本发明属于化学纤维制造，涉及一种超细纤维长丝的连续生产方法。
背景技术：
1、在纺织行业，纤维的细度是衡量其性能和应用范围的重要指标之一。我国的纺织行业将单丝细度小于0.44dtex的纤维定义为超细纤维。
2、在超细纤维的生产方法中，直接纺丝法（即由聚合制成的高聚物熔体或溶液直接用于纺丝的方法）最简单，但很难纺制0.55dtex以下的纤维长丝。现有技术采用连续聚合直纺技术能够实现单纤维线密度0.15~0.50dtex（直径4~7μm）的超细纤维的产业化生产。
3、例如，专利cn202410081226.2（一种侧吹风生产多孔超细旦锦纶6fdy的制备方法）采用在熔融段的熔体管道设计采取分布式排列，即多根支管道均匀排列，熔体管道长度为9.5m，熔体在管道中的停留时间为10min，压力损失7~8mpa，同时保证熔体的流速及压力趋于一致；在熔体管道弯头位置加装熔体静态混合器；在熔体出口位置加装缓冲器，缓冷器温度为255~265℃；冷辊速度和熔体从喷丝板喷出的速度差，形成喷丝头牵伸，牵伸倍数dr1设定为800~900；热辊牵伸dr2设定为1.05~1.07，热辊温度设定为175~180℃。该专利实现了锦纶6纤维dpf小于0.3dtex（约6μm）的生产，但纤维的单丝直径仍较粗，远大于4μm。
4、复合纺技术作为目前应用和研究最多的制备超细纤维方法，这种方法通过两种或两种以上高聚物的复合纺丝，能够在一定程度上降低纤维的直径。例如，专利cn202010644575.2（一种以pet为岛组分的海岛纤维及其制备方法和由其形成的超细纤维）、专利cn 202010644732.x（一种以pp为岛组分的海岛纤维及其制备方法和由其形成的超细纤维）和专利cn 202010644747.6（一种以pa6为岛组分的海岛纤维及其制备方法和由其形成的超细纤维）中，均是以改性共聚酯作为海组分，分别以pet、pp、pa6为岛组分的海岛纤维。但该方法无法直接连续制备超细纤维长丝，而是需要将纺制的纤维收卷后重新进行开纤处理，使用溶剂将海岛纤维中的海的部分溶解，留下岛的部分，制备工艺复杂，且超细纤维的性能易受损伤。
5、为了解决上述超细纤维长丝不能连续制备的问题，专利cn 114134580a公开了一种静电纺丝超细纤维集束系统、方法，包括同轴设置的纺丝喷头和集束盘，纺丝喷头设置在集束盘的上部，集束盘通过联轴器和电机相连，电机旋转带动集束盘转动，集束盘的外部还设置有导向槽；集束盘的中心设置有轴，绝缘外圈、中心导电圈、绝缘内圈和轴通过粘接或热复合方式固定；中心导电圈内外边缘为光滑圆弧圆角，绝缘外圈的内边缘和绝缘内圈的外边缘为相应的光滑内圆角。集束盘的下端设置有碳刷本体,碳刷本体固定在碳刷支架上，碳刷本体内的石墨块在弹簧的作用下紧靠在集束盘的中心导电圈底部，石墨块通过导线连接设置在外部的高压静电发生器。该专利能够提高静电纺丝纤维集束的稳定性和均匀性，但该专利主要是通过集束盘将纤维接收后进行收卷，此过程收卷速度慢、纤维取向不充分。
6、专利cn 202310995651.8公开了一种熔融静电纺丝装置及采用其制备纳米纤维长丝的方法，熔融静电纺丝装置包括喷丝头，喷丝头的底部为倒圆台结构，底部的下表面设有凹槽和环绕凹槽分布的喷丝孔出口；凹槽为圆锥结构，倒圆台结构的小端和圆锥结构的底面共面，喷丝孔为毛细管结构；喷丝孔出口的直径或等效圆直径为0.06~0.8mm；喷丝孔出口与倒圆台结构的小端边缘的距离a不超过4mm，喷丝孔出口与圆锥结构的底面边缘的距离b不超过4mm；采用前述的熔融静电纺丝装置制备纳米纤维长丝时，纺丝压力为0.2~1mpa，微型多螺杆挤出机的供料量为0.2~0.8kg/h。该专利解决了喷头形成熔体射流稳定性的问题，降低了纤维断头率和僵块，但只是从喷头结构设计去解决了纺丝过程喷头熔体滴落造成飘丝形成的稳定性差问题，未解决后续纤维束连续化收卷退卷的问题，只做了简单的收卷，稳定时间小于40min，纤维强度不高，织造过程易断，纤维之间存在静电作用大，纤维间吸附并丝、叠丝严重，无法正常退卷。
7、综上所述，尽管现有技术已经能够在一定程度上制备超细纤维，但对于直径小于4μm的纤维无法长时间稳定收卷，也无法正常退卷。
8、因此，研究一种超细纤维长丝的连续生产方法，以解决现有技术中存在的问题，具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种超细纤维长丝的连续生产方法。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种超细纤维长丝的连续生产方法，首先聚合物通过螺杆挤出机加热熔融挤出后，通过微型计量泵输送至喷丝头，经喷丝孔挤出后的熔体在静电场和气流场的作用下向下喷丝，然后喷出的纤维长丝在旋转气流的作用下进行加捻集束，加捻集束后的纤维长丝再通过内部中空的静电消除器消除纤维长丝表面因与空气摩擦产生的静电荷，之后再依次对消除表面静电荷后的纤维长丝进行上油与热辊牵伸，最后将牵伸后的丝束进行卷绕得到超细纤维长丝；
4、超细纤维长丝的单丝直径为1~3μm（0.02~0.08dtex），连续收卷时间不低于1h，且能正常退卷（即退卷过程纤维无损伤或拉伸变形），退卷速度为300m/min以上；
5、加捻集束时的气流压力为0.3~0.9mpa，加捻气流量为600~1200l/min。
6、气流压力高于0.9mpa，压力过大，纤维容易被高压气体吹断；气流压力低于0.3mpa，压力过小，纤维加捻不充分，纤维出现断续分散未抱合的现象。加捻气流量大于1200l/min，纤维丝路上的气流过大，束丝抖动严重，纺丝稳定差，易断头；加捻气流量小于600l/min，气流过小，喷丝头下方气流场的气体流速过小，纤维容易在旋转气流发生器中发生堆积，无法连续。
7、作为优选的技术方案：
8、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚酯、液晶聚酯、聚乳酸、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺和聚醚酰亚胺的一种以上。
9、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，螺杆挤出机为单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的转速为5~20r/min、直径为8~35mm、长径比为15~26:1。
10、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，螺杆挤出机的加工温度为180~360℃。
11、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，喷丝头的喷丝孔个数为100~300，喷丝孔孔径为0.08~0.5mm，相邻喷丝孔的间距为0.8~2mm。
12、对于单丝直径1~3μm的纤维长丝的生产，原料的挤出量较小，喷丝孔小，本发明采用的喷丝头规格为100~300孔，孔径为0.08~0.5mm，相邻喷丝孔的间距为0.8~2mm。现有技术在该条件下，熔体在喷丝孔处不能连续形成射流，无法连续纺丝，通常需要施加高压挤出，熔体的挤出量大，造成在相同速度下现有技术无法将纤维直径做到更细。
13、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，喷丝头的单孔挤出量≤0.016g/min，挤出压力≤1.5mpa。本发明的方法在静电场和气流场作用下，控制熔体挤出量进行微量挤出，使聚合物熔体在喷丝孔压力为≤1.5mpa，通过静电场和气流场的协同作用，形成熔体丝束。熔体在低压力下在喷丝孔处形成熔滴，在电场作用下，聚合物熔体表面形成电荷积累，将聚合物熔体沿电场线方向拉伸，同时气流场辅助将丝束牵伸，使聚合物熔体在出喷丝孔后可以连续化稳定出丝。
14、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，静电场为自下而上施加，电场强度为120~600kv/m；气流场为自上而下施加，将纤维牵引向下运动，气流场的气体流速为0.4~5m/s，气流温度为20~150℃。
15、电场是通过在喷头下方设置正电极板形成，上方喷头接地即零电位，电场方向自下向上，熔体在喷头处受电场作用，表面电荷极化，受下方正电荷吸引，向下形成熔体射流，因此电场方向与气流场方向相反。
16、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，静电消除器包括中空圆柱壳、等离子发生器和风扇；
17、中空圆柱壳上开设有多个沿径向的通孔，等离子发生器设置在通孔内靠近中空圆柱壳内壁的位置，用于产生正离子或负离子；
18、风扇设置于中空圆柱壳的外侧，用于产生风力将等离子发生器产生的正离子或负离子吹送到纤维长丝表面，中和纤维表面所带静电荷。
19、由于纤维细度的特殊性，超细纤维的比表面积相对较大，所以在与空气、导丝辊之间接触时会带有电荷，从而产生静电效应，产生静电积累，从而具有较高的吸附能力和活性，很容易粘附在导丝辊上面卷绕，难以收卷；同时单根纤维之间同种电荷相互排斥，不利于纤维集束。
20、在纤维向下运动过程中，纤维从中空圆柱壳内的腔体中通过，通过等离子发生器把空气电离为大量正离子或负离子，然后用风把大量负离子或正离子吹到纤维表面中和静电，达到消除超细纤维表面静电的目的。
21、如上所述的一种超细纤维长丝的连续生产方法，热辊牵伸包含三级热牵伸，第一级热牵伸温度为60~150℃，牵伸倍数为1.1~2倍；第二级热牵伸温度为75~200℃，牵伸倍数为1.2~2倍；第三级热牵伸温度为90~300℃，牵伸倍数为1.2~2倍。
22、发明原理：
23、纤维形成射流后，需要集束、卷绕，现有技术通常采用吸枪辅助的方式使纤维上油集束，然而对于本发明所制备的单丝直径较小的纤维，现有技术无法进行上油集束，原因在于：1、纤维直径细，强度低，吸枪无法收集；2、纤维表面带电荷，纤维分散，抱合性差，同时纤维表面带电收集对人体安全造成威胁；3、分散的纤维单丝直径细，强度低，上油过程中通过油嘴时，由于油的液体粘附力会将纤维轻易拉断，现有纺丝技术无法直接上油集束抱合。并且纤维与辊面之间摩擦易造成静电积累，造成超细纤维吸附导丝辊辊面，现有技术对于单丝直径1~3μm的纤维无法长时间连续收卷以及正常退卷。
24、针对上述问题，本发明提出了一种创新的纺丝过程，有效解决了超细纤维纺丝和收卷、退卷过程中的关键问题。具体地，在纺丝过程中，通过空气加捻的方式将多根超细纤维集束抱合，多根超细纤维被引入空气发生器，借助空气流的作用，纤维与空气充分接触并快速旋转，形成一个紧密交织的旋转纤维流束。随着纤维的持续旋转和交织，单根纤维之间形成交缠，最终形成低度螺旋的纤维束。为了解决超细纤维在收卷过程中因静电吸附而粘附在导丝辊表面的问题，本发明在加捻集束后采用静电消除器对纤维长丝进行预处理，消除纤维表面的静电荷。因为本发明将多根超细纤维通过空气加捻的方式集束抱合到一起，同时消除了纤维在静电纺喷丝过程以及集束过程与空气摩擦产生的静电荷，使多根超细纤维抱合成一股之后，纤维束整体强度提高，可连续进行上油、牵伸、卷绕等后续纺丝过程，使用工业卷绕头可以连续收卷1小时以上，连续稳定性大大提高，同时静电消除后上油使纤维抱合充分，丝束之间不会向之前静电粘附无法退卷，实现了正常退卷，退卷速度300m/min以上。
25、有益效果：
26、本发明的一种超细纤维长丝的连续生产方法，解决了现有技术对于单丝直径小于4μm的超细纤维无法有效上油集束与收卷的问题，能够实现单丝直径为1~3μm的超细纤维长丝的连续生产，具有广阔的应用前景和潜在优势，将为超细纤维的生产和相关领域的发展带来新的机遇。