一种大直径聚酯单丝生产工艺的制作方法

1.本发明涉及聚酯单丝生产技术领域，尤其是一种大直径聚酯单丝生产工艺。


背景技术：

2.大直径熔纺聚合物单丝是指直径在0.08mm至5mm之间的单根纤维，与纳米纤维、超细纤维、细旦纤维、常规纤维及常规单丝相比，其主要工艺特点是大容量的单孔熔体挤出、液体冷却、低喷头拉伸比，多级拉伸。
3.聚合物单丝具有良好的耐磨性，使用效果优于金属丝，刚性比复丝大，当用于特种织造时，可使织物在某一指定方向得到增强，低比表面积及高体积使织物不易受污染并有助于抗水解。大直径单丝可以应用于过滤行业，还被广泛应用在各种不同的领域，例如纺织工业用布、电缆外套、造纸机干燥用布、工业网带输送带、无纺布、各种工业用刷及钓鱼线等。
4.大直径聚酯单丝是涤纶工业用丝的最新产品，其主要特点是高模量低收缩。从牵伸看，高倍牵伸是制得大直径单丝的最主要特征，要达到强而韧的力学性能，需要单丝具有高结晶、高取向、高规整度的结构。
5.现有的大直径聚酯单丝，尤其是直径在0.3mm-0.5mm的聚酯单丝，在单丝强韧性方面不尽如人意，影响了其在工业纺织领域的应用前景。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种大直径聚酯单丝生产工艺，所使用所制备的聚酯单丝具有良好的断裂强度。
7.为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
8.本发明所涉及的一种大直径聚酯单丝生产工艺，包括如下步骤：
9.1)上料：将透明聚酯切片、半消光聚酯切片按照比例采用搅拌设备均匀混合，置于料斗内；
10.2)烘干除湿：将均匀混合的原料进行烘干除湿，去除水分；烘干温度控制在90-120℃，除湿时温度控制在130-160℃，烘干除湿的时间为4h；
11.3)挤出：对螺杆区、模头、计量泵、冷却水箱进行预热；所述螺杆区预热至260-305℃，所述模头、计量泵预热至295-305℃，所述冷却水箱中冷却水的温度预热至65-75℃；
12.预热之后打开计量泵，并将转速控制在10-13转/min；再打开主机进料，压力上升至8.0mpa，再控制计量泵的转速调至20.5-22转/min；将冷却水箱推至模头下方，进行分丝；
13.4)第一次延伸：将第一次延伸的速度调整至30-32m/min；
14.5)热水拉伸：控制水温在90-95℃，处理时间为5-10s；
15.6)第二次延伸：将第二次延伸的速度调整至120-130m/min；
16.7)热风拉伸：控制热风温度在230-240℃，处理时间为5-10s；
17.8)第三次延伸：将第三次延伸的速度调整至170-185m/min；
18.9)高温定型：定型烘箱的温度调整至230-240℃，处理时间为15-20s；
19.10)上油：确保每一根单丝均上油；
20.11)第四次延伸：第四次延伸的速度低于第三次延伸的速度，且高于第二次延伸的速度；
21.12)卷绕。
22.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述透明聚酯切片与半消光聚酯切片按照2：1的重量比混合。
23.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述螺杆区包括料筒一区、料筒二区、料筒三区、料筒四区和料筒五区；所述模头包括模头a和模头b；所述计量泵包括计量泵a和计量泵b；所述料筒一区预热至260-270℃，所述料筒二区、料筒三区、料筒四区、料筒五区、模头a、模头b、计量泵a、计量泵b均预热至295-305℃。
24.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述定型烘箱为三个，并且定型烘箱的温度沿聚酯单丝运行的方向先降低后升高。
25.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第四次延伸的速度为140m/min。
26.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述热水拉伸是水温是沿着聚酯单丝运行的方向逐渐降低。
27.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：在熔体进行模头之前还需经过过滤网。
28.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述生产工艺所制备的聚酯单丝的直径为0.3mm-0.5mm。
29.与现有技术相比，具有如下优点：本发明所涉及的一种大直径聚酯单丝生产工艺，采用多级延伸并且经过热水拉伸、热风拉伸和高温定型，热定型消除了单丝的内应力，进一步改善其物理机械性能。提高了所得所制备的聚酯单丝的断裂强度，并且降低了断裂伸长率，扩大了其应用前景。
附图说明
30.图1是本发明所涉及的生产工艺的流程图；
31.图2是搅拌设备的剖视示意图。
32.图中，1-固定架；2-搅拌桶；3-出料口；4-螺杆；5-投料斗；6-清料口；7-循环落料口；8-电气箱；9-驱动装置；91-电机；92-皮带；10-人梯；11-视窗；12-检修口；13-入料口。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
34.结合图1和图2，对本发明作详细说明。本实施例所涉及的一种大直径聚酯单丝生产工艺，包括如下步骤：上料
→
烘干除湿
→
挤出
→
第一次延伸
→
热水拉伸
→
第二次延伸
→
热风拉伸
→
第三次延伸
→
高温定型上油
→
第四次延伸
→
卷绕。本生产工艺所制备的聚酯单丝的直径为0.3mm-0.5mm。在本实施例中依0.3mm为例进行说明。
35.在步骤1)上料中，将透明聚酯切片、半消光聚酯切片按照比例采用搅拌设备均匀
混合，置于料斗内。具体的，所述透明聚酯切片与半消光聚酯切片按照2：1的重量比混合。亦可以根据要求进行调整。
36.所使用的搅拌设备，包括固定架1，和设置在固定架1上的搅拌桶2；所述搅拌桶2的底部呈倒锥形并且设置有两个出料口3，且每个出料口3配置有放料斗；所述的搅拌桶2的中心位置竖直设置有螺杆4，所述螺杆4的底部凸出于搅拌桶2并且与投料斗5相连接，所述螺杆4的底部还设置有清料口6；所述的搅拌桶2上还设置有循环落料口7，所述循环落料口7的一端与搅拌桶2连通，另一端向下倾斜并位于投料斗5上方，所述循环落料口7上设置有用于控制循环落料口7的电气箱8；所述螺杆4的顶部与驱动装置9相连接，所述的驱动装置9包括电机91与皮带92；电机91设置在固定架1的顶部并通过皮带92传动的方式驱动螺杆4转动；所述的搅拌桶2上还设置有人梯10，且靠近人梯10的搅拌桶2表面设置有视窗11和检修口12。
37.具体的，每个出料口3配置有放料斗，且所述的放料斗可自由移动，可以通过干燥设备吸取其两侧放料斗内搅拌均匀的颗粒进行干燥工序。进一步的，所述的搅拌桶2上还设置有人梯10，且靠近人梯10的搅拌桶2表面设置有视窗11和检修口12。在设备出故障或需要进行检修时，所述人梯10方便工作人员进行检修，视窗11可以观察搅拌桶2的内部情况，在判断具体情况后，可以在检修口12或者打开桶盖进入搅拌桶2内进行维修。
38.进一步的，所述出料口3设置在所述搅拌桶2倒锥形底部的最低端，且出料口3的轴线垂直于搅拌桶2的底部。出料口3设置在搅拌桶2倒锥形底部的最低端可以使物料能在自身重力的作用下顺利出料；出料口3的轴线垂直于搅拌桶2的底部则是使物料能完全从搅拌桶2内排出。优选的，所述的出料口3与循环落料口7可以设置在同一平面上，以保证物料的完全排出。再进一步的，所述的出料口3与循环落料口7上还设置有阀门，这样可以使得出口能在需要时才进行出料。
39.进一步的，所述投料斗5靠近螺杆4一侧设置有活动阀门，遮盖入料口13，这样可以防止加料时手触碰到螺杆，进而防止了手被转动的螺杆划伤，进而使得加料更加安全、高效。优选的，所述的活动阀门沿螺杆4运动方向可自由滑动，这样可以控制物料的进料与否：活动阀门打开时，工序正常工作；活动阀门关闭时，投料斗5可以起到储存物料的作用，循环落料口7类似于出料口。更进一步的，所述螺杆4上设置有加热系统与温度控制系统，使其能够进行初步的干燥除湿。再进一步的，所述加热系统与温度控制系统由所述电气箱8控制。这样电气箱8既可以控制物料混合，又可以控制螺杆的温控系统。优选的，所述搅拌桶2顶部铰接有桶盖，且搅拌桶2与桶盖的材质均为不锈钢。
40.图2箭头所示为物料的流动方向。
41.本搅拌装置的工作过程为：
42.当需要将物料颗粒放入到搅拌桶2内搅拌时，关闭循环物料口7及出料口的阀门，将投料斗5上的活动阀门沿螺杆4运动方向滑动打开，物料颗粒在自身重力的作用下会穿过入料口13内与螺杆4接触，其螺杆4在不断的转动过程中将物料颗粒不断的输送到搅拌筒2内，其投料斗5内的物料颗粒不断的减少。当减少到一定量时塑料颗粒自身的重力无法自发的移动到入料口13内，此时便需要工作人员用手将其拨入到入料口6内，关闭投料斗5上的活动阀门，其手在拨动的过程中活动阀门的阻挡而不会进入到入料口6内，从而使手不会与螺杆4接触，进而保护了手不会被划伤；当需要对搅拌筒2内的塑料颗粒再一次搅拌时，将活
动阀门拉开即可。需要对物料进行多次混合时，打开循环落料口7的阀门，使得物料再次流入投料斗7进入到螺杆4。
43.在完成物料的均匀混合后，关闭投料斗5上的活动阀门，首先打开出料口的阀门，使得物料落满放料斗；遇到放料斗满的情况，可以关闭出料口的阀门，打开循环物料口7的阀门，此时投料斗5可以暂时存储搅拌桶2内多余的均匀物料。
44.在步骤2)烘干除湿中，将均匀混合的原料进行烘干除湿，去除水分；烘干温度控制在90-120℃，除湿时温度控制在130-160℃，烘干除湿的时间为4h，至聚酯切片的含水率≦15
×
10-6
，波动值≦3
×
10-6
，满足在生产时要求。
45.在步骤3)挤出中，先对螺杆区、模头、计量泵、冷却水箱进行预热；所述螺杆区预热至260-305℃，所述模头、计量泵预热至295-305℃，所述冷却水箱中冷却水的温度预热至65-75℃，具体为70℃。
46.在本发明所使用的2个模头的挤出设备。所述螺杆区包括料筒一区、料筒二区、料筒三区、料筒四区和料筒五区；所述模头包括模头a和模头b；所述计量泵包括计量泵a和计量泵b；所述料筒一区预热至260-270℃，所述料筒二区、料筒三区、料筒四区、料筒五区、模头a、模头b、计量泵a、计量泵b均预热至295-305℃。
47.具体的，在本发明中，所述料筒一区预热至265℃，所述料筒二区、料筒三区、料筒四区、料筒五区分别预热至295℃、300℃、300℃、305℃。模头a、模头b分别预热至305℃，计量泵a、计量泵b均预热到305℃。
48.预热之后打开计量泵a和计量泵b，并将转速控制在10-13转/min；再打开主机进料，压力上升至8.0mpa，再控制计量泵a和计量泵b的转速调至20.5-22转/min；将冷却水箱推至模头a和模头b下方，进行分丝。在熔体进行模头之前还需经过过滤网。
49.采用水进行冷却，可以造成极迅速的冷却作用，从而缩短高聚物在最高结晶速率温度下的停留时间。熔体细液从喷丝孔中挤出后，先进入空气层，再进入冷却水中，即熔细流在较同的温度下细化，再液体冷却。在水冷却过程中，初生丝所受到的阻力比在空气中高得多。熔体细流是垂直进行冷却水箱，然后通过一定路径离开冷却水箱，是通过导丝辊改变方向，并且导丝辊与喷丝的距离，一定要超过熔体细流的固化点。在本发明中，导丝辊与喷丝板的距离为45-60cm，具体为45cm。
50.在步骤4)第一次延伸中，将第一次延伸的速度调整至30-32m/min。在第一次延伸中，采用较小的延伸倍数，可以有效避免对于截面种在较大变化的情况下，对断裂强度造成的影响。
51.在步骤5)热水拉伸中，控制水温在90-95℃，处理时间为5-10s。并且在本步骤中水温是沿着聚酯单丝运行的方向逐渐降低。即在本步骤中水槽分为三段，水温分别为95℃、93℃、90℃，每段的处理时间为2s。
52.在步骤6)第二次延伸中，将第二次延伸的速度调整至120-130m/min。具体的在本步骤中，速度为125m/min。
53.在步骤7)热风拉伸中，控制热风温度在230-240℃，处理时间为5-10s。具体的温度为235℃，处理时间为6s。
54.在步骤8)第三次延伸中，将第三次延伸的速度调整至170-185m/min，具体为180m/min。
55.在步骤9)高温定型：定型烘箱的温度调整至230-240℃，处理时间为15-20s。所述定型烘箱为三个，并且定型烘箱的温度沿聚酯单丝运行的方向先降低后升高。三个定型烘箱的温度依次为230℃、240℃、235℃。
56.在步骤10)上油：确保每一根单丝均上油。
57.在步骤11)第四次延伸：第四次延伸的速度低于第三次延伸的速度，且高于第二次延伸的速度。具体的，第四次延伸的速度为140m/min。
58.在步骤12)卷绕。
59.对所制备的聚酯单丝进行测试，单丝直径为0.3mm，圆整度大于95％，达到98％。其断裂强度达到8.9cn/dtex，达到不小于7.0cn/dtex的要求。聚酯单丝的断裂伸长率为13.4％，标准为11-15％。
60.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。