專利名稱：聚丙烯纖維生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯纖維生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，聚丙烯纖維的應(yīng)用領(lǐng)域已陸續(xù)從民用向產(chǎn)業(yè)用方面轉(zhuǎn)化。產(chǎn)業(yè)用聚丙烯纖維一般是具有較高強(qiáng)度(6～8cN/dtex)的中粗旦(600～2000dtex)產(chǎn)品，主要用于制造箱包布、背包帶、繩索、漁網(wǎng)線、過(guò)濾布等。然而，在常規(guī)設(shè)備上生產(chǎn)的75dtex～170dtex、斷裂強(qiáng)度3.4～4.2cN/dtex的普通丙綸長(zhǎng)絲不能滿足此類需要，生產(chǎn)高強(qiáng)度的中粗旦聚丙烯纖維必須采用專門的設(shè)備和工藝。
對(duì)此，英國(guó)ESL公司和中國(guó)紡織科學(xué)研究院機(jī)械廠的設(shè)備均采用兩步法工藝，產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度較高(一般在6cN/dtex～8cN/dtex)，適用于制造高強(qiáng)縫紉線、箱包帶、體育用品的吊帶等。意大利FARE公司的設(shè)備是臥式一步法生產(chǎn)線，其產(chǎn)品特點(diǎn)是強(qiáng)度適中(一般在5cN/dtex～7cN/dtex)，三項(xiàng)不勻率低，原料及能源消耗低，適合做工業(yè)用布、縫紉線、水龍帶、箱包帶、安全網(wǎng)帶的原料。
上述的制備方法，設(shè)備投資大，維護(hù)困難，生產(chǎn)成本高，不利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明許解決的技術(shù)問(wèn)題是公開一種聚丙烯纖維生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的聚丙烯纖維成型采用熔融紡絲工藝，纖維的性能主要取決于紡絲工程中形成的大分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是紡絲溫度、噴頭拉伸比、側(cè)吹風(fēng)溫度、牽伸倍數(shù)、牽伸溫度、卷繞速度等因素綜合決定的。對(duì)纖維力學(xué)性能影響最大的是取向和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
要制備高強(qiáng)度的纖維，必須使纖維具有高取向度。研究結(jié)果表明隨拉伸倍數(shù)的增加，纖維內(nèi)大分子鏈的取向度增大，纖維的斷裂強(qiáng)度也隨之提高。但對(duì)聚丙烯纖維，工程上很難實(shí)現(xiàn)高倍牽伸，因?yàn)榈纫?guī)聚丙烯是極易結(jié)晶，不但結(jié)晶程度高，而且在充分結(jié)晶的條件下能發(fā)展成為穩(wěn)定完善的α晶結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)牽伸阻力大，當(dāng)牽伸張力大到超過(guò)了纖維的斷裂強(qiáng)力時(shí)，則難以完成高倍牽伸。因此，要實(shí)現(xiàn)高倍牽伸的條件是降低牽伸阻力，即通過(guò)工藝控制使纖維內(nèi)形成的是不穩(wěn)定的次晶結(jié)構(gòu)，而不是α晶結(jié)構(gòu)。
因此，發(fā)明人認(rèn)為，在紡絲成型過(guò)程中，如何使在牽伸前的PP纖維(原絲)內(nèi)盡可能形成次晶結(jié)構(gòu)是獲取高強(qiáng)度PP纖維的關(guān)鍵。
紡制中粗旦PP纖維，擠出的熔體細(xì)流直徑大，在相同的冷卻條件下，熔體細(xì)流冷卻速率慢，即在可結(jié)晶溫度范圍停留時(shí)間長(zhǎng)，這種情況不利于形成次晶結(jié)構(gòu)，而容易形成α晶結(jié)構(gòu)。
因此，發(fā)明人認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化冷卻，就成為控制PP原絲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的方法包括如下步驟將聚丙烯樹脂通過(guò)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過(guò)噴絲孔，成為熔體細(xì)流，然后分別經(jīng)過(guò)冷卻固化、拉伸和熱定型得到聚丙烯纖維。
其特征在于(1)聚丙烯樹脂的噴頭拉伸比為30～50，噴頭拉伸比是第一輥的線速度與熔體擠出速度的比，熔體細(xì)流從噴頭中流出的線速度5～20米/分鐘；
(2)熔體細(xì)流通過(guò)低溫側(cè)吹風(fēng)強(qiáng)制冷卻固化，側(cè)吹風(fēng)的溫度為14～18℃，風(fēng)量為1440～2880立方米/小時(shí).平方米；(3)冷卻固化后的絲束，通過(guò)熱輥牽伸和定型，各熱輥的溫度為第一對(duì)輥85～90℃，第二對(duì)輥100～110℃，第三對(duì)輥115～120℃，第四對(duì)輥125～135℃，第五對(duì)輥135～140℃，牽伸倍數(shù)為4～10。
(4)定型后的纖維經(jīng)過(guò)高速卷繞機(jī)卷繞成型，卷繞速度為2000～2500米/分鐘。
采用本發(fā)明的方法制備的聚丙烯纖維，設(shè)備投資小，僅為現(xiàn)有設(shè)備的10～20％，所獲得的聚丙烯纖維，纖度為600～2000dtex，斷裂強(qiáng)度可達(dá)到7cN/dtex以上，適用于制造箱包布、背包帶、繩索、漁網(wǎng)線、過(guò)濾布等。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1采用圖1所示的流程，將熔融指數(shù)為10g/10min聚丙烯樹脂通過(guò)螺桿擠出機(jī)1擠出，通過(guò)噴絲板噴頭2，成為熔體細(xì)流，經(jīng)冷卻吹風(fēng)組件3冷卻固化后，在牽伸輥4(a-e)被拉伸和熱定型，最后經(jīng)卷繞裝置5卷繞成型得到聚丙烯纖維；(1)聚丙烯樹脂的噴頭拉伸比為50，熔體細(xì)流從噴頭中流出的線速度5.6米/分鐘；(2)熔體細(xì)流從噴頭中流出后，通過(guò)風(fēng)機(jī)4吹出的側(cè)風(fēng)冷卻固化，側(cè)吹風(fēng)的溫度為18℃，風(fēng)量為2160立方米/小時(shí).平方米；(3)卻冷卻固化后的產(chǎn)物，通過(guò)牽伸輥拉伸定型，牽伸輥的溫度為第一輥90℃，第二對(duì)輥110℃，第三對(duì)輥120℃，第四對(duì)輥135℃，第五對(duì)輥140℃，牽伸倍數(shù)為7.5螺桿各區(qū)溫度為一區(qū)(進(jìn)料段)210℃，二區(qū)230℃，三區(qū)240℃，四區(qū)245℃，五區(qū)240℃，熔體管235℃，紡絲管體240℃。
采用上述的方法制備的聚丙烯纖維，纖度為1420dtex，采用GB/T14344-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度達(dá)到8.03cN/dtex。
實(shí)施例2采用圖1所示的流程，將熔融指數(shù)為10g/10min聚丙烯樹脂通過(guò)螺桿擠出機(jī)1擠出，通過(guò)噴絲板噴頭2，成為熔體細(xì)流，經(jīng)冷卻吹風(fēng)組件3冷卻固化后，在牽伸輥4(a-e)被拉伸和熱定型，最后經(jīng)卷繞裝置5卷繞成型得到聚丙烯纖維；(1)聚丙烯樹脂的噴頭拉伸比為30，熔體細(xì)流從噴頭中流出的線速度為20米/分鐘；(2)熔體細(xì)流從噴頭中流出后，通過(guò)風(fēng)機(jī)4吹出的側(cè)風(fēng)冷卻固化，側(cè)吹風(fēng)的溫度為14℃，風(fēng)量2880立方米/小時(shí).平方米；(3)卻冷卻固化后的產(chǎn)物，通過(guò)牽伸輥拉伸定型，牽伸輥的溫度為第一對(duì)輥85℃，第二對(duì)輥100℃，第三對(duì)輥115℃，第四對(duì)輥125℃，第五對(duì)輥135℃，牽伸倍數(shù)為4；螺桿各區(qū)溫度為一區(qū)(進(jìn)料段)200℃，二區(qū)220℃，三區(qū)240℃，四區(qū)235℃，五區(qū)230℃，熔體管235℃，紡絲管體230℃。
采用上述的方法制備的聚丙烯纖維，纖度為2000dtex，采用GB/T14344-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度達(dá)到7.0cN/dtex。
實(shí)施例3按實(shí)施例1的方法進(jìn)行紡絲，所不同的是，熔體細(xì)流從噴頭中流出的線速度5米/分鐘，側(cè)吹風(fēng)的溫度為14℃，風(fēng)量為1440立方米/小時(shí).平方米，牽伸倍數(shù)為10。采用上述的方法制備的聚丙烯纖維，纖度為900dtex，采用GB/T14344-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度達(dá)到8.59cN/dtex。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯纖維生產(chǎn)方法，包括如下步驟將聚丙烯樹脂通過(guò)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過(guò)噴絲孔，成為熔體細(xì)流，然后依次經(jīng)過(guò)冷卻固化、拉伸和熱定型得到聚丙烯纖維；其特征在于(1)聚丙烯樹脂的噴頭拉伸比為30～50；(2)熔體細(xì)流通過(guò)低溫側(cè)吹風(fēng)強(qiáng)制冷卻固化，側(cè)吹風(fēng)的溫度為14～18℃，1440～2880立方米/小時(shí).平方米；(3)冷卻固化后的絲束，通過(guò)熱輥牽伸和定型，各熱輥的溫度為第一輥85～90℃，第二對(duì)輥100～110℃，第三對(duì)輥115～120℃，第四對(duì)輥125～135℃，第五對(duì)輥135～140℃，牽伸倍數(shù)為4～10。(4)定型后的纖維經(jīng)過(guò)高速卷繞機(jī)卷繞成型，卷繞速度為2000～2500m/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所采用的聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為3～10g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，螺桿各區(qū)溫度為一區(qū)(進(jìn)料段)200～210℃，二區(qū)220～230℃，三區(qū)230～240℃，四區(qū)235～245℃，五區(qū)230～240℃，熔體分配管230～235℃，紡絲箱體230～240℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯纖維生產(chǎn)方法，其特征在于(1)聚丙烯樹脂的噴頭拉伸比為30～50；(2)熔體細(xì)流通過(guò)低溫側(cè)吹風(fēng)強(qiáng)制冷卻固化，側(cè)吹風(fēng)的溫度為14～18℃，風(fēng)量為0.4～0.8米/秒(3)冷卻固化后的絲束，通過(guò)熱輥牽伸和定型，牽伸倍數(shù)為4～10；(4)定型后的纖維經(jīng)過(guò)高速卷繞機(jī)卷繞成型，卷繞速度為2000～2500m/min。采用本發(fā)明的方法制備的聚丙烯纖維，設(shè)備投資為現(xiàn)有設(shè)備的10～ 20％，纖度為600～2000dtex，斷裂強(qiáng)度可達(dá)到7cN/dtex以上，適用于制造箱包布、背包帶、繩索、漁網(wǎng)線、過(guò)濾布等。
文檔編號(hào)D01D5/08GK1831217SQ20061002577
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者江建明, 李光, 廖繼東, 楊勝林, 金俊弘, 陳澤華, 劉桂清, 黃筱建, 韓德茂, 黃福昌 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 江西東華機(jī)械有限責(zé)任公司