專利名稱：一種滌綸卷曲絲的制備方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合成纖維的紡絲技術，特別涉及一種具有潛在卷曲功能纖維的制備方法及其裝置。
背景技術：
隨著人們生活水平的不斷提高，擁有具備高品質、多樣性、個性化特點的服裝、用品或裝飾品，已成為人們追求的目標，因此，對紡織品及紡織面料的外觀、功能和性能提出了新的要求。毛草因其體現(xiàn)出的高貴、文雅、華貴而深受人們的喜愛，但是，由于毛草的昂貴及對動物保護意識的提高，對其的使用受到了限制，開發(fā)具有天然毛皮外觀及性能的化纖產品，以滿足市場的需要，具有現(xiàn)實意義和必要性。卷曲絲是一種通過化纖的改性使其實現(xiàn)具有天然毛皮特性的新型纖維。
卷曲絲的類別比較多，按制備工藝分類，可以是通過紡絲工藝改變絲的截面形狀， 或采用機械設備改變其物理性能，或以化學處理的方法改變其結構，得到卷曲絲產品；按纖維的組成分類，可分為單組份、雙組份或多組份；按纖維的形態(tài)分類，可分為長纖維和短纖維；如果按其性能和用途來區(qū)分，一類是衛(wèi)生用品類，另一類是用作于填充類物品的，如枕芯、棉衣芯等的短絲類卷曲絲，還有一類是紡織面料，用于服裝、裝飾和玩具等。
在本發(fā)明作出之前，公開號為CN2279367的中國實用新型專利公開了一種葉片型長絲膨化變形器，它采用上寬下窄葉片，與上、下保持架形成錐體結構，葉片上下端卡于保持架的葉片固定槽中，外用固定套固定。該葉片型長絲膨化變形器整體性能和散熱效果好， 可使卷曲絲內應力迅速消失，適用于加工300 3500分特的長絲，特別是聚丙烯膨化變形絲的制造。該技術采用的是長絲膨化變形工藝得到的卷曲絲，其原理是將紡絲拉伸長絲送入噴氣變形箱，用過熱蒸汽或熱空氣進行變形處理，再經冷卻定型和網絡加工制成膨化變形長絲，主要用于生產簇絨、機織、縫編地毯和裝飾布。然而，該工藝及生產裝置復雜，對能源的消耗大。
中國發(fā)明專利“偏心的聚酯-聚乙烯-雙組分纖維”(CN1630742)，提供了一種用于生產具有柔軟手感和改善的潛在卷曲的芯/皮型偏心雙組分纖維的方法。以600 2000m/min的紡絲速度通過熔紡作為芯組分的聚酯和作為皮組分的聚乙烯生產偏心芯/皮纖維，該纖維的皮部分占所述纖維截面的35 70% ；將如此得到的纖維在40 70°C的溫度和拉伸比為VVmax 士 20%的條件下拉伸，然后以卷曲的方式進行壓縮。以這種方式生產的纖維的觸感非常柔軟并具有附加的潛在卷曲。所述纖維特別適用于生產衛(wèi)生產品如衛(wèi)生非織造織物和各種類型的用于生產尿布、繃帶、棉團等的衛(wèi)生紡織扁平物體。
中國發(fā)明專利“具有潛在三維卷曲性能的機器卷曲的合成纖維及其生產方法”(CN 1489650)提供了一種采用機械設備及特殊的工藝，制備卷曲合成纖維的方法，得到的纖維細度0. 5 200分特，纖維長度為3 20毫米，卷曲數為1 13/25毫米，且百分卷曲率為 2 20%，其還具有潛在的三維卷曲性，使得具有不同熱收縮性的兩個部分均形成于假想接觸面的兩側，該面將纖維沿縱軸分為兩段，當纖維在60 200°C經受熱處理時，纖維不相稱地收縮，顯示出卷曲數為15 80/25毫米和百分卷曲率為25 90%的三維卷曲；其生產方法包括在形成纖維的過程中進行均勻冷卻形成固體，或包括由兩種熱收縮性合成樹脂形成偏心芯-殼型或并置型復合纖維。
中國發(fā)明專利“聚酯系復合纖維的假捻加工絲及其制造方法”(CN1503860)，采用兩種聚酯成分膠合成并列型或偏心芯鞘型的單絲方法，該兩種聚酯成分中至少有一種成分是聚對苯二甲酸丙二醇酯，該兩種聚酯成分的特性粘度差為0. 05 0. 9dl/g，具有潛在卷曲性，在沸水處理前顯現(xiàn)的卷曲拉伸伸長率在50%以上。該方法是利用兩種或者兩種以上的組分來實現(xiàn)的，工藝流程大，需要兩套或者以上的干燥紡絲設備才能實現(xiàn)，加上噴絲板的加工工藝更復雜，工程投入大。
中國發(fā)明專利“單組份潛在可控卷曲長絲的制造方法”(CN 101117732)公開了一種工藝較簡單、生產成本較低的單組份潛在可控卷曲長絲的制造方法，形成的機理是通過超低溫冷卻形成纖維縱向機構的結晶度不同，形成潛在卷曲。然而，該方法需要對側吹風溫度的控制非常低，冷凍水的用量大，耗費能源，生產成本高。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，在常規(guī)FDY生產設備及工藝的基礎上作了適當改進，提供一種結構簡單，節(jié)約能源，制備具有良好的強度和伸長率的單組份 PET卷曲絲的制備方法及其裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，采用的技術方案是提供一種滌綸卷曲絲的制備方法，步驟包括原料PET切片經過結晶、干燥后靠自重落到螺桿擠壓機，經熔融和攪拌擠壓擠出，進入熔體管道分配，熔體經過等長的管道到達計量泵，經過計量泵精確計量后，熔體送到紡絲箱體內的紡絲組件，經噴絲孔擠出、冷卻、上油后形成絲束，再經牽伸、卷繞，形成成品纖維； 其工藝條件如下
結晶溫度為140 170°C ；
干燥溫度為120 175°C，經干燥后的原料含水率小于21ppm ；
螺桿擠壓溫度為洸5 285°C ；
熔體管道和紡絲箱體的溫度為282 286°C ；
紡絲組件的溫度為四0 300°C ；
上油量為普通絲的2 3倍，含油率為1. 8% 2. 5% ；
牽伸輥的速度為4900 5500米/分；
卷繞速度為4850 M50米/分。
本發(fā)明技術方案還提供一種制備滌綸卷曲絲的裝置，在常規(guī)FDY生產設備的紡絲組件的組件壓板外部設有加熱器；加熱器包括加熱圈、溫度傳感器及溫度控制器；加熱圈緊貼于組件壓板的周圍，通過固定螺栓連接，由溫度控制器控制加熱；溫度傳感器置于加熱圈上，其輸出端與溫度控制器連接；
噴絲孔的孔型為偏心狀的C型結構，實體部分的直徑為噴絲孔直徑的1/6 1/5， C型孔豁口的開口距離為實體部分直徑孔的2/3 4/5 ；噴絲孔在噴絲板上的排列方式為錯位排列，噴絲孔的C型孔豁口處正對側吹風窗的迎風面。
所述的噴絲孔，其與紡絲熔體接觸部分的孔型的各連接處的曲線為光滑過渡。4
所述的溫度控制器包括可編程邏輯控制器及溫度控制執(zhí)行電路，可編程邏輯控制器的信號輸入端與溫度傳感器連接，可編程邏輯控制器的信號輸出端通過溫度控制執(zhí)行電路與加熱圈連接。
所述的加熱圈為雙層的鋁板結構，中間安裝電熱絲。
本發(fā)明所采用的技術方案的原理是常規(guī)紡絲為了保證熔體擠出時的順暢，采用提高整個紡絲系統(tǒng)溫度的方法，以達到理想的熔體粘度，由于溫度控制的準確性和實時性的影響，將會使熔體出現(xiàn)粘度降大的現(xiàn)象，導致纖維的強度和伸長率等指標無法保證的不利因素。本發(fā)明提供的技術方案是在組件周圍加設可控制溫度的加熱圈，能有效地控制熔體在紡絲組件到擠出時的該段時間內的熔體溫度，特別是保證了熔體在擠出噴絲孔時的流動性能，可以采用較低的系統(tǒng)溫度達到所要求的紡絲性能。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明對現(xiàn)有的FDY生產設備及工藝條件進行了改進，按本發(fā)明提供的工藝條件所生產的潛在卷曲絲能滿足市場的需要，生產工藝穩(wěn)定，適應于生產各種規(guī)格的滌綸單絲卷曲絲產品；所提供的生產裝置結構簡單，紡絲時可使整個系統(tǒng)的溫度降低5°C左右，減少了能源的消耗，降低了生產成本。
2、本發(fā)明噴絲孔采用偏心狀的C型結構，各噴絲孔在噴絲板上錯位排列，其C型孔豁口處正對側吹風窗的迎風面，有利于擴大絲束在冷卻過程中迎風面和背風面的結晶差異，在縱向結構上產生取向度和結晶度的不同，同時，熔體經過噴絲孔在噴絲出口處膨化的過程中，形成中空結構，為纖維在下道工序的整理過程中形成卷曲狀提供了必要的條件。
3、本發(fā)明采用在組件周圍加設可控制溫度的加熱圈，在保證紡絲熔體粘度的同時，使熔體在噴絲孔擠出的瞬間處于高溫狀態(tài)，有利于絲束在到達側吹風冷卻時形成纖維橫向狀態(tài)的不勻產生結晶差異，使產品在成型前形成不同的取向度和結晶度，得到潛在的卷曲絲產品。
4、本發(fā)明在紡絲組件的外殼周圍設置可以控制和調整溫度的加熱套，使熔體的局部流動性能得到提高，特別是保證了噴絲板的溫度，使熔體擠出時的流動性能得以提高，克服了現(xiàn)有技術中熔體處于系統(tǒng)的長時間高溫狀態(tài)所帶來的熔體粘度降增大的不利因素，由噴絲孔擠出的絲束經側吹風冷卻、上油和牽伸等工序得到的卷繞成品，質量得到明顯提高， 經過后整理，能夠得到滿足不同卷曲度要求的產品。


圖1是本發(fā)明實施例提供的制備滌綸卷曲絲的工藝流程示意圖2是本發(fā)明實施例提供的組件加熱器剖面的結構示意圖3是本發(fā)明實施例提供的溫度控制器的結構示意圖4是本發(fā)明實施例提供的噴絲板上的噴絲孔的孔型示意圖5是本發(fā)明實施例提供的具有潛在卷曲功能的單絲截面示意圖中，1、結晶床；2、干燥塔；3、螺桿擠壓機；4、熔體管道；5、紡絲箱體；6、組件加熱圈；7、紡絲組件；8、側吹風裝置；9、油嘴；10、預網絡；11、第一牽伸輥；12、主網絡；13、絲束；14、卷繞成品；15、第二牽伸輥；16、組件壓板；17、熔體入口 ；18、加熱圈；19、溫度傳感器；20、固定螺釘。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
實施例1
1、參見附圖1，它是本實施例提供的制備滌綸卷曲絲的工藝流程示意圖；它是基于常規(guī)的FDY生產設備。PET切片原料經過結晶床1結晶處理，結晶溫度為140 170°C， 去掉一部分水分后形成表面結晶狀態(tài)；置于干燥塔2內進行去濕處理，干燥溫度為120 175°C，在干燥塔內停留時間為6 8小時，經干燥后的原料含水率小于21ppm ；再經螺桿擠壓機3熔融擠出，螺桿擠出機包括傳動和加熱原件，擠出機有若干個加熱單元，每個加熱單元的溫度可以單獨控制調節(jié)，具體的溫度控制在265 285°C，并且溫度的調節(jié)由高到低進行調節(jié)；螺桿擠壓機擠出的熔融，經過熔體管道4，到達經過充滿導熱氣體并且有保溫的紡絲箱體5，熔體管道和紡絲箱體的溫度控制在282 286°C，經過計量泵精準計量后到達紡絲組件7，在本實施例中，紡絲組件的外殼周圍有可以控制溫度的加熱器6進行補償加熱， 該加熱器的溫度控制在四0 300°C，控制熔體粘度，保證熔體在噴絲孔中擠出時流動性能的提高。
熔體在紡絲組件中達到需要的粘度后，經噴絲孔擠出形成絲束13，絲束經側吹風裝置8冷卻，經過油嘴9過量上油集束后到達預網絡10進行混油，上油量為普通絲的2 3 倍，含油率為1. 8% 2. 5% ；上油裝置離噴絲板的距離為30 60cm，離側吹風窗的距離為 11 13cm ；預網絡壓力為0. 3 0. 7kg/cm2 ；混油后經過第一道絲輥11，在第一導絲輥上繞兩圈后經過第二導絲輥15進行牽伸，牽伸輥的速度為4900 5500米/分，其中，第一牽伸輥的潤滑形式為油霧潤滑；然后到達主網絡12，主網絡壓力為2. 0 2. 5kg/cm2 ；處理后到達卷繞機進行卷繞，卷繞速度為4850 M50米/分，成品的網絡結個數為15個/米，形成卷繞成品14。
參見附圖2，它是本實施例提供的組件加熱器剖面的結構示意圖；在紡絲組件的組件壓板16外部設有加熱器，加熱器包括加熱圈18、溫度傳感器19及溫度控制器；加熱圈緊貼于組件壓板的周圍，它們通過固定螺栓20連接。加熱圈的具體結構可以采用雙層的鋁板，中間安裝電熱絲，加熱圈由溫度控制器控制加熱；溫度傳感器置于加熱圈上，溫度傳感器的輸出端與溫度控制器連接。
參見附圖3，它是本發(fā)明實施例提供的的溫度控制器的結構示意圖；溫度控制器包括可編程邏輯控制器PLC及溫度控制執(zhí)行電路，PLC的信號輸入端與溫度傳感器連接，它的信號輸出端通過溫度控制執(zhí)行電路與加熱圈內的電熱絲連接。加熱圈內的溫度傳感器采用鉬電阻測溫，由PLC控制信號進行溫度設定和調整。
參見附圖4，它是本實施例提供的噴絲板上的噴絲孔的孔型示意圖；與普通圓形噴絲孔相比，它的噴絲孔為異形孔，由圖4可以看出，與噴絲板一體的圓形實體占據了圓形噴絲孔部分的孔內位置，使其孔型成為偏心狀的C型結構。按生產所需產品的規(guī)格要求，確定圓形噴絲孔的直徑D，實體部分的直徑d為噴絲孔直徑的1/6 1/5，C型孔豁口的開口距離h為實體部分直徑孔d的2/3 4/5 ；噴絲孔內與紡絲熔體接觸部分的孔型的各連接處的曲線為光滑過渡；噴絲孔在噴絲板上的排列方式為錯位排列，噴絲孔的C型孔豁口處正對側吹風窗的迎風面，有利于擴大絲束在冷卻過程中迎風面和背風面的結晶差異，在縱向結構上產生取向度和結晶度的不同，同時，熔體經過噴絲孔在噴絲出口處膨化的過程中， 形成中空。
參見附圖5，它是本實施例提供的具有潛在卷曲功能的單絲截面示意圖；每根單絲的截面上有一個偏心孔，纖維成型后將形成偏心的中空結構，由于為偏心孔，使纖維在冷卻過程中，容易形成結晶度的差異，具備潛在的卷曲性能，為纖維在下道工序的整理過程中形成卷曲狀提供了必要的條件。
本實施例制成的成品纖維的指標為
纖度1 IOdtex 300dtex,單絲纖度0. 8 3. Odpf，伸長率50 60 %，強度3. 5 4. OcN,沸水收縮率2. 0 5. 5 %。
按本實施例技術方案制備的纖維具有潛在卷曲功能，將該纖維至于高溫高壓整理機中，在120°C的溫度條件下進行1小時液體摩擦旋轉，在自然冷卻和泄壓后纖維形成卷曲，取出試驗樣，在沒有重力的情況下用常溫吹干后用肉眼進行檢查，卷曲度的要求根據樣品要求進行分類對比。
在常規(guī)FDY生產設備上，采用本實施例技術方案提供的紡絲組件加熱器，制備不同規(guī)格的單組份PET卷曲絲，其工藝條件和產品所達到的指標參見表1。
表 權利要求
1.一種滌綸卷曲絲的制備方法，原料PET切片經過結晶、干燥后靠自重落到螺桿擠壓機，經熔融和攪拌擠壓擠出，進入熔體管道分配，熔體經過等長的管道到達計量泵，經過計量泵精確計量后，熔體送到紡絲箱體內的紡絲組件，經噴絲孔擠出、冷卻、上油后形成絲束， 再經牽伸、卷繞，形成成品纖維；其特征在于包括如下工藝條件結晶溫度為140 170°C ；干燥溫度為120 175°C，經干燥后的原料含水率小于21ppm ；螺桿擠壓溫度為265 285°C ；熔體管道和紡絲箱體的溫度為282 286°C ；紡絲組件的溫度為四0 300°C ；上油量為普通絲的2 3倍，含油率為1. 8% 2. 5% ；牽伸輥的速度為4900 5500米/分；卷繞速度為4850 M50米/分。
2.一種制備滌綸卷曲絲的裝置，它是基于常規(guī)的FDY生產設備，其特征在于在紡絲組件的組件壓板外部設有加熱器；所述的加熱器包括加熱圈、溫度傳感器及溫度控制器；加熱圈緊貼于組件壓板的周圍，通過固定螺栓連接，由溫度控制器控制加熱；溫度傳感器置于加熱圈上，其輸出端與溫度控制器連接；噴絲孔的孔型為偏心狀的C型結構，實體部分的直徑為噴絲孔直徑的1/6 1/5，C型孔豁口的開口距離為實體部分直徑孔的2/3 4/5 ；噴絲孔在噴絲板上的排列方式為錯位排列，噴絲孔的C型孔豁口處正對側吹風窗的迎風面。
3.根據權利要求2所述的一種制備滌綸卷曲絲的裝置，其特征在于所述的噴絲孔，其與紡絲熔體接觸部分的孔型的各連接處的曲線為光滑過渡。
4.根據權利要求2所述的一種制備滌綸卷曲絲的裝置，其特征在于所述的溫度控制器包括可編程邏輯控制器及溫度控制執(zhí)行電路；所述的可編程邏輯控制器的信號輸入端與溫度傳感器連接，其信號輸出端通過溫度控制執(zhí)行電路與加熱圈連接。
5.根據權利要求2或4所述的一種制備滌綸卷曲絲的裝置，其特征在于所述的加熱圈為雙層的鋁板結構，中間安裝電熱絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成纖維的紡絲技術，特別涉及一種具有潛在卷曲功能纖維的制備方法及其裝置。本發(fā)明對現(xiàn)有的FDY生產設備及工藝進行了改進，在紡絲組件的外部設置加熱器，使熔體在噴絲孔擠出的瞬間處于高溫狀態(tài)，有利于絲束在到達側吹風冷卻時產生結晶差異；同時，采用偏心狀C型結構的噴絲孔，并將C型孔豁口處正對側吹風窗的迎風面，有利于擴大絲束在冷卻過程中迎風面和背風面的結晶差異，得到潛在的卷曲絲產品。按本發(fā)明提供的工藝條件所生產的潛在卷曲絲能滿足市場的需要，生產工藝穩(wěn)定，適應于生產各種規(guī)格的滌綸單絲卷曲絲產品；所提供的生產裝置結構簡單，紡絲時可使整個系統(tǒng)的溫度降低5℃左右，減少了能源的消耗，降低了生產成本。
文檔編號D01D5/084GK102517656SQ201110299419
公開日2012年6月27日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者席文杰, 王建新, 趙滿才 申請人:蘇州龍杰特種纖維股份有限公司