聚乙烯醇长丝制备流水线的制作方法

本实用新型属于用不饱和醇聚合物合成聚合物人造长丝及类似物技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇长丝制备流水线。

背景技术：

随着科学技术的飞速发展和高科技产业群体的形成，世界高科技纤维已迎来发展的新时机。高科技纤维是指依靠高技术和纤维科学最新的基础理论概念研制成功的具有高性能和高功能性的一系列新纤维(“高科技纤维概论”，王曙中等，上海：中国纺织大学出版社，第1-10页，公开日1991年01月31日)。高科技纤维又称为特种纤维，按照性能可分为以下五类：高强高模纤维、耐高温纤维、耐强腐蚀类纤维、阻燃纤维和功能纤维，其中，高强高模纤维最为重要。高强高模纤维是支撑高科技产业发展的重要基础材料，可广泛应用于航空航天、电子信息、桥梁建筑、深海开发、运动器材、交通、防护等高科技产业领域(“高强高模纤维在高科技产业领域中的应用”，郭晓玲等，产业用纺织品，2002年第20卷第4期总139期，第26-29页，公开日2002年12月31日)。

高强高模聚乙烯醇纤维是重要的高性能高分子材料，与尼龙、聚酯、高强力粘胶纤维等比较，具有强度高、模量大、延伸度低、耐冲击强度高、抗蠕变性能好、耐候性好、吸水性好、耐酸、耐碱、耐磨、导水性优异等优势，在工程中可起到加筋、隔离、保护、排水及防漏作用，可用作轮胎帘子线、绳索、过滤布、水泥包装袋、水泥增强材料、抗寒纱、石棉替代品、涂层覆盖材料等。因此，对高强高模聚乙烯醇纤维的研究一直是聚乙烯醇纤维行业的重要课题(“高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维的研究进展”，李明星等，合成纤维，2003年第1期，第 21-23页，公开日2003年12月31日；“高强高模聚乙烯醇纤维的研究进展”，黄平，合成纤维工业，2001年第24卷第5期，第26-30页，公开日2001年10 月31日)。

聚乙烯醇(英文简称PVA)纤维是合成纤维的重要品种，在轻工业、农业、渔业、医学等领域都有着广泛应用。服装用PVA纤维的染色性、弹性和耐水性较差，易褶皱。因此，自20世纪70年代以来，聚乙烯醇纤维逐渐从服用领域转向工农业、渔业和医学等方面，产业用和功能性纤维的比例不断增大。高强高模聚乙烯醇纤维的开发应用是目前聚乙烯醇及其纤维工业发展的主要动向之一(“高强高模聚乙烯醇纤维的研究进展”，黄平，合成纤维工业，2001年第24卷第5 期，第26-30页，公开日2001年10月31日)。

纤维断裂的微观机理，一般有分子链滑移和分子链断裂两种说法，其共同点是假设纤维中的分子链是沿纤维轴平行取向排列，应力在纤维横截面上均匀分布。所以，纤维的强度主要取决于纤维截面上大分子链数目、化学键能和链伸展的均匀性。因此，高分子量、分子链高度伸直取向和充分结晶，是制造高强高模纤维的三个基本理论条件。纺丝是制造高强高模量聚乙烯醇纤维的关键，因为只有结构均匀、分子间和分子内缠结少、低结晶或不结晶的初生纤维，才有好的可拉伸性，从而进行高倍拉伸，使大分子充分取向和结晶，才可制成高强高模量纤维(“聚乙烯醇纤维应用与研究进展”，赵兴等，天津纺织科技，2007年第1 期，第9-14页，公开日2007年12月31日)。

聚乙烯醇是一种含多羟基的线性聚合物，制备高强高模聚乙烯醇纤维通常采用完全醇解的高聚合度聚乙烯醇。然而，其熔点与分解温度十分接近，熔融和分解同时发生，无法直接进行熔融加工，制备聚乙烯醇纤维通常采用湿法纺丝和干法纺丝。

如公开号为CN103305955A的专利文献公开了一种聚乙烯醇长丝纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)聚乙烯醇纺丝原液制备：将聚合度在200-3000，醇解度在50-100的聚乙烯醇投入带有1000L-3000L水介质的溶解机中，并在 90℃-130℃条件下，配制成浓度在10％-80％之间的纺丝原液；(2)计量：纺丝原液经过第二过滤器计量，第二过滤器供给量为0.1-50ml/转，第二过滤器采用长轴集中传动，第二过滤器及其进出管道安装在密闭的保温箱内，保温箱温度控制在60℃-150℃；(3)纺丝：纺丝采用湿法纺丝，纺丝原液从喷丝帽喷出进入凝固液中，纺丝原液的喷出速度在0.1-50m/min，喷丝帽的孔数在1-5000孔； (4)凝固：从喷丝帽喷出的细小液柱浸泡在由200g/l-500g/l的无机盐、 0.10g/l-40g/l的酸组成的凝固液中，细小液柱凝固成丝，凝固液温度为0-100℃； (5)二次凝固：凝固后的纤维进入含有200g/l-500g/l的无机盐、0.10g/l-40g/l 的酸组成的混合液中进行二次凝固形成初生纤维，混合液的温度为50-100℃，同时初生纤维在混合液内进行湿热拉伸形成丝束，湿热拉伸由一对牵伸辊组成，其轴线成1°-15°夹角，丝束在牵伸辊上成螺旋状缠绕，牵伸倍数为1-5倍；牵伸辊传动采用集中长轴变频传动；(6)水洗：丝束在水洗槽中进行水洗，去除盐分，水洗槽水溶液温度为40℃-100℃，在水洗过程中同时进行拉伸，牵伸倍数为1-5倍，水溶液采用蒸汽或电集中加热，水洗槽长度为1m-15m，水洗槽的出口设有刮液装置以去除丝束多余的水分；(7)烘干：烘干由一对热板和一对热辊组成，热板长度1m-10m，丝束先进入热板，在热板中大部分水分被蒸发，然后丝束进入热辊，进热辊的温度控制在50℃-200℃，出热辊温度控制在 150℃-230℃；热辊传动采用集中长轴变频传动；(8)上油：为保持丝束后续工序的顺利进行需对丝束作上油处理，采用浓油剂上油，丝束上油率在0.1％-5％之间；(9)第一次卷绕：采用平行卷绕或高速离心罐加捻卷绕，将上油后的丝束制得聚乙烯醇长丝纤维；(10)热板拉伸：采用全拉伸丝的加工技术装置，聚乙烯醇长丝纤维在热板中进行加热，热板长度在1m-10m之间，热板温度控制在 50℃-300℃，使聚乙烯醇长丝纤维达到玻璃化温度，聚乙烯醇长丝纤维由于前后罗拉的速度差而进行高倍拉伸，拉伸倍数控制在1-10倍，制得高强高模聚乙烯醇长丝纤维；(11)加捻：对高强高模聚乙烯醇长丝纤维进行加捻处理，纤维的捻数控制在10-1000捻/米；(12)第二次卷绕：根据客户的需要对高强高模聚乙烯醇长丝纤维采用高速离心罐卷绕或平行卷绕成定重的丝饼。该工艺能够实现不同品质长丝纤维的生产，然而，其工艺复杂，工序繁杂，需要二次卷绕成型，且制得的纤维强度不高。

又如公开号为CN1031727A的专利文献公开了一种维纶长丝生产工艺，包括下述步骤：

(1)制备pH值为3-6.5，按总重量计含14-20％的聚乙烯醇，按聚乙烯醇的重量计含0.8-5.5％的硼酸和0.05-1.5％的环氧乙烷类聚合物纺丝原液；(2)在碱含量为10-50克/升，Na2SO4含量为200-400克/升的水溶液凝固浴中，使用多个大型喷丝头将制备的原液纺丝，脱水交联成形，再使初生纤维经导丝盘集束，同时加以予牵伸成为经下述步骤的处理后总数为6-30万的长丝束；(3)将长丝束导入中和处理装置(3)，至少在顺序的两个中和浴糟中，丝束在每个浴糟的一对罗拉上绕1.5-4.5圈，经受含15-120克/升的H2SO4和200-400克/升的Na2SO4 的中和浴液的作用和15％-30％的中和浴牵伸作用，然后丝束在湿热牵伸浴中经 80％-150％的湿热牵伸处理；(4)接着，将丝束导入同时具有喷淋和浸泡作用的水洗装置(4)中，至少在两个顺序排布的水洗浴中，丝束在每个水洗浴的一对罗拉上绕2.5-5.5圈，罗拉上面的丝束经受喷淋洗涤，罗拉下面的丝束经受水浸洗涤，将丝束洗至按纯聚乙烯醇重量计含硼酸0.2-0.8％同时洗掉丝束中所带的 Na2SO4和H2SO4；(5)最后将丝束导入热处理装置，在此装置中，丝束首先进行 100℃-160℃的预干燥处理，再进行160℃-200℃的干燥处理，干燥时间最少为6 分钟，最后在220℃-300℃进行120％-200％的干热牵伸处理，经常规的定形处理后，得到6-30万dtex的聚乙烯醇长丝束。该方法制得的PVA长丝束的耐碱性、耐热水性好、强度高。然而，该方法制得的PVA长丝束较粗，需要进一步加工(即切断)后才能使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种聚乙烯醇长丝制备流水线，该流水线制得的聚乙烯醇长丝强度高，且不需进行进一步加工即可使用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

聚乙烯醇长丝制备流水线，包括纺丝系统(2)和卷绕装置(9)，该纺丝系统(2)连通有原料预处理系统(1)，所述纺丝系统(2)与卷绕装置(9)之间依次设置有中和处理装置(3)、水洗装置(4)、上油装置(5)、干燥装置(6)、拉伸热定型系统(7)以及冷却装置(8)，所述纺丝系统(2)产生的丝束依次经过中和处理装置(3)、水洗装置(4)、上油装置(5)、干燥装置(6)、拉伸热定型系统(7)以及冷却装置(8)后，卷绕在卷绕装置(9)上。

所述长丝是指连续的纤维，如蚕丝及化纤制丝时喷出的连续丝束(“长丝和短纤的区别”，全球纺织网，网址 https://www.tnc.com.cn/info/c-042002-d-3604814.html，公开日2017年03月27日)。

该流水线制得的聚乙烯醇长丝强度高，且不需进行进一步加工即可使用。

进一步，所述原料预处理系统(1)设置有溶解釜(11)，该溶解釜(11) 经过滤装置(12)连通有脱泡桶(13)，该脱泡桶(13)连通所述纺丝系统(2)。

进一步，所述脱泡桶(13)和纺丝系统(2)之间设置有第二过滤器(14) 和调压槽(15)。

进一步，所述纺丝系统(2)设置有喷丝板(21)和凝固浴槽(22)，所述喷丝板(21)的喷丝孔浸在凝固浴槽(22)内，所述凝固浴槽(22)的上方设置有第一导丝盘(23)与第二导丝盘(24)，所述第一导丝盘(23)与第二导丝盘 (24)对丝束起牵引作用。

进一步，所述喷丝板(21)的孔径为0.05-0.15mm，孔数为200-1500孔。

进一步，所述中和处理装置(3)与纺丝系统(2)之间设置有转向导辊(25)。

进一步，所述中和处理装置(3)与水洗装置(4)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

进一步，所述水洗装置(4)与上油装置(5)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

进一步，所述上油装置(5)与干燥装置(6)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

进一步，所述干燥装置(6)与拉伸热定型系统(7)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

进一步，所述拉伸热定型系统(7)与冷却装置(8)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

进一步，所述冷却装置(8)与卷绕装置(9)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的系统制得的聚乙烯醇长丝的强度高，断裂强度可达 12.0-14.5cN/dtex，断裂强力可达70-275N。

本实用新型的系统制得的聚乙烯醇长丝的模量高，可达280-340cN/dtex。

本实用新型的聚乙烯醇长丝不需进行进一步加工即可使用，其纤度为 500-2500dtex，单丝线密度为1.5-5.0dtex。

本实用新型的系统制得的聚乙烯醇长丝弹性好，断裂伸长率为5.5％-8.5％。

本实用新型的系统制得的聚乙烯醇长丝耐高温稳定性好，干热收缩率＜ 1.2％。

本实用新型的系统结构简单，便于实现工业化生产。

附图说明

图1为实施例1的聚乙烯醇长丝制备流水线，其中，11为溶解釜、12为过滤装置，13脱泡桶，14为第二过滤器，15为调压槽，21为喷丝板，22为凝固浴槽，23为第一导盘，24为第二导盘，25为转向导辊，3为中和处理装置，4 为水洗装置，5为上油装置，6为干燥装置，7为拉伸热定型系统，8为冷却装置， 9为卷绕装置，10为导杆或导丝器。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本实用新型的内容进行说明，但并不是本实用新型的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述实用新型内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，聚乙烯醇长丝制备流水线，包括纺丝系统(2)和卷绕装置(9)，该纺丝系统(2)连通有原料预处理系统(1)，所述纺丝系统(2)与卷绕装置 (9)之间依次设置有中和处理装置(3)、水洗装置(4)、上油装置(5)、干燥装置(6)、拉伸热定型系统(7)以及冷却装置(8)，所述纺丝系统(2)产生的丝束依次经过中和处理装置(3)、水洗装置(4)、上油装置(5)、干燥装置(6)、拉伸热定型系统(7)以及冷却装置(8)后，卷绕在卷绕装置(9) 上。

所述原料预处理系统(1)设置有溶解釜(11)，该溶解釜(11)经过滤装置(12)连通有脱泡桶(13)，该脱泡桶(13)通过管道与所述纺丝系统(2) 连通。

所述脱泡桶(13)和纺丝系统(2)之间设置有第二过滤器(14)和调压槽 (15)。

所述纺丝系统(2)设置有喷丝板(21)和凝固浴槽(22)，所述喷丝板(21) 的喷丝孔浸在凝固浴槽(22)内，所述凝固浴槽(22)的上方设有第一导丝盘(23) 与第二导丝盘(24)，所述第一导丝盘(23)与第二导丝盘对丝束起牵引作用。

所述喷丝板(21)的孔径为0.05-0.15mm，孔数为200-1500孔。

所述中和处理装置(3)与纺丝系统(2)之间设置有转向导辊(25)，所述转向导辊(25)与中和处理装置(3)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述导杆或导丝器为现有技术，本实施例不再赘述。

所述中和处理装置(3)与水洗装置(4)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述水洗装置(4)与上油装置(5)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述水洗装置(4)和上油装置(5)为现有技术，本实施例不再赘述。

所述上油装置(5)与干燥装置(6)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述干燥装置(6)与拉伸热定型系统(7)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述干燥装置(6)和拉伸热定型系统(7)为现有技术，本实施例不再赘述。

所述拉伸热定型系统(7)与冷却装置(8)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述冷却装置(8)与卷绕装置(9)之间设置有至少一个导杆或至少一个导丝器。

所述冷却装置(8)和卷绕装置(9)为现有技术，本实施例不再赘述。

采用本实施例的流水线制备聚乙烯醇长丝时，在溶解槽11中将原料混合均匀后，再经过滤装置12处理后送入脱泡桶13中，经脱泡处理制得纺丝原液；然后将纺丝原液经第二过滤器14和调压槽(15)后送入喷丝板21进行纺丝，喷出的原液进入凝固浴槽22中凝固成型，即得初生纤维；将初生纤维经速度不同的两个导盘拉伸2倍后，转向进入中和处理装置3中中和，然后进入湿热拉伸装置拉伸1.8倍，然后再置于水洗装置4中进行洗涤，经水洗处理后的纤维进入上油装置5中上油，经上油后的纤维进入干燥装置6中干燥处理，然后经干燥处理的纤维进入拉伸热定型系统7进行热拉伸和热定型处理，再在冷却装置上冷却至常温后，再在卷绕装置9上进行卷绕。

性能测试

检测实施例1制得的聚乙烯醇长丝的纤度、单丝线密度、断裂强度、断裂伸长率、断裂强力、热空气收缩率和初始模量；

其中，纤度按照《GB/T 1798-2008生丝试验方法》进行检测；

单丝线密度按照《GB/T 14343-2008化学纤维长丝线密度试验方法》中单丝线密度的检测方法进行检测；

断裂强度、断裂伸长率和初始模量按照《FZT 52023-2012高强高模聚乙烯醇超短纤维》进行检测；

断裂强力按照《GB/19975-2005高强化纤长丝拉伸性能试验方法》中断裂强力的检测方法进行检测；

热空气收缩率按照《GB/T 6505-2008化学纤维长丝热收缩率试验方法》中热空气收缩率测试方法进行检测，热空气温度为150℃，处理时间为30min；

测得实施例1制得的聚乙烯醇长丝的纤度为500-2500dtex，单丝线密度为 1.5-5.0dtex，断裂强度为12.0-14.5cN/dtex，断裂伸长率为5.5％-8.5％，断裂强力为70-275N,初始模量为280-340cN/dtex，热空气收缩率＜1.2％

由此证明，本实用新型的流水线制备的聚乙烯醇长丝强度好，模量高，弹性好，耐高温稳定性好，不需进行进一步加工即可使用。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。