超高缩率腈纶膨体毛条生产方法

专利名称：：超高缩率腈纶膨体毛条生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种高收縮腈纶丝束制条的工艺发明创新，用以生产超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条。
背景技术：
：以《合成纤维生产工艺学》及《纺织材料学》为依据，结合生产实践，对
背景技术：
叙述如下。1高收縮腈纶工艺原理腈纶纤维的大分子具有"螺旋状"高侧序的准晶态结构，而大分子上所存在的-CN基团使得分子间的作用力相当大，分子链内旋转困难，其主链具有较大的刚性，纤维丝束质地发脆，缺少弹性，这种纤维较难制造出具有高縮率的膨体毛条。如果增加共聚体中的第二单体的含量，于是结晶度、侧序都变低，空间位阻变小，大分子排列的规整性变差，大分子间的作用力变小，同时，链段的长度也相应的变短，链段的柔韧性增大，纤维的玻璃化温度相应下降，在宏观上表现为纤维的伸长提高。然后经过加热、拉伸、冷却三道工序，加热是为了让大分子获得足够的能量，为产生强迫高弹形变做准备；拉伸是为了使大分子在外力的作用下发生强迫高弹形变，让纤维具有了"潜在"收縮；冷却是为了使在经历一定拉伸后具有了"潜在"收縮性能的腈纶纤维迅速地冷却下来，保存已获得的"縮率"。2腈纶膨体毛条制造原理腈纶纤维先在拉断机加热下拉伸，然后在张力下冷却，这时纤维内部便潜伏着一种应变——潜在收縮。处于这种状态的纤维，称"高收縮纤维"。把高收縮纤维经过超过拉伸温度处理后，潜在收縮就消失了，消失了应变的纤维叫"正规纤维"。把高收縮纤维与正规纤维按一定的比例混合，再经过梳理牵伸等工艺过程，最后制成膨体毛条。把这种膨体毛条制成膨体纱后，这种纱或线经蒸汽或热水处理，其中高收縮纤维回縮，位于纱的中心，而混合在一起的正规纤维，由于不再回縮，被拉縮成巻曲状，处于纱的表面，使纱的体积膨大，形成了具有膨松性的膨体纱。3生产膨体毛条的工艺过程及条件目前，生产膨体毛条方法，大多采用拉断法制条。此法工艺流程短、占地面积小、自动化程度高、速度快，便于管理，节省人力、物力及能源。但是，由于这种方法使腈纶丝束在拉断机上被强制性拉断，而在每个区域的拉断都是随机性的，所以生产的毛条产品短毛率偏高。拉断法制条是利用多区拉断机把长丝束拉断，在这个过程中，经过加热、冷却或汽蒸处理，制成具有一定巻曲的高收縮条或正规条，再把高收縮条和正规条按4:6的重量比例混合梳理，制成腈纶膨体毛条，其工艺流程如图l。4
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存在的不足对于普通腈纶丝束来说，提高腈纶膨体毛条的縮率主要依靠二个方面一是在纺丝生产时提高腈纶纤维的延伸度，这种方法不但受到纺丝工艺及能耗的制约，而且也受到制条设备及工艺限制，并使后纺变得相当困难；二是调整拉断机的生产工艺，如热板温度、热延伸倍数、冷却温度等工艺参数，但最终的效果有限，并不理想。通过工艺技术创新，经实践应用，不但满足设备的使用要求，而且可纺性能好。
发明内容本发明的目的采用高收縮(沸水收縮率28-30%)腈纶丝束拉断法制条，生产出超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条。具有超高的收縮性能，可用其纯纺或与其它品种毛条混纺而制成多种风格独特的织物，是膨体纱、高级人造毛皮以及各种蓬松、凹凸或超厚织物等不可缺少的原料。1原料指标要求使用3.33dtex高收縮丝束及普通腈纶丝束，2个品种主要指标要求如下表13.33dtex高收縮丝束及普通丝束指标数据原料指标_单位_高收缩腈纶丝束_普通腈给丝束断裂强度CN/dtex2.5-4,13.0-3.7断裂伸长率10227-3137-49含油率10—20.18-0.280.18-0.28縮率10—228-302.1-2.6万分特万分特135-147145-1501.1高收缩腈纶丝束与毛条縮率生产实验中，使用的高收縮腈纶丝束为主要原料，是生产控制的关键，要求腈纶丝束的縮率控制在28-30%之间，最好接近或超过30%，以保证毛条产品縮率达到38%。1.2纤维断裂伸长率与毛条縮率腈纶丝束的縮率满足要求时，其断裂伸长率要求达到30%。过低时，丝束容易在拉断机的热拉伸区和预拉区大量断裂，不但影响毛条产品縮率，而且生产困难；过高时，则导致拉断机生产负荷增加，不利于保证下机条质量。1.3含油率和回潮率要求腈纶丝束的含油率和回潮率达到指标范围内。腈纶纤维在后加工过程中，需加上油剂，以降低纤维的摩擦系数和电阻，使纤维柔软平滑，减少静电现象，含油率不匀也会影响到纤维断裂的随机性。腈纶纤维回潮率直接影响可纺性能及长丝拉伸性能。如回潮率过大，可纺性下降，拉断机及针梳机易绕辊，纤维的断裂点也将发生变化；如回潮率过小，易产生静电、飞花、粉尘等。如果丝束的回潮率不均，将使纤维的断裂点发生变化。2确定一般工艺参数2.1拉断喂入展幅在生产实践中，要求拉断工序腈纶丝束的喂入展幅高于15cm。为了降低牵伸辊的牵伸负荷，提高陶瓷罗拉对丝束的冷却效果，我们将拉断工序喂入展幅设计为不低于18cm。2.2高縮条装筒高度为了保证有效散失拉断机生产的高縮条热量，减少中间生产环节的縮率损失，我们要求高縮拉断条的装筒高度不能超过半筒。2.3输送带吸风为了将拉断机生产的高縮条热量及时散发，我们在拉断机出条输送带处设计了一个吸风装置，并采用有孔的输送带，能将高縮条的热量及时排出，对保证毛条縮率效果很好。经实验，采取这一工艺方法，生产的毛条縮率提高了0.6%。2.4高收縮条与正规条配比为了保证膨体毛条的膨松效果，我们仍然采用平时生产实际中的工艺配比，即高收縮条与正规条的重量比为45%:55%。3确定主要工艺参数拉断机制条是控制腈纶纤维縮率的关键工序，也是唯一控制纤维长度的工序。在执行一般性工艺参数的情况下，我们通过多次实验和研究，将主要工艺参数进行优化，最终确定牵伸倍数、拉断机速度、热板温度和再割区隔距，发明出一套生产超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条的新工艺。在保证和提高毛条缩率的情况下，使腈纶毛条其它指标要求满足纺织行业标准FZ/T53002—2000的要求。3.1确定牵伸倍数、电热板温度和再割区隔距拉断机的热牵伸区是保证毛条产品縮率的关键区域，由于腈纶丝束本身存在縮率而断裂伸长率并不高，因此合理选择热牵伸区的牵伸倍数及热板温度尤为重要，既要保证毛条产品的縮率，又要保证腈纶丝束在拉断机上的成条效果。而再割区隔距的选择包括后再割隔距和前再割隔距两方面，主要从下列因素考虑一是控制拉断条中的最长纤维长度；二是控制纤维的长度分布；三是在正常工艺条件下，丝束中各根单丝几乎全部在主拉断区开始发生断裂，为降低机台工作负荷和皮辊罗拉的握持力，主拉断区和后再割区选择较大的隔距。经实验，为达到最优的毛条縮率和纤维平均长度偏差率，选择牵伸倍数、电热板温度和再割区隔距如下表表2实验工艺参数与毛条质量指标数据热拉伸倍数预拉牵伸倍数热板温度后再割隔距前再割隔距毛条缩率纤维平均长度偏差率1.301.22135°C125mm110mm38%+1而且拉断工序生产容易操作，出条质量好。3.2确定电热板温度利用同一箱高收縮腈纶丝束继续做实验，热拉伸倍数为1.3倍、预拉牵伸倍数为1.22，在电热板温度发生改变的情况下，确认对高收縮丝束制条的縮率没有影响，所以生产超高收縮膨体毛条设计在室温下进行，以减少生产电能消耗、降低运转环境温度。3.3确定冷却水阀门开度冷却水阀门开度对毛条产品的縮率有一定影响。冷却水出口温度控制在16-18°C;冷却水入口温度保持在10-14°C。温度太低，陶瓷罗拉结露而产生绕毛现象，此时应将回水阀关小，减小循环水量；若温度高于2CTC，易损坏皮辊，致使皮辊爆裂，并提高了毛条产品縮率的损失。一般生产情况下，冷却水入口阀门开度为1/2;出口阀门为全开。通过实验认为，生产超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条设计冷却水入口阀门开度为3/4;出口阀门为全开，毛条縮率如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3.4确定拉断机速度拉断机的车速对毛条产品的縮率也有影响。拉断机速度低，有利于冷却系统降低皮辊和纤维温度，但延长了拉断条在拉断机巻曲机构的停留时；拉断机车速高，皮辊和巻曲辊运转温度高，设备故障率高，毛条产品縮率稍有下降。经过实验，设计拉断机速度为160m/min。表4拉断机速度与毛条縮率实验数据<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>发明的效果超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条新工艺开发后，对纤维的可纺性没有影响；并能满足生产设备的使用要求，产品质量符合优等品标准要求。经济效益计算超高缩率(达38%)腈纶膨体毛条市场价格比常规产品高500元/吨。可以说，通过开发新产品，不但储备了技术能力，而且也增加了毛条产品的附加价值。超高收縮腈纶膨体毛条的开发具有广阔的市场前景，若能大批量生产，其经济效益和社会效益将非常好。图l拉断机制条工艺流程。图2拉断机。其中1、喂给罗拉2、后拉伸罗拉3、电热板4、前拉伸罗拉5、预拉断罗拉6、主拉断罗拉7、后再割罗拉8、前再割罗拉9、巻曲罗拉10、毛条筒11、展幅调节区12、热拉伸区13、后再割区14、前再割区具体实施例方式拉断机是由导丝机构、热拉伸机构、拉断机构、汽蒸机构、巻曲机构、吸尘机构、冷却机构、加压机构和传动机构等组成。导丝机构包括高空导丝架和立式导丝架，空中导丝架可消除装箱时造成的丝束假捻、折迭和不规则状态；立式导丝架为可定位和展幅调节区11，控制展幅》18cm。热拉伸机构包括喂给罗拉l、热拉伸区12，而热拉伸区由后拉伸罗拉2、前拉伸罗拉4、电热板3等组成，热拉伸区牵伸倍数1.30倍，电热板3温度由按钮来调节，控制在135°C。拉断机构是由预拉断罗拉5、主拉断罗拉6、后再割罗拉7，前再割罗拉8组成，再割罗拉对超长纤维进行拉断，控制纤维的长度分布，该罗拉中心距是可调的，后再割区13隔距125mm;前再割区14隔距110mm。巻曲机构是由集束器、巻曲罗拉9和巻曲箱组成，对拉断条施加压力，使纤维产生巻曲，增加纤维之间的抱合力，提高后道工序的加工性能。冷却传送带位于拉断机输出部分的后部，其作用是将拉断机出来的毛条进行冷却，以保证纤维的縮率稳定，并将条子送入毛条筒10中。拉断机的预拉断罗拉、主拉断罗拉、后再割罗拉、前再割罗拉的陶瓷辊都加工成中空式，通入B级脱盐水进行冷却，冷却水出口温度为16-18°C，以降低罗拉表面的温度和纤维縮率损失，拉断机速度为160m/min。。腈纶丝束制条工艺由拉断工序开始，先在加热下拉伸，然后在张力下冷却，强制拉断，制成具有一定收縮率的、纤维长度符合要求的、比较均匀的高收縮条；如果在拉断机出条部分加一汽蒸箱，出条经汽蒸后潜在收縮就消失了，制成了收縮率小于4%的正规毛条，盛装在条筒中进入下道工序。将拉断机下机的高收縮条和正规条按45%:55%的重量比混合，通过喂入部分的喂入架进入针梳机，进行并合、牵伸、梳理，使毛条混合均匀、平行顺直，盛装在条筒中进入二道针梳机，然后经过牵伸、梳理后巻绕成球。在实验优化工艺参数的基础上，我们进行了新工艺方法的生产应用，生产超高縮率(达38%)腈纶膨体毛条50吨，各班次产品的具体数据如下。表5超高收縮腈纶膨体毛条质量数据<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表5可知(1)23日丁班所生产超高收縮腈纶膨体毛条为一等品，是由于条重偏差为0.68g/m不符合所致，完全由于人为操作因素所致。(2)在生产的IO个班次中，仅有2个班次缩率为37%,其它班次均达到了38-39%，达到了设计要求。(3)高收縮腈纶丝束沸水收缩率指标最好达到29-30%，超高收縮腈纶膨体毛条縮率达到38。/。。(4)采用新工艺生产后，腈纶毛条的其它指标，如重量不匀率、长度偏差率、长毛率、短毛率、毛粒和毛片均满足优等品指标要求。权利要求1.一种超高缩率腈纶膨体毛条生产方法，应用拉断机制条，其特征在于(1)原料使用3.33dtex高收缩丝束和普通腈纶丝束，重量比为45％∶55％；(2)拉断机制条①拉断喂入展幅拉断工序喂入展幅≥18cm；②高缩条装筒高度高缩拉断条的装筒高度≤半筒；③输送带吸风在拉断机出条输送带处设一个吸风装置，采用有孔的输送带，将高缩条的热量及时排出；④热牵伸倍数、电热板温度和再割区隔距热牵伸倍数1.30、电热板温度135℃和再割区隔距110mm-125mm；⑤冷却水阀门开度冷却水入口阀门开度为3/4；出口阀门为全开，出口温度控制在16-18℃；⑥拉断机速度拉断机速度为160m/min。全文摘要本发明涉及一种超高缩率腈纶膨体毛条生产方法，使用3.33dtex高收缩丝束和普通腈纶丝束，重量比为45％∶55％；拉断机制条拉断工序喂入展幅≥18cm；高缩拉断条的装筒高度≤半筒；在拉断机出条输送带处设一个吸风装置，采用有孔的输送带，将高缩条的热量及时排出；热牵伸倍数1.30、电热板温度135℃和再割区隔距110mm-125mm；冷却水入口阀门开度为3/4；出口阀门为全开，出口温度控制在16-18℃；拉断机速度为160m/min；产品超高收缩腈纶膨体毛条缩率达到38％，腈纶毛条的其它指标，如重量不匀率、长度偏差率、长毛率、短毛率、毛粒和毛片均满足优等品指标要求。文档编号D01D5/12GK101643945SQ200810117889公开日2010年2月10日申请日期2008年8月7日优先权日2008年8月7日发明者唐振波,宋德福,尚印峰,伟张,李克庆,杨丽华,林向东,苗玉侠,葛彦波,苓马申请人:中国石油天然气股份有限公司