專利名稱：：聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于特種化學纖維的
技術領域：
，特別涉及聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法。
背景技術：
：聚苯硫醚(英文名稱PolyphenyleneSulfide,縮寫PPS)纖維由美國菲利浦(Philip)石油公司首先研制成功。該公司于1973年PPS樹脂工業(yè)化生產(chǎn)，1979年研制出纖維級的PPS樹脂，1983年PPS短纖維工業(yè)化。由于聚苯硫醚纖維具有優(yōu)良的使用性能，日本東洋紡、東麗、帝人和德國拜耳公司也相繼開發(fā)和生產(chǎn)出聚苯硫醚纖維。聚苯硫醚可制成長絲和短纖維，由于有較好的紡織加工性能和優(yōu)良的耐化學性、熱穩(wěn)定性、耐高溫性和阻燃性，在環(huán)境保護、煙道和化學工業(yè)高溫過濾及航空航天等領域中具有廣泛的應用，如熱電廠、燃煤鍋爐、垃圾焚燒、水泥廠高溫煙道過濾袋；化學工業(yè)中的耐腐蝕濾布；造紙工業(yè)和電氣工業(yè)中的干燥帶、針刺氈；特殊電纜包復層；宇航工業(yè)中的阻燃織物等。以往聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)均采用公知的二步法短纖維生產(chǎn)工藝和設備，即紡絲成形過程在5001000m/min紡絲速度下成形后落桶，然后再把若干桶的絲束集束再經(jīng)牽伸、巻曲、定型、切斷和打包等過程完成，此后處理過程的牽伸定型速度最高不超過200m/min。二步法生產(chǎn)設備和生產(chǎn)方法有著設備龐大、占地面積多、能耗大、加工成本高、效率低，且生產(chǎn)出的聚苯硫醚短纖維品質均一性差、且由于PPS切片價格昂貴，難于推廣應用等缺陷。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的問題是提供一種聚苯硫醚短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法，以彌補現(xiàn)有技術的不足或缺陷。用本發(fā)明的復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法生產(chǎn)聚苯硫醚復合短纖維，生產(chǎn)過程穩(wěn)定、易管理、制成率高、成本低、效率高且產(chǎn)品質量好。本發(fā)明的聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備包括復合紡絲成形設備和后處理設備。其中所述的復合紡絲成形設備由雙螺桿擠壓機、雙過濾器、紡絲箱體、皮芯復合噴絲板、緩冷、環(huán)吹、上油和導絲裝置等組成其中所述的后處理設備則由五組牽伸輥、三輥導絲輥、巻曲機、切斷機和打包機等組成。本發(fā)明所述的A組份聚苯硫醚切片是一種線性結構的聚合物，^0^S^結構單元含量》70%mol/mo1，最好》90%mol/mo1。其熔融指數(shù)(MFR)應為20~600g/10min，最好為30~300g/10min。MFR過大，纖維成型困難，MFR過低，熔融擠出困難，難于加工。本發(fā)明采用的B組份為干燥后的PET或PEN切片，通常含水率控制在《30PPM，或者采用PA6或PA66干切片，通常含水率控制在《300PPM。本發(fā)明所述的噴絲孔孔徑在0.11.0rnrn。由于聚苯硫醚屬于高彈性熱塑性材料，噴絲孔長徑比L/D在3.010.0較為合適，最好孔徑在0.30.6mm，L/D在3.08.0。本發(fā)明所述聚苯硫醚皮芯復合短纖維經(jīng)噴絲孔擠出后首先通過一個緩冷區(qū)，這一區(qū)域主要是由加熱裝置組成，此加熱裝置其加熱方式主要是電加熱和聯(lián)苯加熱；其外形為保溫筒式，為了操作便利性，可以將其制成可開合的形式。其位置在噴絲板下方l~30cm處，最好在5-10cm處，此緩沖裝置的長度為10~50cm，最好在2(M0cm，緩冷區(qū)的溫度控制在19030(TC，最好控制在200~280°C。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復合短纖維紡絲固化成形過程為先經(jīng)緩冷區(qū)后進入環(huán)吹風裝置中固化成形，風溫控制在2060'C，最好控制在255(TC。冷卻媒介為空氣。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復合短纖維其牽伸定型過程是一個高于聚苯硫醚玻璃化溫度環(huán)境中進行牽伸和定型的過程，其加熱媒介為電加熱。根據(jù)聚苯硫醚短纖維的應用其牽伸溫度、牽伸倍率有所不同。為了提高纖維的取向度和結晶度，降低纖維的干熱收縮率，其牽伸過程可以分為3道或4道牽伸來進行，總牽伸倍率控制在1.5~6.0倍，最好控制在2.5~5.0倍，牽伸溫度80260'C，牽伸溫度最好控制在9025(TC。在進行多道牽伸過程中，其總牽伸倍數(shù)可以分配到每一道牽伸來完成。如采用3道牽伸時，第1道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.1~1.5倍，第2道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.8~3.5倍，第3道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.05-1.2倍。若采用4道牽伸時，第1道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.11.4倍，第2道牽伸倍率為總牽伸倍率的2~3.5倍，第3道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.05-1.2倍，第4道牽伸倍率為總牽伸倍率的1.01~1.15倍；定型溫度控制在150~280°C，最好控制在160~260°C，松馳率為8.0~11.0%,最好控制在2.0-4.0%.本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復合短纖維其牽伸定型速度為6001500m/min,根據(jù)聚苯硫醚切片的以及纖維單絲的線密度，通常其牽伸定型速度控制在8001200m/min。本發(fā)明所述的聚苯硫醚皮芯復合短纖維其最終的單纖維線密度在0.510.0dtex,最好控制在1.08.0dtex，通常用的線密度控制在1.57.0dtex，聚苯硫醚皮芯復合短纖維長度通常為38mm、5Imm、76mm、102mm等。本發(fā)明的技術效果選用性能優(yōu)良的線性聚苯硫醚切片為皮層，PET或PEN或PA6或PA66為芯層，采用專門設計的一步法復合紡牽聯(lián)合短纖維成套設備，經(jīng)過嚴格的工藝控制過程，即可生產(chǎn)出斷裂強度、斷裂伸長、干熱收縮率等性能都較優(yōu)的聚苯硫醚短纖維。產(chǎn)品質量好、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、易管理、制成率高、成本低、效率高；更加顯著的效果是較單組份PPS短纖維而言，由于芯層采用了價廉的PET或PEN或PA6或PA66，其原料成本可減少30~40%以上，為在環(huán)保產(chǎn)業(yè)推廣應用奠定了價格優(yōu)勢。下面結合附圖和實施例進一歩說明。圖1是聚苯硫醚復合短纖維成套設備簡示圖Al、B1—螺桿擠壓機A2、B2—過濾器3—復合紡絲箱體4~皮芯復合噴絲板5—緩冷裝置9一第一組熱輥13—第五組熱輥17—輸送機6~環(huán)吹裝置10~第二組熱輥14~三輥導絲輥18—打包機7—上油輥11—第三組熱輥15—巻曲機8—導絲輥12—第四組熱輥16—切斷機圖2為聚苯硫醚皮芯復合短纖維橫截面照片本發(fā)明選用性能優(yōu)良的經(jīng)過干燥后含水率《30PPM的聚苯硫醚切片，注入到螺桿擠出機Al中熔融，熔融溫度28034(TC，經(jīng)過濾器A2過濾雜質后的熔體經(jīng)過計量泵計量后進入復合紡絲箱體3中；B組份選用干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片，注入到螺桿擠壓機Bl中熔融，熔融溫度26030(TC，熔體經(jīng)過濾器B2過濾掉雜質，熔體經(jīng)計量泵計量后進入復合紡絲箱體3中。A組份和B組份熔體分別進入復合紡組件經(jīng)皮芯噴絲板4皮芯復合，從噴絲板4中噴出的絲條經(jīng)緩冷裝置5和環(huán)吹風6中冷卻固化后經(jīng)上油輥7上油后，經(jīng)導絲輥8集束后進入五組熱輥9、10、11、12、13中進行多道多倍牽伸定型，牽伸定型后的纖維絲束經(jīng)三輥導絲輥14進入巻曲機15中進行巻曲，巻曲的絲束進入切斷機16切斷成規(guī)定的長度，切斷后的短纖維經(jīng)輸送機17輸送到打包機18中進行打包。牽伸倍數(shù)為25倍，牽伸溫度為80~260°C，定型溫度為150~280°C，第五組熱輥牽伸定型速度為100~1500m/min，制成單纖維線密度為l-10dtex，切斷長度為38mm、51mm、76mm和102mm等均可。具體實施例方式A組份采用MFR為210g/10min線性PPS切片，為了避免聚苯硫醚切片在螺桿熔融擠出過程中產(chǎn)生堵料，引起壓力波動，氧化降解和交聯(lián)等情況，在熔融紡絲前，在公知的真空轉鼓或預結晶干燥設備中進行干燥聚苯硫醚切片，含水率為23PPM。紡絲時螺桿溫度280~325°C;B組份采用特性粘度0.67的PET切片，干燥后含水率為30PPM,熔融時螺桿溫度為278~295°C。復合箱體溫度300。C，噴絲板孔徑0.3mm,長徑比(L/D)為6，噴絲板孔數(shù)為2000孔，緩冷區(qū)距離噴絲板下方10cm處，緩冷區(qū)溫度240'C;冷卻區(qū)風溫3(TC:按1.6%上油率來上油；采用三道牽伸進行牽伸，總牽伸倍數(shù)為4.0倍，牽伸定型速度1200m/min。各道牽伸輥溫度和倍數(shù)，定型溫度、巻繞速度以及聚苯硫醚復合短纖維物性指標參見表1所示。實施例2:紡絲條件均同實施例l，僅是牽伸時采用四道牽伸過程，牽伸條件和物性指標參見表1所示。實施例3:A組份同實施例1，B組份為含水率30PPM的PEN,熔融時螺桿溫度為275~290°C，紡絲條件和牽伸定型條件和物性指標見表1所示。實施例4:A組份同實施例1，B組份為含水率150PPM的PA6,熔融時螺桿溫度為265~288°C，紡絲條件、牽伸定型條件和物性指標見表1所示。實施例5:A組份同實施例1，B組份為含水率260PPM的PA66，熔融時螺桿溫度為2802卯'C，紡絲條件、牽伸定型條件和物性指標見表l所示。實施例1表1實施例工藝參數(shù)和物性表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1.聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法。其特征在于熔融復合紡絲設備和牽伸定型設備形成全流程和系統(tǒng)集成化的成套設備且能連續(xù)地生產(chǎn)聚苯硫醚復合短纖維的生產(chǎn)方法。2.聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)熔融復合紡絲以預結晶干燥后的聚苯硫醚切片為A組份在螺桿擠壓機中進行熔融和過濾，經(jīng)計量泵計量后進入復合紡箱體；以干燥后的PET或PEN或PA6或PA66切片為B組份在螺桿擠壓機中熔融和過濾，然后經(jīng)計量泵后進入復合箱體。A、B組份在復合箱體中的皮芯復合組件復合噴出。(2)緩冷和冷卻皮芯復合后的熔體從噴絲板噴出后，經(jīng)過緩冷區(qū)和冷卻區(qū)固化成形。(3)多道牽伸定型固化成形的纖維經(jīng)上油導絲后進入多道牽伸定型。3.根據(jù)權利要求l、2所述的聚苯硫醚復合短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于線性聚苯硫醚切片中^O^SJ"n結構單元含量》90%(mol/mo1)，熔融指數(shù)MFR為20~600g/10min。4.根據(jù)權利要求l、2所述的聚苯硫醚復合短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于皮芯復合短纖維中，皮層組份為PPS，芯層為PET或PEN或PA6或PA66。5.根據(jù)權利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于線性聚苯硫醚切片在螺桿擠壓機中的熔融溫度28034(TC，噴絲板孔徑0.1~1.Omm，長徑比L/D為3.0-10.0，噴絲板孔數(shù)為2000孔。6.根據(jù)權利要求K2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于噴絲板下方10cm處設置緩冷區(qū)，緩冷區(qū)溫度控制在190~300°C，冷卻區(qū)風溫控制在20-60°C。7.根據(jù)權利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于采用了連續(xù)的多道牽伸和定型，總牽伸倍數(shù)為1.5-6.0倍，牽伸溫度為8026(TC，定型溫度為150~280°C，牽伸定型速度為600-1500m/min。8.根據(jù)權利要求l、2所述的聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于制成聚苯硫醚短纖維的線密度為1.010dtex。全文摘要本發(fā)明涉及聚苯硫醚復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法。聚苯硫醚復合短纖維是以線性聚苯硫醚(PPS)為皮層，以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二酸乙二酯(PEN)或聚己內酰胺(PA6)或聚己二酸己二胺(PA66)為芯層的皮芯結構。采用本發(fā)明的復合短纖維一步法成套設備和生產(chǎn)方法生產(chǎn)聚苯硫醚復合短纖維，其成套設備和生產(chǎn)方法包括復合紡絲多道牽伸定型聯(lián)合機及聚苯硫醚復合紡絲制備方法。該聚苯硫醚復合短纖價廉物美，其原料成本比單組份聚苯硫醚短纖可減少30～40％以上，該纖維做為過濾材料可廣泛推廣應用于環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)。文檔編號D01D5/34GK101187074SQ200710077439公開日2008年5月28日申請日期2007年11月28日優(yōu)先權日2007年11月28日發(fā)明者侯慶華,楊新華,連宏光,佶鄧申請人:深圳市中晟纖維工程技術有限公司