一步法制備聚酯短纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一步法制備聚酯短纖維的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯纖維(polyester fibre)是由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維的統(tǒng)稱(chēng)。工業(yè)化生產(chǎn)的聚酯纖維大都用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成(中國(guó)的商品名為滌綸)，由聚酯纖維制成的面料具有外觀挺括和熱穩(wěn)定性好的長(zhǎng)處，但吸濕性稍差，主要用于制作各種服飾和寢裝用品。
[0003]1941年，英國(guó)的J.R.溫菲爾德和J.T.迪克森以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)首先研制成功聚酯纖維，命名為特麗綸(Terylene)。1953年美國(guó)生產(chǎn)商品名為達(dá)可綸(Dacron)的聚酯纖維。隨后聚酯纖維在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。1960年聚酯纖維的世界產(chǎn)量超過(guò)聚丙烯腈纖維，1972年又超過(guò)聚酰胺纖維，成為合成纖維的第一大品種。近年來(lái)隨著合成纖維的迅速發(fā)展，聚酯纖維出現(xiàn)了不少新品種，比如:聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)纖維，聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)纖維，聚對(duì)苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲酯纖維，聚-2，6-萘二酸乙二酯(PEN)纖維，以及多種改性的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維(如:⑶P，E⑶P，EDDP)等。
[0004]聚酯纖維有長(zhǎng)絲和短纖，還有工業(yè)絲以及各種原液著色或紡前著色纖維等等，聚酯短纖維大都采用公知的二步法制備即紡絲成形過(guò)程在500?1500m/min紡絲速度下成形后落桶，然后再把若干桶的絲束集束，在100?250m/min的線速度下經(jīng)牽伸、卷曲、定型、切斷和打包等過(guò)程完成，牽伸定型速度最高不超過(guò)250m/min。二步法生產(chǎn)存在諸如設(shè)備投資成本高、占地面積大、能耗大、加工成本高、效率低和更換品種不方便之類(lèi)的弊端。
[0005]在公開(kāi)的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)中可見(jiàn)諸聚酯纖維的制備方法的技術(shù)信息，略以例舉的如CN1046321C(生產(chǎn)聚酯纖維的方法和設(shè)備)、CN101328622A(—種全牽伸聚酯纖維及其制備)、CN102443871A(低溫易染聚酯纖維的生產(chǎn)方法)、CN102725444B(常壓可染聚酯纖維及其制備)、CN102691130B(阻燃性聚酯纖維的制造工藝)、CN102965757B(—種常壓沸染生物質(zhì)聚酯纖維及其制備)，等等。
[0006]在中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)中同樣可見(jiàn)諸一步法制備聚酯纖維的方法，典型的如發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)公告號(hào)CN1023415C推薦有“聚酯纖維的一步法制造方法及裝置”，其過(guò)程是:熔融聚酯由噴絲板上的噴絲孔擠出；在紡程上拉絲成形；冷卻、上油和卷繞得到成品FDY或POY聚酯纖維，特點(diǎn)是:卷繞速度設(shè)計(jì)為3000-3800m/min，在紡程內(nèi)絲條冷卻到臨界溫度的紡程位置對(duì)絲條突然施加大于或等于臨界應(yīng)變的張力(具體可參見(jiàn)該專(zhuān)利的說(shuō)明書(shū)第2頁(yè)第3欄倒數(shù)第9行至第4欄第5行)。通過(guò)對(duì)該專(zhuān)利的說(shuō)明書(shū)全文閱讀可知，由于其針對(duì)是全牽伸聚酯長(zhǎng)絲的制備方法而言的，因而對(duì)于一步法制備聚酯短纖無(wú)論是在工藝環(huán)節(jié)上還是在設(shè)備配置方面均不具有可借鑒的技術(shù)啟示。此外，CN1046321C提供的“生產(chǎn)聚酯纖維的方法和設(shè)備”同樣對(duì)一步法制備聚酯短纖無(wú)啟示意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種一步法制備聚酯短纖維的方法，該方法無(wú)需將紡絲制取的初生絲落桶并集束而藉以體現(xiàn)顯著縮短制備流程、簡(jiǎn)化設(shè)備配置、提高制備效率、降低制備成本、節(jié)省能耗并且具有更換原料靈活方便的長(zhǎng)處。
[0008]本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種一步法制備聚酯短纖維的方法，其是先將聚酯切片、回收聚酯或聚乳酸酯切片預(yù)結(jié)晶干燥，再引入螺桿擠出機(jī)熔融擠出至紡絲箱紡絲，由紡絲箱的噴絲板噴出的絲條依次經(jīng)緩冷、環(huán)吹風(fēng)冷卻固化、上油、熱輥牽伸、卷曲、松馳定型、切斷和打包，得到聚酯短纖維，其中:當(dāng)使用所述回收聚酯時(shí)，則在進(jìn)入紡絲箱之前先對(duì)回收聚酯熔體進(jìn)行過(guò)濾。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述預(yù)結(jié)晶干燥是將所述聚酯切片、回收聚酯或聚乳酸酯切片干燥至含水率為22-123ppm。
[0010]在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述聚酯切片包括PET切片、PBT切片和PTT切片，PET切片和所述回收聚酯的特性粘度為0.58-0.64(11/^，？81'切片的特性粘度為1.0(11/8，PTT切片的特性粘度為0.95dl/g，聚乳酸酯切片的特性粘度為1.3dl/g;所述的螺桿擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)。
[0011]在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，當(dāng)所述聚酯切片為所述的PET切片和回收聚酯時(shí)，所述雙螺桿擠出機(jī)的熔融擠出溫度為265-295°C;當(dāng)所述聚酯切片為所述的PBT切片時(shí)，所述螺桿擠出機(jī)的熔融擠出溫度為235-265°C;當(dāng)所述聚酯切片為所述的PTT切片時(shí)，所述螺桿擠出機(jī)的熔融擠出溫度為235-255°C;當(dāng)使用所述聚乳酸酯切片時(shí)，所述螺桿擠出機(jī)的熔融擠出溫度為175-245°C。
[0012]在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述紡絲箱的溫度為250_290°C;所述噴絲板為圓形噴絲板，該圓形噴絲板的直徑為420mm，噴絲板上的噴絲孔數(shù)量為2500-10000個(gè)，噴絲孔的直徑為0.25-0.75mm，噴絲孔的長(zhǎng)徑比L/D為3:1或2:1。
[0013]在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的環(huán)吹風(fēng)的方式為由內(nèi)向外吹風(fēng)和由外向內(nèi)吹風(fēng)中的任意一種環(huán)吹風(fēng)方式，環(huán)吹風(fēng)的風(fēng)溫控制為15-23°C。
[0014]在本發(fā)明的更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述上油的上油率為0.35-0.45%;所述松馳定型的溫度為120-150°C。
[0015]在本發(fā)明的進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述切斷的長(zhǎng)度為32皿1、38皿1、51皿1、64皿1、76mm或102mmo
[0016]在本發(fā)明的又更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述熱輥牽伸的牽伸道數(shù)為四道，第一道牽伸的牽伸倍數(shù)為1.02-1.05倍并且第一道牽伸的牽伸溫度為70-100°C;第二道牽伸的牽伸倍數(shù)為3.25-3.8倍，并且第二道牽伸的牽伸溫度為60-85°C ；第三道牽伸的牽伸倍數(shù)為
I.I倍并且牽伸溫度為100-120°C;第四道牽伸的牽伸倍數(shù)為1.01-1.02倍并且牽伸溫度為150-200°C;在熱輥牽伸時(shí)絲在最后一輥的行進(jìn)線速度為950-1110m/min。
[0017]在本發(fā)明的又進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述聚酯短纖維的纖度為2.75-16.7dtex，斷裂強(qiáng)度為2.63-4.86CN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為35.82-67.84%，卷曲數(shù)為9_12個(gè)/25_，180°C干熱收縮率為6.1-7.6%。
[0018]本發(fā)明提供的技術(shù)方案相對(duì)于已有技術(shù)因無(wú)需落桶并且無(wú)需在落桶后集束，因而可顯著縮短制備流程、簡(jiǎn)化設(shè)備配置、提高制備效率、降低制備成本、節(jié)約能耗并且還具有方便更換不同聚酯切片的長(zhǎng)處。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
先將特性粘度為0.64dl/g的PET切片投入預(yù)結(jié)晶如真空轉(zhuǎn)鼓或預(yù)結(jié)晶連續(xù)干燥機(jī)中進(jìn)行預(yù)結(jié)晶干燥，預(yù)結(jié)晶干燥的目的是為了避免PET切片在由螺桿擠出機(jī)擠出的過(guò)程中產(chǎn)生堵料，引起壓力波動(dòng)及高溫降解等情形，經(jīng)預(yù)結(jié)晶干燥后并且含水率為33ppm的PET切片引入螺桿擠出機(jī)熔融擠出至紡絲箱，螺桿擠出機(jī)的各區(qū)溫度為:一區(qū)275°C，二區(qū)285°C，三區(qū)290°C，四區(qū)293°C，五區(qū)295°C，紡絲箱的紡絲溫度為290°C，由紡絲箱的噴絲板噴出的絲條依次經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻固化、上油輥上油、熱輥牽伸、卷曲機(jī)卷曲、松弛定型機(jī)松弛定型、切斷機(jī)切斷和打包機(jī)打包，得到纖度為2.75dtex、斷裂強(qiáng)度為4.86CN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率為39.28%和180°C干熱收縮率為6.8%的聚酯纖維。
[0020]本實(shí)施例中所述的噴絲板為圓形噴絲板，該圓形噴絲板的直徑為420mm，噴絲板上的孔數(shù)為10000個(gè)，噴絲孔的直徑為0.25mm，噴絲孔的長(zhǎng)徑比L/D為3:1，環(huán)吹風(fēng)冷卻裝置的環(huán)吹風(fēng)方式為由內(nèi)向外吹風(fēng)冷卻，冷卻風(fēng)的風(fēng)溫為23°C，絲條在途經(jīng)上油輥時(shí)的上油率為0.45%，熱輥牽伸牽伸道數(shù)為四道，第一道牽伸是在第一牽伸輥(成對(duì)配置)與第二牽伸輥(成對(duì)配置)之間完成的，第一道牽伸輥的溫度為100°C并且牽伸倍數(shù)為1.03倍;第二道牽伸是在第二牽伸輥與第三牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第二道牽伸的溫度為80°C并且牽伸倍數(shù)為3.6倍;第三道牽伸在第三牽伸輥與第四牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第三道牽伸的溫度為120°C并且牽伸倍數(shù)為1.1倍;第四道牽伸在第四牽伸輥與第五牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第四道牽伸的溫度為200°C并且牽伸倍數(shù)為1.01倍，第一、第二、第三、第四和第五牽伸棍的線速度分別為269.7m/min、277.8m/min、1000m/min、1100m/min和111 lm/min;第五棍的溫度為88°C;所述卷曲的卷曲數(shù)為9個(gè)/25mm;所述松弛定型的溫度為150°C;所述切斷的長(zhǎng)度為51皿1。
[0021]實(shí)施例2:
先將特性粘度為0.58dl/g的回收聚酯切片投入預(yù)結(jié)晶如真空轉(zhuǎn)鼓或預(yù)結(jié)晶連續(xù)干燥機(jī)中進(jìn)行預(yù)結(jié)晶干燥，預(yù)結(jié)晶干燥的目的是為了避免回收聚酯切片在由雙螺桿擠出機(jī)擠出的過(guò)程中產(chǎn)生堵料，引起壓力波動(dòng)及高溫降解等情形，經(jīng)預(yù)結(jié)晶干燥后并且含水率為123ppm的回收聚酯切片引入螺桿擠出機(jī)熔融擠出至紡絲箱，螺桿擠出機(jī)的各區(qū)溫度為:一區(qū):265°C，二區(qū)275°C，三區(qū)280°C，四區(qū)283°C，五區(qū)285°C，紡絲箱的紡絲溫度為280°C，由紡絲箱的噴絲板噴出的絲條依次經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻固化、上油輥上油、熱輥牽伸、卷曲機(jī)卷曲、松弛定型機(jī)松弛定型、切斷機(jī)切斷和打包機(jī)打包，得到纖度為16.7dtex、斷裂強(qiáng)度為2.63CN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率為67.84%和180°C干熱收縮率為6.1%的聚酯纖維。
[0022]本實(shí)施例中所述的噴絲板為圓形噴絲板，該圓形噴絲板的直徑為420mm，噴絲板上的孔數(shù)為2500個(gè)，噴絲孔的直徑為0.75mm，噴絲孔的長(zhǎng)徑比L/D為2:1，環(huán)吹風(fēng)冷卻裝置的環(huán)吹風(fēng)方式為由外向內(nèi)吹風(fēng)冷卻，冷卻風(fēng)的風(fēng)溫為20°C，絲條在途經(jīng)上油輥時(shí)的上油率為0.42%，熱輥牽伸牽伸道數(shù)為四道，第一道牽伸是在第一牽伸輥(成對(duì)配置)與第二牽伸輥(成對(duì)配置)之間完成的，第一道牽伸輥的溫度為100°C并且牽伸倍數(shù)為1.05倍;第二道牽伸是在第二牽伸輥與第三牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第二道牽伸的溫度為85°C并且牽伸倍數(shù)為3.8倍;第三道牽伸在第三牽伸輥與第四牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第三道牽伸的溫度為120°C并且牽伸倍數(shù)為1.1倍;第四道牽伸在第四牽伸輥與第五牽伸輥(成對(duì)配置)之間進(jìn)行，第四道牽伸的溫度為200°C并且牽伸倍數(shù)為1.02倍，第一、第二、第三、第四和第五牽伸棍