一种黑色pet纤维的纺丝装置制造方法

一种黑色pet纤维的纺丝装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开的一种黑色PET纤维的纺丝装置包括通过管道依次连接的高温干燥塔、挤出机和纺丝机，挤出机包括：带喂料室的机座；与喂料室相连通的控温管道；与控温管道相连的挤出机头；安装于控温管道和挤出机头间的静态混合器；纺丝机与挤出机之间有高温熔融管道，高温熔融管道与纺丝机的连接处安装有预过滤器；本实用新型将传统侧吹风窗口的单一控制风道改为梯度控制模式，两侧吹风风道中均设有风阀，上侧侧吹风温度由单独热交换器控制，该侧吹风窗口使PET黑丝均匀出丝，均匀冷却成型；通过增加静态混合器和预过滤器，使炭黑在PET熔体中充分分散，有效减少纳米颗粒团聚体，梯度侧吹风模式使PET在纺丝过程中稳定，使黑丝色泽度高。
【专利说明】
—种黑色PET纤维的纺丝装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及纺织设备领域，具体为一种黑色PET纤维的纺丝装置。

【背景技术】
[0002]PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维是一种常见的高聚物复合纤维。
[0003]在传统的纳米填料/高聚物复合纤维制备工艺中，普遍将高聚物与纳米材料通过双螺杆挤出机简单复合后即进行纺丝。由于纳米材料具有自身的团聚性能，尽管经过双螺杆挤出机的强烈剪切分散作用后，仍然在高聚物熔体中存在大量的微米级团聚颗粒，难以实现在基体中的均匀分散。因此，直接导致纺丝过程中出现组件堵塞、出丝不畅、甚至出现大量毛丝等现象。
[0004]免染色型黑丝产品作为一种典型的纳米填料/高聚物，对于炭黑颗粒在高聚物中的均匀分散有着严格的要求。实验证明，纤维的黑度直接与炭黑的粒径及纤维纤度相关，炭黑集体尺寸越小，越容易吸收光线而使反射或透射的光线越少，因此看起来黑度提高(卡博特公司特种炭黑部.合成纤维熔体着色用炭黑.合成纤维工业，1997，20 (4): 56?57.)。但是炭黑粒体或聚集体尺寸大小具有一定分布范围，粒子表面会发生微弱的光散射、折射和透射等，而且被炭黑散射的光线又会被邻近的炭黑再次吸收，所以看起来炭黑的颜色会有诸多的微妙变化。一般而言，炭黑集体尺寸越大，或纤维纤度降低时，材料的比表面积增大，对短波长光(蓝光)的吸收程度要比长波长光(红光)的吸收程度大，因此透过的光便带有红相，反之，则带有蓝相。因此制备纤度较低的高黑度纤维，是黑丝行业的一个难题。这是因为，在纤维的纺制过程中，染色颗粒在高分子基体中的分散对纤维制备的连续性和最终的色泽度均有重要影响，炭黑在纤维中发生聚集，一方面会造成纺丝组件的压力上升，使得纺丝进程不可持续；另一方面，在纤维制品中炭黑的聚集也会导致光反射和吸收的不均匀，从而使得黑度降低。
实用新型内容
[0005]本实用新型主要解决的技术问题是要提供一种提高炭黑颗粒在PET熔体中的分散度，提高黑丝纤维纺丝的稳定性的PET纤维纺丝装置。
[0006]为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种黑色PET纤维的纺丝装置，包括通过管道依次连接的高温干燥塔、挤出机和纺丝机，所述挤出机包括:
[0007]机座，所述机座内设有喂料室，所述喂料室上设有喂料进口和喂料出口 ；
[0008]控温管道，所述控温管道上设有管道进口和管道出口，所述管道进口与喂料室的喂料出口相连通；
[0009]挤出机头，安装于控温管道的管道出口处；
[0010]静态混合器，安装于控温管道的管道出口和挤出机头之间；
[0011]驱动电机，所述驱动电机的驱动轴延伸至喂料室内；
[0012]输送螺杆，与驱动电机的驱动轴联动，并延伸至控温管道内；
[0013]所述纺丝机与挤出机相连的管道为高温熔融管道，该高温熔融管道与纺丝机的连接处安装有预过滤器。
[0014]所述控温管道具有温度调节功能，控制管道内物料的保持高温但未熔融状态；所述纺丝机上设有纺丝机进口和纺丝机出口，所述纺丝机进口与挤出机的挤出机头出口之间连接有高温熔融管道，该高温熔融管道与纺丝机进口的连接处还安装有预过滤器。
[0015]本实用新型制备黑色PET涤纶长丝，是采用一定量酞菁蓝B与一定纳米粒径的炭黑作为染色剂制备PET母粒，干燥后与纯PET在线熔融纺丝。母粒的添加选择在线添加方式，即将干燥后的色母粒与纯PET初步喷射混合后一并加热并通过双螺杆进行熔融挤出，然后直接进行纺丝。在母粒制备过程中，通过安装静态混合器对物料进行混合和混炼，以及通过在纺丝机和挤出机之间添加预过滤器，将纺丝过程中残余的颗粒较大的团聚体在此截留，保证进入到纺丝箱体中的PET熔体纳米颗粒是均匀分散的，使颜料炭黑和酞菁蓝B在PET熔体中得到充分分散，并有效减少颗粒较大的颜料纳米颗粒团聚体，提高纺出黑丝的最终色泽度。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]以在线方式将色母粒与纯PET相混合，能够有效缩短工艺流程，减少生产成本；黑色PET纤维在制备过程中存在纳米颗粒团聚现象，导致染色剂炭黑和酞菁蓝B颗粒分散不充分，黑丝光泽度低，而增加静态混合器和预过滤器，使得炭黑和酞菁蓝B在PET熔体中充分分散，有效减少纳米颗粒的团聚体，纺丝稳定，所得黑丝色泽度高。
[0018]进一步的，所述输送螺杆为双螺杆，所述双螺杆的第一根螺杆与驱动电机的驱动轴联动，第二根螺杆与第一根螺杆通过传动机构联动；具体的，所述双螺杆的第一根螺杆和第二根螺杆上安装有相配合运动的传动齿轮，通过驱动电机带动第一根螺杆运动，第一根螺杆的运动通过传动齿轮使第二根螺杆运动；所述双螺杆对物料进行输送和切碎熔融作用。
[0019]进一步的，所述纺丝机包括带有纺丝腔的纺丝箱体，该纺丝腔上设有与高温熔融管道相连通的纺丝进口，该纺丝进口处还安装有计量泵；所述纺丝机的外侧安装有侧吹风组件，所述侧吹风组件具有上侧进风管道和下侧进风管道，所述上侧进风管道内安装有上风阀和热交换器，所述下侧进风管道内安装有下风阀。
[0020]所述计量泵用于控制进入纺丝机内的物料流量，根据需要控制纺出不同粗细的纤维；所述纺丝机包括经过改进的侧吹风装置，将传统侧吹风窗口的单一控制风道改变为梯度控制模式，两侧吹风窗口的进风道中分别有各自的风阀，同时上侧侧吹风温度由单独的热交换器控制，由此可以控制上下两端侧吹风窗口中风速与温度的不同调节。在传统的缓冷加热装置实际上受到下部温度较低的侧吹风窗口以及PET熔体流动引起的空气流变化导致在纺丝过程中纤维温度极不稳定。而改进后的侧吹风装置则可以在纺丝过程中，上部通风窗口设置温度较高，保持喷丝板高温，使得PET熔体经喷丝板中稳定喷出，避免了传统侧吹风因温度急剧变化导致断丝、毛丝等现象的发生，同时分段控制可以提供较为均匀的空气流动场，避免气流不均匀导致断丝。
[0021]进一步的，所述静态混合器为螺旋片式静态混合器、斜纹板式静态混合器、流道式静态混合器中的一种。静态混合器对物料主要有两个基本的作用:一是对物料的混合，即先把物料分成细流而后又混合；二是对物料的混炼作用，即不断地改变料流的流动状态，从而对料流产生一定的剪切塑化。
[0022]进一步的，所述控温管道外还套装有真空管，真空管与控温管道之间的空间保持真空状态，真空管用于对控温管道进行保温，保持管道内温度的恒定，降低成本。
[0023]进一步的，所述纺丝机处还设置有与纺丝机相配合的卷绕机，所述纺丝机纺出的丝由卷绕机进行卷绕成团。
[0024]为了提高进入纺丝箱体颜料的纯度，控制纳米颗粒的聚集程度，在纺丝过程中，除了在纺丝箱体中设置过滤元件之外，在PET熔体进入纺丝箱体前先通过预过滤器，预过滤器能够将纺丝过程中残余的颗粒较大的团聚体在此截留，保证进入到纺丝组件中的PET熔体纳米颗粒分散均匀。
[0025]本实用新型进行纺丝的方法为:将含量为lwt%粒径15_20nm的炭黑颗粒、
0.05wt%的酞菁蓝和干燥后的纯PET切片一并加入挤出机，在双螺杆的剪切作用下熔融并初步混合成PET熔体，然后将PET熔体输入静态混合器。在静态混合器中，由于PET已经处于完全熔融状态，其分子链运动相对自由，因此在静态混合器的叶片阻隔作用下很容易发生熔体交流，在熔体交流的作用下，处于微观形态的PET分子链和炭黑、酞菁蓝B颗粒发生不断的缠结与解缠结，彼此之间的相互作用力使得残余的颗粒聚集体得以分散，最终达到无机颗粒均匀分散的目的。经过静态混合器的PET熔体在挤出后经过切片、造粒得到色母粒。造粒后的色母粒需经干燥后进行纺丝，纺丝过程中，色母粒与纯PET以在线混合的方式一并进入纺丝螺杆，经管道传输后进入预过滤器，预过滤器的网状结构能够将颜料中的杂质或颗粒较大的炭黑颗粒拦截留下，使较为纯净的混合熔体均匀流出，再由纺丝组件流出。经过侧吹风通道时，由于上部侧吹风温度较高，使得流出的PET熔体流动均匀，避免因为温度急剧变化造成熔体在喷丝板孔径处聚集的现象，而分段控制的侧吹风能够提供非常均匀的空气流动场，使得纤维实现均匀冷却成型。最终制备的PET黑丝通过卷绕机卷绕成团。
[0026]本实用新型制备的涤纶长丝黑度My = 330?350，蓝色相，dM = 100?130。
[0027]本实用新型制备的涤纶长丝Ρ0Υ(预取向丝)可稳定用于后道DTY(变形纱)生产，所制备的长丝呈蓝色相，且黑度高；制备的蓝相高黑度涤纶单丝纤度低，织物手感柔软，纤维织造后免染色，色彩黑度明显，且耐磨、耐日晒、色度牢。
[0028]本实用新型采用的侧吹风装置为梯度控制侧吹风，各梯度通风道中均有独立控制风速的风阀，而上部侧吹风通风道中则配置有独立的热交换器，由此可以控制上下两端侧吹风窗口中风速与温度的不同调节。在纺丝过程中，上部通风窗口设置温度较高，保持喷丝板高温，使得PET熔体经喷丝板中稳定喷出，避免了传统侧吹风因温度急剧变化导致断丝、毛丝等现象的发生。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]图1为本实用新型一种黑色PET纤维的纺丝装置的黑色PET纤维加工顺序流程图；
[0030]图2为图1中挤出机的结构示意图；
[0031]图3中(a)为传统纺丝机侧吹风组件的结构示意图；(b)为侧吹风组件的结构示意图。

【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0033]实施例1
[0034]如图1、2、3所示，本实施例提供的是一种黑色PET纤维的纺丝装置，包括通过管道依次连接的高温干燥塔1、挤出机2和纺丝机3，所述挤出机2包括机座，所述机座内设有喂料室5，所述喂料室5上设有喂料进口和喂料出口 ；所述喂料室5的喂料出口处安装有控温管道6，所述控温管道6上设有管道进口和管道出口，所述管道进口与喂料室5的喂料出口相连通，所述控温管道6外还套装有真空管9，真空管9与控温管道6之间的空间保持真空状态；所述控温管道6的管道出口处安装有挤出机头7 ;所述控温管道6的管道出口和挤出机头之间还安装有螺旋片式静态混合器10 ;所述喂料室5上安装有驱动电机8，所述驱动电机8的驱动轴延伸至喂料室5内；所述喂料室5内还安装有双螺杆4，并延伸至控温管道6内，其中第一根螺杆与驱动电机8的驱动轴联动，第二根螺杆与第一根螺杆通过传动机构联动；所述纺丝机3上设有纺丝机进口和纺丝机出口，所述纺丝机进口与挤出机2的挤出机头7出口之间连接有高温熔融管道，该高温熔融管道与纺丝机进口的连接处还安装有预过滤器11 ;所述纺丝机3包括带有纺丝腔的纺丝箱体12，该纺丝腔上设有与高温熔融管道相连通的纺丝进口，该纺丝进口处还安装有计量泵13 ;所述纺丝机3的外侧还设置有改进型梯度侧吹风组件与纺丝机相配合的卷绕机14，所述纺丝机3纺出的丝由卷绕机14进行卷绕；所述侧吹风组件具有上侧进风管道和下侧进风管道，所述上侧进风管道内安装有上风阀151和热交换器16，控制上侧导流孔板171中吹出风的风速与温度，所述下侧进风管道内安装有下风阀152，控制下侧导流孔板172中吹出风的风速，当PET纤维从计量泵13中流出时，由于纺丝箱体12温度较高，导流孔板中吹出的气流温度较低，在重力作用下形成均匀的长丝。
[0035]其中螺旋片式静态混合器10还可通过斜纹板式静态混合器或流道式静态混合器进行替换。
[0036]本实施例进行纺丝的方法为:将含量为lwt%粒径15_20nm的炭黑颗粒、0.05wt%的酞菁蓝和干燥后的纯PET切片一并加入挤出机2，在双螺杆4的剪切作用下熔融并初步混合成PET熔体，然后将PET熔体输入螺旋片式静态混合器10。在螺旋片式静态混合器10中，由于PET已经处于完全熔融状态，其分子链运动相对自由，因此在螺旋片式静态混合器10的叶片阻隔作用下很容易发生熔体交流，在熔体交流的作用下，处于微观形态的PET分子链和炭黑、酞菁蓝B颗粒发生不断的缠结与解缠结，彼此之间的相互作用力使得残余的颗粒聚集体得以分散，最终达到无机颗粒均匀分散的目的。经过螺旋片式静态混合器10的PET熔体在挤出后经过切片、造粒得到色母粒。造粒后的色母粒需经干燥后进行纺丝，纺丝过程中，色母粒与纯PET以在线混合的方式一并进入纺丝螺杆，经管道传输后进入预过滤器11，预过滤器11的网状结构能够将颜料中的杂质或颗粒较大的炭黑颗粒拦截留下，使较为纯净的混合熔体均匀流出，再由纺丝箱体12内计量泵13流出。经过导流孔板17时，由于上部侧吹风系统中热交换器16控制侧吹风温度较高，使得流出的PET熔体流动均匀，避免因为温度急剧变化造成熔体在喷丝板孔径处聚集的现象，而分段控制的侧吹风分别通过风阀21能够提供非常均匀的空气流动场，使得纤维实现均匀冷却成型。最终制备的PET黑丝通过卷绕机卷绕成团。
[0037]本实施例制备的涤纶长丝黑度My = 330?350，蓝色相，dM = 100?130。
[0038]本实施例提供的一种黑色PET纤维的纺丝装置具有以下有益效果:以在线方式将色母粒与纯PET相混合，能够有效缩短工艺流程，减少生产成本；黑色PET纤维在制备过程中存在纳米颗粒团聚现象，导致染色剂炭黑颗粒分散不充分，黑丝光泽度低，而增加静态混合器和预过滤器，使得炭黑在PET熔体中充分分散，有效减少纳米颗粒的团聚体，纺丝稳定，所得黑丝色泽度高；而阶梯控制侧吹风系统的方式，一方面能够使得组件表面温度变化温和，使得纤维稳定形成，另一方面，在均匀控制的空气流动场中，PET黑丝能够稳定成型，纤维生产稳定性提高。
【权利要求】
1.一种黑色PET纤维的纺丝装置，包括通过管道依次连接的高温干燥塔(I)、挤出机(2)和纺丝机(3)，其特征在于，所述挤出机⑵包括: 机座，所述机座内设有喂料室(5)，所述喂料室(5)上设有喂料进口和喂料出口 ； 控温管道￠)，所述控温管道(6)上设有管道进口和管道出口，所述管道进口与喂料室(5)的喂料出口相连通； 挤出机头(7)，安装于控温管道(6)的管道出口处； 静态混合器(10)，安装于控温管道(6)的管道出口和挤出机头(7)之间； 驱动电机(8)，所述驱动电机⑶的驱动轴延伸至喂料室(5)内； 输送螺杆(4)，与驱动电机(8)的驱动轴联动，并延伸至控温管道(6)内； 所述纺丝机(3)与挤出机(2)相连的管道为高温熔融管道，该高温熔融管道与纺丝机(3)的连接处安装有预过滤器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种黑色PET纤维的纺丝装置，其特征在于:所述纺丝机(3)包括带有纺丝腔的纺丝箱体(12)，该纺丝腔上设有与高温熔融管道相连通的纺丝进口，该纺丝进口处还安装有计量泵(13);所述纺丝机(3)的外侧安装有侧吹风组件，所述侧吹风组件具有上侧进风管道和下侧进风管道，所述上侧进风管道内安装有上风阀(151)和热交换器(16)，所述下侧进风管道内安装有下风阀(152)。
3.根据权利要求1所述的一种黑色PET纤维的纺丝装置，其特征在于:所述输送螺杆(4)为双螺杆，所述双螺杆的第一根螺杆与驱动电机(8)的驱动轴联动，第二根螺杆与第一根螺杆通过传动机构联动。
4.根据权利要求1所述的一种黑色PET纤维的纺丝装置，其特征在于:所述静态混合器(10)为螺旋片式静态混合器、斜纹板式静态混合器、流道式静态混合器中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种黑色PET纤维的纺丝装置，其特征在于:所述控温管道(6)外还套装有真空管(9)。
6.根据权利要求1所述的一种黑色PET纤维的纺丝装置，其特征在于:所述纺丝机(3)处还设置有与纺丝机相配合的卷绕机(14)。
【文档编号】D01D5/08GK204097608SQ201420310492
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】凌秉文, 李刚, 丁海涛, 胡斌, 童勇 申请人:浙江银宇纺织股份有限公司