一种PET草皮纤维长丝的生产工艺的制作方法

一种pet草皮纤维长丝的生产工艺
技术领域
1.本发明涉及纤维生产技术领域，特别是涉及一种pet草皮纤维长丝的生产工艺。


背景技术：

2.当前市面上塑料草皮所用纤维长丝一般以丙纶纤维为主，日晒牢度较低，使用一段时间后容易老化、变色，需要时常更换，但由于其本身价格价高，导致塑料草皮使用成本较高，不利于成本控制。此外，塑料草皮纤维要求采用粗旦纤维，常规工艺较难对其进行完全冷却，而冷却和牵伸过程决定了丝条的结构和性能以及织物的性能，因此必须进一步改进生产工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种pet草皮纤维长丝的生产工艺，所得纤维具有强度高、耐日晒、染色性能好等特点，能够替代丙纶作为制造塑料草皮的原料，有利于提升草皮使用寿命，降低使用成本。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种pet草皮纤维长丝的生产工艺，包括以下步骤：
6.(a)pet切片原料经投料仓、干燥高位料仓后下料至结晶床，进行结晶干燥，控制切片含水率在25ppm以下；
7.(b)将结晶干燥后的切片输送至螺杆挤压机熔融、挤出，然后经计量泵计量后送入纺丝箱中进行纺丝；纺丝箱包括纺丝箱体及含有喷丝板的纺丝组件，喷丝板的喷丝孔截面呈毛虫形、扁平形或扁平中孔形；
8.(c)所得初生丝经三段侧吹风冷却后上油集束处理，经冷却辊机构喂入后进入第一喂入辊、第一牵伸辊、第二牵伸辊牵伸定型，再经卷绕成型处理，得到纤度600-1200d、孔数5-40的成品丝。
9.步骤(a)中，pet切片原料的特性粘度为0.8-0.9dl/g。
10.步骤(a)中，结晶温度为180-185℃，风量为45hz；干燥温度为165-170℃，干燥风露点控制在-85℃以下，干空气压力控制在0.15-0.18mpa，干燥时间为10h。
11.步骤(b)中，螺杆挤压机各区工艺温度为：第一区280-285℃、第二区285-290℃、第三区290-295℃、第四区295-300℃、第五区295-300℃、第六区295-300℃。
12.步骤(b)中，纺丝时纺丝组件压力为15.5-16mpa，纺丝箱体温度控制在297.5-298.5℃。
13.步骤(b)中，纺丝组件采用180g的15目金属砂作为过滤材料，金属砂层中设有一40目单层网。
14.纺丝组件还包括设于喷丝板上的600目五层滤网。
15.步骤(c)中，侧吹风冷却成型区域分为长度为0.6、0.8、0.7m三段，第一段风速为0.85m/s，第二段风速为1.5m/s，第三段风速为0.85m/s；各段风温度均在20-23℃，湿度控制
在85-95％，风压600kpa。
16.步骤(c)中，上油率控制在1.3-1.35％。
17.步骤(c)中，冷却辊辊面温度控制在15-17℃，速度为1280-1300m/min，绕丝圈数为10圈；第一喂入辊速度为1345-1360m/min，温度控制在104-106℃，绕丝圈数8圈；牵伸倍数为控制为1.05-1.08；第一牵伸辊速度为2020-2040m/min，温度控制在129-131℃，绕丝圈数7圈，牵伸倍数为控制为1.50-1.53；第二牵伸辊速度为4060-4075m/min，温度控制在174-176℃，绕丝圈数6圈，牵伸倍数为控制为2.0-2.05；卷取成型速度为3995-4010m/min。
18.本发明的有益效果是：通过改变喷丝板结构、三段式侧吹风工艺、冷却辊牵伸工艺的优化改进，制备出强度高、耐日晒、染色性能好的pet纤维长丝，能够替代丙纶作为制造塑料草皮的原料，提升了草皮使用寿命，降低了使用成本。
附图说明
19.图1为本发明的单个喷丝孔截面示意图；(a)表示毛毛虫结构，(b)表示扁平形结构，(c)表示扁平中孔形结构；
20.图2为本发明的冷却辊机构的结构图。
21.图中：第一架体1、第一侧板11、开口111、滑槽112、第二侧板12、第三侧板13、连板14、第一电机15、a轴16、a齿轮161、第二电机17、b轴18、b齿轮181、第二架体2、冷却辊3、外辊体31、辊轴311、滑轨312、辊齿轮313、内辊体32、凸环321、连接柱33、搅拌件4、主轴41、轴齿轮411、通孔412、连接盘42、凹槽421、搅拌桨43、转动接头5、连轴套6。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
23.实施例1
24.一种pet草皮纤维长丝的生产工艺，包括以下步骤：
25.(a)pet切片原料经投料仓、干燥高位料仓后下料至结晶床，进行结晶干燥，控制切片含水率在25ppm以下；pet切片原料的特性粘度为0.8dl/g；结晶温度为185℃，风量为45hz；干燥温度为168℃，干燥风露点控制在-85℃以下，干空气压力控制在0.18mpa，干燥时间为10h。
26.(b)将结晶干燥后的切片输送至螺杆挤压机熔融、挤出，然后经计量泵计量后送入纺丝箱中进行纺丝；纺丝箱包括纺丝箱体及含有喷丝板的纺丝组件，喷丝板的喷丝孔截面呈毛虫形；螺杆挤压机各区工艺温度为：第一区282℃、第二区288℃、第三区294℃、第四区297℃、第五区298℃、第六区298℃。
27.纺丝时纺丝组件压力为16mpa，纺丝箱体温度控制在297.5℃。
28.纺丝组件采用180g的15目金属砂作为过滤材料，金属砂层中设有一40目单层网。
29.纺丝组件还包括设于喷丝板上的600目五层滤网。
30.(c)所得初生丝经三段侧吹风冷却后上油集束处理，上油率控制在1.3％；经冷却辊机构喂入后进入第一喂入辊、第一牵伸辊、第二牵伸辊牵伸定型，再经卷绕成型处理，得到成品丝。
31.侧吹风冷却成型区域分为长度为0.6、0.8、0.7m三段，第一段风速为0.85m/s，第二
段风速为1.5m/s，第三段风速为0.85m/s；各段风温度均在22℃，湿度控制在85％，风压600kpa。
32.冷却辊辊面温度控制在16℃，速度为1290m/min，绕丝圈数为10圈；第一喂入辊速度为1355m/min，温度控制在105℃，绕丝圈数8圈；牵伸倍数为控制为1.05；第一牵伸辊速度为2035m/min，温度控制在129℃，绕丝圈数7圈，牵伸倍数为控制为1.50；第二牵伸辊速度为4065m/min，温度控制在174℃，绕丝圈数6圈，牵伸倍数为控制为2.0；卷取成型速度为4000m/min。
33.实施例2
34.一种pet草皮纤维长丝的生产工艺，包括以下步骤：
35.(a)pet切片原料经投料仓、干燥高位料仓后下料至结晶床，进行结晶干燥，控制切片含水率在25ppm以下；pet切片原料的特性粘度为0.9dl/g；结晶温度为185℃，风量为45hz；干燥温度为170℃，干燥风露点控制在-85℃以下，干空气压力控制在0.18mpa，干燥时间为10h。
36.(b)将结晶干燥后的切片输送至螺杆挤压机熔融、挤出，然后经计量泵计量后送入纺丝箱中进行纺丝；纺丝箱包括纺丝箱体及含有喷丝板的纺丝组件，喷丝板的喷丝孔截面呈扁平形；螺杆挤压机各区工艺温度为：第一区285℃、第二区290℃、第三区295℃、第四区300℃、第五区300℃、第六区300℃。
37.纺丝时纺丝组件压力为16mpa，纺丝箱体温度控制在298.5℃。
38.纺丝组件采用180g的15目金属砂作为过滤材料，金属砂层中设有一40目单层网。
39.纺丝组件还包括设于喷丝板上的600目五层滤网。
40.(c)所得初生丝经三段侧吹风冷却后上油集束处理，上油率控制在1.35％；经冷却辊机构喂入后进入第一喂入辊、第一牵伸辊、第二牵伸辊牵伸定型，再经卷绕成型处理，得到成品丝。
41.侧吹风冷却成型区域分为长度为0.6、0.8、0.7m三段，第一段风速为0.85m/s，第二段风速为1.5m/s，第三段风速为0.85m/s；各段风温度均在23℃，湿度控制在95％，风压600kpa。
42.冷却辊辊面温度控制在17℃，速度为1300m/min，绕丝圈数为10圈；第一喂入辊速度为1345m/min，温度控制在106℃，绕丝圈数8圈；牵伸倍数为控制为1.08；第一牵伸辊速度为2040m/min，温度控制在131℃，绕丝圈数7圈，牵伸倍数为控制为1.53；第二牵伸辊速度为4070m/min，温度控制在174℃，绕丝圈数6圈，牵伸倍数为控制为2.05；卷取成型速度为4010m/min。
43.实施例3
44.一种pet草皮纤维长丝的生产工艺，包括以下步骤：
45.(a)pet切片原料经投料仓、干燥高位料仓后下料至结晶床，进行结晶干燥，控制切片含水率在25ppm以下；pet切片原料的特性粘度为0.85dl/g；结晶温度为180℃，风量为45hz；干燥温度为165℃，干燥风露点控制在-85℃以下，干空气压力控制在0.18mpa，干燥时间为10h。
46.(b)将结晶干燥后的切片输送至螺杆挤压机熔融、挤出，然后经计量泵计量后送入纺丝箱中进行纺丝；纺丝箱包括纺丝箱体及含有喷丝板的纺丝组件，喷丝板的喷丝孔截面
呈扁平中孔形；螺杆挤压机各区工艺温度为：第一区280℃、第二区285℃、第三区290℃、第四区295℃、第五区295℃、第六区295℃。
47.纺丝时纺丝组件压力为15.5mpa，纺丝箱体温度控制在298℃。
48.纺丝组件采用180g的15目金属砂作为过滤材料，金属砂层中设有一40目单层网。
49.纺丝组件还包括设于喷丝板上的600目五层滤网。
50.(c)所得初生丝经三段侧吹风冷却后上油集束处理，上油率控制在1.35％；经冷却辊机构喂入后进入第一喂入辊、第一牵伸辊、第二牵伸辊牵伸定型，再经卷绕成型处理，得到成品丝。
51.侧吹风冷却成型区域分为长度为0.6、0.8、0.7m三段，第一段风速为0.85m/s，第二段风速为1.5m/s，第三段风速为0.85m/s；各段风温度均在20℃，湿度控制在85％，风压600kpa。
52.冷却辊辊面温度控制在15℃，速度为1280m/min，绕丝圈数为10圈；第一喂入辊速度为1360m/min，温度控制在104℃，绕丝圈数8圈；牵伸倍数为控制为1.05；第一牵伸辊速度为2020m/min，温度控制在131℃，绕丝圈数7圈，牵伸倍数为控制为1.53；第二牵伸辊速度为4060m/min，温度控制在176℃，绕丝圈数6圈，牵伸倍数为控制为2.0；卷取成型速度为3995m/min。
53.各实施例制备的纤维性能如下表所示。
54.项目指标要求实施例1实施例2实施例3条干均匀度cv％3.0-6.05.54.95.7纤度(dtex)666-670667668670断裂强度(cn/dtex)7.5-9.08.58.88断裂伸长率％15-2519.221.320.7含油率％1.2-1.51.321.41.35沸水收缩率％3-74.54.74.5染色等级4.04.04.04.0
55.纺丝得到的初生纤维，需经过后续冷却、牵伸定型等加工以完善其结构，增加其力学性能。现有技术中通常采用在冷却辊内通入冷却水进行冷却固化定型，但现有的冷却辊内部只设置了一根螺旋管道，进水管道和出水管道之间的距离较远，使水的流动距离拉长，导致进水管道和出水管道之间的温度差异较大，这样不同区域的丝束降温不均匀，成品丝性能差别较大，质量不稳定，并且从冷却辊出来的丝束温度低的部分下垂严重，易缠绕在导丝轮上，产生较多的废丝，严重影响成品率。
56.如图2所示，本发明各实施例采用的冷却辊机构包括机架、转动安装在机架两侧之间的冷却辊3和穿入冷却辊3内的搅拌件4，所述搅拌件4与冷却辊3为相向转动设置，所述冷却辊3包括内外间隔设置的内辊体32和外辊体31，所述内辊体32与外辊体31之间的空间形成冷却水通道，所述搅拌件4包括主轴41、固装在主轴41内端的连接盘42和固定在连接盘42外侧的若干圆周均布的搅拌桨43，所述主轴41为中空结构，所述主轴41外端通过转动接头5与外界进水管连接，主轴41内腔与冷却水通道连通，所述内辊体32一端与连接盘42转动连接，连接盘42与外辊体31一端间隔设置，所述内辊体32另一端通过圆周分布的连接柱33与外辊体31固连，所述外辊体31包括位于另一端的中空辊轴311，所述辊轴311通过转动接头5
与外界出水管连接。
57.所述机架包括位于冷却辊3两侧的第一架体1和第二架体2，所述第一架体1包括由内至外设置的第一侧板11、第二侧板12和第三侧板13，所述第二侧板12上固定穿设有连轴套6，所述外辊体31转动穿过第一侧板11且连轴套6内端伸入连轴套6并与连轴套6转动连接。连轴套6内端开口的中空结构，为进一步保证连轴套6的安装稳定性，所述第二侧板12和第三侧板13间设置横向连板14，连轴套6外端固定在连板14上。外辊体31外壁凸起形成环形滑轨312，第一侧板11上设有供外辊体31穿过的开口111，所述开口111内壁凹陷形成与滑轨312转动套合的环形滑槽112。
58.所述第一架体1内设有第一电机15，所述第一电机15通过齿轮结构驱动冷却辊3转动。所述第一电机15上连接有a轴16，a轴16转动安装在第一侧板11与第二侧板12之间，a轴16上固定套设有a齿轮161，所述外辊体31上固定套设有与a齿轮161啮合的辊齿轮313。
59.所述主轴41转动穿过连轴套6与第三侧板13，所述第一架体1内设有第二电机17，所述第二电机17通过齿轮结构驱动主轴41转动。所述第二电机17上连接有b轴18，b轴18外端与第三侧板13转动连接，b轴18上固定套设有b齿轮181，所述主轴41上固定套设有与b齿轮181啮合的轴齿轮411。
60.所述主轴41内端圆周分布有通孔412，主轴41内腔通过通孔412与冷却水流道连通。
61.所述内辊体32一端外壁凸起形凸环321，所述连接盘42上设有与凸环321滑动连接的环形凹槽421。
62.所述辊轴311转动穿过第二架体2，辊轴311内腔与冷却水通道连通。内辊体32另一端利用连接柱33的连接设置，相邻连接柱33之间能够供冷却水流出。
63.本发明冷却辊机构在不影响辊体转动的前提下，设置直通型冷却水流道，缩短水流动距离，减少进出口温差，通过主轴41通入冷却水，利用搅拌件4对冷却水进行搅拌使得辊体内各处冷却水温度一致，有效改善了冷却效果，使得丝束受热均匀，同时当冷却水温度略高时，还可以通过搅拌件4的搅拌快速散热，保证冷却水温度符合要求，具有温度快速调节功能。以实施例1的方法采用常规冷却辊进行生产，发现断裂断裂强度普遍在7.0-7.5之间，批量生产过程中采用改进后的冷却辊成品率要高5.24％。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。