專利名稱：腈綸廢絲干法再造工藝和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)中產(chǎn)生睛綸絲廢次品處理再生的工藝和設(shè)備。
睛綸絲是目前化纖工業(yè)中的一個(gè)重要品種，是紡織業(yè)的主要資源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位。國(guó)內(nèi)外均發(fā)展很快，但仍不能滿足市場(chǎng)需要，在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，由于種種原因會(huì)產(chǎn)生大約3%左右的廢次品睛綸絲。廢絲的長(zhǎng)鏈大分子往往是橫向或異向排列造成其拉伸強(qiáng)度太低而不據(jù)有可紡性。長(zhǎng)期以來，睛綸廢絲被閑置起來，日益增多，堆積如山。長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)吹日曬，使其進(jìn)一步老化，給廢絲再造又增加了相當(dāng)?shù)碾y度。特別是在長(zhǎng)期雨水堆積沖刷下的睛綸油等化學(xué)物質(zhì)滲流地下污染水源，給人類造成危害。因此，長(zhǎng)期以來，如何處理利用這些廢物成為十分迫切的課題。目前，對(duì)晴綸廢絲最常見的處理方法是粉碎后填料，這實(shí)際上大大降低了本身的價(jià)值。且睛綸絲遇熱易分解會(huì)造成環(huán)境污染，做填充料其應(yīng)用范圍也較狹窄。也有將其溶融后做為涂料或油漆填料，但其轉(zhuǎn)換效益低，實(shí)際上浪費(fèi)了這種昂貴的化纖資源。為了充分利用資源，人們一直渴望將這部分廢絲改性再造，成為可紡性睛綸絲，目前文獻(xiàn)上做過報(bào)導(dǎo)的有熱解法和溶融再紡法。這兩種工藝方法，均需要經(jīng)過對(duì)廢絲分揀整理，清洗去污后進(jìn)行改性再造工序處理，使得廢絲的橫向或異向分子鏈排列破壞后重新建立起縱向排列。熱解法實(shí)際上是將廢絲熱融后使其裂化為單體混合物，進(jìn)一步分離為單體后再進(jìn)入睛綸絲的常規(guī)制造工藝。所生成合格產(chǎn)品后經(jīng)卷曲工序，切斷工序，打包工序轉(zhuǎn)為合格產(chǎn)品出廠。這樣的改性再造工藝其需要熱解，分離單體這兩種復(fù)雜的加工過程。設(shè)備復(fù)雜，投資大，成本高，使再生絲的成本高于普通睛綸絲，實(shí)際沒有推廣應(yīng)用的價(jià)值。溶融再紡或再造工藝，是將洗凈、烘干后的廢絲加合適的有機(jī)溶劑溶解成液態(tài)，再通過合適的微孔拉成絲。然后，再干燥成型，上睛綸油，卷曲切斷，打包，成為產(chǎn)品，這種改性再造工序其有機(jī)溶劑耗費(fèi)大，工藝條件難于掌握，廢品率高，雖然其設(shè)備本身對(duì)熱解再造不算復(fù)雜，但成本仍然很高，且有較大的環(huán)境污染。做為一種再造方法是可行的，人稱濕法再造工藝，但只限于資源的回收利用，并不能為生產(chǎn)廠創(chuàng)造理想的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的目的在于提供一種使睛綸廢絲改性再造的新工藝及其專用設(shè)備，以簡(jiǎn)單的扦伸定型方法實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向和異向大分子鏈的縱向再排列，從而使再生睛綸絲的拉伸強(qiáng)度，抱合特性和染色特性達(dá)到可紡性的要求。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于通過大量的試驗(yàn)找到一個(gè)廢睛綸絲的干法再造工藝。造成睛綸絲不可紡的關(guān)鍵因素是生產(chǎn)過程中工藝處理不當(dāng)而形成大分子鏈的異向或橫向排列，因而其抗拉強(qiáng)度明顯降低。如何恢復(fù)睛綸絲的大分子鏈縱向排列則成為本發(fā)明的關(guān)鍵，當(dāng)處于異向或橫向排列的睛綸絲纖維受到過力扦伸時(shí)，其橫向或異向排列的大分子鏈會(huì)延縱向順延，這已是為大量的實(shí)驗(yàn)或檢測(cè)所證實(shí)的現(xiàn)象。如果在加熱狀態(tài)下纖維接受扦伸力作用還有利于這種排列的形成，纖維本身的直徑也隨之變細(xì)，如果溫度和扦伸施加的預(yù)應(yīng)力合適，則大量的分子鏈可順縱向有序排列，保持這種狀態(tài)到一定時(shí)間，并經(jīng)過預(yù)應(yīng)力下的自然冷卻，這個(gè)排列就可以保持下來，形成大分子鏈縱向有序結(jié)構(gòu)，從而完成廢絲的改性再造。其結(jié)果是纖維的直徑變細(xì)，但其單位截面積抗拉強(qiáng)度卻大大提高，由于過扦伸狀態(tài)下定型會(huì)使得再生纖維具有合格的抗拉強(qiáng)度。而具有比正品睛綸絲還優(yōu)越的回彈特性和良好手感，根據(jù)以上的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果本發(fā)明設(shè)計(jì)了獨(dú)特的以過扦伸定型為主要處理方式的干法改性再造工藝。所設(shè)計(jì)的具體工藝程如下(參考

圖1干法再造睛綸廢絲工藝流程圖)a、分揀整理工序?qū)⒐I(yè)生產(chǎn)中的廢次品按批號(hào)分類，以利于確定關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)，將同批號(hào)的廢絲中嚴(yán)重缺損，混亂，污染，零散廢絲揀出，有利用價(jià)值進(jìn)一步處理(包括梳理、去污等)。將具有一定長(zhǎng)度的廢絲條連接加長(zhǎng)以保證連續(xù)化作業(yè)的需要，然后盤卷等用。
b、清洗去砂工序，在該工序中主要通過睛綸廢絲在水洗槽中的沖洗除去廢絲中可解決夾雜的塵土和砂子，以保證工藝設(shè)備安全和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
c、上油工序睛綸油是改善睛綸絲物理性能，保障其可紡性的重要處理劑。在廢絲存放或洗滌中可能損失。在此須將洗凈的廢絲通過上油槽浸涂睛綸油。
d、熱烘干燥工序因經(jīng)過水洗工序睛綸絲中含有30%左右的水份，須在干燥箱中脫水干燥，在此同時(shí)也可使睛綸油均勻內(nèi)滲到纖維之中。
e、預(yù)應(yīng)力扦伸定型工序該道工序是本發(fā)明的關(guān)鍵，在這道工序中廢睛綸絲將完成改性再造。在這道工序中廢睛綸絲要加載一定的預(yù)應(yīng)力，使其受到扦伸變長(zhǎng)，與此同時(shí)加熱處理，使其一邊扦伸變形，一邊加熱定型，隨著纖維逐漸伸長(zhǎng)、變形通過專用設(shè)備后即實(shí)現(xiàn)了改性再造，完成了纖維大分子鏈的重新縱向排列。
f、卷曲工序該道工序是睛綸絲短纖維生產(chǎn)的常規(guī)工序，采用國(guó)家定型的卷曲機(jī)將已改性的睛綸絲卷曲加工以增強(qiáng)其在紡線時(shí)纖維的抱合特性。
g、切斷工序該工序也是生產(chǎn)睛綸短纖維的常規(guī)工序，該工序中將卷曲成型后的睛綸絲按國(guó)家規(guī)定的短纖維標(biāo)準(zhǔn)切斷成為一定長(zhǎng)度，所不同的是要揀除在整理工序中的結(jié)頭廢品。
h、打包工序利用打包機(jī)將短纖維成品打包。
按以上工藝設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢睛綸絲的干法改性處理，從而再造成為附合紡織要求的睛綸短纖維。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的目的是如實(shí)現(xiàn)的。
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
圖2為工藝裝備關(guān)系簡(jiǎn)圖。
圖3為扦伸熱定型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，A代表分揀整理工序，B代表清洗去砂工序，C代表上油工序，D代表熱烘干燥工序，E代表預(yù)應(yīng)力扦伸下熱定型工序，F(xiàn)代且卷曲工序，G代表切斷工序，H代表打包工序。1為水洗槽，2為上油槽，3為五輥牽引機(jī)，4為烘干箱，5為牽伸定型裝置，6為卷曲機(jī)，7為切斷機(jī)，8為打包機(jī)。5A為低速五輥牽引機(jī)，5B為高速五輥牽引機(jī)，5C為箱體，5D為散熱器，5E為溫度控制器，5F為可調(diào)速電機(jī)，5G為排濕管，9為導(dǎo)向輪，10為五輥機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)輥，11為可調(diào)壓力從動(dòng)輥，12為廢絲架，13為廢絲卷。
圖2所示為圖1工藝流程中所需的主要設(shè)備，其進(jìn)一步說明本發(fā)明所涉及的干法再造新工藝。從圖2可以看出經(jīng)過分揀整理好的睛綸廢絲13盤繞成卷狀設(shè)置在廢絲架12上，然后沿導(dǎo)向輪進(jìn)入水洗槽1，廢絲在通過水槽時(shí)經(jīng)水洗去塵土和砂子，水洗槽為長(zhǎng)方形槽長(zhǎng)度3-7米，在槽中設(shè)置有導(dǎo)向輪，引導(dǎo)睛綸廢絲通過水槽，從水洗槽出來后的絲料沿導(dǎo)向輪進(jìn)入上油槽2，槽為長(zhǎng)0.5-1.2米的長(zhǎng)方形槽，槽內(nèi)盛有睛綸油。為防止過多的水帶入上油槽，可在水洗槽出口加上一對(duì)軋輥，可擠出部分水份。同樣的原因在上油槽的出口處也可增設(shè)一對(duì)軋輥，以回收睛綸油，這兩種設(shè)備后面設(shè)有一臺(tái)五輥牽引機(jī)3，該牽引機(jī)3主要做為牽引動(dòng)力，引導(dǎo)睛綸廢絲通過水洗槽1和上油槽2，從五輥牽引機(jī)3引出的睛綸廢絲進(jìn)入烘干箱4，烘干箱內(nèi)設(shè)有多組導(dǎo)向輪和散熱器，箱內(nèi)溫度控制在100-200℃之間，利用導(dǎo)向輪的組合，可確定絲料在烘干箱內(nèi)的干燥時(shí)間，其時(shí)間以完全脫水為標(biāo)準(zhǔn)。在烘干的同時(shí)睛綸油均勻擴(kuò)散到睛綸纖維之間。待改性處理的廢睛綸絲經(jīng)過上述工序后進(jìn)入最關(guān)鍵的工序，扦伸熱定型工序，該工序應(yīng)用到本發(fā)明的關(guān)鍵設(shè)備，扦伸熱定型裝置5。在該裝置中絲料要經(jīng)受預(yù)應(yīng)力拉伸，同時(shí)受到90-180℃的熱烘處理。絲料一邊沿導(dǎo)向輪前進(jìn)一邊受拉形變，同時(shí)又加熱定型、所受加載力轉(zhuǎn)化為絲料進(jìn)出口的線速度比為1∶1.5-1∶2.5。經(jīng)過該裝置的扦伸熱定型處理，纖維變細(xì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大分子鏈的縱向有序排列，使其抗拉強(qiáng)度大為提高，從而實(shí)現(xiàn)了改性再造。為了提高改性再造絲的性能，本工序的最佳溫度控制在90-180℃之間，時(shí)間控制在1-15秒之間。為進(jìn)一步提高改性質(zhì)量，扦伸定型裝可由2臺(tái)或3臺(tái)串聯(lián)，分級(jí)完成扦伸熱定型。和該工序聯(lián)接的裝備是定型設(shè)備卷曲機(jī)6，切斷機(jī)7，和打包機(jī)8，其工藝處理與常規(guī)相同不再詳敘。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的關(guān)鍵在于本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一臺(tái)扦伸熱定型裝置，下面結(jié)合附圖3進(jìn)一步說明該裝置的結(jié)構(gòu)特征，以及如何為發(fā)明目的服務(wù)的參照?qǐng)D3該裝置有三部分組成a、差速扦伸牽引器，它通過兩個(gè)不同轉(zhuǎn)速的牽引機(jī)構(gòu)形成差速，從而形成對(duì)絲料的預(yù)應(yīng)力加載，造成絲料的拉伸變形。b、可控調(diào)溫加熱器，通過調(diào)節(jié)使絲料在合適的溫度下使之產(chǎn)生永久性形變，即熱定型。c、代導(dǎo)向輪的箱體它以通過導(dǎo)向輪的選擇可以控制加工時(shí)間，保持一定溫度。待加工的睛綸廢絲由于牽引器差速牽引產(chǎn)生拉伸預(yù)應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力下絲料產(chǎn)生拉伸形變。在此種狀態(tài)下，借助導(dǎo)向輪在箱體內(nèi)回轉(zhuǎn)前進(jìn)，通過箱體。加熱器中的散熱器5D設(shè)置在箱體5C內(nèi)，并通過箱外的溫度調(diào)節(jié)器5E適配熱定型溫度。于是，絲料一邊前進(jìn)一邊伸長(zhǎng)，一邊受熱定型，經(jīng)過合適的時(shí)間完成改性再造。本發(fā)明圖3所給出的實(shí)施例中差速扦伸牽引器是由兩轉(zhuǎn)速不同的五輥牽引機(jī)組成，低速牽引機(jī)(5A)設(shè)置在加熱箱5C入口處，高速牽引機(jī)5B設(shè)置在加熱箱出口處并保持與出口有一段距離，依靠調(diào)節(jié)兩臺(tái)五輥機(jī)(5A、5B)的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差速，形成對(duì)絲料的拉伸預(yù)應(yīng)力。具體可由兩臺(tái)無級(jí)變速電機(jī)5F調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，兩臺(tái)五輥機(jī)(5A、5B)牽引線速度之比為1∶1.5-1∶2.5?？煽卣{(diào)溫加熱器由散熱器5D和溫度調(diào)節(jié)器5E組成，散熱器5D可以是靠介質(zhì)傳導(dǎo)的金屬散熱片，也可以是電熱絲，紅外線發(fā)熱管，復(fù)合高效導(dǎo)電膜之類電致發(fā)熱體，在采用電致發(fā)熱元件時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器5E一般為電壓調(diào)節(jié)器。加熱箱箱體5C由外殼、內(nèi)壁及兩者之間保溫層組成，內(nèi)壁上設(shè)置有多組導(dǎo)向輪，采用導(dǎo)向輪的多少可調(diào)整工藝時(shí)間，箱的側(cè)面有工藝窗，以便于引絲料上導(dǎo)向輪箱體的兩端有絲料的進(jìn)口、出口。
按以上設(shè)計(jì)構(gòu)思制的扦伸定性裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)睛綸廢絲的干法再造，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，裝置啟動(dòng)后，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，特別是由于加載預(yù)應(yīng)力后，其回彈性能高于正品絲，其光澤度好，可染性與抱合性能都達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，使用該關(guān)鍵設(shè)備完成的干法再造工藝，其工藝流程短，生產(chǎn)成本大大低于正品睛綸絲，從而使得利用廢料再生睛短纖維變成了切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)，不但解決了長(zhǎng)期以來困擾人們的三廢，而且充分利用了寶貴的資源，因而有重大推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種睛綸廢絲的干法再造工藝，工藝流程中包括分揀整理A、清洗去污B、烘干C、上油D、改性再造E、卷曲F、切斷G、打包工序H、其特征在于改性再造工序所采取的是預(yù)應(yīng)力扦伸下的熱定型干法再造方法，具體的工藝流程如下(按工藝順序排列)a、分揀整理工序A該工序中將嚴(yán)重缺損，混亂，污染的零散廢絲揀出，將一定長(zhǎng)度的廢絲條連接起來，b、清洗去沙工序B該工序通過水洗槽沖洗除去廢絲中殘存的塵土砂粒，c、上油工序C將洗凈的廢絲通過上油槽，浸涂睛綸油，d、熱烘干燥工序D洗凈上油的廢絲在熱干燥箱中脫水干燥，e、預(yù)應(yīng)力扦伸熱定型工序E在該工序中將廢絲加載拉伸預(yù)應(yīng)力的同時(shí)加熱處理改性，f、卷曲工序F將熱定型后的改性睛綸絲經(jīng)卷曲機(jī)卷曲加工增強(qiáng)其抱合特性，g、切斷工序G在該序中將睛綸絲按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)切斷成為一定長(zhǎng)度短纖維，同時(shí)除去結(jié)頭廢品，h、打包工序H將成品打包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睛綸廢絲干法再造工藝，其特征在于烘干工序C中烘干箱內(nèi)的溫度控制在100-200℃之間，干燥時(shí)間以完全脫水為標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的睛綸廢干法再造工藝，其特征在于在扦伸熱定性工序中加熱溫度為90-180℃，扦伸預(yù)應(yīng)力加載轉(zhuǎn)換為絲料進(jìn)出口的速度比為1∶1∶5-1∶2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說的睛綸廢絲干法再造工藝，其特征在于扦伸熱定性工序中，工藝過程時(shí)間控制在1-15秒之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所說的睛綸廢絲再造工藝，其特征在于插伸熱定性工序可由一臺(tái)扦伸熱定型機(jī)完成，也可由2臺(tái)或3臺(tái)扦伸熱定性機(jī)串聯(lián)分級(jí)完成。
6.一種睛綸廢絲干法再造工藝中用的扦伸熱定型裝置，其特征在于該裝置有三部分組成a、差速扦伸牽引器，b、可控調(diào)溫加熱器，c、代導(dǎo)向輪的箱體，待加工睛綸廢絲由牽引器差速牽引產(chǎn)生拉伸預(yù)應(yīng)力，在此種狀態(tài)下借助導(dǎo)向輪通過箱體，加熱器的散熱器5D設(shè)置在箱體內(nèi)并通過箱體溫度調(diào)節(jié)器5E適配定型溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所說的的扦伸定型裝置，其特征在于差速扦伸牽引器由兩臺(tái)轉(zhuǎn)速不同的五輥牽引機(jī)(5A、5B)組成，低速牽引機(jī)5A設(shè)置在加箱內(nèi)入口處，高速牽引機(jī)5B設(shè)置在加箱出口處并保持與出口有一段距離，依靠調(diào)節(jié)兩臺(tái)五輥機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生差速形成對(duì)絲料的拉伸預(yù)應(yīng)力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所說的扦伸定型裝置，其特征在于差速扦伸牽引器中兩臺(tái)五輥機(jī)(5A、5B)牽引線速度比為1∶1.5-1∶2.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的差速扦伸熱定型裝置，其特征在于可控調(diào)溫加熱器5D和溫度調(diào)節(jié)器5E組成，散熱器5D可以是靠介質(zhì)傳導(dǎo)的金屬散熱片，也可以是電熱絲，紅外線發(fā)熱管，高效導(dǎo)電膜之類的電致發(fā)熱體，溫度調(diào)節(jié)器5E在使用電致發(fā)熱原件時(shí)為電壓調(diào)節(jié)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所說的差速扦伸牽引裝置，其特征在于箱體5C由外殼、內(nèi)壁及兩者之間保溫層組成，內(nèi)壁上有根據(jù)散熱器分布而配置的多組導(dǎo)向輪，采用導(dǎo)向輪的多少可調(diào)整工藝時(shí)間，箱體側(cè)面有工藝窗，箱體兩端設(shè)置有進(jìn)口、出口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種再造腈綸廢絲的工藝和專用設(shè)備。該工藝中采取拉伸預(yù)應(yīng)力下的熱定型方法完成對(duì)纖維大分子鏈的重新縱向排列，從而大大提高再生絲的可紡性。其主要工藝流程包括分揀整理、水洗去污，上油，烘干，過拉伸下熱定型，卷曲，切斷和打包8道主要工序。其關(guān)鍵在于采用了過拉伸預(yù)應(yīng)力加載下的定型裝置，它包括一個(gè)差速牽引器，可控調(diào)溫設(shè)備和箱體，待加工絲料在箱體內(nèi)受到預(yù)應(yīng)力拉伸一邊伸長(zhǎng)，一邊平移，同時(shí)受熱定型，在拉伸過程中完成腈綸大分子鏈的縱向排列。
文檔編號(hào)D02J11/00GK1066090SQ9110249
公開日1992年11月11日 申請(qǐng)日期1991年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月23日
發(fā)明者張江平, 盧新菊 申請(qǐng)人:張江平, 盧新菊