一种中空涤纶FDY丝的制备方法与流程

本发明涉及一种中空涤纶fdy丝的制备方法，属于化纤技术领域。

背景技术

中空纤维是横截面沿轴向具有空腔的化学纤维的简称，是一种重要的异形纤维。中空纤维的空腔提供静止空气从而提高了纤维的保暖性，增加了单位体积内的表面积，从而提高了纤维的蓬松性。中空纤维对水、气、血液等介质的吸附能力，以及作为复合材料时和基体材料的结合能力，在一定程度上不仅提高了纤维的刚度和挺括度，而且还提高了纤维的抗弯性能和耐磨性能。中空纤维的品种极其丰富，纤维孔数从单孔发展到四孔、七孔、九孔等，中空截面也从圆形发展到三角形、四边形、梅花形等；同时经过特殊的纺丝工艺或后整理得到的抗菌、远红外、阻燃、芳香、阳离子改性等功能的中空纤维也不断涌现。这些变化和发展拓宽了中空纤维的应用前景并刺激了市场需求。中空纤维从最初主要作为具有保暖和蓬松性能的絮填料发展到广泛用作膜分离、填充物、玩具制品、地毯、人造毛皮、高级仿毛面料、高级无纺制品等的材料，在纺织、服装、医疗和废水处理等行业发挥重要的作用。

中空涤纶fdy丝在纺织品中，以其独特的手感、粗犷却不失柔软、轻盈细腻却不失挺括和隔热保暖性好的特点应用广泛，深受人们的喜爱。因此，中空涤纶纤维的开发迎合了市场的需求，具有广阔的发展前景。目前，国内中空涤纶fdy丝因两步法生产方式的局限性以及配套设备如喷丝板设计、丝束冷却、上油装置等的局限性，产品质量得不到保证，绝大多数从国外进口，价格一直居高不下，严重制约了下游纺织企业的加工成本，因此，针对日益增长的中空涤纶fdy丝的需求，生产高品质的产品已刻不容缓。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述不足之处而提供的一种中空涤纶fdy丝的制备方法，利用原有直纺生产装置，按照熔体直纺一步法生产路线，通过对纺丝喷丝板、冷却方式及上油方式重新设计，解决了中空涤纶fdy丝冷却效果差、中空度低、产品质量差的问题，投资少，见效快，大大降低纺织成本。

本发明的另一目的是提供该中空涤纶fdy丝的制备工艺。

为实现上述目的，本发明技术解决方案如下：

一种中空涤纶fdy丝的制备方法，采用熔体直纺一步法生产路线，先将聚酯熔体经过熔体过滤器后经齿轮增压泵增压输送，通过冷却器冷却，再分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板上的喷丝孔后呈细流喷出，依次经过纤维冷却区进行环吹风冷却后，凝固成初生纤维，再通过油嘴装置上油后，进行牵伸定型，再经网络器加网络，最后，经卷绕机卷装成型，其特征在于：所述喷丝板截面为圆形，板面直径为80-85mm，喷丝板上设有若干个喷丝孔，喷丝孔的形状采用带有锥底的圆柱形，喷丝孔包括导孔、过渡孔和微孔，微孔采用圆弧狭缝式设计，具体的采用特殊的“4c”型圆弧组合设计的截面喷丝微孔，即每个微孔由四个圆弧狭缝组成，微孔的孔深为0.45-0.5mm，所述纤维冷却区采用可伸缩延长筒进行外环吹风冷却，油嘴装置采用倒“u”字型集束上油装置。

优选的，所述初生纤维依次经过gr1热辊和gr2热辊进行牵伸定型，其中，gr1热辊的速度为1950-2100m/min，温度为83-86℃，gr2热辊的速度为4500～4600m/min，温度为124～127℃。

优选的，所述网络器压力为3.0～3.2bar。

优选的，所述卷绕机的卷绕速度为4500～4600m/min，拉伸比为2.0-2.3，卷绕超喂率为1.10-1.20。

优选的，所述纤维冷却区采用外环吹风冷却方式，其中，冷却风的风压为65pa-75pa，温度21-23℃，湿度为80-90%。

优选的，若干个所述喷丝孔平均分为两个喷丝孔组，两个喷丝孔组对称分布于喷丝板的中心轴线两侧，每个喷丝孔组均呈四圈半圆形排布，且四圈半圆形的喷丝孔组均以喷丝板中心为圆心。

优选的，每个所述喷丝孔组的四圈喷丝孔的数量自外圈至内圈依次为9个、8个、5个、2个。

优选的，所述微孔的圆弧狭缝的宽度为0.16mm，每个微孔的相邻两狭缝尖端的距离为0.08mm，相邻两狭缝尖端之间的夹角为120°。

优选的，所述导孔顶端的熔料入口角为60°。

优选的，所述纺丝组件内的砂杯底部与过滤网片之间设有斜纹网片，斜纹网片的目数为400目。

本发明的有益效果是：

（1）、本发明采用外环吹风的冷却方式，即冷却风由外吹向中心，能使丝束冷却均匀，提高了丝条冷却效果，避免了原有的环吹风冷却工艺容易出现丝条冷却不均，条干值差等问题；相比传统的侧吹风冷却，本发明具有冷却均匀性好的特点，使得每根丝条都能得到充分冷却；

（2）、喷丝板的设计是中空纤维生产的最为关键的部分，本发明采用的特殊的喷丝板结构，有效解决了中空涤纶fdy丝在生产过程中存在的生产状况不稳定，断头多，效率低，中空度低的问题，保证了产品的质量，纺制出来的纤维韧性和拉伸强度高，轻质、保暖、导湿，且保型性好；采用特殊的狭缝长度、两狭缝尖端距离尺寸设计，同时考虑到毛细孔冷却的均匀性和受风一致性，喷丝孔采用圆形排列，孔间距适当加大，有利于改善熔体的均匀性和流动性，并能强化过滤效果；

（3）、本发明通过在纤维冷却区内安装有可伸缩的延长筒冷却装置，采用降低冷却风速，延缓丝条冷却速度，解决了因中空截面丝条比圆形截面的丝条有较大的比表面积，冷却成形速度太快产生的横截面结构不均匀部分发展为微孔缺陷的问题，避免强度降低而形成毛丝及中空度低的问题；

（4）、本发明采用倒“u”字型上油装置，使延长筒排出的风，随丝束向下流动的空气顺利通过上油装置，进入纺丝甬道，丝束在风筒内运行稳定，冷却均匀，保证了产品的质量；

（5）、本发明通过对纺丝喷丝板、冷却方式及上油方式重新设计，解决了中空涤纶fdy丝冷却效果差、中空度低、产品质量差的问题，投资少，见效快，大大降低纺织成本，增加经济效益同时又能节能降耗，有效提高产品的市场竞争力和品牌知名度，而且社会带动效益明显，意义重大。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例作详细的描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明喷丝板的俯视结构示意图；

图2为本发明喷丝孔的剖视结构示意图；

图3为本发明图2a处的放大结构示意图；

图4为本发明喷丝孔的微孔的截面结构示意图；

图5为本发明400目斜纹网片的结构示意图；

图6为本发明可伸缩冷却延长筒的结构示意图；

图7为本发明倒“u”字型上油嘴及油架俯视结构示意图；

图中：1、喷丝板，2、喷丝孔，2a、导孔，2b、过渡孔，2c、微孔，3、圆弧狭缝。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

生产设备：增压泵采用瑞士maag公司的thermorextr180-m增压泵；纺丝箱体、环吹风设备、卷绕设备均为日本tmt公司生产，其中卷绕设备型号为ati-614mr/24头纺双胞胎卷绕机；

检测仪器：常州yg023b单纱强力机、瑞士uster公司uester5型条干仪；日本tmt公司的风压仪、德国schmidt公司的et2型张力仪。

实施例1：

一种中空涤纶fdy丝的制备方法，采用熔体直纺一步法生产路线，先将聚酯熔体经过熔体过滤器后经齿轮增压泵增压输送，通过冷却器冷却，再分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板上的呈毛细状的喷丝孔后呈细流喷出，依次经过纤维冷却区进行环吹风冷却后，凝固成初生纤维，再通过油嘴装置上油后，依次经过gr1热辊和gr2热辊进行牵伸定型，其中，gr1热辊的速度为1950m/min，温度为83℃，gr2热辊的速度为4500m/min，温度为124℃，再经网络器加网络，网络器压力为3.0bar，最后，经卷绕机卷装成型，卷绕机采用24头纺双胞胎卷绕机，卷绕速度为4500m/min，拉伸比为2.0，卷绕超喂率为1.10。

具体的生产工艺流程为：聚酯熔体→熔体过滤器→增压泵→冷却器→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→环吹风冷却（配有伸缩延长筒）→倒“u”字型油嘴上油→纺丝甬道→牵伸定型→网络器→卷绕成型→检验分级→包装入库。

在纺丝组件砂杯底部与过滤网片之间设置斜纹网片（如图5所示），斜纹网片的目数为400目，以便进一步匀化熔体，减少熔体出喷丝孔后注头或飘丝，提高组件上机成功率。

如图1至图4所示，纺丝组件中使用的喷丝板1截面为圆形，板面直径为85mm，喷丝板1上设有若干个喷丝孔2，喷丝孔2的形状采用带有锥底的圆柱形，若干个所述喷丝孔2平均分为两个喷丝孔组，两个喷丝孔组对称分布于喷丝板的中心轴线两侧，每个喷丝孔组均呈四圈半圆形排布，且四圈半圆形的喷丝孔组均以喷丝板中心为圆心，每个所述喷丝孔组的四圈喷丝孔2的数量自外圈至内圈依次为9个、8个、5个、2个，喷丝板上喷丝孔2的总数为48个，从而实现两进两出的生产模式，即一次可以产出两锭丝，提高了生产效率。喷丝孔2包括导孔2a、过渡孔2b和微孔2c，三者依次连通，喷丝孔2的导孔2a顶端的熔料入口角β为60°，熔料入口角的设计有助于减少纺丝时熔体的流动阻力，微孔2c采用圆弧狭缝式设计，具体的采用特殊的“4c”型圆弧组合设计的截面喷丝微孔，即每个微孔2c由四个圆弧狭缝3组成，微孔的孔深h为0.5mm。

当熔体依次经喷丝孔的导孔2a、过渡孔2b和微孔2c的圆弧狭缝后，圆弧形熔体膨化，端部粘合形成中空腔，经细化、固化后形成中空纤维。喷丝板圆弧狭缝间隙的大小直接影响中空腔的形成：当间隙过大时，纤维中空不能闭合，只能纺出开口纤维；但当间隙过小时，熔体挤出喷丝孔后很快膨化粘合，无法形成中空腔，并且从机械强度考虑，喷丝板间隙小，强度低、易损坏。喷丝孔狭缝宽度大，单孔挤出量大，所纺纤维的截面积大，纤维的中空度小；狭缝的宽度小，挤出量小，所纺纤维的中空度大；但狭缝太小，所纺纤维的壁太薄，中空规整度低，中空易变形。通过综合考虑，选用微孔的圆弧狭缝宽度l1为0.16mm，每个微孔的相邻两狭缝尖端的距离l2为0.08mm，微孔相邻两狭缝尖端之间的夹角α为120°，生产得到的中空纤维的满卷率可达96%，中空度达32%，较高的中空度减少了纤维20%的重量，并且能包含大量静止空气，使织物在轻便的同时保暖性能比普通同质面料提高了65%，较日常厚重保暖面料而言，更容易透湿且干爽舒适。

纤维冷却区设在组件下方，纤维冷却区采用外环吹风冷却方式，其中，冷却风的风压为65pa，温度21℃，湿度为80%，可获得中空度在32%的中空涤纶纤维，冷却区连接环吹风箱，风箱内设有环吹滤芯，环吹滤芯下方连接可伸缩的延长筒（如图6所示），延长筒采用常规的套管连接技术，利用紧固螺栓对延长筒的长度进行调节紧固，延长筒与风箱之间通过定位螺栓固定，工艺风自滤芯外侧向内冷却丝条，从而延长筒提高丝条冷却效果，避免了原有的环吹风冷却工艺容易出现丝条冷却不均，条干值差，成品丝中空度低等问题；相比传统的侧吹风冷却，本发明具有冷却均匀性好的特点，使得每根丝条都能得到充分冷却。

丝束在冷却过程中与空气介质相对运动时，有大量空气随丝束向下流动，常规的上油装置上设有一块方形防护板，如果采用常规品种的上油装置，对气流阻碍较大，在上方易形成涡流区，影响丝条的冷却效果，如果不使用防护板，上油管受延长筒排出的工艺风影响，易老化断管，丝束上油得不到保证。在本实施例中，如图7所示，上油装置上方采用倒“u”字型防护板，防护板内设有油管、快插接头，此上油装置整体结构简洁，对气流阻碍小，使延长筒排出的工艺风，随丝束向下流动的空气顺利通过上油装置，进入纺丝甬道，丝束在风筒内运行稳定，冷却均匀，且油管得到了保护了，保证了产品的中空度和产品的质量，本发明采用油嘴集束上油，相比油轮上油，集束效果更好，而且油架两侧固定支架上标有刻度，可以自由升降，根据工艺需要油嘴可以随时上下调整距离，从而可以调节丝条的张力。

实施例2：

一种中空涤纶fdy丝的制备方法，采用熔体直纺一步法生产路线，先将聚酯熔体经过熔体过滤器后经齿轮增压泵增压输送，通过冷却器冷却，再分配到各个纺位，每个纺位由计量泵将熔体定量送到各纺丝组件，熔体在纺丝组件内经过过滤层过滤均匀加压后，经喷丝板上的喷丝孔后呈细流喷出，依次经过纤维冷却区进行环吹风冷却后，凝固成初生纤维，再通过油嘴装置上油后，依次经过gr1热辊和gr2热辊进行牵伸定型，其中，纤维冷却区采用外环吹风冷却方式，冷却风的风压为75pa，温度23℃，湿度为90%，gr1热辊的速度为2100m/min，温度为86℃，gr2热辊的速度为4600m/min，温度为127℃，再经网络器加网络，网络器压力为3.2bar，最后，经卷绕机卷装成型，卷绕机采用24头纺双胞胎卷绕机，卷绕速度为4600m/min，拉伸比为2.3，卷绕超喂率为1.20。

在纺丝组件砂杯底部与过滤网片之间设置斜纹网片（如图5所示），斜纹网片的目数为400目。如图1至图4所示，纺丝组件中使用的喷丝板1截面为圆形，板面直径为80mm，喷丝板1上设有若干个喷丝孔2，喷丝孔2的形状采用带有锥底的圆柱形，若干个所述喷丝孔2平均分为两个喷丝孔组，两个喷丝孔组对称分布于喷丝板的中心轴线两侧，每个喷丝孔组均呈四圈半圆形排布，且四圈半圆形的喷丝孔组均以喷丝板中心为圆心，每个所述喷丝孔组的四圈喷丝孔2的数量自外圈至内圈依次为9个、8个、5个、2个，喷丝板上喷丝孔2的总数为48个。喷丝孔2包括导孔2a、过渡孔2b和微孔2c，三者依次连通，喷丝孔2的导孔2a顶端的熔料入口角β为60°，微孔2c采用圆弧狭缝式设计，具体的采用特殊的“4c”型圆弧组合设计的截面喷丝微孔，即每个微孔2c由四个圆弧狭缝3组成，微孔的孔深h为0.45mm，微孔的圆弧狭缝的宽度为0.16mm，每个微孔的相邻两狭缝尖端的距离为0.08mm，相邻两狭缝尖端之间的夹角为120°。

实施例1和实施例2均以生产规格为73dtex/24f的中空涤纶fdy丝为例，生产运行正常，纤维的力学性能较好,产品优等品率达到97.5%，中空度达到32%。

表1：实施例1和实施例2中73dtex/24f产品性能指标表

经过上述步骤得到的中空涤纶73dtex/24ffdy丝，毛丝小于3个/103万米丝，染色均匀性达到4.5级以上，能够满足高品质客户的需求。另外，根据表1和表2可知，该产品质量稳定，产品性能优良，指标符合国家标准gb/t8960-2008《涤纶牵伸丝》的要求，完全能代替进口产品，达到甚至超过同类进口产品的质量水平。