CN101922059B - 一种有色扁平形腈纶的生产工艺及其生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有色扁平形腈纶的生产工艺及其生产线，是一种采用阳离子染料、生产多色系、颜色鲜艳、色差小且扁平度大的有色扁平形腈纶纤维的生产工艺及其生产线，特别涉及采用三元水相悬浮聚合及硫氰酸钠湿法纺丝生产路线生产有色扁平形腈纶纤维，本发明的染色采用长条状弧形染液喷射头，所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座、喷头盖和染液进口管构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖交错排列若干贯通的喷孔。本发明弥补了白色扁平形腈纶纤维采用散纤维高温汽蒸传统染色方式时普遍出现的色花、染色不均匀、色差大、有色污水量大、产品加工周期长等缺点的生产工艺及其生产线。

Description

一种有色扁平形腈纶的生产工艺及其生产线

技术领域

本发明涉及一种采用阳离子染料、生产多色系、颜色鲜艳、色差小且扁平度大的有色扁平形腈纶纤维的生产工艺及其生产线，特别涉及采用三元水相悬浮聚合及硫氰酸钠湿法纺丝生产路线生产有色扁平形腈纶纤维，以弥补白色扁平形腈纶纤维采用散纤维高温汽蒸传统染色方式时普遍出现的色花、染色不均匀、色差大、有色污水量大、产品加工周期长等缺点的生产工艺及其生产线。

背景技术

由于扁平形腈纶是人造毛皮的重要原料，纤维截面类似于动物毛发，仿兽毛感强，回弹性优异，有特殊的光泽、优良的膨松性和抗起球性。粗旦扁平形腈纶纤维构成面绒，细旦扁平形腈纶纤维则为底绒，由此制成的毛皮类似真皮的风格，具有毛感强，光泽逼真，手感柔软，穿着舒适，保暖性好的特点。其传统染色方法采用散纤维高温汽蒸方式染色。

目前，采用非圆形孔型的异形喷丝板，经过纺丝工艺优化和改进，可生产白色的扁平形腈纶纤维。如日本Mitsubishi Rayon KK株式会社发表的专利JP59094611说明了一种干纺法异形腈纶制备技术，成品纤维的扁平度为5∶1。德国Bayer AG公司发表的专利EP0051189研究了以DMF为溶剂，采用干纺法制成异形纤维。中国专利号CN101445967A公开了一种以有机溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂的3.33dtex扁平腈纶的湿法纺制造方法。长期以来生产厂家只能提供白色扁平形腈纶纤维，再由毛皮加工厂家根据毛皮颜色的需要，选择印染公司对白色的扁平形腈纶纤维进行染色。由此存在多种问题：腈纶在湿热状态下的玻璃化转变温度为70～80℃，因此染色时的升温必须严格控制，需根据所染颜色深浅添加促染剂或缓染剂。并且，纤维的生产工艺不同(干纺、湿纺、共聚单体形式)、染料种类(性能)不同，需选用不同的染色工艺。稍控制不当，极易色花，出现染斑。表征有色纤维匀染性和重演性的色差指标值(DEcmc)通常大于1.5。另外，后纺染色需分批进行，各批产品之间在色泽、手感或外观等方面的差异难免。同时能耗高且有色污水量大，也延长了产品的加工周期。种种因素都造成了纤维损耗率提高，增加了毛皮加工的成本。也是至今毛皮加工过程中的一大难题。

目前，常规有色腈纶纤维生产的方法有长丝束连续染色法，原液着色法、凝胶染色法。其中长丝束连续染色法与后纺短纤维染色机理一致，对成品丝束进行高温轧染，仅解决了批间色差，其他问题仍然存在，且只适合小批量生产。原液着色法是在纺丝前将纺丝原液与颜料混合，制成有色纺丝原液，直接进行纺丝生产。CN117004C、CN1523161、CN1465758A说明的原液着色法存在颜料需研磨，有色原液中颜料颗粒粒径较大，纺丝难度增加，且色谱少。凝胶染色法是在腈纶湿法纺丝过程中用液体染料对处于凝胶状态下的初生纤维进行染色。染料调配灵活，因此色系多、色谱广。《金山油化纤》2001年第4期《凝胶染色技术在腈纶NaSCN二步法工艺中的应用》中介绍了国际上具有代表性的4种腈纶凝胶染色工艺路线，国内也有腈纶公司引进其中Solutia、Sterling技术生产常规有色腈纶，如《金山油化纤》2004年第1期《凝胶染色技术优化》。但是，Solutia公司、Courtaulds公司和Snia公司分别采用DMAC、NaSCN和DMF为溶剂，均是拉伸中或拉伸后染色，染色时间短，难染深色。而且经过拉伸后，纤维的无定形区取向度提高，同时内部微孔被拉长变细，影响染料的渗透，匀染性变差，易色花。尤其DMAC和DMF为有机溶剂，该工艺路线的纺丝原液浓度较采用无机溶剂的NaSCN法高一倍以上，故纺丝成形时纤维结构更致密，纤维内部空隙率小，空洞小，染色时染料渗透慢，染色及透风时间要长，匀染性较NaSCN法差。Sterling公司以NaSCN为溶剂，对圆形截面的常规腈纶采用拉伸前喷淋染色，喷淋管在丝束两面相对垂直排列。缺点是染色时间较长(＞30秒)，并为使染液尽可能地穿入丝束中，喷淋压力大，存在凝胶单丝被冲断现象。尤其是湿纺扁平腈纶采用加快凝固成形方式，纤维脆性相对大，更易冲断。被冲断的凝胶丝无法完成后道热拉伸，色光不同于拉伸过的纤维，从而产生色差，且粉末高。另外，为确保较高的喷淋压力，喷淋管上喷嘴分布较少，间距较大，而喷嘴又易堵，所以出现染色条纹几率较高，甚至有泛白现象。DEcmc波动较大，有时大于1.0，甚至1.2。

综上所述，湿纺扁平腈纶由于其各方面物理机械性能以及染色性能有别于常规腈纶，所以在制备方法上需要更多的改进来满足毛皮织造的要求，而现在也尚无文献公开一种以NaSCN为溶剂的湿法纺有色扁平腈纶的生产工艺及生产线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种不需要后纺染色即可直接用于毛皮织造的多色系、颜色鲜艳且染色均匀的有色扁平纤维的生产工艺及其生产线。涉及以NaSCN为纺丝溶剂，采用本发明喷丝板、染液喷射头和纺丝工艺路线生产有色扁平形腈纶纤维，既可得到满意的扁平度(纤维横截面的长宽比)，纤维扁平度大于9∶1，又避免了难染深色、色花、条纹、甚至纤维泛白的染色质量缺陷，DEcmc≤0.25，较常规凝胶染色法色差降低率＞83％，较散纤维高温汽蒸染色法色差降低率＞89％。并且简化加工工艺，降低成本，缩短加工周期，制成的人造毛皮色彩艳丽并具有逼真的仿真皮效果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

本发明的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，依次包括以下步骤：

a、采用以水为介质的三元水相悬浮聚合，即三种共聚单体在水相条件下由氧化还原体系引发聚合，并通过链转移剂调节分子量。

聚合反应中，丙烯腈为第一共聚单体，占所有共聚单体的质量百分比为90％～92％；

第二共聚单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为7.7％～9.6％；

第三共聚单体为甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为0.3％～0.4％；

总聚合单体的进料浓度为33～35wt％，反应温度为53～56℃，反应时间为53～57分钟；

反应采用水溶性的氧化还原引发体系，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或氯酸钠；还原剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠；氧化剂用量为所有单体总质量的0.5～0.6％，还原剂与氧化剂的摩尔比为1.45～1.55∶1；

用于调节分子量的链转移剂为β羟基乙硫醇；

b、脱单与水洗；

聚合物淤浆在真空度为52～57kPa条件下脱除未反应单体；脱单后淤浆进入真空旋转过滤机，在55～60kPa真空度、50～53℃温度下水洗；洗后聚合物稀释至34～35wt％浓度，送入聚合物贮槽；

c、溶解、脱泡与过滤；

高聚物淤浆与硫氰酸钠在溶解机中受高速剪切、研磨而溶解；溶解后粗原液在真空度为5～10kPa，温差20～22℃条件下脱除气泡，并由板框式压滤机过滤后供纺。

d、纺丝凝固成形；

将过滤后所得到的丙烯腈共聚体经硫氰酸钠溶液溶解制成纺丝液，加热后的纺丝液从喷丝板的矩形孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；其中，所述的纺丝液中丙烯腈共聚体的重量百分含量为11～12％；所述的凝固浴为含14～15.5wt％硫氰酸钠水溶液，凝固浴温度1～4℃，凝固浴负牵伸比1.7～1.9；所述的喷丝板孔形为矩形，所述矩形孔的长宽比为12.93～16.67∶1，优选14.76∶1～16.25∶1，所述的喷丝板的孔数7200～8500孔；

e、预牵伸与水洗；

凝固成型后的初生纤维预牵伸2～2.5倍；水洗温度50～60℃；

f、染色；

水洗后纤维在染色机中通过长条状弧形染液喷射头喷淋染色，染料母液补加流量在50～80L/hr，染色温度42～50℃；

所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座、喷头盖和染液进口管构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖交错排列若干贯通的喷孔；

g、热牵伸；

完成染色后的纤维在98～99℃的热水中牵伸4～4.5倍；

h、致密化；

牵伸后丝束在第一干燥机进行致密化，干燥机中湿球温度控制在65～80℃；

i.卷曲和定型；

采用热水浴或汽蒸方式预热丝束进行机械卷曲，卷曲压力为0.03～0.05MPa，经卷曲后的纤维进行饱和蒸汽热定型处理，热定型温度为105～115℃；

j、上油与烘干；

热处理后纤维进行浸渍上油，油槽浓度在1.5～2.5％，之后，在第二干燥机中松弛烘干；

k、切断与打包；

烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的短纤维产品。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，所述的染料是阳离子染料，为菁类、杂环偶氮类、萘内酰胺、偶氮类或蒽醌类染料。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔为柳叶形喷孔，也可以是椭圆型喷孔、矩形喷孔和圆形喷孔；所述的喷头盖的表面有连通在同一直线上的喷孔的纵向凹槽。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，所述的纵向凹槽为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°。也可以是“U”形槽，“U”形开口向外；或者是梯形槽，梯形平行边的长边为槽口。当凹槽是“U”形槽时，所述“U”槽底部开孔宽度不大于U形槽口宽度的1/3。当凹槽是梯形槽时，所述梯形槽的槽底宽度为槽口宽度的1/3。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔纵向排成三排，每排孔等距分布；也可以根据喷射头及喷孔大小，任意排前后交错的孔分布。所述的喷头盖为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

                柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6，优选k＝3或4。

本发明还提供了一种有色扁平形腈纶的生产线，依次包括：聚合釜、脱单体塔、真空旋转过滤机、聚合物贮槽、高剪切溶解机、脱泡塔、原液压滤机、纺丝机、预牵伸机、丝束洗涤机、染色机、热牵伸机、第一干燥机、卷曲机、定型机、上油机、第二干燥机、切断机和打包机；

其中，染色机设置有若干长条状弧形染液喷射头，所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座、喷头盖和染液进口管构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖交错排列若干贯通的喷孔。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的喷孔为柳叶形喷孔，也可以是椭圆型喷孔、矩形喷孔和圆形喷孔；所述的喷头盖的表面有连通在同一直线上的喷孔的纵向凹槽。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的纵向凹槽为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°；也可以是“U”形槽，“U”形开口向外；或者是梯形槽，梯形平行边的长边为槽口；当凹槽是“U”形槽时，所述“U”槽底部开孔宽度不大于U形槽口宽度的1/3；当凹槽是梯形槽时，所述梯形槽的槽底宽度为槽口宽度的1/3。。所述的喷孔纵向排成三排，每排孔等距分布；也可以根据喷射头及喷孔大小，任意排前后交错的孔分布。所述的染液进口管的外圆有螺纹；所述的喷头座与喷头盖以焊接方式联接。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的喷头盖为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

                柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6，优选k＝3或4。

本发明的染色所用染液喷射头采用长条状的半圆柱面弧形喷头，弧长×宽为100×50mm，并以100～120mm间距分布于喷淋管上。每个喷出面为圆柱面一部分，圆柱面直径为180mm，每个喷头表面在长度方向有3条60°凹槽，分布多个前后交错排列的柳叶形喷孔，每排孔等距分布，单孔的长(2k)mm(k＝1～6)，宽为(2k/3)mm，孔数为n(个)满足：n＝23-3k。优选k＝3、4，即单孔孔长＝6mm、8mm，孔宽＝2mm、2.7mm，孔数n＝14、11。喷头距丝束20～25mm。由此，喷射液覆盖面大且交叉，无需较大喷淋压力，凝胶丝不会冲断，尤其适用于采用加快凝固成形方式、纤维脆性相对大，更不易用高压喷嘴喷淋染色方式的湿纺扁平腈纶。且由于喷头喷孔排列交错，消除了单管喷嘴喷淋时因个别喷孔堵塞而影响局部丝束上色的隐患，不发生纤维泛白现象，纤维色泽均匀，色差极小。另外，操作方便，单个喷射头实现了多根单嘴喷淋管的作用，大大缩短染色时间，颜色切换灵活，产生的过渡纤维少，避免纤维、纱线或织物在后道染色加工过程中带来的质量问题。采用本发明生产的有色扁平形腈纶纤维颜色可根据后纺需要进行染料配色，色差指标值≤0.25，较常规凝胶染色法色差降低率＞83％，较散纤维高温汽蒸染色法色差降低率＞89％。作为应用拓展，该弧形喷头可以调整大小与弧度，可以是半球形或球形喷头，满足不同喷淋场合的需要。

本发明涉及到的有色扁平形腈纶纤维的凝胶染色过程是初生纤维出非圆形喷丝孔后，在水洗与热牵伸工序之间进行染色。本发明可适用的染料是阳离子染料，包括菁类、杂环偶氮类、萘内酰胺、偶氮类和蒽醌类染料。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用专制喷丝板，提高原液从喷丝板挤出速度，纤维扁平度大于9∶1。并在扁平腈纶工艺路线上增设在线染色装置，利用扁平腈纶特有的矩形截面，开松性极佳、纤维间不粘结的特点，尤其通过专用弧形面染色喷头，解决了扁平腈纶后纺染色不匀的问题。在整个纺丝工艺中，对凝固成形条件、牵伸倍数分配、干燥致密化以及卷曲、定型条件都需作调整，以满足有色扁平腈纶性能的需要。

附图说明

图1为本发明生产线构成示意图

图2为本发明的一种染液喷射头的俯视图

图3为本发明的一种染液喷射头的A-A剖面结构示意图

其中1是喷头座；2是染液进口管；3是喷孔；4是凹槽；5是螺纹；6是喷头盖

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，依次包括以下步骤：

a、采用以水为介质的三元水相悬浮聚合；即三种共聚单体在水相条件下由氧化还原体系引发聚合，并通过链转移剂调节分子量。

聚合反应中，丙烯腈为第一共聚单体，占所有共聚单体的质量百分比为90％～92％；

第二共聚单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为7.7％～9.6％；

第三共聚单体为甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为0.3％～0.4％；

总聚合单体的进料浓度为33～35wt％，反应温度为53～56℃，反应时间为53～57分钟；

反应采用水溶性的氧化还原引发体系，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或氯酸钠；还原剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠；氧化剂用量为所有单体总质量的0.5～0.6％，还原剂与氧化剂的摩尔比为1.45～1.55∶1；

用于调节分子量的链转移剂为β羟基乙硫醇；

b、脱单与水洗；

聚合物淤浆在真空度为52～57kPa条件下脱除未反应单体；脱单后淤浆进入真空旋转过滤机，在55～60kPa真空度、50～53℃温度下水洗；洗后聚合物稀释至34～35wt％浓度，送入聚合物贮槽；

c、溶解、脱泡与过滤；

高聚物淤浆与硫氰酸钠在溶解机中受高速剪切、研磨而溶解；溶解后粗原液在真空度为5～10kPa，温差20～22℃条件下脱除气泡，并由板框式压滤机过滤后供纺。

d、纺丝凝固成形；

将过滤后所得到的丙烯腈共聚体经硫氰酸钠溶液溶解制成纺丝液，加热后的纺丝液从喷丝板的矩形孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；其中，所述的纺丝液中丙烯腈共聚体的重量百分含量为11～12％；所述的凝固浴为含14～15.5wt％硫氰酸钠水溶液，凝固浴温度1～4℃，凝固浴负牵伸比1.7～1.9；所述的喷丝板孔形为矩形，所述矩形孔的长宽比为12.93～16.67∶1，优选14.76∶1～16.25∶1，所述的喷丝板的孔数7200～8500孔；

e、预牵伸与水洗；

凝固成型后的初生纤维预牵伸2～2.5倍；水洗温度50～60℃；

f、染色；

水洗后纤维在染色机中通过长条状弧形染液喷射头喷淋染色，染料母液补加流量在50～80L/hr，染色温度42～50℃；

所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座(1)、喷头盖(6)和染液进口管(2)构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖(6)为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖(6)交错排列若干喷孔(3)，如图2和3所示；

g、热牵伸；

完成染色后的纤维在98～99℃的热水中牵伸4～4.5倍；

h、致密化；

牵伸后丝束在第一干燥机进行致密化，干燥机中湿球温度控制在65～80℃；

i.卷曲和定型；

采用热水浴或汽蒸方式预热丝束进行机械卷曲，卷曲压力为0.03～0.05MPa，经卷曲后的纤维进行饱和蒸汽热定型处理，热定型温度为105～115℃；

j、上油与烘干；

热处理后纤维进行浸渍上油，油槽浓度在1.5～2.5％，之后，在第二干燥机中松弛烘干；

k、切断与打包；

烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的短纤维产品。

本发明的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，各聚合单体进入聚合釜进行聚合反应，所得高聚物淤浆进入脱单体塔脱除未反应的单体，之后聚合淤浆经真空旋转过滤机完成聚合物水洗，并稀释送至聚合物贮槽。从聚合物贮槽送出的聚合体淤浆与浓硫氰酸钠一起进入高剪切溶解机中经高速剪切、研磨而溶解，溶解得到的粗原液进入脱泡塔脱除气泡，并通过原液压滤机过滤后供纺。供纺原液由纺丝机异形喷丝孔挤出凝固成形扁平形初生纤维，经预牵伸机低倍牵伸，在丝束洗涤机洗去残余的硫氰酸钠后进入在线染色机进行阳离子染料上染，染色后的扁平腈纶在热牵伸机高倍牵伸，由第一干燥机完成致密化后，进入卷曲机进行机械卷曲，在定型机内热处理，在上油机浸渍上油后，经第二干燥机烘干，在切断机切成用户所需长度，风送至打包机打包。

其中，如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，所述的染料是阳离子染料，为菁类、杂环偶氮类、萘内酰胺、偶氮类或蒽醌类染料。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔(3)为柳叶形喷孔，也可以是椭圆型喷孔、矩形喷孔和圆形喷孔；所述的喷头盖(6)的表面有连通在同一直线上的喷孔(3)的纵向凹槽(4)。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，所述的纵向凹槽(4)为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°。也可以是“U”形槽，“U”形开口向外；或者是梯形槽，梯形平行边的长边为槽口。当凹槽是“U”形槽时，所述“U”槽底部开孔宽度不大于U形槽口宽度的1/3。当凹槽是梯形槽时，所述梯形槽的槽底宽度为槽口宽度的1/3。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔(3)纵向排成三排，每排孔等距分布；也可以根据喷射头及喷孔(3)大小，任意排前后交错的孔分布。所述的喷头盖(6)为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔(3)的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

                柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6，优选k＝3或4。

本发明还提供了一种有色扁平形腈纶的生产线，如图1所示，依次包括：聚合釜、脱单体塔、真空旋转过滤机、聚合物贮槽、高剪切溶解机、脱泡塔、原液压滤机、纺丝机、预牵伸机、丝束洗涤机、染色机、热牵伸机、第一干燥机、卷曲机、定型机、上油机、第二干燥机、切断机和打包机；

其中，染色机设置有若干长条状弧形染液喷射头，如图2和3所示，所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座(1)、喷头盖(6)和染液进口管(2)构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖(6)为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖(6)交错排列若干喷孔(3)。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的喷孔(3)为柳叶形喷孔，也可以是椭圆型喷孔、矩形喷孔和圆形喷孔；所述的喷头盖(6)的表面有连通在同一直线上的喷孔(3)的纵向凹槽(4)。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的纵向凹槽(4)为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°；也可以是“U”形槽，“U”形开口向外；或者是梯形槽，梯形平行边的长边为槽口；当凹槽是“U”形槽时，所述“U”槽底部开孔宽度不大于U形槽口宽度的1/3；当凹槽是梯形槽时，所述梯形槽的槽底宽度为槽口宽度的1/3。所述的喷孔(3)纵向排成三排，每排孔等距分布；也可以根据喷射头及喷孔大小，任意排前后交错的孔分布。所述的染液进口管(2)的外圆有螺纹(5)，所述螺纹采用普通公制60°细牙三角螺纹紧固联接，也可以将染液喷射头通过法兰与喷淋管连接。所述的喷头座(1)与喷头盖(6)以焊接方式联接。

如上所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其中，所述的喷头盖(6)为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔(3)的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

                柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6，优选k＝3或4。

如上所述的一种染液喷射头，所述的纵向凹槽(4)深度为k mm。

本发明的一种染液喷射头以100～120mm间距分布于喷淋管上，染液喷射头通过螺纹(5)连接于喷淋管上。每个喷头盖(6)为圆柱面一部分，圆柱面直径为180mm，每个喷头盖(6)在长度方向有3条60°凹槽(4)，分布多个前后交错排列的柳叶形喷孔(3)，每排孔等距分布，单个喷孔的柳叶长＝6mm、8mm，柳叶宽＝2mm、2.7mm，孔数n＝14、11。染液从染液进口管(2)进入通过喷孔射出，喷头距丝束20～25mm。由此，喷射液覆盖面大且交叉，无需较大喷淋压力，凝胶丝不会冲断，尤其适用于强力小、不耐冲击的纤维。且由于喷头喷孔排列交错，消除了单管喷嘴喷淋时因个别喷孔堵塞而影响局部丝束上色的隐患，不发生纤维泛白现象，纤维色泽均匀，色差极小。另外，操作方便，单个喷射头实现了多根单嘴喷淋管的作用，大大缩短染色时间，颜色切换灵活，产生的过渡纤维少，避免纤维、纱线或织物在后道染色加工过程中带来的质量问题。

所述有色扁平形腈纶的生产工艺：实施例和比较例中所采用的百分数与份数，除注明外，均按重量计。

实施例1～3：

由丙烯腈、丙烯酸甲酯及苯乙烯磺酸钠所组成的丙烯腈共聚体，共聚单体配比组成为丙烯腈∶丙烯酸甲酯∶苯乙烯磺酸钠＝90.0∶9.6∶0.4，总聚合单体进料浓度为33％，反应温度为56℃，反应时间53分钟，氧化剂为氯酸钠，用量为总单的0.5wt％，还原剂为焦亚硫酸钠，还原剂与氧化剂摩尔比为1.45。聚合反应后淤浆在57Kpa真空度下脱单，在55kPa真空度、50℃温度下洗涤后，稀释至35％浓度。以NaSCN溶液溶解后在真空度为8kPa，温差22℃条件下脱除气泡，并过滤得到总固为12％的纺丝原液。此纺丝原液通过特殊规格尺寸的喷丝板在硫氰酸钠浓度为14.0wt％、温度为1.0℃的凝固浴中凝固成形为初生纤维，负牵伸比1.9。初生纤维进入预牵伸机拉伸2.5倍。经50℃水洗涤后，在染色机中以阳离子染料完成染色，染料补加量为50L/hr，染色温度42℃。染色后丝束在98℃热水中牵伸4.0倍，在湿球温度分别为80℃、74℃、70℃的第一干燥机中致密化，在0.03MPa卷曲压力下卷曲，并依次完成定型、上油和烘干。热定型温度为105℃，上油浓度控制为1.5％。烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的有色扁平形腈纶短纤维产品。

实施例4～6：

由丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯及乙烯基磺酸钠所组成的丙烯腈共聚体，共聚单体配比组成为丙烯腈∶丙烯酸甲酯∶乙烯基磺酸钠＝90.8∶8.8∶0.4，总聚合单体进料浓度为34％，反应温度为55℃，反应时间54分钟，氧化剂为过硫酸钾，用量为总单的0.6wt％，还原剂为亚硫酸氢钠，还原剂与氧化剂摩尔比为1.55。聚合反应后淤浆在55Kpa真空度下脱单，在60kPa真空度、51℃温度下洗涤后，稀释至34.7％浓度。以NaSCN溶液溶解后在真空度为7kPa，温差21℃条件下脱除气泡，并过滤得到总固为11.8％的纺丝原液。此纺丝原液通过特殊规格尺寸的喷丝板在硫氰酸钠浓度为14.5wt％、温度为2.0℃的凝固浴中凝固成形为初生纤维，负牵伸比1.8。初生纤维进入预牵伸机拉伸2.3倍。经55℃水洗涤后，在染色机中以阳离子染料完成染色，染料补加量为60L/hr，染色温度45℃。染色后丝束在98.5℃热水中牵伸4.4倍，在湿球温度分别为73℃、70℃、67℃的第一干燥机中致密化，在0.04MPa卷曲压力下卷曲，并依次完成定型、上油和烘干。热定型温度为108℃，上油浓度控制为1.85％。烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的有色扁平形腈纶短纤维产品。

实施例7～9：

由丙烯腈、醋酸乙烯及甲基丙烯磺酸钠所组成的丙烯腈共聚体，共聚单体配比组成为丙烯腈∶醋酸乙烯∶甲基丙烯磺酸钠＝92.0∶7.7∶0.3，总聚合单体进料浓度为35％，反应温度为54℃，反应时间56分钟，氧化剂为过硫酸铵，用量为总单的0.55wt％，还原剂为亚硫酸氢钠，还原剂与氧化剂摩尔比为1.5。。聚合反应后淤浆在52Kpa真空度下脱单，在58kPa真空度、53℃温度下洗涤后，稀释至34.0％浓度。以NaSCN溶液溶解后在真空度为5kPa，温差20℃条件下脱除气泡，并过滤得到总固为11％的纺丝原液。此纺丝原液通过特殊规格尺寸的喷丝板在硫氰酸钠浓度为15.0wt％、温度为3.0℃的凝固浴中凝固成形为初生纤维，负牵伸比1.7。初生纤维进入预牵伸机拉伸2.0倍。经60℃水洗涤后，在染色机中以阳离子染料完成染色，染料补加量为80L/hr，染色温度50℃。染色后丝束在99.0℃热水中牵伸4.5倍，在湿球温度分别为75℃、71℃、67℃的第一干燥机中致密化，在0.05MPa卷曲压力下卷曲，并依次完成定型、上油和烘干。热定型的温度为110℃，上油浓度控制为2.0％。烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的有色扁平形腈纶短纤维产品。

实施例10～12：

由丙烯腈、丙烯酸甲酯及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸所组成的丙烯腈共聚体，共聚单体配比组成为丙烯腈∶丙烯酸甲酯∶2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯磺酸＝91.2∶8.5∶0.3，总聚合单体进料浓度为34％，反应温度为53℃，反应时间57分钟，氧化剂为氯酸钠，用量为总单的0.52％，还原剂为亚硫酸钠，还原剂与氧化剂摩尔比为1.52。聚合反应后淤浆在56Kpa真空度下脱单，在57kPa真空度、52℃温度下洗涤后，稀释至34.5％浓度。以NaSCN溶液溶解后在真空度为10kPa，温差21.5℃条件下脱除气泡，并过滤得到总固为11.6％的纺丝原液。此纺丝原液通过特殊规格尺寸的喷丝板在硫氰酸钠浓度为15.5wt％、温度为4.0℃的凝固浴中凝固成形为初生纤维，负牵伸比1.85。初生纤维进入预牵伸机拉伸2.1倍。经57℃水洗涤后，在染色机中以阳离子染料完成染色，染料补加量为70L/hr，染色温度48℃。染色后丝束在98.5℃热水中热牵伸4.3倍，在湿球温度分别为71℃、69℃、65℃的第一干燥机中致密化，在0.03MPa卷曲压力下卷曲，并依次完成定型、上油和烘干。热定型温度为115℃，上油浓度控制为2.5％。烘干后纤维根据客户要求切断，制成不同长度的有色扁平形腈纶短纤维产品。

实施例所使用的喷丝板、染色喷头规格和染料名称、配比见表1，测定有色扁平腈纶纤维的色差值见表2。

在相同的聚合、纺丝条件下生产白色扁平腈纶纤维后，选用相同的染料品种和染色配方，采用散纤维高温汽蒸传统染色方式对白色扁平腈纶纤维进行相同色系的染色，测定纤维的色差值，见表2。

在相同的聚合下，采用常规喷嘴喷淋凝胶染色法，其余纺丝、染色条件分别与实施例1～12相同，得到的有色扁平腈纶，测定纤维的色差值，见表2。

表1喷丝板、染色喷头规格和染料名称、配比

表2纤维主要特性指标

注：色差I为采用本专利技术路线生产的有色扁平腈纶纤维的色差值。色差II为在相同的聚合下，采用常规喷嘴喷淋凝胶染色法，得到的有色扁平腈纶，测定纤维的色差值。色差III为在相同的聚合、纺丝工艺条件下，采用散纤维高温汽蒸传统染色方式对白色扁平腈纶纤维进行相同色系的染色，测定纤维的色差值。色差II降低率(％)＝[(色差II-色差I)/色差II]×100％；色差III降低率(％)＝[(色差III-色差I)/色差III]×100％。

Claims (9)

1.一种有色扁平形腈纶的生产工艺，其特征是依次包括以下步骤：

a、采用以水为介质的三元水相悬浮聚合，即三种共聚单体在水相条件下由氧化还原体系引发聚合，并通过链转移剂调节分子量；

聚合反应中，丙烯腈为第一共聚单体，占所有共聚单体的质量百分比为90％～92％；

第二共聚单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为7.7％～9.6％；

第三共聚单体为甲基丙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一种，占所有共聚单体的质量百分比为0.3％～0.4％；

总聚合单体的进料浓度为33～35wt％，反应温度为53～56℃，反应时间为53～57分钟；

反应采用水溶性的氧化还原引发体系，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或氯酸钠；还原剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或亚硫酸钠；氧化剂用量为所有单体总质量的0.5～0.6％，还原剂与氧化剂的摩尔比为1.45～1.55∶1；

所述的链转移剂为β羟基乙硫醇；

b、脱单与水洗；

c、溶解、脱泡与过滤；

d、纺丝凝固成形；

将过滤后所得到的丙烯腈共聚体在硫氰酸钠溶液溶解制成纺丝液，加热后的纺丝液从喷丝板的矩形孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；其中，所述的纺丝液中丙烯腈共聚体的含量为11～12wt％；所述的凝固浴为含14～15.5wt％硫氰酸钠水溶液，凝固浴温度1～4℃，凝固浴负牵伸比1.7～1.9；所述的喷丝板孔形为矩形，所述矩形孔的长宽比为12.93～16.67∶1，所述的喷丝板的孔数7200～8500孔；

e、预牵伸与水洗；

f、染色；

水洗后纤维在染色机中通过长条状弧形染液喷射头喷淋染色，染料母液补加流量在50～80L/hr，染色温度42～50℃；

所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座(1)、喷头盖(6)和染液进口管(2)构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖(6)为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖(6)交错排列若干贯通的喷孔(3)；

g、热牵伸；

h、致密化；

i、卷曲和定型；

j、上油与烘干；

k、切断与打包。

2.根据权利要求1所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，其特征在于，染色步骤中，所述的染料是阳离子染料，为菁类、杂环偶氮类、萘内酰胺、偶氮类或蒽醌类染料。

3.根据权利要求1所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，其特征在于，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔(3)为柳叶形喷孔；所述的喷头盖(6)的表面有连通在同一直线上的喷孔(3)的纵向凹槽(4)。

4.根据权利要求3所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，其特征在于，所述的纵向凹槽(4)为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°。

5.根据权利要求1所述的一种有色扁平形腈纶的生产工艺，其特征在于，染色步骤中，所述的染液喷射头的喷孔(3)纵向排成三排，每排孔等距分布；所述的喷头盖(6)为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔(3)的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6。

6.一种有色扁平形腈纶的生产线，其特征是依次包括：聚合釜、脱单体塔、真空旋转过滤机、聚合物贮槽、高剪切溶解机、脱泡塔、原液压滤机、纺丝机、预牵伸机、丝束洗涤机、染色机、热牵伸机、第一干燥机、卷曲机、定型机、上油机、第二干燥机、切断机和打包机；

其中，染色机设置有若干长条状弧形染液喷射头，所述的长条状弧形染液喷射头是由喷头座(1)、喷头盖(6)和染液进口管(2)构成的、横截面呈中空“T”形的长条状的弧形喷头，喷头盖(6)为长条状的半圆柱面，所述的喷头盖(6)交错排列若干贯通的喷孔(3)。

7.根据权利要求6所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其特征在于，所述的喷孔(3)为柳叶形喷孔；所述的喷头盖(6)的表面有连通在同一直线上的喷孔(3)的纵向凹槽(4)。

8.根据权利要求7所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其特征在于，所述的纵向凹槽(4)为“V”形凹槽，“V”形开口向外；所述“V”形的夹角θ为60°；所述的喷孔(3)纵向排成三排，每排孔等距分布；所述的染液进口管(2)的外圆有螺纹(5)；所述的喷头座(1)与喷头盖(6)以焊接方式联接。

9.根据权利要求7所述的一种有色扁平形腈纶的生产线，其特征在于，所述的喷头盖(6)为圆柱面一部分，尺寸为：长×弧宽＝100mm×50mm，圆柱面直径为180mm；喷孔(3)的主要参数满足以下关系式：

单个柳叶形喷孔的柳叶长为2k mm，

柳叶宽为2k/3mm，

总孔数n满足：n＝23-3k个，其中，k＝1～6。

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