一种雪花中空绒纤维及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种雪花中空绒纤维及其制备方法。


背景技术：

2.中空涤纶的中空指的是轴向有细管状空腔的化纤，贯通纤维轴向具有管状空腔的化学纤维。特点：1、更轻更暖：高中空结构减少了纤维20％的重量，并且能包含大量静止空气，使其织物在轻便的同时保暖性能却比普通同质面料提高了65％；2、丰满柔软：产品成为面料带来更加丰厚糯滑的舒适感；3、干爽透湿：相较日常厚重保暖面料而言，更容易透湿，干爽舒适。该产品广泛用于保暖内衣、贴身内衣、运动服装、休闲服装、衬衫、户外运动以及毯子等多个领域。
3.针对目前行业现状，追求化纤产品的差别化已成为化纤行业的发展趋势。化纤产品的差别化率是体现一个国家化学纤维生产的技术水平的重要指标，目前我国化纤工业主要是以常规纤维的产能扩张为主，产品的常规化、同质化等问题突出，在新产品的开发与技术创新方面存在明显的不足，我国化纤产品的差别化率与发达国家相比还存在较大的差距，为增强企业竞争力，提升企业生存空间，开发新型、功能型产品已成为众多企业的主攻方向与新的利润增长点。针对此种状况，我们经过广泛的市场调研后发现，当前市场上生产三角形中空异形纤维的公司不多，产品也较少，一旦研制成功将具有良好的经济效益。
4.因此，为了进一步开拓公司产品销售市场，提升产品附加值，增加盈利空间，我们提出一种雪花中空绒纤维及其制备方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种雪花中空绒纤维及其制备方法，所述雪花中空绒纤维以精对苯二甲酸(pta)和乙二醇(eg)为原料，直接进行酯化，连续缩聚成聚酯熔体制成。本发明产品具有较低成本的优势，并且具有染色稳定性好，产品质量好的特点。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种雪花中空绒纤维的制备方法，所述方法为：
8.s1：将乙二醇和精对苯二甲酸加入浆料配置槽，配置好的浆料用泵送到缓冲罐并连续计量送入酯化釜，在压力21kpag、温度267.5
°
和物料自循环作用下进行酯化形成齐聚物；所得齐聚物通过泵送入预缩聚釜，在齐聚物输送管道上利用喷嘴和静态混合器加入催化剂、消光剂、二甘醇，在真空20mmhg、温度284
°
下进行缩聚反应生成预聚物；之后预聚物利用压差和液位送入终缩聚釜，在真空2.1mmhg、温度284.5
°
和终缩聚釜鼠笼式搅拌作用下反应，通过计算tov粘度计控制粘度50cv
±
1，达到缩聚终点；
9.其中：
10.原料乙二醇可以是酯化和缩聚过程回收精制后的乙二醇，乙二醇和精对苯二甲酸的摩尔比为1.5～2：1，优选乙二醇和精对苯二甲酸配置所得浆料的密度为1305kg/m3；
11.催化剂为常用聚酯催化剂乙二醇锑，添加量为齐聚物质量的280～330ppm；
12.消光剂为钛白粉，添加量为齐聚物质量的0.25％
±
0.03％；
13.二甘醇的添加量为齐聚物质量的1.37％
±
0.05％；
14.预缩聚和终缩聚采用eg蒸汽喷射泵抽真空；终缩聚釜采用杜邦三釜工艺技术，终缩聚所得熔体特性粘度为0.618
±
0.03d1/g，端羧基含量为45
±
0.05mol/t，二甘醇含量为1.37
±
0.05％；
15.s2：从终缩聚釜出来的熔体利用熔体泵送出，经熔体过滤器过滤后，再经熔体增压泵运输至熔体冷却器中冷却至277～280℃，随后由多级静态混合器运输至纺丝箱体，由纺丝箱体成型的纺丝冷却成型后上油，导丝盘进行导丝，随后卷绕成型，并进行产品检测；
16.其中：
17.纺丝箱体内的纺丝组件压力达到180～200bar，熔体在组件内的剪切、匀化作用加强，提升熔体的流动性能；纺丝采用全套德国巴马格箱体设备，环吹风冷却工艺，其喷丝采用104mm喷丝板，三角型中空单饼设计；
18.上油时，油架微倾，使其与水平面成负3～5度角(如图3所示)，减少摩擦阻力；上油喷嘴采用新型小玛璐喷油嘴，使纺丝张力均匀性更好；油架高度800mm，风压25pa，卷绕速度2800m/min，满卷重量11.5kg，满卷直径425mm以内；
19.卷绕成型采用巴马格acw卷绕头，确保尾丝质量；
20.s3：完成产品检测的合格品，分级包装后出厂；
21.产品检测采用国产yg139c-j条干仪，国产单纱强力机，利用核磁共振检测仪器-mqc测纤维含油率。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1.采用熔体直纺技术，以精对苯二甲酸和乙二醇为主要原料进行连续化大规模生产，熔体质量均匀，能够保证纤维品质稳定，且具有较低的成本优势；
24.2.通过执行低温输送、高温纺丝的工艺路线，无油丝粘度下降不超过0.015d1/g；
25.3.纺丝、卷绕环节部分设备及工艺条件做较大改进，多项新技术得到开发应用。
附图说明
26.图1：聚酯长丝工艺流程图。
27.图2：本发明三角形中空成品结构示意图。
28.图3：油架倾角示意图。
具体实施方式
29.下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
30.实施例1：
31.一种雪花中空绒纤维及其制备方法，所述雪花中空绒纤维组分包括精对苯二甲酸和乙二醇，以摩尔比1.76：1的eg和pta进行配比。
32.所述方法包括以下步骤：
33.s1：乙二醇和精对苯二甲酸加入浆料配置槽(控制浆料密度1305kg/m3)，配置好的浆料用泵送到缓冲罐并连续计量送入酯化釜。在一定压力21kpag、温度267.5
°
和物料自循
环作用下进行酯化2小时形成齐聚物，通过泵送入预缩聚釜。在齐聚物输送管道上利用喷嘴和静态混合器加入催化剂乙二醇锑0.48kg/吨，消光剂钛白粉2.39kg/吨，二甘醇7.23kg/吨，酯化物在一定真空20mmhg、温度284
°
下进行缩聚反应1.5小时，生成的预聚物利用压差和液位送入终缩聚釜。预聚物在高真空2.1mmhg、高温度284.5
°
和终聚釜鼠笼式搅拌作用下反应0.5小时，通过计算tov粘度计控制粘度50cv，达到缩聚终点。
34.预缩聚和终缩聚采用eg蒸汽喷射泵抽真空。
35.终聚釜采用杜邦三釜工艺技术，熔体特性粘度为0.618
±
0.03d1/g，端羧基含量为45
±
0.05mol/t，二甘醇含量为1.37
±
0.05％；
36.s2：从终聚釜出来的熔体经过两台熔体泵1271-p01a/b送出(每个熔体泵后配一只tov粘度计，在线测量聚酯熔体的粘度)，经过熔体过滤器将＞20μm的杂质滤去后，经过熔体增压泵输送至熔体冷却器中冷却至277～280℃，随后由多级静态混合器运输至纺丝箱体，由纺丝箱体成型的纺丝冷却成型后上油，并进行导丝盘进行导丝，随后卷绕成型，并进行产品检测；
37.纺丝采用全套德国巴马格箱体设备，环吹风冷却工艺，其喷丝采用104mm喷丝板，三角型中空单饼设计，油架高度800mm，风压25pa，卷绕速度2800m/min，满卷重量11.5kg，满卷直径425mm以内；
38.上油油架微倾角使其与水平面成负4度角，减少摩擦阻力，上油喷嘴采用新型小玛璐喷油嘴，使纺丝张力均匀性更好，所述卷绕成型采用巴马格acw卷绕头，确保尾丝质量；
39.纺丝组件压力达到180～200bar，组件装配时，采用5层过滤网，内含两层400目包边网，具体砂配为两层60～80目80克，三层40～60目120克，这样熔体在组件内的剪切、匀化作用加强，提升熔体的流动性能；
40.s3：完成产品检测的合格品，进行分级包装，最后进行出厂；
41.产品检测采用国产yg139c-j条干仪，国产单纱强力机，利用核磁共振检测仪器-mqc测纤维含油率。
42.本发明工艺流程的优化过程如下：
43.正常纺丝的组件压力在130～150bar左右，试纺的时候组件压力控制在150bar左右，但多次试验均不成功，后来将组件压力达到180～200bar，熔体在组件内的剪切、匀化作用加强，熔体的流动性能得到改善，纺丝状况明显好转，同时纺丝采用环吹技术，三角截面的受风均匀性更好，而常规的纺丝环吹150d/96f品种都是低油架，高风压的工艺，这个中空异形品种上去后条干普遍变大，平均cv值在1.5以上，导致丝饼全部降，进行多次试验：
44.1.油架不动，风压由高到低试验；
45.2.风压不动，油架由高到低试验；
46.最后发现油架往上调，风压往下调后，条干反而变小，cv值也在1.2左右，能达到工艺要求，附表1。
47.表1油架风压试验记录表
[0048][0049]
1、上油油架微倾角使其与水平面成负3～5度角，减少摩擦阻力和冷却风回弹的影响，使纺丝张力均匀性更好，环吹品种96f-288f之前都是用3560油嘴，且条干cv都在1.0以下，伸长cv控制在2.8以下，生产状况较好；但该品种上去后不仅条干较大，且伸长cv都在3.0左右，含油cv也较大，生产状况较差，为此又进行一系列油嘴试验，必须把条干cv控制在1.0以下，伸长cv控制在2.5以下，含油cv控制在9％以下；
[0050]
2、用中玛璐油嘴试验，未能达到目标值，含油率范围在0.37％-0.42％之间，含油cv大；
[0051]
3、采用新型小玛璐油嘴，上去后指标明显好转，含油率范围在0.39％-0.41％之间，含油cv小，伸长cv能够控制在2.5以下，条干cv能够控制在1.0以下，目标达成，而且新的油嘴设计更加长，使丝束不容易跳出油嘴，减少了少油丝的产生；
[0052]
卷绕关键技术
[0053]
常规的150d/96f品种做15公斤的话，卷径能控制在428以下，包装简单，但该品种由于是三角异形截面，做15公斤用常规的张力的话，满卷落丝卷径要达到430以外，不但对包装造成很大影响，且手工搬丝导致碰毛的较多，故对该品种张力调小1-2克，满卷做11.5公斤，这样满卷卷径为425以下。
[0054]
表2纺丝、卷绕工艺参数及技术指标
[0055]
参数名称270dtex/96f poy中空异形箱体温度/℃285
±
2环吹风温度/℃22
±
1(环吹)环吹风压/m/s25pa油嘴距板面距离/mm800-1100卷绕速度/m/min2800线密度中心值/dtex270断裂强度/cn/dtex/cv％≧2.50/≦1.8断裂伸长/％、cv％130
±
4/≦2.5条干cv/％≦1.0
[0056]
表3本发明中空异形张力、卷径试验记录表
[0057][0058]
完成产品检测的合格品，进行分级包装，最后进行出厂。
[0059]
采用三角形喷丝板，该喷丝板的优点表现为：a、充分利用外圈区域，增加孔间距；b、中心无孔区最大程度地减小了湍流影响；c、同心圆排列方式，使纤维保温性能更好。
[0060]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，所述方法为：s1：将乙二醇和精对苯二甲酸加入浆料配置槽，配置好的浆料用泵送到缓冲罐并连续计量送入酯化釜，在压力21kpag、温度267.5
°
和物料自循环作用下进行酯化形成齐聚物；所得齐聚物通过泵送入预缩聚釜，在齐聚物输送管道上利用喷嘴和静态混合器加入催化剂、消光剂、二甘醇，在真空20mmhg、温度284
°
下进行缩聚反应生成预聚物；之后预聚物利用压差和液位送入终缩聚釜，在真空2.1mmhg、温度284.5
°
和终缩聚釜鼠笼式搅拌作用下反应，通过计算tov粘度计控制粘度50cv
±
1，达到缩聚终点；所述乙二醇和精对苯二甲酸的摩尔比为1.5～2：1；所述催化剂为乙二醇锑；所述消光剂为钛白粉；s2：从终缩聚釜出来的熔体利用熔体泵送出，经熔体过滤器过滤后，再经熔体增压泵运输至熔体冷却器中冷却至277～280℃，随后由多级静态混合器运输至纺丝箱体，由纺丝箱体成型的纺丝冷却成型后上油，导丝盘进行导丝，随后卷绕成型，并进行产品检测；纺丝时，喷丝采用104mm喷丝板，三角型中空单饼设计；s3：完成产品检测的合格品，分级包装后出厂。2.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s1中乙二醇和精对苯二甲酸配置所得浆料的密度为1305kg/m3。3.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s1中催化剂添加量为齐聚物质量的280～330ppm。4.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s1中消光剂添加量为齐聚物质量的0.25％
±
0.03％。5.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s1中二甘醇的添加量为齐聚物质量的1.37％
±
0.05％。6.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s2中纺丝箱体内的纺丝组件压力达到180～200bar。7.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s2中上油时，油架微倾，使其与水平面成负3～5度角。8.如权利要求1所述雪花中空绒纤维的制备方法，其特征在于，s2中纺丝冷却成型时风压25pa，上油时油架高度800mm。9.如权利要求1～8任一项所述制备方法制得的雪花中空绒纤维。

技术总结
本发明公开了一种雪花中空绒纤维及其制备方法，本发明采用熔体直纺技术，以精对苯二甲酸和乙二醇为主要原料进行连续化大规模生产，熔体质量均匀，能够保证纤维品质稳定，且具有较低的成本优势，采用环吹风筒风冷却工艺，确保冷却条件均匀、充分，产品条干不匀率低，染色稳定性好。色稳定性好。


技术研发人员：许纪忠 俞江 沈伟 张杰 沈玉明 施中其 文家东 余锡攀 李振宇 倪宇峰
受保护的技术使用者：桐乡中欣化纤有限公司 浙江瑞盛科新材料研究院有限公司 桐乡市中辰化纤有限公司 桐乡市中益化纤有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/3/8