专利名称：：聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备和生产方法
技术领域：
：本发明属于特种化学纤维的
技术领域：
，特别涉及聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备和生产方法。
背景技术：
：聚苯硫醚(英文名称PolyphenyleneSulfide,縮写PPS)纤维由美国菲利浦(Philip)石油公司首先研制成功。该公司于1973年PPS树脂工业化生产，1979年研制出纤维级的PPS树脂，1983年PPS短纤维工业化。由于聚苯硫醚纤维具有优良的使用性能，日本东洋纺、东丽、帝人和德国拜耳公司也相继开发和生产出聚苯硫醚纤维。聚苯硫醚可制成长丝和短纤维，由于有较好的纺织加工性能和优良的耐化学性、热稳定性、耐高温性和阻燃性，在环境保护、烟道和化学工业高温过滤及航空航天等领域中具有广泛的应用，如热电厂、燃煤锅炉、垃圾焚烧、水泥厂高温烟道过滤袋；化学工业中的耐腐蚀滤布；造纸工业和电气工业中的干燥带、针刺毡；特殊电缆包复层；宇航工业中的阻燃织物等。以往聚苯硫醚短纤维的生产均采用公知的二步法短纤维生产工艺和设备，即纺丝成形过程在5001000m/min纺丝速度下成形后落桶，然后再把若干桶的丝束集束再经牵伸、巻曲、定型、切断和打包等过程完成，此后处理过程的牵伸定型速度最高不超过200m/min。二步法生产设备和生产方法有着设备庞大、占地面积多、能耗大、加工成本高、效率低，且生产出的聚苯硫醚短纤维品质均一性差、且由于PPS切片价格昂贵，难于推广应用等缺陷。
发明内容本发明所要解决的问题是提供一种聚苯硫醚短纤维一步法成套设备和生产方法，以弥补现有技术的不足或缺陷。用本发明的复合短纤维一步法成套设备和生产方法生产聚苯硫醚复合短纤维，生产过程稳定、易管理、制成率高、成本低、效率高且产品质量好。本发明的聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备包括复合纺丝成形设备和后处理设备。其中所述的复合纺丝成形设备由双螺杆挤压机、双过滤器、纺丝箱体、皮芯复合喷丝板、缓冷、环吹、上油和导丝装置等组成其中所述的后处理设备则由五组牵伸辊、三辊导丝辊、巻曲机、切断机和打包机等组成。本发明所述的A组份聚苯硫醚切片是一种线性结构的聚合物，^0^S^结构单元含量》70%mol/mo1，最好》90%mol/mo1。其熔融指数(MFR)应为20~600g/10min，最好为30~300g/10min。MFR过大，纤维成型困难，MFR过低，熔融挤出困难，难于加工。本发明采用的B组份为干燥后的PET或PEN切片，通常含水率控制在《30PPM，或者采用PA6或PA66干切片，通常含水率控制在《300PPM。本发明所述的喷丝孔孔径在0.11.0rnrn。由于聚苯硫醚属于高弹性热塑性材料，喷丝孔长径比L/D在3.010.0较为合适，最好孔径在0.30.6mm，L/D在3.08.0。本发明所述聚苯硫醚皮芯复合短纤维经喷丝孔挤出后首先通过一个缓冷区，这一区域主要是由加热装置组成，此加热装置其加热方式主要是电加热和联苯加热；其外形为保温筒式，为了操作便利性，可以将其制成可开合的形式。其位置在喷丝板下方l~30cm处，最好在5-10cm处，此缓冲装置的长度为10~50cm，最好在2(M0cm，缓冷区的温度控制在19030(TC，最好控制在200~280°C。本发明所述的聚苯硫醚皮芯复合短纤维纺丝固化成形过程为先经缓冷区后进入环吹风装置中固化成形，风温控制在2060'C，最好控制在255(TC。冷却媒介为空气。本发明所述的聚苯硫醚皮芯复合短纤维其牵伸定型过程是一个高于聚苯硫醚玻璃化温度环境中进行牵伸和定型的过程，其加热媒介为电加热。根据聚苯硫醚短纤维的应用其牵伸温度、牵伸倍率有所不同。为了提高纤维的取向度和结晶度，降低纤维的干热收縮率，其牵伸过程可以分为3道或4道牵伸来进行，总牵伸倍率控制在1.5~6.0倍，最好控制在2.5~5.0倍，牵伸温度80260'C，牵伸温度最好控制在9025(TC。在进行多道牵伸过程中，其总牵伸倍数可以分配到每一道牵伸来完成。如采用3道牵伸时，第1道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.1~1.5倍，第2道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.8~3.5倍，第3道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.05-1.2倍。若采用4道牵伸时，第1道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.11.4倍，第2道牵伸倍率为总牵伸倍率的2~3.5倍，第3道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.05-1.2倍，第4道牵伸倍率为总牵伸倍率的1.01~1.15倍；定型温度控制在150~280°C，最好控制在160~260°C，松驰率为8.0~11.0%,最好控制在2.0-4.0%.本发明所述的聚苯硫醚皮芯复合短纤维其牵伸定型速度为6001500m/min,根据聚苯硫醚切片的以及纤维单丝的线密度，通常其牵伸定型速度控制在8001200m/min。本发明所述的聚苯硫醚皮芯复合短纤维其最终的单纤维线密度在0.510.0dtex,最好控制在1.08.0dtex，通常用的线密度控制在1.57.0dtex，聚苯硫醚皮芯复合短纤维长度通常为38mm、5Imm、76mm、102mm等。本发明的技术效果选用性能优良的线性聚苯硫醚切片为皮层，PET或PEN或PA6或PA66为芯层，采用专门设计的一步法复合纺牵联合短纤维成套设备，经过严格的工艺控制过程，即可生产出断裂强度、断裂伸长、干热收縮率等性能都较优的聚苯硫醚短纤维。产品质量好、生产过程稳定、易管理、制成率高、成本低、效率高；更加显著的效果是较单组份PPS短纤维而言，由于芯层采用了价廉的PET或PEN或PA6或PA66，其原料成本可减少30~40%以上，为在环保产业推广应用奠定了价格优势。下面结合附图和实施例进一歩说明。图1是聚苯硫醚复合短纤维成套设备简示图Al、B1—螺杆挤压机A2、B2—过滤器3—复合纺丝箱体4~皮芯复合喷丝板5—缓冷装置9一第一组热辊13—第五组热辊17—输送机6~环吹装置10~第二组热辊14~三辊导丝辊18—打包机7—上油辊11—第三组热辊15—巻曲机8—导丝辊12—第四组热辊16—切断机图2为聚苯硫醚皮芯复合短纤维横截面照片本发明选用性能优良的经过干燥后含水率《30PPM的聚苯硫醚切片，注入到螺杆挤出机Al中熔融，熔融温度28034(TC，经过滤器A2过滤杂质后的熔体经过计量泵计量后进入复合纺丝箱体3中；B组份选用干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片，注入到螺杆挤压机Bl中熔融，熔融温度26030(TC，熔体经过滤器B2过滤掉杂质，熔体经计量泵计量后进入复合纺丝箱体3中。A组份和B组份熔体分别进入复合纺组件经皮芯喷丝板4皮芯复合，从喷丝板4中喷出的丝条经缓冷装置5和环吹风6中冷却固化后经上油辊7上油后，经导丝辊8集束后进入五组热辊9、10、11、12、13中进行多道多倍牵伸定型，牵伸定型后的纤维丝束经三辊导丝辊14进入巻曲机15中进行巻曲，巻曲的丝束进入切断机16切断成规定的长度，切断后的短纤维经输送机17输送到打包机18中进行打包。牵伸倍数为25倍，牵伸温度为80~260°C，定型温度为150~280°C，第五组热辊牵伸定型速度为100~1500m/min，制成单纤维线密度为l-10dtex，切断长度为38mm、51mm、76mm和102mm等均可。具体实施例方式A组份采用MFR为210g/10min线性PPS切片，为了避免聚苯硫醚切片在螺杆熔融挤出过程中产生堵料，引起压力波动，氧化降解和交联等情况，在熔融纺丝前，在公知的真空转鼓或预结晶干燥设备中进行干燥聚苯硫醚切片，含水率为23PPM。纺丝时螺杆温度280~325°C;B组份采用特性粘度0.67的PET切片，干燥后含水率为30PPM,熔融时螺杆温度为278~295°C。复合箱体温度300。C，喷丝板孔径0.3mm,长径比(L/D)为6，喷丝板孔数为2000孔，缓冷区距离喷丝板下方10cm处，缓冷区温度240'C;冷却区风温3(TC:按1.6%上油率来上油；采用三道牵伸进行牵伸，总牵伸倍数为4.0倍，牵伸定型速度1200m/min。各道牵伸辊温度和倍数，定型温度、巻绕速度以及聚苯硫醚复合短纤维物性指标参见表1所示。实施例2:纺丝条件均同实施例l，仅是牵伸时采用四道牵伸过程，牵伸条件和物性指标参见表1所示。实施例3:A组份同实施例1，B组份为含水率30PPM的PEN,熔融时螺杆温度为275~290°C，纺丝条件和牵伸定型条件和物性指标见表1所示。实施例4:A组份同实施例1，B组份为含水率150PPM的PA6,熔融时螺杆温度为265~288°C，纺丝条件、牵伸定型条件和物性指标见表1所示。实施例5:A组份同实施例1，B组份为含水率260PPM的PA66，熔融时螺杆温度为2802卯'C，纺丝条件、牵伸定型条件和物性指标见表l所示。实施例1表1实施例工艺参数和物性表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1.聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备和生产方法。其特征在于熔融复合纺丝设备和牵伸定型设备形成全流程和系统集成化的成套设备且能连续地生产聚苯硫醚复合短纤维的生产方法。2.聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备和生产方法，其特征在于包括如下步骤(1)熔融复合纺丝以预结晶干燥后的聚苯硫醚切片为A组份在螺杆挤压机中进行熔融和过滤，经计量泵计量后进入复合纺箱体；以干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片为B组份在螺杆挤压机中熔融和过滤，然后经计量泵后进入复合箱体。A、B组份在复合箱体中的皮芯复合组件复合喷出。(2)缓冷和冷却皮芯复合后的熔体从喷丝板喷出后，经过缓冷区和冷却区固化成形。(3)多道牵伸定型固化成形的纤维经上油导丝后进入多道牵伸定型。3.根据权利要求l、2所述的聚苯硫醚复合短纤维的生产方法，其特征在于线性聚苯硫醚切片中^O^SJ"n结构单元含量》90%(mol/mo1)，熔融指数MFR为20~600g/10min。4.根据权利要求l、2所述的聚苯硫醚复合短纤维的生产方法，其特征在于皮芯复合短纤维中，皮层组份为PPS，芯层为PET或PEN或PA6或PA66。5.根据权利要求l、2所述的聚苯硫醚短纤维的生产方法，其特征在于线性聚苯硫醚切片在螺杆挤压机中的熔融温度28034(TC，喷丝板孔径0.1~1.Omm，长径比L/D为3.0-10.0，喷丝板孔数为2000孔。6.根据权利要求K2所述的聚苯硫醚短纤维的生产方法，其特征在于喷丝板下方10cm处设置缓冷区，缓冷区温度控制在190~300°C，冷却区风温控制在20-60°C。7.根据权利要求l、2所述的聚苯硫醚短纤维的生产方法，其特征在于采用了连续的多道牵伸和定型，总牵伸倍数为1.5-6.0倍，牵伸温度为8026(TC，定型温度为150~280°C，牵伸定型速度为600-1500m/min。8.根据权利要求l、2所述的聚苯硫醚短纤维的生产方法，其特征在于制成聚苯硫醚短纤维的线密度为1.010dtex。全文摘要本发明涉及聚苯硫醚复合短纤维一步法成套设备和生产方法。聚苯硫醚复合短纤维是以线性聚苯硫醚(PPS)为皮层，以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二酸乙二酯(PEN)或聚己内酰胺(PA6)或聚己二酸己二胺(PA66)为芯层的皮芯结构。采用本发明的复合短纤维一步法成套设备和生产方法生产聚苯硫醚复合短纤维，其成套设备和生产方法包括复合纺丝多道牵伸定型联合机及聚苯硫醚复合纺丝制备方法。该聚苯硫醚复合短纤价廉物美，其原料成本比单组份聚苯硫醚短纤可减少30～40％以上，该纤维做为过滤材料可广泛推广应用于环境保护产业。文档编号D01D5/34GK101187074SQ200710077439公开日2008年5月28日申请日期2007年11月28日优先权日2007年11月28日发明者侯庆华,杨新华,连宏光,佶邓申请人:深圳市中晟纤维工程技术有限公司