生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线及其生产工艺的制作方法

本发明涉及涤纶短纤制备领域，特别涉及一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线及其生产工艺。

背景技术：

三维卷曲中空纤维由于具有重量轻、蓬松性好、保暖性好的优点，而被广泛应用于被服、玩具、无纺布等领域。

目前，公开号为cn101328636a的中国专利公开了一种三维卷曲中空纤维的生产工艺，它包括:

纺丝工艺流程：

纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→半敞开式外环吹丝束冷却→纺丝甬道→上油→卷绕机→牵引装置→喂入装置→盛丝桶往复装置→盛丝桶输送。

后处理工艺流程：

盛丝桶→集束架→上导丝架→下导丝架→五辊导丝机→浸油槽→第一牵伸机→牵伸浴槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→第三牵伸机→叠丝机→卷曲预热箱→卷曲机→丝束冷却输送机→捕结器→上硅油机→曳引机→切断机→铺丝刮平机→烘干机→打包机→成品中间库。

纺丝工段：在环吹风装置上采用了特殊设计修改，喷丝板采用特殊设计的单孔、四孔、七孔或九孔中空型喷丝板，纺丝工艺采用不对称冷却方式，使得纤维产生不均匀的冷却效果，经过后纺处理后得到螺旋型的卷曲效果。

后处理工段：在切断机前增加喷硅油机，在切断机后增加铺丝刮平机，烘干机。

纺制三维中空涤纶短纤维，其主要工艺为：将特性粘度0.64～0.67的聚酯熔体(切片)或回收瓶片进行熔融纺丝，纺丝速度在800～1250米/分之间；采用高风速，不对称冷却方式，制得的原丝束(未拉伸丝)在后处理工段中采用二道牵伸工艺。一道牵伸在第一牵伸机和第二牵伸机之间进行，二道牵伸在第二牵伸机和第三牵伸机之间进行。与普通型和高强型工艺流程不同的是拉伸后的纤维束，先经过切断再进入烘干机中进行高温松弛热定型(165～180℃)，使得纤维的三维卷曲效果得到进一步的显现和强化。

这种三维卷曲中空纤维的制备工艺的核心体现在采用不对称冷却方式，使得纤维产生不均匀的冷却效果，这种方案设备投资省，工艺相对简单，但是喷丝板出的丝束疏密程度不一，经过不对称冷却方式工艺过后，卷取性能会被影响，纤维最后的到的卷取性能、蓬松性能都有差别。

技术实现要素：

本发明的一目的是提供一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线，其具有卷曲稳定性和蓬松性均优的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线，包括按照以下步骤排列的第一原料前段：第一切片机→第一筛分→第一金属检测器→第一干燥→第一料仓→第一螺杆挤压机→第一过滤器→第一纺丝箱体→第一计量泵；

第二原料前段：第二切片机→第二筛分→第二金属检测器→第二干燥→第二料仓→第二螺杆挤压机→第二过滤器→第二纺丝箱体→第二计量泵；

第一原料前段和第二原料前段汇合至纺丝组件，并按照以下步骤排列有纺丝组件→喷丝板→环吹风→初步上油→甬道→卷绕上油机→牵引机→喂入轮→盛丝桶往复系统。

通过采用上述技术方案，利用第一原料前段和第二原料前段，可以将两种材料通过该生产线进行复合，第一原料和第二原料汇合至纺丝组件中，再进行喷丝，喷丝后的纤维可以得到两种材料的性能，再进行不对称环吹风冷却可以得到卷取性更好的纤维。

进一步设置：所述纺丝组件内位于喷丝板前序位置处设有原料汇合点。

通过采用上述技术方案，该设备在纺丝组件中，两种材料是在喷丝工艺前的纺丝组件中汇合，利用纺丝组件内的流道、过滤系统，在一个适当的位置上使两种材料的熔体相汇合，使其在同一喷丝板上喷出。

进一步设置：所述环吹风为中心外吹式环吹风装置。

通过采用上述技术方案，挤出的熔体细流由中心外吹式环吹风装置进行冷却成形；使得丝条截面上产生不均匀的微观结构，达到非对称冷却成型。

进一步设置：所述环吹风装置带有椭球状的圆筒网孔。

通过采用上述技术方案，环吹风装置带有的椭球状，可以使圆筒网孔喷出的风流具有一个弧形渐变，丝束可以在椭球的中部位置被吹的更散，冷却效果更好。

本发明的另一目的是提供一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的工艺，其具有卷曲稳定性和蓬松性均优的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种根据上述的生产线生产三维卷曲中空型涤纶短纤的工艺，按照以下步骤进行：1、切片，取两种同属聚酯系列的原料，取打包好的两种原材料切片处理，使其符合加工要求；

2、筛分，除去超长切片及未清理完毕的其他杂质；

3、金属检测，传送带上方外置磁体，配合传送带振动吸附掉隐含的金属杂质；

4、干燥，切片运入干燥气体发生器，压缩空气经分子筛干燥装置去湿，确保干切片含水率稳定在50ppm以下；

5、送料，将两种原材料从干燥气体发生器的料仓内连续送到变频控制的两个独立的螺杆挤压机中；

6、挤出，螺杆挤压机将输送的固体切片压实、熔融、混炼后成挤出成型，螺杆挤压机长径比为28:1，螺杆转速40至60圈每分钟，机头压力为25mpa；

7、过滤，熔体进入双切换过滤器中预过滤杂质，之后通过每纺丝箱一个的静态混合器，使该系统内无死角和保证聚酯熔体温度分布均匀；

8、纺丝，熔体进入纺丝箱中，纺丝箱箱体温度均为266℃-274℃，纺丝箱体内的分配管路系统保证了通过该系统到各个纺丝位的熔体停留时间相同；利用装配在每纺丝位前的针形阀可实现各纺位的单独关闭；

9、计量，熔体通过分配管路、针形阀后，经变频器传动装置控制驱动的计量泵计量，以均匀流量流入纺丝组件中，计量泵可以使熔体增压，以适应纺丝需要，计量泵转速为20至50圈每分钟；

10、纺丝组件，采用卧式计量泵传动，纺丝组件中装有过滤网、过滤芯或过滤砂等过滤材料，以滤去两种原材料熔体中的机械杂质和凝胶粒子，降低两种材料的熔体之间存在粘度差异；

11、混合，将两个熔体于位于纺丝组件内进行混合，该混合位置位于喷丝板之前；

12、喷丝，两种熔体会合后，从喷丝板细孔中挤出形成熔体细流，此步骤中，可以采用中空喷丝板，通过不同的喷丝板得到不同的初生丝，喷丝板截面直径190毫米，设置192孔；

13、环吹风，挤出的熔体细流由中心外吹式环吹风装置进行冷却成形；使得丝条截面上产生不均匀的微观结构，达到非对称冷却成型；

14、初步上油，为改善静电现象，同时增加原丝间合抱力，在纺丝吹风窗内采用狭缝式环形上油器预先给丝束适当的上油；

15、甬道，由冷却丝室内的外吹式环吹风装置进行冷却固化后，通过纺丝甬道引到卷绕面板；

16、上油，各纺丝位的丝束经过上油机的卷绕面板，由变频控制的三氧化二铝上油轮双面上油，三氧化二铝采用金属陶瓷给合剂；

17、牵引，由转向辊导向，将三十二个纺位的丝束合并成一股丝束，通过四个独立变频控制的七辊牵机牵引；（该纺丝机共有四台纺丝箱体，每只箱体有八个纺丝位，计三十二个纺位；每个纺丝位分别有一个针形阀，一只计量泵，一套驱动装置和一套纺丝组件组成）；

18、喂入机，送入变频控制的喂入机的喂入轮，落入圆形盛丝桶内；

19、盛丝桶往复系统，由plc可编程工控系统控制的盛丝筒往复机的横动小车及纵动小车进行定位控制，精确控制盛丝桶往复装置的定位及往复运动，盛丝桶往复系统使丝束均匀地铺入盛丝桶往复系统上的盛丝桶内。

通过采用上述技术方案，通过上述工艺，提供两种原料处理的前段，在将不同组分的原料通过不同前段生产线进行处理，再在纺丝组件内将两组分进行混合，由于每根单丝均是由a、b两种不同组分组成，而两者的热收缩性有差异，因而导致纤维卷曲性能不同。这种纤维本身所固有的卷曲性质经松驰热定型后会变得更加明显和稳定。

进一步设置：所述环吹风装置从中心向外吹风，吹风高度550毫米，采用圆筒网孔出风形式，吹风量850立方米每小时，环吹风温为20℃-22℃，所述环吹风湿度为75％到80％。

通过采用上述技术方案，环吹风装置从中心向外吹风，吹风高度500到600毫米，吹风高度过高丝束易出现粗细不均匀的现象，吹风高度过低，丝束卷曲程度变差，即三维卷曲效果变差，采用550毫米的吹风高度，丝束粗细均匀，卷曲性能优越；采用开放式风窗形式，吹风量800到920㎥/h，吹风量过高丝束均匀性变差，吹风量过低丝束迎风面冷却速度降低，收缩率降低，三维卷曲性能降低，吹风量采用850㎥/h，环吹风速1.4到1.5m/s；集中环吹风温为20℃-22℃，风温过低，丝束易出现裂缝，过高易造成卷曲程度变差，环吹风湿度为72％到80％，湿度影响丝束的冷却效果和卷曲度，采用75％的环吹风湿度。

进一步设置：所述环吹风装置的圆筒网孔为椭球状，网孔均匀铺设至椭球外周。

通过采用上述技术方案，环吹风装置带有的椭球状，可以使圆筒网孔喷出的风流具有一个弧形渐变，丝束可以在椭球的中部位置被吹的更散，冷却效果更好。

进一步设置：所述原料为pet切片和pbt切片。

通过采用上述技术方案，pet切片和pbt切片为同属于聚酯系列，具有相近的纺丝条件和很好的相容粘结力。

附图说明

图1是生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线的示意图；

图2是生产三维卷曲中空型涤纶短纤的工艺的工艺流程示意图；

图3是环吹风装置示意图；

图中，1、喷丝板；2、上油器；3、丝束；4、散气孔；5、气体扩散器；6、集束点；7、甬道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的生产线，包括前纺生产线。

前纺的生产线包括依次排列的切片机→筛分→金属检测器→干燥→料仓→螺杆挤压机→过滤器→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→喷丝板→环吹风→初步上油→甬道→卷绕上油机→牵引机→喂入轮→盛丝桶往复系统。

实施例2：

一种生产三维卷曲中空型涤纶短纤的工艺如下：包括前纺工艺。

前纺工艺如下：

1、切片，取两种同属聚酯系列的原料，取打包好的两种原材料切片处理，切片的颗粒大小需要工艺要求，并要均匀，使其符合加工要求；

2、筛分，除去超长切片及未清理完毕的其他杂质；除去超长切片及未清理完毕的其他杂质，原材料清理打包和切片均采用机械操作，可能存在切片不均匀或有其他类型塑料未清除的情况，切片过长在加热熔软的过程中可能存在未熔完全而凝胶的现象，而其他类型塑料的熔点与原材料不一样，如果不清除会影响干燥效果和熔体的均匀性；

3、金属检测，传送带上方外置磁体，配合传送带振动吸附掉隐含的金属杂质；回收塑料加工后形成的原材料可能含有未清除完全金属颗粒，如果不清除，会严重影响熔体均匀性还会阻塞纺丝孔，造成效率和质量的双重下降；

4、干燥，切片运入干燥气体发生器，压缩空气经分子筛干燥装置去湿，干燥10-11小时，确保干切片含水率稳定在50ppm以下，其目的一是除去切片的表面水和内部水，防止熔融过程中在较高的温度下，熔体发生大的降解，目的二是提高切片的结晶度，使切片硬度变大及软化温度变高，使其在运送过程中不易破碎磨损，在干燥中不易粘连；

5、送料，将两种原材料从干燥气体发生器的料仓内连续送到变频控制的两个独立的螺杆挤压机中；

6、挤出，螺杆挤压机将输送的固体切片压实、熔融、混炼后成挤出成型，螺杆挤压机长径比为28:1，螺杆转速40至60圈每分钟，机头压力为25mpa；

7、过滤，熔体进入双切换过滤器中预过滤杂质，之后通过每纺丝箱一个的静态混合器，使该系统内无死角和保证聚酯熔体温度分布均匀；

8、纺丝，熔体进入纺丝箱中，纺丝箱箱体温度均为266℃-274℃，纺丝箱体内的分配管路系统保证了通过该系统到各个纺丝位的熔体停留时间相同；利用装配在每纺丝位前的针形阀可实现各纺位的单独关闭；

9、计量，熔体通过分配管路、针形阀后，经变频器传动装置控制驱动的计量泵计量，以均匀流量流入纺丝组件中，计量泵可以使熔体增压，以适应纺丝需要，计量泵转速为20至50r/min；

10、纺丝组件，采用卧式计量泵传动，纺丝组件中装有过滤网、过滤芯或过滤砂等过滤材料，以滤去两种原材料熔体中的机械杂质和凝胶粒子，降低两种材料的熔体之间存在粘度差异；

11、混合，将两个熔体于位于纺丝组件内进行混合，该混合位置位于喷丝板之前；

12、喷丝，两种熔体会合后，从喷丝板细孔中挤出形成熔体细流，此步骤中，可以采用中空喷丝板，通过不同的喷丝板得到不同的初生丝，喷丝板截面直径190毫米，设置192孔；

13、环吹风，挤出的熔体细流由中心外吹式环吹风装置进行冷却成形；使得丝束截面上产生不均匀的微观结构，达到非对称冷却成型，环吹风装置从中心向外吹风，吹风高度500到600毫米，吹风高度过高丝束易出现粗细不均匀的现象，吹风高度过低，丝束卷曲程度变差，即三维卷曲效果变差，采用550毫米的吹风高度，丝束粗细均匀，卷曲性能优越；采用开放式风窗形式，吹风量800到920㎥/h，吹风量过高丝束均匀性变差，吹风量过低丝束迎风面冷却速度降低，收缩率降低，三维卷曲性能降低，吹风量采用850㎥/h，环吹风速1.4到1.5m/s；集中环吹风温为20℃-22℃，风温过低，丝束易出现裂缝，过高易造成卷曲程度变差，环吹风湿度为72％到80％，湿度影响丝束的冷却效果和卷曲度，采用75％的环吹风湿度；环吹采用圆柱式气体扩散器，扩散器侧壁均匀分布有棱型或圆形散气孔保证散气均匀，扩散器直径90到140毫米，高度40到60毫米，配合中空喷丝板的直径与喷丝孔数量而增减，采用130毫米直径50毫米高度的气体扩散器，气体扩散器由中心向外均匀散气，保证丝束均匀受风，有助于丝束整体性能统一；

14、初步上油，为改善静电现象，同时增加原丝间合抱力，在纺丝吹风窗内采用狭缝式环形上油器预先给丝束适当的上油，有利于预防丝束因静电而抱束集中，有利于纺速的提高和喷丝板孔数的增加；

15、甬道，丝束由冷却丝室内的外吹式环吹风装置进行冷却固化后，通过纺丝甬道集束然后引到卷绕面板；

16、上油，各纺丝位的丝束经过上油机的卷绕面板，由变频控制的三氧化二铝上油轮双面上油，三氧化二铝采用金属陶瓷给合剂，微气孔结构，上油膜面厚薄均匀，增加束丝保全，消除静电、减少摩擦；

17、牵引，由转向辊导向，将三十二个纺位的丝束合并成一股丝束，通过四个独立变频控制的七辊牵机牵引；（该纺丝机共有四台纺丝箱体，每只箱体有八个纺丝位，计三十二个纺位；每个纺丝位分别有一个针形阀，一只计量泵，一套驱动装置和一套纺丝组件组成）；

18、喂入机，送入变频控制的喂入机的喂入轮，落入圆形盛丝桶内；

19、盛丝桶往复系统，由plc可编程工控系统控制的盛丝筒往复机的横动小车及纵动小车进行定位控制，精确控制盛丝桶往复装置的定位及往复运动，盛丝桶往复系统使丝束均匀地铺入盛丝桶往复系统上的盛丝桶内。

前纺工艺经过上述各个步骤，将原料加工成能够进一步处理的本身存在潜在卷曲的初生丝。具体机理如下：喷丝板为中空圆形，丝束成型过程中，因采用中心外吹式环形吹风装置，骤冷环吹，当喷丝板足够大且丝束多时，冷风吹过迎风面后，不能再吹透丝束层，这样，当出丝时，每根丝的迎风面的分子取向度远远大于背风面，从而产生两面收缩率不同的效果，这就使纤维本身存在潜在卷曲，经后纺工艺的拉伸处理后，迎风面收缩大于背风面收缩，纤维呈螺旋状，热定型后，这种卷曲以纤维轴为中心作360°螺旋形旋转，使纤维占有三维空间，由于这种卷曲与纤维内部结构有关，因此卷曲波形平稳而长久。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。