一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，聚合物熔体从喷丝微孔挤出后首先经过缓冷形成初生纤维，然后初生纤维依次进行正压冷却和自然冷却；正压冷却是指在正压环境中冷却，正压环境是指压力为0.15～2.5MPa、温度为5～105℃的恒温恒压封闭环境，恒温恒压封闭环境内为空气气氛。本发明专利技术突破了传统固定温湿度下环吹、侧吹冷却熔融纺丝技术所造成纤维冷却不均等问题，实现了纤维的充分、均匀冷却，同时通过调控恒温恒压封闭环境的温度调节纤维的结晶性能，明显提升了纤维品质。

High strength fiber positive pressure melt spinning forming method

The invention relates to a high strength fiber positive pressure melt spinning method, the polymer melt from the spinneret orifice after extrusion after slow cooling to form primary fibers, then spun fiber in positive pressure cooling and natural cooling; positive pressure cooling refers to the positive pressure in the cooling environment, positive pressure environment refers to the pressure of 0.15 ~ 2.5MPa, the temperature is 5 ~ 105 DEG C of the closed environment of constant temperature and pressure, constant temperature and constant pressure closed environment for air. The invention breaks through the traditional fixed temperature and humidity blowing, blowing cooling ring melt spinning technology caused by uneven fiber cooling, to achieve full and uniform cooling of the fiber, and through crystallization control constant temperature and constant pressure closed environment temperature regulating fiber, improve the fiber quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于熔融纺丝领域，涉及一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法。
技术介绍
熔融纺丝是合成纤维中最高效的主导加工工艺，熔融纺丝理论是熔融纺丝科学与工程的研究核心。纤维从喷丝板微孔喷出到卷绕成形主要经历缓冷区、吹风区、自然冷却区。其中吹风区是保证纤维冷却过程的重要环节，包含了力场、温度场、速度场等。吹风区是纺丝过程中即纺丝动力学的研究，以及取向、结晶结构发展与演变机理的研究是纺丝理论研究的重要内容。目前吹风区主要形成了侧吹风、环吹风的冷却方式。纤维在吹风区的冷却效果直接关系到纤维品质指标。中国专利CN103952782A公开了一种长丝侧吹风装置及其吹风工艺。这种装置具有纺丝箱、上油装置和卷绕装置，纺丝箱底端设有喷丝板，喷丝板下方设有侧吹风装置，所述侧吹风装置包括冷风机，冷风机连接有送风管和整流风道，在送风管和整流风道之间设有过滤器和风量调节阀。侧吹风冷却的风速均匀，能够提高纺丝质量；设有侧吹风挡板，将侧吹风机的风向拦截且进行分解，使风的方向与丝束运动方向大体一致，减少了侧吹风机对丝束的干扰。中国专利CN103820868B公开了一种生产超细旦、高品质纺丝的环吹风装置，包括纺丝箱体，纺丝箱体下方连接有环吹风箱，环吹风箱下方软连接有多孔整流板，多孔整流板下方设有风阀。环吹风风速均匀，通过实际生产试验，环吹风装置中加装多孔整流板后生产超细旦产品的AAA率由原来的88.3％上升到90.1％，产品的质量、尤其是超细旦产品的质量有了大幅度的提高。中国专利CN102199796B公开了一种可调式环吹风冷却系统，在环吹风装置的静压仓和风筒仓均装备高精度压力传感器，进风管处加装自动控制阀，整条生产线只由一台电脑控制，就能实现自动连锁调节风压，并设计环吹头可调节式环吹风装置，随时保证风筒仓风压和风量的稳定，最大的保证了产品质量。然而，不管是侧吹风或是环吹风冷却方式都无法避免纤维气流形成的扰乱导致在冷却过程中发生冷却不充分、均匀。虽环吹风相比较侧吹风可以在一定程度上保证纤维的冷却效果，在超细旦、细旦纤维开发上品质指标得到提升，但对纤维冷却过程中纤维与空气边界层缺乏系统设计。能否突破现有的吹风冷却方式成为了熔融纺丝成形技术进一步发展的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有熔融纺丝成形冷却技术的不足，采用正压冷却替代传统的侧吹冷却和环吹冷却，实现初生纤维在恒温恒压封闭环境中充分、均匀冷却。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，聚合物熔体从喷丝微孔挤出后首先经过缓冷形成初生纤维，然后初生纤维依次进行正压冷却和自然冷却；所述正压冷却是指在正压环境中冷却，所述正压环境是指压力为0.15～2.5MPa、温度为5～105℃的恒温恒压封闭环境，所述恒温恒压封闭环境内为空气气氛。作为优选的技术方案：如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述恒温恒压封闭环境的空间高度为1～2m。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述正压环境通过维持封闭环境中气氛的恒温恒压的装置实现，所述维持封闭环境中气氛的恒温恒压的装置包括封闭腔体、进气口、出气口和气泵，其中进气口位于封闭腔体底部的水平两侧，出气口位于封闭腔体的顶部，气流经由气泵泵入，从进气口进入封闭腔体后从出气口流出；所述封闭腔体包括上封板和下封板，上封板和下封板的中心处分别开有走丝通孔。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述聚合物为聚酯或聚酰胺。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述聚酯为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010或聚酰胺56。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述喷丝微孔为圆孔和异形孔，所述异形孔为三角型、三叶型、中空型、扁平型、十字型、丰字型、“8”字型、“Y”型或“H”型微孔。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，所述缓冷是指在20～30℃的空气气氛中缓慢冷却，缓冷区域的空间高度为5～15cm。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，初生纤维经正压冷却和自然冷却后进行集束、上油和卷绕，具体纺丝工艺如下：聚酯短纤维：纺丝温度为240～260℃，纺丝速度为1000～2000m/min，拉伸温度为60～80℃，预拉伸倍率为1.02～1.10，一道拉伸倍率为1.50～2.00，二道拉伸倍率为1.05～1.10，然后经切断；聚酯POY丝：纺丝温度为270～300℃，纺丝速度为1000～2000m/min，拉伸温度为60～80℃，总拉伸倍率为1.2～2.5；聚酯DTY丝：聚酯POY丝经过8小时平衡后，分别经第一罗拉、第Ⅰ热箱、冷却板、PU盘式假捻器、第二罗拉、网络喷嘴、第Ⅱ热箱、第三罗拉和油轮，最后经过卷绕罗拉卷绕成型，制成聚酯DTY丝，其中第一罗拉的线速度为200～600m/min，第二罗拉的线速度为500～600m/min，第三罗拉的线速度为300～600m/min，卷绕罗拉的线速度为400～700m/min，牵伸比为1.1～1.8，PU盘式假捻D/Y比为1.2～2.5；聚酯FDY丝：纺丝温度为270～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，热辊GR1的速度为1000～2000m/min，温度为80～110℃，热辊GR2的速度为2000～3000m/min，温度为115～135℃；聚酰胺纤维：纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为1000～2500m/min，集束点纤维的速度为500～1000m/min，拉伸温度为120～180℃，拉伸倍数为1.3～2.5，卷绕速度为1000～2500m/min。如上所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述聚酯短纤维的纤度为0.5～5.0dtex，长度为38mm或51mm，力学强度为5.0～6.5cN/dtex，纤维不匀率为0.5～2.5％；所述聚酯POY丝的力学强度为2.5～4.5cN/dtex，纤维不匀率为1.0～3.0％；所述聚酯DTY丝的力学强度为5.0～6.5cN/dtex，纤维不匀率为0.5～2.5％；所述聚酯FDY丝的力学强度为5.0～6.5cN/dtex，纤维不匀率为0.1～1.0％；所述聚酰胺纤维的力学强度为6.0～7.5cN/dtex，纤维不匀率为0.5～2.0％。传统熔融纺丝工艺过程中，纤维在缓冷区缓冷后再经吹风区进行充分冷却，吹风区的吹风包括了侧吹风与环吹风两种形式，侧吹风在过去相当长的时间内成为化纤冷却的主要方式，但是随着化纤朝着低纤度、异形等方向发展时，传统的侧吹风已经无法很好满足丝束的冷却成形，环吹风是侧吹风的进一步发展，尤其对开发高品质的细旦、异形纤维产品起到了关键的作用。但是传统的敞开式吹风冷却方式，是通过一定速度的吹风直接与纤维接触，通过加快空气流动，提高空气与纤维的热交换速度，增加热交换量，实现纤维的冷却，形象地描述成“电风扇”式冷却，敞开式吹风冷却过程中内外径分布的丝束所受到的风速与风温产生差异，导致冷却不均一，影响纤维的品质。总体来说，不管是侧吹风或是环吹风冷却方式都无法避免纤维气流形成的扰乱导致在冷却过程中发生冷却不充分、均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征是：聚合物熔体从喷丝微孔挤出后首先经过缓冷形成初生纤维，然后初生纤维依次进行正压冷却和自然冷却；所述正压冷却是指在正压环境中冷却，所述正压环境是指压力为0.15～2.5MPa、温度为5～105℃的恒温恒压封闭环境，所述恒温恒压封闭环境内为空气气氛。

【技术特征摘要】
1.一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征是：聚合物熔体从喷丝微孔挤出后首先经过缓冷形成初生纤维，然后初生纤维依次进行正压冷却和自然冷却；所述正压冷却是指在正压环境中冷却，所述正压环境是指压力为0.15～2.5MPa、温度为5～105℃的恒温恒压封闭环境，所述恒温恒压封闭环境内为空气气氛。2.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述恒温恒压封闭环境的空间高度为1～2m。3.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述正压环境通过维持封闭环境中气氛的恒温恒压的装置实现，所述维持封闭环境中气氛的恒温恒压的装置包括封闭腔体、进气口、出气口和气泵，其中进气口位于封闭腔体底部的水平两侧，出气口位于封闭腔体的顶部，气流经由气泵泵入，从进气口进入封闭腔体后从出气口流出；所述封闭腔体包括上封板和下封板，上封板和下封板的中心处分别开有走丝通孔。4.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述聚合物为聚酯或聚酰胺。5.根据权利要求4所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述聚酯为PET、PTT或PBT，所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010或聚酰胺56。6.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述喷丝微孔为圆孔和异形孔，所述异形孔为三角型、三叶型、中空型、扁平型、十字型、丰字型、“8”字型、“Y”型或“H”型微孔。7.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，所述缓冷是指在20～30℃的空气气氛中缓慢冷却，缓冷区域的空间高度为5～15cm。8.根据权利要求1所述的一种高强度纤维正压熔融纺丝成形方法，其特征在于，初生纤维经正压冷却和自然冷却后进行集束、上油和卷绕，具体纺丝工艺如下：聚酯短纤维：纺丝温度为240～260℃，纺丝速度为1000～2000m/min，拉伸温度为60～80℃，预拉伸倍率为1.02～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉鹏，王华平，王朝生，甘学辉，李建武，沈明威，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31