CN109943892A - 一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，采用了特殊的原料配比，包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、木质纤维粉、二氧化钛、乙烯基三乙酰氧基硅烷、硫酸、硝酸钙、二甲基乙醇胺和三硬脂酸甘油酯、双二异丙基钛酸酯，经过聚合、增压、纺丝、上油、后加工一系列工艺，得到涤纶长丝，手感柔软，光泽柔和，色彩鲜艳，织物悬垂感好，能够在高档服装和高档毛毯上广泛的应用，克服TiO2的团聚问题，使得长丝具有良好的消光效果以及良好的可纺性。
Description
技术领域
本发明属于化纤技术领域，具体涉及一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的 生产工艺。
背景技术
全消光长丝开发的全消光织物手感柔软，光泽柔和，色彩鲜艳， 织物悬垂感好，市场需求较大。人们对涤纶纤维的功能性、手感、外 观风格有了更高的追求，全消光涤纶也受到人们广泛的青睐。全消光 产品之所以广受青睐，是因为其有独特的风格。主要表现在光泽柔和， 色彩鲜艳，织物的悬垂感好等，国内开发全消光品种主要集中在粘胶 纤维、涤纶短纤等方面，涤纶长丝的生产加工工艺仍然需要完善和改 进。
由于常规涤纶的形状规整，具有明显的反光和闪烁现象，为了消除这一 现象，使纤维具有消光效果，人们通过各种方式制造全消光涤纶，全消光涤 纶长丝由于添加了大量的二氧化钛无机物粒子，其在各个阶段的加工性能都 与其他产品有很大的区别，而各个阶段中间产品的性能不同也在不同程度上 影响着最终产品的质量和加工效率，由于全消光涤纶长丝加入了高含量TiO2， 对于熔体的性能改变较大，故TiO2注射量的精确度和在半消光熔体中的分散 性决定了全消光熔体的好坏，进一步影响最终产品质量的好坏。
目前，市面上的全消光涤纶长丝种类较多，但是对专门用于高档毛毯以 及高档男女服装上的全消光涤纶长丝少之又少，由于专门针对高档毛毯的全 消光涤纶长丝在色泽、棉感度等诸多方面的要求较高，而对于超细旦多孔丝， 比表面积大，在产品加工中存在退绕性能不高和吸色性能不均匀的问题，一 般不在添加TiO2的同时添加H3PO4等稳定剂，使随后的纺丝过程控制难度加大， 存在染色均匀性不够好，退绕性能较差，原料之间的反应不充分等一系列问 题。
发明内容
本发明提供一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，专门应用于高 档服装和高档毛毯上，解决现有技术中生产的超细旦多孔丝染色均匀性差、 透气性差、退绕性能较差等问题。
具体技术方案如下：
一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，包括以下步骤：
1)将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全消 光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增压 以达到纺丝所需要的泵前压力；
2)将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱中， 纺丝箱体温度纺丝温度289—291℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道 将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中；
3)纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为60～80H/ 150g，40—60目/120g；
4)从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维丝， 纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为25～28Pa；
5)冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0.45％， 再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
优选的，所述原料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、木 质纤维粉、二氧化钛、乙烯基三乙酰氧基硅烷、硫酸、硝酸钙、二甲基乙醇 胺和三硬脂酸甘油酯、双二异丙基钛酸酯。
优选的，将原料加入聚合反应装置之前，现将原料混合，混合方法为：A、 将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双二异丙基钛酸酯于混合10-15 分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、乙烯基三乙酰氧基硅烷溶 于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时间为15-20s；C、将A、B 步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸钙混合，经过超声处理， 然后暴露于UV辐射15-30s。
优选的，所述超声的功率为50-150W，频率为50-100KHz，反应时间为 0.5-1.5小时。
优选的，所述后加工步骤为：将冷却成形的丝束依次通过原丝架、第一 罗拉、止捻器、变形热箱、冷却板、假捻器、第二罗拉、网络喷嘴、定型热 箱、第三罗拉、上油轮，然后通过卷绕成型得到全消光涤纶长丝。
优选的，丝束经过网络喷嘴后，在180℃至200℃下进行热处理，然后在 5％至15％的松弛率下进行松弛热处理。
优选的，所述TiO2的添加比例为2.5％-3.0％。
优选的，所述涤纶长丝截面是圆形。
优选的，所述后加工的加工速度为680m/min。
优选的，加工的D/Y值为1.65。
有益效果：
1.本发明采用的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，采用熔体直纺 技术生产，手感柔软，光泽柔和，色彩鲜艳，织物悬垂感好，能够在高档服 装和高档毛毯上广泛的应用。
2.由于全消光丝束中有较高含量TiO2，丝条拉伸性能和内部结构均匀性 较半消光纤维要差，故发明中设置的工艺参数协同作用，使获得的长丝具有 良好的性能；纺丝箱体温度纺丝温度289—291℃；金属砂组件装砂量为60～ 80H/150g，40—60目/120g；喷丝板长度0.54mm，在上述长度下，不仅使 后续丝束满足生产的需要，而且能够节约成本；油嘴高度700mm，上油率0.45 ％，采用特定的油嘴高度和上油率，能够有效消除静电，增强抱合力。
3.由于超细旦长丝比表面积大,纺丝过程中散热快,与常规品种相比纺丝 时,凝固点急剧上移，纺丝部分稳态生产的要求,为提高纺丝部分丝条的冷却 均匀性，本发明采用外环吹风冷却，风压为25～28Pa，使得冷却更加均匀， 避免了其他吹风方式冷却不匀而造成的结构排列无序的问题，使得纤维丝结 构排列更有序，消除了内应力，降低条干不匀率，满足后加工的要求。
4.由于TiO2粒子在纤维中的分布不匀易造成纤维的折射率不一致，TiO2含量越高，消光效果较好，但是可纺性差；本发明为了克服TiO2带来的负面 影响，本发明在将原料加入到聚合反应装置之前，先进行了特定的处理，经 过超声处理，然后暴露于UV辐射，避免TiO2粒子表面电荷产生富集，减弱邻 近料子间形成范德华静电引力；同时在丝束经过网络喷嘴后，在180℃至200 ℃下进行热处理，然后在5％至15％的松弛率下进行松弛热处理使粒子之间 的保持适当的距离，从而保证总表面积和表面超额自由能不降低，克服TiO2的团聚问题，使得长丝具有良好的消光效果以及良好的可纺性。
具体实施方式
本发明制得的涤纶长丝截面是圆形；后加工的加工速度为680m/min；加 工的D/Y值为1.65。
所述原料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、木质纤维粉、 二氧化钛、乙烯基三乙酰氧基硅烷、硫酸、硝酸钙、二甲基乙醇胺和三硬脂 酸甘油酯、双二异丙基钛酸酯。本发明的原料经过特殊组合，能够使得最终 得到的涤纶长丝具有良好的退绕性能，较低的摩擦系数以及良好的染色均匀 性。
后加工步骤为：将冷却成形的丝束依次通过原丝架、第一罗拉、止捻器、 变形热箱、冷却板、假捻器、第二罗拉、网络喷嘴、定型热箱、第三罗拉、 上油轮，然后通过卷绕成型得到全消光涤纶长丝。
实施例1：
本实施例中TiO2的添加比例为2.8％。
超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全 消光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增 压以达到纺丝所需要的泵前压力；
2)将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱 中，纺丝箱体温度纺丝温度290℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道 将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中；
3)纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为80H/ 150g，60目/120g；
4)从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维 丝，纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为25Pa；
5)冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0.45 ％，再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
原料混合方法为：A、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双 二异丙基钛酸酯于混合10分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、 乙烯基三乙酰氧基硅烷溶于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时 间为18s；C、将A、B步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸 钙混合，经过超声处理，所述超声的功率为50W，频率为80KHz，反应时间 为1.0小时，然后暴露于UV辐射18s。
后加工过程中，丝束经过网络喷嘴后，在180℃下进行热处理，然后在 10％的松弛率下进行松弛热处理。
实施例2：
本实施例中TiO2的添加比例为2.9％。
超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全 消光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增 压以达到纺丝所需要的泵前压力；
2)将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱 中，纺丝箱体温度纺丝温度289℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道 将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中；
3)纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为75H/ 150g，50目/120g；
4)从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维 丝，纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为26Pa；
5)冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0.45 ％，再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
原料混合方法为：A、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双 二异丙基钛酸酯于混合15分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、 乙烯基三乙酰氧基硅烷溶于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时 间为20s；C、将A、B步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸 钙混合，经过超声处理，所述超声的功率为90W，频率为100KHz，反应时间 为1.5小时，然后暴露于UV辐射15s。
后加工过程中，丝束经过网络喷嘴后，在190℃下进行热处理，然后在 15％的松弛率下进行松弛热处理。
实施例3：
本实施例中TiO2的添加比例为3.0％。
超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全 消光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增 压以达到纺丝所需要的泵前压力；
2)将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱 中，纺丝箱体温度纺丝温度291℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道 将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中；
3)纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为60H/ 150g，40目/120g；
4)从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维 丝，纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为27Pa；
5)冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0.45 ％，再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
原料混合方法为：A、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双 二异丙基钛酸酯于混合12分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、 乙烯基三乙酰氧基硅烷溶于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时 间为15s；C、将A、B步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸 钙混合，经过超声处理，所述超声的功率为120W，频率为50KHz，反应时间 为0.5小时，然后暴露于UV辐射30s。
后加工过程中，丝束经过网络喷嘴后，在195℃下进行热处理，然后在 5％的松弛率下进行松弛热处理。
实施例4：
本实施例中TiO2的添加比例为2.9％。
超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全 消光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增 压以达到纺丝所需要的泵前压力；
2)将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱 中，纺丝箱体温度纺丝温度291℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道 将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中；
3)纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为70H/ 150g，55目/120g；
4)从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维 丝，纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为28Pa；
5)冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0.45 ％，再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
原料混合方法为：A、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双 二异丙基钛酸酯于混合13分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、 乙烯基三乙酰氧基硅烷溶于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时 间为17s；C、将A、B步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸 钙混合，经过超声处理，所述超声的功率为150W，频率为60KHz，反应时间 为0.8小时，然后暴露于UV辐射25s。
后加工过程中，丝束经过网络喷嘴后，在200℃下进行热处理，然后在 7％的松弛率下进行松弛热处理。
性能检测：
一、退绕性能
在退绕性能的测试中，使用了退绕测试仪(PPA3)进行评价。PPA3提供 的各项测试结果中，以丝饼性能因子PPF和断头次数为主要评价指标。断头 次数比较直观，在一定的测试速度下，断头次数越少，丝饼的退绕性能越好， 数据分析器以500Hz的频率读取丝条在退绕中的张力变化，这一张力数据以 累计张力分布的形式进行储存处理。一次测试完成后，先对储存的数据进行 分析，然后综合张力分布特性和张力峰计算出PPF。测试速度为1500m/min。
对比例1-4中的其他参数和步骤分别与实施例1-4相同，不同之处在于， 将原料直接加入到聚合反应装置中；对比例5的其他参数和步骤与实施例1 相同，不同之处在于不进行松弛热处理。
从上表可以看出，经过本发明制备得到的涤纶长丝，PPF小，说明丝饼在 退绕过程中的张力波动小，表征丝饼的退绕性能好；而对比例1-4中，原料 不经过处理，直接加入到反应装置中，PPF升高，且断头数也明显上升，这表 明本发明制备的涤纶长丝减弱了邻近料子间形成范德华静电引力，具有良好 的可纺性；对比例5中没有经过松弛热处理，PPF升高，且断头数也明显上升， 可纺性较差。
二、全消光涤纶长丝特性测试
测定实施例1-4得到的全消光涤纶长丝，对比例1-4的其他步骤与参数 分别与实施例1-4相同，不同之处在于，所选用的原料为常规原料组合：聚 对苯二甲酸乙二醇酯、TiO2。对涤纶长丝进行特性粘度、动态热应力CV值、 断裂伸长率检测，实验结果如下表所示。
特性粘度：PET的分子量直接影响其纺丝性能及纤维的物理机械性能，分 子量太低，则熔体粘度下降过多，纤维经不起较高倍率的拉伸，纺丝易断头。 特性粘度低，表征聚合物的重均分子量也低；因为TiO2粒子分散在PET切片 中，破坏了分子的规整性而降低大分子间敛集能力，造成特性粘度降低，但 是，由于本发明采用的独特的原料配方，保持了分子的规整性，从而大分子 间敛集能力并没有下降，保证了分子链的完整性，本发明制得的全消光产品 的粘度并没有下降，具有良好的粘度，产品规整性较好。
断裂伸长率：对于超细旦全消光涤纶长丝来说，断裂伸长率在125-135 之间表明其具有良好的伸长性能；当采用常规原料配比得到的产品进行上述 参数检测时可以发现，其断裂伸长率较高，表明产品的韧性较差，极易断裂。 而经过本发明得到的涤纶长丝，断裂伸长率在127-130之间，具有良好的韧 性，不易断裂。
三、条干不匀率
条干不匀率是POY的内在质量的一项重要指标，直接关系到POY的后加 工性能，条干不匀率过高，DTY在加工过程中易出现染色中的条纹及色点等 疵点，降低全消光POY的条干不匀率，对于提升其后加工性能有着重要的意 义。测定实施例1-4制得的涤纶长丝的条干不匀率，对比例1其他工艺参数 与实施例1相同，不同之处在于采用侧吹风工艺。检测结果如下表所示。
从上表可以看出，经过本发明制得的涤纶长丝具有较低的条干不匀率。 四、摩擦系数与染色率
本实验测定实施例1-4得到的全消光涤纶长丝的丝与丝之间的摩擦系数， 设置对比例1，对比例1的参数以及制作方法同实施例1，不同之处在于，对 比例1为三角形截面，对比例2的参数以及制作方法同实施例1，不同之处在 于，所选用的原料为常规原料组合：聚对苯二甲酸乙二醇酯、TiO2；对比例3 的参数以及制作方法同实施例1，不同之处在于，将原料直接加入到聚合反应 装置中。摩擦系数结果如下表所示。染色的均匀性用染色的一等品率(M率) 体现，DTY的规格为150D/288F。
| 实施例 | TiO<sub>2</sub>含量 | 摩擦系数 | M率/％ |
| 实施例1 | 2.8 | 0.164 | 97.4 |
| 实施例2 | 2.9 | 0.158 | 98.2 |
| 实施例3 | 3.0 | 0.160 | 98.1 |
| 实施例4 | 2.9 | 0.162 | 98.4 |
| 对比例1 | 2.8 | 0.385 | 91.2 |
| 对比例2 | 2.8 | 0.401 | 87.4 |
| 对比例3 | 2.8 | 0.517 | 84.3 |
由于TiO2在纤维表面的集聚，导致纤维的表面积有所下降，在相互的摩 擦中，摩擦接触的面积变小，所以摩擦系数相应变小，但是由于TiO2的聚集， 会导致染色不匀的问题，但是经过本发明的特殊工艺和原料组合，避免了全 消光涤纶长丝的缺点，制得的涤纶长丝摩擦系数小，阻力小，质量好，并且 不会影响染色率，避免了染料分子在纤维上的扩散和吸附不匀的问题。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法 构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和 技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将原料加入聚合反应装置，在催化剂的作用下生成聚酯熔体，将全消光聚酯熔体经过保温输送管道进入热交换器进行热交换，再经过增压泵增压以达到纺丝所需要的泵前压力；2) 将增压后的全消光聚酯熔体保温，并通过箱体外管道送达纺丝箱中，纺丝箱体温度纺丝温度289—291℃，经纺丝计量泵计量，再经过箱体内管道将全消光聚酯熔体均匀分配到纺丝组件中； 3) 纺丝组件中的全消光聚酯熔体进入金属砂组件装砂量为60～80H／150g，40—60目／120g； 4) 从纺丝组件底部的喷丝板，喷丝板长度0.54mm，高压喷出形成纤维丝，纤维丝在外环吹风条件下冷却成型，采用外环吹风冷却，风压为25～28Pa； 5) 冷却成形的丝束再经过集束上油，油嘴高度700mm，上油率0．45％，再通过后加工，得到成品全消光涤纶长丝。
2.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，所述原料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、木质纤维粉、二氧化钛、乙烯基三乙酰氧基硅烷、硫酸、硝酸钙、二甲基乙醇胺和三硬脂酸甘油酯、双二异丙基钛酸酯。
3.如权利要求1或2所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，将原料加入聚合反应装置之前，现将原料混合，混合方法为：A、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、双二异丙基钛酸酯于混合10-15分钟；B、然后将二甲基乙醇胺、三硬脂酸甘油酯、乙烯基三乙酰氧基硅烷溶于水，加入硫酸混合均匀后进行电解处理，电解时间为15-20s；C、将A、B步骤中得到的混合物与木质纤维粉、二氧化钛、硝酸钙混合，经过超声处理，然后暴露于UV辐射15-30s。
4.如权利要求3所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，所述超声的功率为50-150W，频率为50-100KHz，反应时间为0.5-1.5小时。
5.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，所述后加工步骤为：将冷却成形的丝束依次通过原丝架、第一罗拉、止捻器、变形热箱、冷却板、假捻器、第二罗拉、网络喷嘴、定型热箱、第三罗拉、上油轮，然后通过卷绕成型得到全消光涤纶长丝。
6.如权利要求5所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，丝束经过网络喷嘴后，在180℃至200℃下进行热处理，然后在5 %至15 %的松弛率下进行松弛热处理。
7.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，所述TiO2的添加比例为2.5%-3.0%。
8.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，所述涤纶长丝截面是圆形。
9.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶POY的生产工艺，其特征在于，所述后加工的加工速度为680m/min。
10.如权利要求1所述的超细旦直纺全消光涤纶长丝的生产工艺，其特征在于，加工的D/Y值为1.65。
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