CN206502901U - 一种耐高温化学纤维的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种耐高温化学纤维的生产系统，该生产系统包括牵引子系统(3)、除湿装置(4)、第一热空气烘箱(4)和牵伸子系统(5)，牵引子系统(3)用于对纱线进行牵引，牵伸子系统(5)用于对纱线进行拉伸，第一热空气烘箱(4)设置在除湿装置(4)和牵伸子系统(5)之间，以使得经除湿装置(4)除湿之后的纱线在较高的温度下进行拉伸，并实现第一次的应力消除。本实用新型通过设置第一热空气烘箱，可以使纱线内部的余应力在高温拉伸下得到充分地释放，提高耐高温性能，相比于热水箱，采用热空气烘箱可以降低成本，减少能耗；无需添加任何化学添加剂，不会对人体产生潜在危害，安全性更好。

Description

一种耐高温化学纤维的生产系统

技术领域

本实用新型涉及化学纤维制备技术领域，尤其涉及一种耐高温化学纤维的生产系统。

背景技术

人造草坪自上世纪60年代问世以来，以其精致且整齐划一的外观、优异的性能、使用寿命长、维护费用低、不受气候影响等优势迅速蓬勃发展。所用原料也从最早的尼龙纤维(PA)到聚丙烯纤维(PP)，再到手感柔软的聚乙烯纤维(PE)，缓冲性能好，安全系数高，对人体几乎没有伤害，在全世界范围内得到了广泛认可。目前尤其是一些体育场地，在篮球、足球、网球、高尔夫等场地以及好多景区的装饰都已经采用了人造草坪，可以说市场需求量越来越大。同样地，随着新技术的不断涌现，人们对草丝的性能和质量也提出了越来越高的要求。

目前来看，草丝纤维的各种性能都有了较快的发展，其中用来提高和改善其耐高温性能的常用方法有两种，一种是通过改变配方结构，比如在基体树脂中添加耐高温母粒，用以改善草丝纤维的耐高温性能；另一种方法是在草丝纤维表面增加耐高温涂层，比如在改善草丝纤维承受瞬时高温的能力是通过在草丝表面添加一种涂层，涂层含有一种化学物质(聚间苯二甲酰间苯二胺)，该化学物质具有优异的耐高温和隔热性能，当受到瞬时高温时，这种材料涂层对内部的草丝纤维起到保护作用。

但是，无论是添加一定比例的具有耐高温性能的添加剂的方法，还是在草丝纤维表面添加化学试剂涂层的方法，由于添加剂价格往往比较昂贵，自身不容易合成，需要购买商品化试剂，因此不利于降低成本，并且添加的化学试剂会对人体造成潜在的危害。

需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种耐高温化学纤维的生产系统，以在降低生产成本并且减少对人体潜在危害的前提下，尽可能地提升化学纤维的耐高温性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种耐高温化学纤维的生产系统，包括牵引子系统、除湿装置、第一热空气烘箱和牵伸子系统，其中，所述牵引子系统用于对纱线进行牵引，所述牵伸子系统用于对纱线进行拉伸，所述第一热空气烘箱设置在所述除湿装置和所述牵伸子系统之间，以使得经所述除湿装置除湿之后的纱线在较高的温度下进行拉伸，并实现第一次的应力消除。

进一步地，还包括第二热空气烘箱和冷定型子系统，所述冷定型子系统用于对所述纱线进行定型，所述第二热空气烘箱设置在所述牵伸子系统和所述冷定型子系统之间，所述第二热空气烘箱用于对经所述牵伸子系统牵伸后的纱线进行第二次的应力消除。

进一步地，所述冷定型子系统包括第一冷定型辊和第二冷定型辊，所述第一冷定型辊和所述第二冷定型辊之间设有第三热空气烘箱，所述第三热空气烘箱用于对经所述第一冷定型辊定型后的纱线进行第三次的应力消除。

进一步地，所述第一热空气烘箱、所述第二热空气烘箱或所述第三热空气烘箱的加热温度为100℃-160℃。

进一步地，所述牵引子系统的牵引速度为10m/min～30m/min。

进一步地，所述牵伸子系统的拉伸速度为50m/min～210m/min。

进一步地，所述牵引子系统的牵引速度与所述牵伸子系统的拉伸速度之比为3～7。

进一步地，所述冷定型子系统和所述牵伸子系统对所述纱线所形成的回缩比为0.8～1.2。

进一步地，所述耐高温化学纤维的生产系统为耐高温草丝纤维的生产系统或者耐高温地毯纤维的生产系统。

基于上述技术方案，本实用新型通过在除湿装置和牵伸子系统之间设置第一热空气烘箱，可以使经除湿装置除湿之后的纱线内部的多余应力在高温拉伸下得到充分地释放，同时在高温拉伸下纱线发生小部分蠕变，这小部分不可恢复的非弹性形变有利于纱线在高温下不出现打卷或弯头现象，耐高温性能得到提升；第一热空气烘箱是以热空气为介质的加热装置，相比于热水箱来说，采用热空气烘箱不仅可以降低成本，减少能耗，还可以省略设置在热水箱之后的除湿装置，简化生产结构；同时，这种通过设置第一热空气烘箱来达到提升耐高温性能的方式，无需添加任何化学添加剂，不会对人体产生潜在危害，安全性更好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型耐高温化学纤维的生产系统一个实施例的结构示意图。

图中：1、挤出机；2、冷却水箱；3、牵引子系统；4、除湿装置；5、第一热空气烘箱；6、牵伸子系统；7、第二热空气烘箱；8、第一冷定型辊；9、第三热空气烘箱；10、第二冷定型辊。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，为本实用新型耐高温化学纤维的生产系统一个实施例的结构示意图。

在本实用新型提供的耐高温化学纤维的生产系统的一个示意性实施例中，该生产系统包括牵引子系统3、除湿装置4、第一热空气烘箱5和牵伸子系统6，其中，牵引子系统3用于对纱线进行牵引，牵伸子系统6用于对纱线进行拉伸，第一热空气烘箱5设置在除湿装置4和牵伸子系统6之间，以使得经除湿装置4除湿之后的纱线在较高的温度下进行拉伸，并实现第一次的应力消除。

在上述示意性实施例中，通过在除湿装置4和牵伸子系统6之间设置第一热空气烘箱5，可以使经除湿装置4除湿之后的纱线内部的多余应力在高温拉伸下得到充分地释放，同时在高温拉伸下纱线发生小部分蠕变，这小部分不可恢复的非弹性形变有利于纱线在高温下不出现打卷或弯头现象，耐高温性能得到提升；第一热空气烘箱5是以热空气为介质的加热装置，相比于热水箱来说，采用热空气烘箱可以降低成本，减少能耗；而且热水箱的使用会使得纱线带水，因此一般还需要在热水箱之后设置专门的除湿装置，而使用热空气烘箱则可以省略设置在热水箱之后的除湿装置，简化生产结构；同时，这种通过设置第一热空气烘箱来达到提升耐高温性能的方式，无需添加任何化学添加剂，不会对人体产生潜在危害，安全性更好。

作为上述示意性实施例的进一步改进，耐高温化学纤维的生产系统还可以包括第二热空气烘箱7和冷定型子系统，冷定型子系统用于对纱线进行定型，经过冷定型子系统后，纱线内分子链冻结，有利于控制其尺寸稳定性和保持其加工性能；第二热空气烘箱7设置在牵伸子系统6和冷定型子系统之间，第二热空气烘箱7用于对经牵伸子系统6牵伸后的纱线进行第二次的应力消除。

通过第二热空气烘箱7的作用，可以进一步地消除纱线内部的多余应力，进一步提升化学纤维的耐高温性能。

作为上述示意性实施例的更进一步改进，耐高温化学纤维的生产系统中的冷定型子系统包括第一冷定型辊8和第二冷定型辊10，第一冷定型辊8设置在第二热空气烘箱7之后，第一冷定型辊8和第二冷定型辊10之间设有第三热空气烘箱9，第三热空气烘箱9用于对经第一冷定型辊8定型后的纱线进行第三次的应力消除。

通过第三热空气烘箱9的作用，可以更进一步地消除纱线内部的多余应力，进一步提升化学纤维的耐高温性能。

在上述示意性实施例的更进一步改进实施例中，耐高温化学纤维的生产系统中三个用于应力消除的装置均采用热空气烘箱，在整个生产系统中完全摒弃了热水箱，这样可以避免高能耗的水箱、在水箱之后设置的除湿等设备带来的能源消耗，更重要的是这样可以防止纱线在生产中带水而打卷，相比较原有使用热水箱的生产工艺，更加简便快捷高效。

在其他实施例中，冷定型子系统还可以包括两套以上的冷定型辊，以实现较好的定型作用，其中第三热空气烘箱9可以相应地设置在任意两套冷定型辊之间，优选地，第三热空气烘箱9设置在与第二热空气烘箱7相邻的冷定型辊和与该冷定型辊相邻的另一冷定型辊之间，以在拉伸后及时地对纱线进行应力消除。

在上述各个实施例中，第一热空气烘箱5、第二热空气烘箱7或第三热空气烘箱9的加热温度为100℃-160℃。

第一热空气烘箱5、第二热空气烘箱7或第三热空气烘箱9的加热温度控制在100℃-160℃的范围内，可以充分消除纱线内部多余应力，并且不会破坏纱线的组成成分。

另外，在牵引子系统3的牵引速度与牵伸子系统6的拉伸速度之比(即拉伸比)和牵伸子系统6的拉伸速度固定的情况下，第一热空气烘箱5、第二热空气烘箱7或第三热空气烘箱9的加热温度尽量控制在纱线玻璃化转变温度Tg以上1℃～10℃，这样可以增加纱线内部分子排布的排直变形，减少粘性变形。

在上述各个实施例中，牵引子系统3的牵引速度优选地为10m/min～30m/min。

牵引子系统3的牵引速度控制在10m/min～30m/min的范围内，可以在实现引导作用的同时，保证不会出现由于牵引速度太大而造成打滑、拉丝或断裂等现象。

在上述各个实施例中，在拉伸比和第一热空气烘箱5、第二热空气烘箱7或第三热空气烘箱9的加热温度固定的情况下，牵伸子系统6的拉伸速度越大，高分子链段发生结晶的效果更好，即应力消除越好。但是拉伸速度也不能太大，考虑到合适的牵引速度，牵伸子系统6的拉伸速度优选地为50m/min～210m/min。

在上述各个实施例中，当牵伸子系统6的拉伸速度和第一热空气烘箱5、第二热空气烘箱7或第三热空气烘箱9的加热温度固定时，拉伸比越大，拉伸越充分，应力消除效果越好。为实现较好的应力消除效果，同时又不影响纱线的其他性能，优选地，拉伸比为3～7。

在上述各个实施例中，冷定型子系统和牵伸子系统6对纱线所形成的回缩比为0.8～1.2。其中，回缩比指的是经过冷定型子系统定型后得到的纱线长度与经牵伸子系统6拉伸后的纱线长度之比。回缩比控制在0.8～1.2的范围内可以使纱线达到较好的性能。

在上述各个实施例中，牵引子系统3中可以包括一套或一套以上的牵引辊，每套牵引辊中包含的牵引辊个数可以根据需要灵活设置。牵伸子系统6中可以包括一套或一套以上的牵伸辊，每套牵伸辊中包含的牵伸辊个数也可以根据需要灵活设置。

在本实用新型所提供的耐高温化学纤维的生产系统的各个实施例中，耐高温化学纤维的生产系统可以应用于生产耐高温草丝纤维或者耐高温地毯纤维，耐高温草丝纤维可用于制造人造草坪，耐高温地毯纤维可以用于制造人造地毯。当然，除了草坪和地毯之外，本实用新型所提供的耐高温化学纤维的生产系统也可以应用于服装等其他涉及高分子化学纤维材料制造的行业。

下面结合图1对本实用新型耐高温化学纤维的生产系统的一个实施例的具体结构和工作流程进行说明：

如图1所示，该耐高温化学纤维的生产系统主要包括：挤出机1、冷却水箱2、牵引子系统3、第一热空气烘箱5、牵伸子系统6、第二热空气烘箱7、第一冷定型辊8、第三热空气烘箱9和第二冷定型辊10。

挤出机1可以为双螺杆挤出机，以改变单一生产系统生产单一纤维线模式，实现同一生产系统同步完成不同色种纤维线的多样化生产，挤出机1可以通过微电脑和电磁加热方式进行温度控制，根据不同的塑料加工工艺，能精确地设置温度，并设有电气过载保护、热保护等装置。

冷却水箱2为纱线冷却提供冷却介质。牵引子系统3可以引导纱线进入后续设备中，防止纱线打滑。

纱线经牵引子系统3引导进入第一热空气烘箱5，第一热空气烘箱5可以对纱线进行烘干和加热，并通过牵伸子系统6将其在高温下拉伸均匀，纱线内部的多余应力得到充分释放，定型完好，热稳定性较高，耐高温性能提升。

经过牵伸子系统6的拉伸作用后，纱线进入第二热空气烘箱7，进行第二次的烘干和加热，纱线内部残留的内应力消除地更加彻底，热稳定性进一步提高。

接着，纱线进入第一冷定型辊8，经过第三热空气烘箱9，进一步释放多余应力，然后经第二冷定型辊10进行最后的定型。

下面提供两个采用上述耐高温化学纤维的生产系统一个实施例来生产耐高温化学纤维的具体实施案例：

案例1：所采用的化学纤维的配方如下：

混合均匀以后，共混挤出、牵引、除湿、第一消除内应力、牵伸、第二次消除内应力、第一次定型、第三次消除内应力、第二次定型，其中冷却水箱温度20℃，牵伸水箱水温98℃，牵伸比6.0，热定型回缩比是0.87，得到的草丝纤维在95℃下10分钟测试，发现没有出现打卷或者弯头现象。

案例2：所采用的化学纤维的配方如下：

混合均匀以后，共混挤出、牵引、除湿、第一消除内应力、牵伸、第二次消除内应力、第一次定型、第三次消除内应力、第二次定型，其中冷却水箱温度25℃，牵伸水箱水温95℃，牵伸比5.7，热定型回缩比是0.9，得到的草丝纤维在105℃下10分钟测试，发现没有出现打卷或者弯头现象。

由此可知，通过上述生产系统得到的草丝纤维，耐高温程度可以达到105℃，10分钟测试后发现不出现任何打卷、弯头或者其它变形的情况，相比较现有的耐受温度75℃和85℃来说，耐受温度提高了10℃～30℃，耐高温性能有了较大幅度的提升。

通过对本实用新型耐高温化学纤维的生产系统的多个实施例的说明，可以看到本实用新型耐高温化学纤维的生产系统实施例在原有配方不变的基础上，通过改善工艺，删减原有设备(比如热水箱、设置在热水箱之后的除湿装置等)，从草丝纤维在高温下打卷的原理上着手，通过热空气烘箱消除草丝纤维内部的残留应力，提高热稳定性，使得到的草丝纤维比原来具有更好的耐高温性能。相比较现有技术，大大降低了生产成本，且无特殊添加成分，对人体无毒无害。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，包括牵引子系统(3)、除湿装置(4)、第一热空气烘箱(5)和牵伸子系统(6)，其中，所述牵引子系统(3)用于对纱线进行牵引，所述牵伸子系统(6)用于对纱线进行拉伸，所述第一热空气烘箱(5)设置在所述除湿装置(4)和所述牵伸子系统(6)之间，以使得经所述除湿装置(4)除湿之后的纱线在较高的温度下进行拉伸，并实现第一次的应力消除。

2.根据权利要求1所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，还包括第二热空气烘箱(7)和冷定型子系统，所述冷定型子系统用于对所述纱线进行定型，所述第二热空气烘箱(7)设置在所述牵伸子系统(6)和所述冷定型子系统之间，所述第二热空气烘箱(7)用于对经所述牵伸子系统(6)牵伸后的纱线进行第二次的应力消除。

3.根据权利要求2所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述冷定型子系统包括第一冷定型辊(8)和第二冷定型辊(10)，所述第一冷定型辊(8)和所述第二冷定型辊(10)之间设有第三热空气烘箱(9)，所述第三热空气烘箱(9)用于对经所述第一冷定型辊(8)定型后的纱线进行第三次的应力消除。

4.根据权利要求3所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述第一热空气烘箱(5)、所述第二热空气烘箱(7)或所述第三热空气烘箱(9)的加热温度为100℃～160℃。

5.根据权利要求1所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述牵引子系统(3)的牵引速度为10m/min～30m/min。

6.根据权利要求1所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述牵伸子系统(6)的拉伸速度为50m/min～210m/min。

7.根据权利要求1所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述牵引子系统(3)的牵引速度与所述牵伸子系统(6)的拉伸速度之比为3～7。

8.根据权利要求2所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述冷定型子系统和所述牵伸子系统(6)对所述纱线所形成的回缩比为0.8～1.2。

9.根据权利要求1所述的耐高温化学纤维的生产系统，其特征在于，所述耐高温化学纤维的生产系统为耐高温草丝纤维的生产系统或者耐高温地毯纤维的生产系统。