高强低伸涤纶短纤维的制备方法[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1733984A
[43]公开日2006年2月15日
[21]申请号200410053605.3[22]申请日2004.08.10
[21]申请号200410053605.3
[71]申请人来可华
地址200051上海市长宁区天山路938弄8号504
室
共同申请人李福原
[72]发明人来可华 李福原 [51]Int.CI.D01D 5/098 (2006.01)D01D 10/02 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页
[54]发明名称
高强低伸涤纶短纤维的制备方法
[57]摘要
本发明属于涤纶生产工艺，特别为一种高强低
伸涤纶短纤维的制备方法。

其以未牵伸丝束(简称
原丝束)为原料，依次经过一到牵伸、二道牵伸、1
8辊紧张热定型、三道牵伸、卷曲、松弛热定型、
切断工序过程进行生产。

即通过第一牵伸机和第二
牵伸机之间的水浴槽进行一道牵伸；在第二牵伸机
和18辊紧张热定型机之间的蒸汽加热箱进行二道牵
伸；然后经过18辊紧张热定型机进行热定型；通过
第三牵伸机进行剩余牵伸；经过卷曲机卷曲；再经
过松弛热定型机完成烘干和热定型处理后切断。

原
丝束在本工艺流程中可牵伸良好，基本没有未牵伸
丝和倍长、超倍长丝，最终的成品纤维具有高强度、
低伸长和低热收缩等性能，具备良好的可纺性和染
色性。

其断裂强度≥6.0CN/dtex，断裂伸长率11～
25％，干热收缩率＜8％，在服用等领域具有广范
用途。

200410053605.3权 利 要 求 书第1/2页 1、一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法。

其特征为：以原丝束为原料，依次经过一道牵伸、二道牵伸、18辊紧张热定型、三道牵伸、卷曲、松弛热定型、切断工序过程进行生产。

2、根据权利要求1所述的一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，其特征在于：所述的原丝束是特性粘度为0.63～0.65的常规聚酯熔体，在纺丝工艺速度1100～1500米/分的条件下制成0.89～3.33dtex、3701f～4620f的原丝束。

原丝束的断裂强度CV值≤12％，断裂伸长CV值≤11％；该原丝束的一道牵伸工序在第一牵伸机和第二牵伸机之间的水浴槽中进行，水浴槽温度控制范围65～75℃，一道牵伸比2.4～3.2；二道牵伸在第二牵伸机和18辊紧张热定型机I 区之间的蒸汽加热箱中进行，使丝条获得其分子结构的全部取向，蒸汽加热箱温度控制范围90～120℃，二道牵伸比1.5～1.05；经过紧张热定型机II～IV区进行干燥和热定型，使纤维具有一定的断裂强度和断裂伸度，热定型辊表面温度控制范围≥210℃；再经过第三牵伸机完成剩余牵伸，牵伸比1.0～0.98；然后经过卷曲箱进行卷曲，卷曲温度控制范围80～110℃；卷曲后的丝由松弛热定型机将温度冷却到75℃以下消除残留应力，并被均匀干燥后进行切断。

18辊紧张热定型机的加热辊采用一种特殊的U型加热回路，使辊表面温度均匀。

该定型机的蒸汽加热采用中压蒸汽(2.5Mpa)和低压蒸汽(1.0Mpa)。

其由大小不同的四个闪蒸罐和四组调节阀组成的串级式闪蒸系统，既可以在一定的温度范围内根据工艺要求，任意调节紧张热定型辊面温度，辊面温度保持均匀和稳定；又可以充分利用紧张热定型出来的冷凝水余热产生的二次蒸汽再并入车间蒸汽管网，可以节约～30％的工艺蒸汽耗量。

3、根据权利要求2所述的一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，其特征在于：将规格为1.33dtex/3780f，断裂强度CV值≤12％，断裂伸长CV值≤11％的原丝束；依次经过第一牵伸机，温度为70℃的水浴槽，第二牵伸机，进行一道牵伸，牵伸比1∶3.04；然后经过温度为110℃的蒸汽加热箱，热定型辊表面温度为217℃的18辊紧张热定型机，进行二道牵伸，牵伸比1∶1.16；再经过第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.998；经过卷曲温度为90℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

4、根据权利要求2所述的一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，其特征在于：将规格为1.50dtex/3780f、断裂强度CV值≤12％，断裂伸长CV值≤11％的原丝束；依次经过第一牵伸机，温度为72℃的水浴槽，第二牵伸机，进行一道牵伸，牵伸比1∶3.02；然后经过温度为115℃的蒸汽加热箱，热定型辊表面温度为210℃的18辊紧张热定型机，进行二道牵伸，牵伸比1∶1.14；再经过第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.998；经过卷曲温度为90℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

5、根据权利要求2所述的一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，其特征在于：将规格为1.56dtex/4250f、断裂强度CV值≤12％，断裂伸长CV值≤11％的原丝束；依次经过第一牵伸
200410053605.3权 利 要 求 书 第2/2页
机，温度为75℃的水浴槽，第二牵伸机，进行一道牵伸，牵伸比1∶3.0；然后经过温度为117℃的蒸汽加热箱，热定型辊表面温度为210℃的18辊紧张热定型机，进行二道牵伸，牵伸比1∶1.18；再经过第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.995；经过卷曲温度为95℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

200410053605.3说 明 书第1/4页
高强低伸涤纶短纤维的制备方法
技术领域
本发明属于涤纶生产工艺，特别为一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法。

背景技术
涤纶短纤维以强度高、耐用性好、耐腐蚀霉变等良好的性能而广泛应用于高档服装、皮革制品、医学手术、军用品等众多领域。

制备高强低伸的涤纶短纤维一般都采用有紧张热定型和松弛热定型配套的后处理工艺，要求具备高强度、低伸长率和低干热收缩等性能。

当前国内外涤纶短纤维试制技术主要有以下两种：
(1)沿用一般涤纶短纤维的生产路线，生产中强低伸涤纶短纤维。

生产方法：采用常规纺丝和后处理工艺，纺制断裂强度5.0～6.0CN/dtex的中强涤纶短丝，其主要工艺为：将特性粘度为0.63～0.65的聚酯进行熔融纺丝，纺丝工艺速度1100～1250米/分之间；制得的原丝束采用二道牵伸，通过调节水浴槽、蒸汽箱的温度以及一道、二道拉伸倍率配比来制取中强低伸涤纶短丝。

其二次牵伸在第二牵伸机和第三牵伸机之间进行。

该方法的纺丝速度低，产能上不去；其紧张热定型采用5辊，仅起定型作用，无松弛热定型机；制得的涤纶短纤维的断裂强度指标低于本发明。

(2)沿用一般涤纶短纤维的生产路线，生产普棉型涤纶短纤维。

生产方法：采用常规纺丝和后处理工艺，纺制断裂强度4.0～5.0CN/dtex的普棉型涤纶短纤维，其主要工艺为：将特性粘度为0.63～0.65的聚酯进行熔融纺丝，纺丝工艺速度950～1250米/分之间；制得的原丝束采用二次牵伸工艺。

通过调节水浴槽、蒸汽加热箱的温度以及一道、二道拉伸倍率的配比，来制取普棉型涤纶短纤维。

其不设热定型机，但有松弛热定型机。

采用低压蒸汽，进行低温牵伸，二道牵伸在第二牵伸机和第三牵伸机之间进行。

以上两种传统工艺生产的涤纶短纤维的断裂强度和其他品质均不能满足市场对高强低伸纤维的要求，尤其是服装工业缝纫线对断裂强度的要求。

本发明的目的就是为了满足市场的不同需求而提供一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，其以原丝束为原料，依次经过一道牵伸、二道牵伸、18辊紧张热定型、三道牵伸、卷曲、松弛热定型、切断工序过程进行生产。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的一种高强低伸涤纶短纤维的制备方法，所述的原丝束是特性粘度为0.63～0.65的常
规聚酯熔体，在纺丝工艺为：纺丝速度1100～1500米/分，丝束冷却风温度为18～28℃，冷却风压为900～4500Pa，风速为1.2～2.5米/分的条件下制成0.89～3.33dtex、3701f～4620f的原丝束。

原丝束的断裂强度C V值≤12％，断裂伸长C V值≤11％；该原丝束在一道牵伸工序中，先后经过第一牵伸机，温度为65～75℃的水浴槽，第二牵伸机，进行一道牵伸，牵伸比2.4～3.2；然后进入温度控制范围在90～120℃的蒸汽加热箱，再经过热定型辊表面温度控制范围≥210℃的18辊紧张热定型机，进行二道牵伸，消除残留应力，使丝条获得其分子结构的全部取向，二道牵伸比1.5～1.05；经过第三牵伸机完成剩余牵伸，牵伸比1.0～0.98；经过卷曲温度为80～110℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机将温度冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

本发明的优点在于：
(1)采用18辊紧张热定型工艺，U型加热回路，从设备结构本身的改变来保证和满足工艺对辊面温度均匀稳定的要求。

(2)采用串级式闪蒸系统，既可以在一定的温度范围内根据工艺要求，任意调节紧张热定型辊面温度，可使各区之间的温度差控制稳定在Δ1℃；又可以充分利用紧张热定型第四、三区出来的冷凝水的余热，闪蒸后产生二次蒸汽再利用给第二、一区定型辊加热，逐级闪蒸，可以节约～30％的蒸汽耗量。

(3)制得的高强低伸涤纶短纤维具有断裂强度高、断裂伸长率低、干热收缩率低、卷曲度稳定、超长和倍长纤维少等性能，其生产纤度范围大，适用面广，生产运行稳定。

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优先实施的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式
如图1所示，本发明以常规聚酯熔体(特性粘度范围为0.63～0.65)在纺丝工艺速度1100～1500米/分下制成0.89～3.33dtex、3701f～4620f的原丝束，原丝束的断裂强度CV值≤12％，断裂伸长C V值≤11％；该原丝束先经过第一牵伸机，再经过水浴槽，水浴槽温度控制范围为65～70℃，经过第二牵伸机，完成一道牵伸，牵伸比2.4～3.2；之后经过蒸汽加热箱，蒸汽箱温度控制范围90～120℃，再经过18辊紧张热定型机，热定型辊表面温度控制范围≥210℃，消除残留应力，完成二道牵伸，使丝条获得其分子结构的全部取向，二道牵伸比1.5～1.05；再经过卷曲箱进行卷曲，卷曲温度控制范围80～110℃；卷曲后的丝由松弛热定型机冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

原丝束在本工艺路线的加工中，具有优良的
可牵伸性，制成的成品纤维具有高强度、低伸长率和低热收缩率等性能。

其生产运行稳定，制得涤纶短纤维可应用于多领域。

实施例一：
将规格133d t e x/3780f，断裂强度C V值≤12％，断裂伸长C V值≤11％的原丝束，经过第一牵伸机和温度为70℃的水浴槽及第二牵伸机进行一道牵伸，牵伸比1∶3.04；进入温度为110℃的蒸汽加热箱后经过辊表面温度为217℃的18辊紧张热定型机进行二道牵伸，牵伸比1∶1.16；然后进入第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.998；经过卷曲温度为90℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

生产的产品性能良好，所得丝的物理指标见表1。

实施例二：
将规格1.50d t e x/3780f，断裂强度C V值≤12％，断裂伸长C V值≤11％的原丝束，经过第一牵伸机和温度为72℃的水浴槽及第二牵伸机进行一道牵伸，牵伸比1∶3.02；进入温度为115℃的蒸汽加热箱后经过辊表面温度为210℃的18辊紧张热定型机进行二次牵伸，牵伸比1∶1.14；然后进入第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.998；经过卷曲温度为90℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

生产的产品性能良好，所得丝的物理指标见表1。

实施例三：
将规格1.56d t e x/4250f，断裂强度C V值≤12％，断裂伸长C V值≤11％的原丝束，经过第一牵伸机和温度为75℃的水浴槽及第二牵伸机进行一道牵伸，牵伸比1∶3.0；进入温度为117℃的蒸汽加热箱后经过辊表面温度为210℃的18辊紧张热定型机进行二道牵伸，牵伸比1∶1.18；然后进入第三牵伸机进行剩余牵伸，牵伸比1∶0.995；经过卷曲温度为95℃的卷曲箱进行卷曲后的丝再经过松弛热定型机冷却到75℃以下，并被均匀干燥后进行切断。

生产的产品性能良好，所得丝的物理指标见表1。

表1本发明与现有技术所制成的涤纶短纤维成品丝性能指标对比*
样品
纤度
(dtex)断裂强度
(cN/dtex)
断裂伸长率
(％)
干热收缩率
(180℃、30min)
对比样一 1.56 5.3129.88.6对比样二 1.56 4.7631.210.7
实施例一 1.33 6.4218.3 4.4实施例二 1.50 5.9522.3 4.7
实施例三 1.56 5.7424.1 6.1
*
对比样一为国内某涤纶企业生产的1.56d t e x(喷丝板孔数3456)中强低伸涤纶短纤维成品丝。

*
对比样二为国内某涤纶企业生产的1.56d t e x(喷丝板孔数2226)普棉型涤纶短纤维成品丝。

本发明使常规未牵伸丝束通过第一牵伸机和第二牵伸机之间的水浴槽进行一次牵伸；通过第二牵伸机和18辊紧张热定型机之间的蒸汽箱进行二次牵伸，实现高温紧张热定型；然后通过第三牵伸机进行剩余牵伸；通过卷曲箱进行卷曲卷曲；再通过松弛热定型机进行高温松弛热定型。

本发明与以往工艺路线比较，取得了以下效果：
采用普通聚酯熔体(切片)纺制的常规未牵伸原丝束，原料来源广泛。

对纺丝冷却工艺无特殊要求，但对未牵伸丝的品质均匀性有一定的要求：断裂强度C V值≤12％，断裂伸长C V值≤11％。

未牵伸丝经过本工艺路线加工后，具有优良的可牵伸性，成品纤维断裂强度高(≥6.0cN/dtex)、断裂伸长率低(≤25％)，干热收缩率低(＜8％)，生产运行平稳，基本无倍长和超倍长纤维。

采用带U型加热回路的18辊紧张热定型工艺，对牵伸纤维的质量和生产不同纤度范围的纤维品种十分有利。

采用串级式闪蒸系统可节约～30％的蒸汽消耗，经济效益可观。

200410053605.3说 明 书 附 图第1/1页。