一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法
【专利摘要】本发明涉及纺织染整【技术领域】，公开了一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，针对芳纶1414废丝的特性，在传统的生产流程的基础上，通过对纤维回潮率的控制、纺纱各工序温湿度控制、梳棉机针布配置、并条机速度控制和胶辊硬度配置，提供一套适用的纺纱工艺。本发明的方法，能有效地改善芳纶1414废丝短纤维的纺纱性能，保证其成纱质量。
【专利说明】一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织染整【技术领域】，涉及一种芳纶废丝的纺纱工艺，具体地涉及一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法。
【背景技术】
[0002]对位芳纶简称对位芳香族聚酰胺纤维，其中的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维，即芳纶1414，由于表现出溶致液晶性，是一种重要的主链型高分子液晶。高分子液晶的工业化是对位芳纶的另一个差别化产品浆柏纤维，它具有长度短(小于等于4_)、毛羽丰富、长径比高、比表面积大(可达7?9m2/g)等优点，可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料，其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能，在摩擦密封复合材料(代替石棉)中得到了更好的应用。某些国家浆柏的应用高达芳纶用量的96%。
[0003]美国杜邦公司1972年投产的PPTA纤维(商品名Kevlar)系列为先导的。该纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐大多数有机溶剂腐蚀的特性，且Kevlar纤维尺寸稳定性也非常好。因此，对位芳纶的特点使得它在航天工业、轮船、帘子线、通信电缆及增强复合材料等方面得到了广泛的应用。
[0004]我国的清华大学、东华大学、晨光化工研究院、上海合成纤维研究所及巴陵石化有限责任公司等单位先后开展过PPTA的合成及纺丝研究工作。“七五”期间，国家在南通投资兴建了 30吨/年的PPTA 合成中试装置，但由于存在一些技术上的问题，已于1991年停运。最近几年来，广东新会已开始试产PPTA纤维，设计能力为500吨/年，仍采用国外相近的传统生产方法，但其产品的性能及价格明显不如美国杜邦的Kevlar纤维，最近几年来仍处于中试阶段，对位芳纶由于一些关键的技术问题没有解决，仍没有实现国产化。加快其开发及产业化步伐，已成为促进我国国防军工及相关产业快速发展的迫切需要。
[0005]对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。同时，它还具有适当的韧性可供纺织加工。标准PPTA芳纶的重量比拉伸强度是钢丝的6倍，玻纤的3倍，高强尼龙工业丝的2倍；其拉伸模量是钢丝的3倍，玻纤的2倍，高强尼龙工业丝的10倍；在200°〇下经历lOOhr，仍能保持原强度的75%，在160°C下经历500hr，仍能保持原强度的95%。据此，对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料或复合结构增强材料。对位芳纶性能的缺点是压缩强度和压缩模量较低、耐潮湿和耐紫外辐射性差、表面与基体复合粘合性差。为了适应不同的应用需要，厂商开发了不同型号的对位芳纶品种，据悉俄罗斯的芳纶性能最好，芳杂环共聚芳纶是俄罗斯的强项，但其产业化水平不高，在世界市场上所占份额很少。若按性能高低排序，几种俄罗斯芳纶依次为Rusar ?、Armos ?、SVM ?、Terlon系列，其中Rusar ?系列是俄罗斯芳纶的最新品种。
[0006]对位芳纶的纺丝工艺主要有以下几种:
[0007]1、一步法制备工艺:
[0008]由于对位芳纶两步法纺丝过程复杂，生产成本较高，且硫酸有腐蚀性,对设备的要求很高，残存的浓硫酸会使纤维在纺丝过程中导致聚合物的降解，这就限制了纤维的强度和模量。为缩短流程、简化工艺，因此，人们探索出由聚合物原液直接纺丝制纤维的新工艺。
[0009]褚风奎等人的直接成纤工艺把缩聚后的聚合溶液不经纺丝，直接处理得到短纤维。该法中聚合物溶液由NMP、氯化锂、吡啶和PPTA构成，其中聚合物的浓度必须要能行成液晶态，以保证后续沉析过程的顺利进行。该工艺受搅拌速度的影响很大，一般搅拌速度增加会造成短纤维长径比增加。由该法获得的短纤维长度为I?50mm，直径为2?100 μ m。
[0010]2、两步法制备工艺
[0011]杜邦公司的Kevlar纤维用两步法工艺，其步骤如下:(I)溶解，将合成好的聚合物与冷冻浓硫酸混合，固含量约为19.4%；(2)熔融，将混合好的纺丝液加热到85°C的纺丝温度，此时形成液晶溶液；(3)挤出，纺丝液经过滤后用齿轮泵从喷丝口挤出；(4)拉伸，挤出液在一个被称为气隙的约为8mm的空气层,在气隙中进行约为6倍的拉伸；(5)凝固，液态丝条在温度为5?20°C质量分数为5%?20%硫酸的凝固浴中凝固成形；(6)水洗/中和/干燥，丝条从凝固浴出来后水洗，在160?210°C加热干燥；(7)卷绕，干的Kevlar纤维在卷筒上卷绕。此工艺的纺丝速度大于200m/min。
[0012]目前国内的芳纶纤维生产中，特别是在纺丝过程中不可避免的会产生一定数量的芳纶废丝，迫切需要解决这些废丝的综合利用问题，以降低对位芳纶纤维的生产成本。1999年Pieert公司开发了短切纤维切断机，将芳纶废料纤维切断成短切纤维而加以利用。我国上海依极公司的专利CN1456719A提到采用物理方法，利用对位芳纶布边角废料制造对位芳纶浆柏。中国石化仪征化纤股份有限公司的专利CN101440589B公开了一种预处理-联合打浆两步法由对位芳纶废丝短切纤维制备对位芳纶浆柏的方法，以对位芳纶纺丝过程中产生的芳纶废丝为原料，用纤维切断机切断后，采用先预润胀处理，然后再用造纸常规槽式打浆设备，采用两段打浆工艺直接制备对位芳纶浆柏，可有效解决对位芳纶废丝的资源化综合利用问题，也不会增加新的设备投资。
[0013]在光缆生产及使用过程中产生的回料、下脚料及废弃光缆等芳纶1414废丝经过特殊加工处理，可以成为具有一定纺纱性能的原料。经过加工处理后的芳纶1414废丝，经纤维预处理后，可以采用一般的短纤维纺纱工艺流程，经过开清棉一梳棉一并条(二道)一粗纱一细纱一络筒等工序，纺制成不同规格的纯纺或混纺纱线。但由于加工处理的芳纶废丝主要从光缆中提取，芳纶1414废丝刚性大，表面摩擦系数大，纤维抱合力差，静电严重，不能较好地符合正常纺纱的要求，因此，需要研究开发特殊的纺纱工艺。
【发明内容】
[0014]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，以克服现有技术中芳纶1414废丝刚性大，表面摩擦系数大，纤维抱合力差，静电严重所造成的难以正常纺纱的缺陷。
[0015]为了实现上述的目的，发明人针对芳纶1414废丝的特性，在传统的生产流程的基础上，提供一套适用的纺纱工艺，包括纤维回潮率的控制、纺纱各工序温湿度控制、梳棉机针布配置、并条机速度控制、胶辊硬度配置等。发明人首先是将芳纶废丝经过加工处理，先经纤维预处理，后采用经改进的一般的短纤维纺纱工艺流程，经过开清棉一梳棉一并条(二道)一粗纱一细纱一络筒等工序，纺制成不同规格的纯纺或混纺纱线。
[0016]具体的，本发明的由芳纶1414废丝短纤维制备芳纶纱线的方法，包括开清棉、梳棉、并条(二道)、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻:
[0017](I)芳纶1414废丝投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒油剂平衡后，使纤维回潮率在15%?18%之间；
[0018]优选的，所述的油剂为抗静电剂、羟基硅油与水组成的乳液。
[0019]上述技术方案中，优选的，所述的油剂中抗静电剂、羟基硅油与水的质量比为4:1 ?3:100。
[0020]上述技术方案中，进一步的，所述的羟基硅油为二甲基羟基硅油。
[0021](2)开清棉工序相对湿度控制在70%?75%之间，梳棉、并条、粗纱工序相对湿度控制在80%?85%之间，细纱工序相对湿度控制70%?75%之间。
[0022](3)锡林针布采用AC2515*01680针布，道夫针布采用AD4030*01890针布，刺辊齿条采用AT5605*05011齿条，盖板针布采用28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.5倍以上；道夫转速为10?16转/分；
[0023]优选的，所述的锡林刺辊表面线速比为2.5?2.8倍。
[0024]优选的，所述的道夫转速为13转/分。
[0025](4)并条机输出速度控制在100米/分以下；
[0026]优选的，所述的并条机输出速度为80?100米/分。
[0027](5)各牵伸工序采用硬度80度以上的胶辊。
[0028]优选的，各牵伸工序采用硬度85度的抗静电胶辊。
[0029]与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点:
[0030]1、通过适当控制投料前纤维的回潮率，并在纤维预处理过程中再加入适当的抗静电剂和平滑剂，以达到较大的纤维回潮率，并在一定的温湿度环境下平衡一定的时间，使油剂和水分均匀渗透到纤维中，提高了纤维的光滑度和抗静电性能。
[0031]2、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，适当提高前纺各道工序的相对湿度，保证纤维有适当的回潮率，降低纤维的质量比电阻，增加纤维的导电性，减少废丝纤维在各工序加工过程中的静电聚集。
[0032]3、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，梳棉工序采用大速比、大隔距、快转移、低速度的工艺，重新配置各分梳元件的针布规格，有效避免绕针布，较少棉网破边、破洞现象，保证剥棉顺利,生条质量符合纺纱要求。
[0033]4、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，将并条机的出条速度合理调整，有效避免绕罗拉缠皮辊现象，保证出条正常，熟条质量符合纺纱要求。
[0034]5、相对于常规的芳纶1414纤维纺纱，适当提高纺纱胶辊硬度，保证牵伸钳口对纤维的正常握持，减少胶辊的磨损，牵伸质量符合纺纱要求。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
[0036]实施例1
[0037]采用100%芳纶1414废丝加工纤维，经纤维预处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻等工序制得芳纶1414纱线。在本实施例中，所述的芳纶1414废丝加工纤维的切断长度为38毫米，纱线的规格和用途为芳纶1414，19.7tex三股缝纫线。
[0038]具体内容为:
[0039](I)控制投料前的纤维回潮率和给乳平衡后的纤维回潮率
[0040]投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒由江阴金风合成树脂有限公司生产的SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水组成的油剂，并经平衡24小时后，使纤维回潮率达15?18%之间。
[0041]所述油剂配方为:SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水的重量比为4:3:100。
[0042](2)各工序相对湿度的控制范围
[0043]开清棉工序相对湿度控制在70%?75%之间；梳棉、并条和粗纱工序相对湿度控制在80%?85%之间；细纱工序相对湿度控制70%?75%之间。
[0044](3)梳棉工序主要工艺措施
[0045]锡林针布采用贝卡尔特生产的AC2515*01680针布，道夫针布贝卡尔特生产的AD4030*01890针布，刺辊齿条采用贝卡尔特生产的AT5605*05011齿条，盖板针布采用贝卡尔特生产的28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.63倍；锡林与盖板的四点隔距
0.38mm、0.33mm、0.33mm、0.33mm ;道夫转速为 13 转 / 分。
[0046](4)并条机输出速度采用95米/分。
[0047](5)各牵伸工序胶辊的选择:各牵伸工序采用硬度较高的胶辊，此处采用天津市顺业纺织橡胶有限公司的SG05系列硬度为85度的胶管。
[0048]实施例2
[0049]采用100%芳纶1414废丝加工纤维，经纤维预处理、开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻等工序制得芳纶1414纱线。在本实施例中，所述的芳纶1414废丝加工纤维的切断长度为51毫米，纱线的规格和用途为芳纶1414,29.5tex 二股防割手套用纱线。
[0050]具体内容为:
[0051](I)控制投料前的纤维回潮率和给乳平衡后的纤维回潮率
[0052]投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒由江阴金风合成树脂有限公司生产的SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水组成的油剂，并经平衡24小时后，使纤维回潮率达15?18%之间；
[0053]所述油剂配方为:SN抗静电剂和二甲基羟基乳化硅油及水的重量比为4:1:100。
[0054](2)各工序相对湿度的控制范围
[0055]开清棉工序相对湿度控制在70%?75%之间；梳棉、并条和粗纱工序相对湿度控制在80%?85%之间；细纱工序相对湿度控制70%?75%之间。
[0056](3)梳棉工序主要工艺措施
[0057]锡林针布采用贝卡尔特生产的AC2515*01680针布，道夫针布贝卡尔特生产的AD4030*01890针布，刺辊齿条采用贝卡尔特生产的AT5605*05011齿条，盖板针布采用贝卡尔特生产的28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.78倍；锡林与盖板的四点隔距
0.43mm、0.40mm、0.40mm、0.40mm ;道夫转速为 13 转 / 分。
[0058](4)并条机输出速度采用80米/分。
[0059](5)各牵伸工序胶辊的选择:各牵伸工序采用硬度较高的胶辊，此处采用天津市顺业纺织橡胶有限公司的SG05系列硬度为85度的胶管。
[0060]表1:所得到的芳纶1414纱线经测试具有下表所示的主要技术指标
[0061]
【权利要求】
1.一种由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，包括开清棉、梳棉、并条(二道)、粗纱、细纱、络筒、热定捻、合纱、倍捻、热定捻，其特征在于: (I)芳纶1414废丝投料前的纤维回潮率控制在5%左右，经过纤维预处理并喷洒油剂平衡后，使纤维回潮率在15%?18%之间； (2 )开清棉工序相对湿度控制在70%?75%之间，梳棉、并条、粗纱工序相对湿度控制在80%?85%之间，细纱工序相对湿度控制70%?75%之间； (3)锡林针布采用AC2515*01680针布，道夫针布采用AD4030*01890针布，刺辊齿条采用AT5605*05011齿条，盖板针布采用28型针布；锡林刺辊表面线速比控制在2.5倍以上；道夫转速为10?16转/分； (4)并条机输出速度控制在100米/分以下； (5)各牵伸工序采用硬度80度以上的胶辊。
2.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的油剂为抗静电剂、羟基硅油与水组成的乳液。
3.根据权利要求2所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的油剂中抗静电剂、羟基硅油与水的质量比为4:1?3:100。
4.根据权利要求2所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的羟基硅油为二甲基羟基硅油。
5.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的锡林刺辊表面线速比为2.5?2.8倍。
6.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的道夫转速为13转/分。
7.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的并条机输出速度为80?100米/分。
8.根据权利要求1所述的由芳纶1414废丝短纤维制备纱线的方法，其特征在于:所述的各牵伸工序采用硬度85度的抗静电胶辊。
【文档编号】D02G3/02GK103437013SQ201310388981
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】钱俊, 王新华, 吴敏 申请人:常熟市宝沣特种纤维有限公司