專利名稱：：聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于特種化學(xué)纖維的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：聚苯硫醚(英文名稱PolyphenyleneSulfide,縮寫PPS)纖維由美國(guó)菲利浦(Philip)石油公司首先研制成功。該公司于1973年P(guān)PS樹脂工業(yè)化生產(chǎn)，1979年研制出纖維級(jí)的PPS樹脂，1983年P(guān)PS短纖維工業(yè)化。由于聚苯硫醚纖維具有優(yōu)良的使用性能，日本東洋紡、東麗、帝人和德國(guó)拜耳公司也相繼開發(fā)和生產(chǎn)出聚苯硫醚纖維。聚苯硫醚可制成長(zhǎng)絲和短纖維，由于有較好的紡織加工性能和優(yōu)良的耐化學(xué)性、熱穩(wěn)定性、耐高溫性和阻燃性，在環(huán)境保護(hù)、煙道和化學(xué)工業(yè)高溫過(guò)濾及航空航天等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，如熱電廠、燃煤鍋爐、垃圾焚燒、水泥廠高溫?zé)煹肋^(guò)濾袋；化學(xué)工業(yè)中的耐腐蝕濾布；造紙工業(yè)和電氣工業(yè)中的干燥帶、針刺氈；特殊電纜包復(fù)層；宇航工業(yè)中的阻燃織物等。以往聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)均采用公知的二步法短纖維生產(chǎn)工藝和設(shè)備，即紡絲成形過(guò)程在5001000m/min紡絲速度下成形后落桶，然后再把若干桶的絲束集束再經(jīng)牽伸、巻曲、定型、切斷和打包等過(guò)程完成，此后處理過(guò)程的牽伸定型速度最高不超過(guò)200m/min。二步法生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法有著設(shè)備龐大、占地面積多、能耗大、加工成本高、效率低，且生產(chǎn)出的聚苯硫醚短纖維品質(zhì)均一性差、且由于PPS切片價(jià)格昂貴，難于推廣應(yīng)用等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種聚苯硫醚短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足或缺陷。用本發(fā)明的復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法生產(chǎn)聚苯硫醚復(fù)合短纖維，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定、易管理、制成率高、成本低、效率高且產(chǎn)品質(zhì)量好。本發(fā)明的聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備包括復(fù)合紡絲成形設(shè)備和后處理設(shè)備。其中所述的復(fù)合紡絲成形設(shè)備由雙螺桿擠壓機(jī)、雙過(guò)濾器、紡絲箱體、皮芯復(fù)合噴絲板、緩冷、環(huán)吹、上油和導(dǎo)絲裝置等組成其中所述的后處理設(shè)備則由五組牽伸輥、三輥導(dǎo)絲輥、巻曲機(jī)、切斷機(jī)和打包機(jī)等組成。本發(fā)明所述的A組份聚苯硫醚切片是一種線性結(jié)構(gòu)的聚合物，^0^S^結(jié)構(gòu)單元含量》70%mol/mo1，最好》90%mol/mo1。其熔融指數(shù)(MFR)應(yīng)為20~600g/10min，最好為30~300g/10min。MFR過(guò)大，纖維成型困難，MFR過(guò)低，熔融擠出困難，難于加工。本發(fā)明采用的B組份為干燥后的PET或PEN切片，通常含水率控制在《30PPM，或者采用PA6或PA66干切片，通常含水率控制在《300PPM。本發(fā)明所述的噴絲孔孔徑在0.11.0rnrn。由于聚苯硫醚屬于高彈性熱塑性材料，噴絲孔長(zhǎng)徑比L/D在3.010.0較為合適，最好孔徑在0.30.6mm，L/D在3.08.0。本發(fā)明所述聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維經(jīng)噴絲孔擠出后首先通過(guò)一個(gè)緩冷區(qū)，這一區(qū)域主要是由加熱裝置組成，此加熱裝置其加熱方式主要是電加熱和聯(lián)苯加熱；其外形為保溫筒式，為了操作便利性，可以將其制成可開合的形式。其位置在噴絲板下方l~30cm處，最好在5-10cm處，此緩沖裝置的長(zhǎng)度為10~50cm，最好在2(M0cm，緩冷區(qū)的溫度控制在19030(TC，最好控制在200~280°C。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維紡絲固化成形過(guò)程為先經(jīng)緩冷區(qū)后進(jìn)入環(huán)吹風(fēng)裝置中固化成形，風(fēng)溫控制在2060'C，最好控制在255(TC。冷卻媒介為空氣。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維其牽伸定型過(guò)程是一個(gè)高于聚苯硫醚玻璃化溫度環(huán)境中進(jìn)行牽伸和定型的過(guò)程，其加熱媒介為電加熱。根據(jù)聚苯硫醚短纖維的應(yīng)用其牽伸溫度、牽伸倍率有所不同。為了提高纖維的取向度和結(jié)晶度，降低纖維的干熱收縮率，其牽伸過(guò)程可以分為3道或4道牽伸來(lái)進(jìn)行，總牽伸倍率控制在1.5~6.0倍，最好控制在2.5~5.0倍，牽伸溫度80260'C，牽伸溫度最好控制在9025(TC。在進(jìn)行多道牽伸過(guò)程中，其總牽伸倍數(shù)可以分配到每一道牽伸來(lái)完成。如采用3道牽伸時(shí)，第1道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.1~1.5倍，第2道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.8~3.5倍，第3道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.05-1.2倍。若采用4道牽伸時(shí)，第1道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.11.4倍，第2道牽伸倍率為總牽伸倍率的2~3.5倍，第3道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.05-1.2倍，第4道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.01~1.15倍；定型溫度控制在150~280°C，最好控制在160~260°C，松馳率為8.0~11.0%,最好控制在2.0-4.0%.本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維其牽伸定型速度為6001500m/min,根據(jù)聚苯硫醚切片的以及纖維單絲的線密度，通常其牽伸定型速度控制在8001200m/min。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維其最終的單纖維線密度在0.510.0dtex,最好控制在1.08.0dtex，通常用的線密度控制在1.57.0dtex，聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維長(zhǎng)度通常為38mm、5Imm、76mm、102mm等。本發(fā)明的技術(shù)效果選用性能優(yōu)良的線性聚苯硫醚切片為皮層，PET或PEN或PA6或PA66為芯層，采用專門設(shè)計(jì)的一步法復(fù)合紡牽聯(lián)合短纖維成套設(shè)備，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的工藝控制過(guò)程，即可生產(chǎn)出斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、干熱收縮率等性能都較優(yōu)的聚苯硫醚短纖維。產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定、易管理、制成率高、成本低、效率高；更加顯著的效果是較單組份PPS短纖維而言，由于芯層采用了價(jià)廉的PET或PEN或PA6或PA66，其原料成本可減少30~40%以上，為在環(huán)保產(chǎn)業(yè)推廣應(yīng)用奠定了價(jià)格優(yōu)勢(shì)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一歩說(shuō)明。圖1是聚苯硫醚復(fù)合短纖維成套設(shè)備簡(jiǎn)示圖Al、B1—螺桿擠壓機(jī)A2、B2—過(guò)濾器3—復(fù)合紡絲箱體4~皮芯復(fù)合噴絲板5—緩冷裝置9一第一組熱輥13—第五組熱輥17—輸送機(jī)6~環(huán)吹裝置10~第二組熱輥14~三輥導(dǎo)絲輥18—打包機(jī)7—上油輥11—第三組熱輥15—巻曲機(jī)8—導(dǎo)絲輥12—第四組熱輥16—切斷機(jī)圖2為聚苯硫醚皮芯復(fù)合短纖維橫截面照片本發(fā)明選用性能優(yōu)良的經(jīng)過(guò)干燥后含水率《30PPM的聚苯硫醚切片，注入到螺桿擠出機(jī)Al中熔融，熔融溫度28034(TC，經(jīng)過(guò)濾器A2過(guò)濾雜質(zhì)后的熔體經(jīng)過(guò)計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入復(fù)合紡絲箱體3中；B組份選用干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片，注入到螺桿擠壓機(jī)Bl中熔融，熔融溫度26030(TC，熔體經(jīng)過(guò)濾器B2過(guò)濾掉雜質(zhì)，熔體經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入復(fù)合紡絲箱體3中。A組份和B組份熔體分別進(jìn)入復(fù)合紡組件經(jīng)皮芯噴絲板4皮芯復(fù)合，從噴絲板4中噴出的絲條經(jīng)緩冷裝置5和環(huán)吹風(fēng)6中冷卻固化后經(jīng)上油輥7上油后，經(jīng)導(dǎo)絲輥8集束后進(jìn)入五組熱輥9、10、11、12、13中進(jìn)行多道多倍牽伸定型，牽伸定型后的纖維絲束經(jīng)三輥導(dǎo)絲輥14進(jìn)入巻曲機(jī)15中進(jìn)行巻曲，巻曲的絲束進(jìn)入切斷機(jī)16切斷成規(guī)定的長(zhǎng)度，切斷后的短纖維經(jīng)輸送機(jī)17輸送到打包機(jī)18中進(jìn)行打包。牽伸倍數(shù)為25倍，牽伸溫度為80~260°C，定型溫度為150~280°C，第五組熱輥牽伸定型速度為100~1500m/min，制成單纖維線密度為l-10dtex，切斷長(zhǎng)度為38mm、51mm、76mm和102mm等均可。具體實(shí)施例方式A組份采用MFR為210g/10min線性PPS切片，為了避免聚苯硫醚切片在螺桿熔融擠出過(guò)程中產(chǎn)生堵料，引起壓力波動(dòng)，氧化降解和交聯(lián)等情況，在熔融紡絲前，在公知的真空轉(zhuǎn)鼓或預(yù)結(jié)晶干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥聚苯硫醚切片，含水率為23PPM。紡絲時(shí)螺桿溫度280~325°C;B組份采用特性粘度0.67的PET切片，干燥后含水率為30PPM,熔融時(shí)螺桿溫度為278~295°C。復(fù)合箱體溫度300。C，噴絲板孔徑0.3mm,長(zhǎng)徑比(L/D)為6，噴絲板孔數(shù)為2000孔，緩冷區(qū)距離噴絲板下方10cm處，緩冷區(qū)溫度240'C;冷卻區(qū)風(fēng)溫3(TC:按1.6%上油率來(lái)上油；采用三道牽伸進(jìn)行牽伸，總牽伸倍數(shù)為4.0倍，牽伸定型速度1200m/min。各道牽伸輥溫度和倍數(shù)，定型溫度、巻繞速度以及聚苯硫醚復(fù)合短纖維物性指標(biāo)參見(jiàn)表1所示。實(shí)施例2:紡絲條件均同實(shí)施例l，僅是牽伸時(shí)采用四道牽伸過(guò)程，牽伸條件和物性指標(biāo)參見(jiàn)表1所示。實(shí)施例3:A組份同實(shí)施例1，B組份為含水率30PPM的PEN,熔融時(shí)螺桿溫度為275~290°C，紡絲條件和牽伸定型條件和物性指標(biāo)見(jiàn)表1所示。實(shí)施例4:A組份同實(shí)施例1，B組份為含水率150PPM的PA6,熔融時(shí)螺桿溫度為265~288°C，紡絲條件、牽伸定型條件和物性指標(biāo)見(jiàn)表1所示。實(shí)施例5:A組份同實(shí)施例1，B組份為含水率260PPM的PA66，熔融時(shí)螺桿溫度為2802卯'C，紡絲條件、牽伸定型條件和物性指標(biāo)見(jiàn)表l所示。實(shí)施例1表1實(shí)施例工藝參數(shù)和物性表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法。其特征在于熔融復(fù)合紡絲設(shè)備和牽伸定型設(shè)備形成全流程和系統(tǒng)集成化的成套設(shè)備且能連續(xù)地生產(chǎn)聚苯硫醚復(fù)合短纖維的生產(chǎn)方法。2.聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)熔融復(fù)合紡絲以預(yù)結(jié)晶干燥后的聚苯硫醚切片為A組份在螺桿擠壓機(jī)中進(jìn)行熔融和過(guò)濾，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入復(fù)合紡箱體；以干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片為B組份在螺桿擠壓機(jī)中熔融和過(guò)濾，然后經(jīng)計(jì)量泵后進(jìn)入復(fù)合箱體。A、B組份在復(fù)合箱體中的皮芯復(fù)合組件復(fù)合噴出。(2)緩冷和冷卻皮芯復(fù)合后的熔體從噴絲板噴出后，經(jīng)過(guò)緩冷區(qū)和冷卻區(qū)固化成形。(3)多道牽伸定型固化成形的纖維經(jīng)上油導(dǎo)絲后進(jìn)入多道牽伸定型。3.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的聚苯硫醚復(fù)合短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于線性聚苯硫醚切片中^O^SJ"n結(jié)構(gòu)單元含量》90%(mol/mo1)，熔融指數(shù)MFR為20~600g/10min。4.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的聚苯硫醚復(fù)合短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于皮芯復(fù)合短纖維中，皮層組份為PPS，芯層為PET或PEN或PA6或PA66。5.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于線性聚苯硫醚切片在螺桿擠壓機(jī)中的熔融溫度28034(TC，噴絲板孔徑0.1~1.Omm，長(zhǎng)徑比L/D為3.0-10.0，噴絲板孔數(shù)為2000孔。6.根據(jù)權(quán)利要求K2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于噴絲板下方10cm處設(shè)置緩冷區(qū)，緩冷區(qū)溫度控制在190~300°C，冷卻區(qū)風(fēng)溫控制在20-60°C。7.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于采用了連續(xù)的多道牽伸和定型，總牽伸倍數(shù)為1.5-6.0倍，牽伸溫度為8026(TC，定型溫度為150~280°C，牽伸定型速度為600-1500m/min。8.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于制成聚苯硫醚短纖維的線密度為1.010dtex。全文摘要本發(fā)明涉及聚苯硫醚復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法。聚苯硫醚復(fù)合短纖維是以線性聚苯硫醚(PPS)為皮層，以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二酸乙二酯(PEN)或聚己內(nèi)酰胺(PA6)或聚己二酸己二胺(PA66)為芯層的皮芯結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明的復(fù)合短纖維一步法成套設(shè)備和生產(chǎn)方法生產(chǎn)聚苯硫醚復(fù)合短纖維，其成套設(shè)備和生產(chǎn)方法包括復(fù)合紡絲多道牽伸定型聯(lián)合機(jī)及聚苯硫醚復(fù)合紡絲制備方法。該聚苯硫醚復(fù)合短纖價(jià)廉物美，其原料成本比單組份聚苯硫醚短纖可減少30～40％以上，該纖維做為過(guò)濾材料可廣泛推廣應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)。文檔編號(hào)D01D5/34GK101187074SQ200710077439公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年11月28日優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日發(fā)明者侯慶華,楊新華,連宏光,佶鄧申請(qǐng)人:深圳市中晟纖維工程技術(shù)有限公司