强力时，则难以完成高倍牵伸。因此，要实现高倍牵伸的条件是降低牵伸阻力，即通过工艺控制使纤维内形成的是不稳定的次晶结构，而不是α晶结构。
因此，发明人认为，在纺丝成型过程中，如何使在牵伸前的PP纤维(原丝)内尽可能形成次晶结构是获取高强度PP纤维的关键。
纺制中粗旦PP纤维，挤出的熔体细流直径大，在相同的冷却条件下，熔体细流冷却速率慢，即在可结晶温度范围停留时间长，这种情况不利于形成次晶结构，而容易形成α晶结构。
因此，发明人认为，实现强化冷却，就成为控制PP原丝结构的关键问题。
因此，本发明的方法包括如下步骤：
将聚丙烯树脂通过螺杆挤出机熔融挤出，通过喷丝孔，成为熔体细流，然后分别经过冷却固化、拉伸和热定型得到聚丙烯纤维。
其特征在于：
(1)聚丙烯树脂的喷头拉伸比为30～50，喷头拉伸比是第一辊的线速度与熔体挤出速度的比，熔体细流从喷头中流出的线速度5～20米/分钟；
(2)熔体细流通过低温侧吹风强制冷却固化，侧吹风的温度为14～18℃，风量为1440～2880立方米/小时.平方米；
(3)冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，各热辊的温度为：
第一对辊：85～90℃，第二对辊：100～110℃，第三对辊115～120℃，第四对辊125～135℃，第五对辊135～140℃，牵伸倍数为4～10。
(4)定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为2000～2500米/分钟。
采用本发明的方法制备的聚丙烯纤维，设备投资小，仅为现有设备的10～20％，所获得的聚丙烯纤维，纤度为600～2000dtex，断裂强度可达到7cN/dtex以上，适用于制造箱包布、背包带、绳索、渔网线、过滤布等。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1
采用图1所示的流程，将熔融指数为10g/10min聚丙烯树脂通过螺杆挤出机1挤出，通过喷丝板喷头2，成为熔体细流，经冷却吹风组件3冷却固化后，在牵伸辊4(a-e)被拉伸和热定型，最后经卷绕装置5卷绕成型得到聚丙烯纤维；
(1)聚丙烯树脂的喷头拉伸比为50，熔体细流从喷头中流出的线速度5.6米/分钟；
(2)熔体细流从喷头中流出后，通过风机4吹出的侧风冷却固化，侧吹风的温度为18℃，风量为2160立方米/小时.平方米；
(3)却冷却固化后的产物，通过牵伸辊拉伸定型，牵伸辊的温度为：
第一辊：90℃，第二对辊：110℃，第三对辊120℃，第四对辊135℃，第五对辊140℃，牵伸倍数为7.5
螺杆各区温度为：
一区(进料段)210℃，二区230℃，三区240℃，四区245℃，五区240℃，熔体管235℃，纺丝管体240℃。
采用上述的方法制备的聚丙烯纤维，纤度为1420dtex，采用GB/T14344-2003标准规定的方法进行检测，产品的断裂强度达到8.03cN/dtex。
实施例2
采用图1所示的流程，将熔融指数为10g/10min聚丙烯树脂通过螺杆挤出机1挤出，通过喷丝板喷头2，成为熔体细流，经冷却吹风组件3冷却固化后，在牵伸辊4(a-e)被拉伸和热定型，最后经卷绕装置5卷绕成型得到聚丙烯纤维；
(1)聚丙烯树脂的喷头拉伸比为30，熔体细流从喷头中流出的线速度为20米/分钟；
(2)熔体细流从喷头中流出后，通过风机4吹出的侧风冷却固化，侧吹风的温度为14℃，风量2880立方米/小时.平方米；
(3)却冷却固化后的产物，通过牵伸辊拉伸定型，牵伸辊的温度为：
第一对辊：85℃，第二对辊：100℃，第三对辊115℃，第四对辊125℃，第五对辊135℃，牵伸倍数为4；
螺杆各区温度为：
一区(进料段)200℃，二区220℃，三区240℃，四区235℃，五区230℃，熔体管235℃，纺丝管体230℃。
采用上述的方法制备的聚丙烯纤维，纤度为2000dtex，采用GB/T14344-2003标准规定的方法进行检测，产品的断裂强度达到7.0cN/dtex。
实施例3
按实施例1的方法进行纺丝，所不同的是，熔体细流从喷头中流出的线速度5米/分钟，侧吹风的温度为14℃，风量为1440立方米/小时.平方米，牵伸倍数为10。采用上述的方法制备的聚丙烯纤维，纤度为900dtex，采用GB/T14344-2003标准规定的方法进行检测，产品的断裂强度达到8.59cN/dtex。
Claims (3)
1.一种聚丙烯纤维生产方法，包括如下步骤：
将聚丙烯树脂通过螺杆挤出机熔融挤出，通过喷丝孔，成为熔体细流，然后依次经过冷却固化、拉伸和热定型得到聚丙烯纤维；其特征在于：
(1)聚丙烯树脂的喷头拉伸比为30～50；
(2)熔体细流通过低温侧吹风强制冷却固化，侧吹风的温度为14～18℃，1440～2880立方米/小时.平方米；
(3)冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，各热辊的温度为：
第一辊：85～90℃，第二对辊：100～110℃，第三对辊115～120℃，第四对辊125～135℃，第五对辊135～140℃，牵伸倍数为4～10。
(4)定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为2000～2500m/min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所采用的聚丙烯树脂的熔融指数为3～10g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，螺杆各区温度为：一区(进料段)200～210℃，二区220～230℃，三区230～240℃，四区235～245℃，五区230～240℃，熔体分配管230～235℃，纺丝箱体230～240℃。
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