聚酯全伸展丝的高速一步法纺丝工艺、装置及其锡克斯热管制造方法及图纸

一种聚酯全伸展丝（ＦＳＹ）的高速一步法纺丝工艺、装置及应力诱导取向结晶纺丝（ＳＩＣＳ）热管。所述工艺为，（１）熔融聚酯从喷丝孔挤出，并经侧吹风窗作初步冷却；（２）丝束进入一所述的槽状ＳＩＣＳ热管，管内顺序设温度均匀区、温度在１２０～２４０℃的应力诱导取向结晶区及冷却区，丝条在该结晶区内的应力为０．８～１．５５×１０↑［８］达因／ｃｍ↑［２］；（３）上油、加网络，以２０００～６０００米／分的速度卷绕得全伸展丝。本发明专利技术的纺丝工艺成本低、操作方便，所纺丝性能优异，所述热管适用于通常的纺丝装置中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学纤维生产工艺中的聚酯纤维的纺丝工艺及其装置，更具体地说，本专利技术涉及一种聚酯长丝FSY(全伸展丝)的高速、一步法纺丝工艺、装置及该装置中所用的应力诱导取向结晶纺丝(Stress Induced Crystall-Spinning，简称SICS，锡克斯)热管。
技术介绍
迄今为止，用于化纤聚酯纤维等的熔融纺丝工艺有先拉伸、后加热(定型)的二步法工艺和拉伸、加热同时完成的一步法纺丝工艺。另外，工业化生产所要求的化纤聚酯丝通常要求其所纺丝的大分子晶体结构处于最佳的全取向的状态。以往的FDY(Full Drown Yarn)丝，又名“全拉伸丝”是用两只拉伸辊对丝束作人为的拉伸，故对于纤维中大分子结构中的“结晶区”和“无定型区”的控制往往不够理想，所生产的丝仍是不完全的取向结晶。而本专利技术的聚酯丝，其大分子结构的取向为一“瞬时”分子结构网络在临界条件下的“自动”伸直、伸展的全取向过程，其中的“结晶区”和“无定型区”处于最佳的伸展状态。因此，本专利技术的全伸展丝的结构特征可以包括已有的FDY丝，且可具有FDY丝所没有的结构特征和性能，因而，将本专利技术的丝称为全伸展丝FSY(Full Stretch Yarn)。又如本
的技术人员所熟知的，由于制造聚酯长丝的二步法工艺通常具有成本高和后加工能力不足等缺陷，因此，近二、三十年来，人们一直致力于制造聚酯长丝的一步法工艺的研究。现有的聚酯高速一步法的纺丝方法的工业化生产有下列几种 1.纺丝速度在4000米/分以上、设有热导丝辊的高速纺丝、拉伸连合工艺，即，全拉伸丝纺丝工艺；2.纺丝速度在4000米/分以上、在一个加热管中同时进行拉伸和定型的工艺，即，热结晶丝(TCS，Thermal Crystal Spinning)的纺丝工艺；3.纺丝速度在4000米/分以上、设有拉伸装置及一个可加热的导丝辊的流体动力纺丝工艺；4.纺丝速度在5500米/分以上、无导丝辊的超高速的、全取向丝(FOY，Fully Otiented Yarn)的纺丝工艺。上述工艺存在的共同的问题是，其所需的纺丝(卷绕)速度都在4000米/分以上；在纺丝成形的机理和过程上，都是在纺丝线上先冷却，以完成部分取向丝(POY)的纺丝工艺，然后，再加热、牵伸得到全牵伸丝。这样，上述纺丝方法或者投资较大，生头困难；或者适用范围有限；或者丝条在纺丝过程中的伸长控制困难，难以推广。例如，前述的FDY纺丝工艺采用热盘式热辊，其卷绕速度须在4000米/分以上；侧吹风冷却完成预拉伸取向后，还须在热盘或热辊上将丝条加热至120℃以上，就有困难；产品范围通常在1～2旦。另外，需用价格昂贵的超高速卷绕机和拉伸热盘，且机器运转时磨损大，损耗严重，成本高，生头困难；又如，TCS工艺需用高压吸枪生头，其产品均匀性虽好，但只适用于细旦丝的生产；再有，TCS工艺中，其伸长较难控制在30％以下；而流体动力学的纺丝工艺则因生产难度大，而难以推广。现有的聚酯纤维熔融高速纺丝成形理论论为，纺丝速度是一步法工艺中的关键，且认为，以2000米/分以下的纺丝速度得到的纤维丝是一种不稳定的未拉伸的丝(Undrawn Yarn，UDY)，而以3000～4000米/分之间的速度高速纺丝得到的纤维丝为一种部分取向(予取向)的丝(Poly Oriented Yarn，POY)，6000米/分以上的超高速纺丝才可直接以一步法纺制。而以4000～6000米/分之间的纺丝速度需用热盘或热管等昂贵的机械设备才可能制得全牵伸丝。然而，即便这样，现有的熔融高速纺丝成形机理仍然是，先取向，后拉伸，所得到的丝的结晶仍是不完全的取向结晶。针对上述问题，本专利技术的申请人之一在其已授权的、专利申请号为“89103843.4”、专利技术名称为“聚酯纤维的一步法制造方法及装置”的中国专利说明书中公开了一种不需要附加加热装置的、纺程可为较短的、纤维均匀性较好的、在3000～3800米/分的卷绕速度下一步法制得的全牵伸或全取向聚酯长丝的制造方法和装置。然而，由于该专利文献公开的技术未完全控制纤维中的细颈化取向结晶现象，即，没有对在细颈化取向结晶的现象前后的条件一致、均匀及该细颈化取向结晶相变的路径、外界对结晶过程的干扰等作完全的控制，因此，该专利公开的技术也仍存在着其纺丝过程的抗干扰性差、条干易不匀、品种范围较窄及纺丝不稳定的问题。此外，德国的Bamarg公司曾生产了一种TCS热管，以用于TCS工艺，然而，该装置能耗大(联苯加热，0.5KW/束丝)，笨重(热管带热箱共重1.5吨)，纺丝时需用14Kg的高压吸枪，；另外，纺丝速度也须在4000米/分以上，其工艺仍旧是先冷却，后加热，且，伸长不易控制在30％以下。本专利技术的专利技术人在上述其本人的公开专利的基础上进一步作了研究，发现，在高温状态下，使纤维中的无规取向的大分子网络在临界的非平衡相变的条件下，一步取向结晶，完成一步法工艺，由此，可克服上述缺点，由2000～6000米/分、特别是3000～6000米/分的纺丝速度、以低投资低成本，制得从细旦到粗旦(20dtex-300dtex/丝，0.4-6dtex/单纤)的任一品种的聚酯丝，所述聚酯丝具有包括现有的FDY、FOY、FCY、TCS等产品的性能，称之为全伸展丝-FSY，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的之一在于，提供一种聚酯全伸展丝(FSY)的高速、一步法的纺丝工艺，所述聚酯全伸展丝为其支数在细旦至粗旦(20dtex-300dtex/丝，0.4-6dtex/单纤)内的任一品种，所述聚酯全伸展丝纺丝操作简便，具有优异的染色均匀性、可染性及强度(＞3.6CN/dtex)、伸长(在强度＞3.6CN/dtex的条件下，伸长中心值为16～60％)。本专利技术的又一目的是，提供一种低成本的上述聚酯全伸展丝(FSY)的高速、一步法的纺丝工艺，所述FSY的一步法纺丝工艺流程短，纺丝生头操作方便，纺丝速度可在2000～6000米/分，特别是在3000～6000米/分内变化，所需纺丝张力低。本专利技术的又一目的在于，提供一种聚酯全伸展丝(FSY)的高速、一步法的纺丝工艺用的纺丝装置，本专利技术的装置由在喷丝板下方的侧吹风窗侧安放一个应力诱导取向结晶纺丝热管—简称SICS(锡克斯)热管，即可在高温条件下，使纤维中的无规取向的大分子网络在临界的非平衡相变条件下，一步取向结晶，完成一步法纺丝的主要工序，制得丝的旦数范围广、强度大、染色性能优异的全伸展聚酯丝。本专利技术的再一目的是，提供一种聚酯全伸展丝(FSY)的高速、一步法纺丝工艺用的应力诱导取向结晶纺丝热管—简称SICS(锡克斯)热管，将该SICS热管安装于普通的纺制聚酯丝用的喷丝板下方，即可制得如上所述的、旦数范围广、强度大、染色性能优异的全伸展聚酯丝。专利技术综述本专利技术的聚酯全伸展丝(FSY)的高速、一步法纺丝工艺包括下述步骤1.熔融聚酯从喷丝孔挤出，并经侧吹风窗作初步冷却；2.丝束进入一个长为50～1500mm、正面(前方)开槽的槽状应力诱导取向结晶纺丝(SICS)热管，所述热管内设三个工作区温度均匀区、应力诱导取向结晶区及冷却区，所述应力诱导取向结晶区的温度设为120～240℃，使丝条在该区的应力范围在0.8～1.55×108达因/cm2；运动丝条在所述应力诱导取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯全伸展丝的熔融、高速一步法纺丝工艺，其特征在于，（１）．熔融聚酯从喷丝孔挤出，并经侧吹风窗作初步冷却；（２）．丝束进一入一个长为５０～１５００ｍｍ，槽状的应力诱导取向结晶纺丝（ＳＩＣＳ）热管，所述热管内设三个工作区；温度均匀区、应力诱导取向结晶区及冷却区，所述应力诱导取向结晶区的温度设为１２０～２４０℃，使丝条在该区的应力范围在０．８～１．５５×１０８达因／ｃｍ２；（３）．上油、加网络，以２０００～６０００米／分的卷绕速度卷绕得到所述的全伸展丝。２．如权利要求１所述的纺丝工艺，其特征在于，所述ＳＩＣＳ热管中的温度均匀区的温度为９０～２００℃，所述冷却区的温度为室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉麟，胡盼盼，
申请(专利权)人：中国纺织大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]