專利名稱：一種再生聚酯短纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短纖維的制備方法，尤其涉及一種應用于浙青混凝土的再生聚酯 短纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)高等級公路和城市道路中大部分路面為浙青路面，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā) 展，道路上行駛車輛向密度高、車速快和軸載加重方向變化，對浙青路面提出了越來越高的 要求。對現(xiàn)有浙青路面結(jié)構(gòu)來說，交通量和組成的變化，引起了路面結(jié)構(gòu)服務能力的衰退、 結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象的過早發(fā)生，這也促使浙青路面技術(shù)的改進和更新，應運而生的是各種品種 的纖維材料向國內(nèi)浙青路面技術(shù)中的推進。20世紀70年代美國Kapejo公司開發(fā)研制了 Boni Fibers (博尼維)路用工程纖 維，經(jīng)歐美國家近30年的應用、研究和觀測，總結(jié)出博尼維可以改善浙青路面的高溫穩(wěn)定 性和疲勞耐久性，并且具有低溫抗裂和防止反射裂縫的性能，從而提高了浙青路面的使用 壽命。我國在20世紀90年代末開始引進Boni Fibers路用工程纖維，但由于其價格昂貴 (10. 5萬元/t左右)而制約了其應用。為此，國內(nèi)工程界結(jié)合降低建設投資和提高浙青路 面使用性能出發(fā)，探索國產(chǎn)化的路用工程纖維，聚酯纖維就是其中之一。由于進口聚酯纖維 價格昂貴以及國產(chǎn)路用聚酯纖維成本較高且力學性能、干熱收縮性能和在浙青混凝土中的 分散性能等原因，制約了我國優(yōu)秀浙青路面的大規(guī)模發(fā)展，并且在生產(chǎn)中耗費了大量的聚 酯原生材料，不利于成本降低、節(jié)約能源和環(huán)境保護?，F(xiàn)有再生聚酯短纖維無論在力學性能、干熱收縮性能和分散性能上都存在著一定 的不足，纖維力學性能的不足會導致路面開裂、沉降等，會影響到浙青路面的使用性能和使 用壽命；纖維干熱收縮率過高將導致混凝土拌合時纖維易纏結(jié)，引起空骨效應；纖維受熱 收縮變粗，強度也會降低，纖維收縮率越高說明纖維缺陷越多，對混凝土的增強效果變差； 所以亟需一種能夠改善再生聚酯短纖維性能的制備方法，來提高聚酯短纖維性能和提高浙 青路面的使用性能和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服以上的技術(shù)不足，提供一種應用于浙青混凝土的再生聚酯短 纖維的制備方法。為了克服以上的技術(shù)不足，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種再生聚酯短纖維的制備方法，包括如下步驟聚酯再生料的干 燥、聚酯再生料與無機顆粒的共混、螺桿熔融擠壓紡絲機熔融、紡絲、冷卻、集束上油、往復 落桶、集束；牽伸機一級油浴牽伸、牽伸機二級蒸汽牽伸、牽伸機緊張熱定型、冷卻上油、牽 伸機三級張力、纖維切斷機切斷。所述的聚酯再生料為二次聚酯再生瓶片料、二次聚酯再生泡泡料、三次聚酯再生 泡泡料的一種或其組合。
所述的聚酯再生料的特性粘度為0. 7 0. 8，顏色為亮白色，熔點高于270°C。所述的聚酯再生料的干燥采用充填攪拌式干燥，干燥溫度為120 140°C，干燥時 間為2 4h。所述的無機顆粒為摻量在5 25%的鈦白粉、SiO2, BaSO4的一種或其組合。所述的牽伸機一級油浴牽伸的油浴溫度為65 70°C，牽伸倍率為3 4倍；牽伸 機二級牽伸蒸汽牽伸的蒸汽溫度為120 140°C，牽伸比為80 90%，牽伸倍率為1 2倍。牽伸機一級油浴牽伸所用的油劑為防腐劑、活化劑、分散劑、表面活性劑、滌綸油 劑中的一種或其組合與軟化水復配的油劑，所述的油劑濃度為0. 5 3. 5%。所述的牽伸機緊張熱定型步驟中采用7 9個緊張熱定型輥，以此來降低纖維的 熱收縮率并且進一步提高纖維的結(jié)晶度和力學性能，定型溫度為175 220°C，絲束在多個 熱定型輥上的總共熱定型時間為10 30s。冷卻上油時油槽內(nèi)溫度10 15°C，油劑濃度為0. 5 3. 5%之間。最后將牽伸完全和熱定型后的纖維絲束經(jīng)過張緊后直接在短纖維切斷機上切斷， 切斷規(guī)格有6mm、12mm、18mm、24mm ；短纖維切斷機轉(zhuǎn)速為60 120r/min，以保證緊張熱定型 的熱定型時間。通過上述制備工藝，得到的短切纖維的含水率為0. 5% 2. 5%。本發(fā)明的再生聚酯短纖維的制備方法，其生產(chǎn)成本低、效率高、節(jié)約能源且環(huán)保。 運用本發(fā)明方法制得的路用聚酯纖維直徑在5 μ m 30 μ m，單絲截面可以為圓形、三葉形、 腰果形、中空單孔形和中空多孔形等，纖維經(jīng)過無機顆粒復合、表面分散處理、親油處理和 緊張熱定型等特殊工藝后纖維的密度、吸油量增大、分散性好、不易纏結(jié)成團、力學性能提 高、熱收縮率顯著降低、抗老化，其在浙青混凝土中與骨料的握裹力增強，對浙青混凝土的 增強效果顯著提高。


圖1為本發(fā)明牽伸、切斷工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明參閱圖1 :1為一道七輥牽伸機，2為油槽，3為二道七輥牽伸機，4為蒸汽拉伸機，5 為三道七輥牽伸機，6為九輥緊張熱定型，7為四道七輥牽伸機，8為冷卻上油槽，9為張力機 (牽伸機三級張力)，10為纖維切斷機。其中，牽伸機一級油浴牽伸包括一道七輥牽伸機1和油槽2 ；牽伸機二級蒸汽牽伸 包括二道七輥牽伸機3和蒸汽拉伸機4 ；牽伸機緊張熱定型采用九輥緊張熱定型6。實施例1 本實施例采用再生聚酯瓶片料特性粘度為0.8，并且摻入5%左右的再生聚酯泡 泡料(粘度0. 7)，原料顏色均為亮白色，干燥溫度為135°C，干燥時間2h，干燥后切片含水量 降低到40ppm以下，系統(tǒng)采用充填攪拌式干燥，干燥溫度低、時間短并且干燥效果明顯。在聚酯原料加入到螺桿紡絲機前加入摻量15%的鈦白粉，用高速混合機混合均勻后加入到螺桿紡絲機中，紡絲速度為700m/min制成預牽伸絲并往復落桶。在圖1中，一級牽伸中油槽中加入一種專用的纖維整理油劑和防腐劑，油劑濃度 為1.0%，油槽溫度為68士2°C，牽伸倍率為3. 5倍；二級牽伸中高溫蒸汽溫度為125士2°C， 牽伸倍率為1. 15倍；牽伸比為86%。在緊張熱定型工藝步驟中，纖維絲束經(jīng)過九個緊張熱定型輥，九輥溫度設定在 190 210°C，且纖維絲束經(jīng)過九輥的總共熱定型時間為12士 Is。經(jīng)過緊張熱定型后纖維經(jīng)過油劑冷卻上油，油劑溫度12 士 2°C，油劑濃度1%。最后切斷工藝切斷機轉(zhuǎn)速lOOr/min以保證緊張熱定型的熱定型時間為12s左右， 切斷纖維長度為6mm。最后制得纖維成品的強度> 700MPa，斷裂伸長率< 20%，模量> 15GPa，熱收縮率
<6%，纖度3 4dtex，含水率< 2%，纖維有良好的吸油性，纖維截面形貌為圓形。實施例2:本實施例采用再生聚酯瓶片料特性粘度為0. 75，原料顏色為亮白色，干燥溫度為 125°C，干燥時間2. 5h，干燥后切片含水量降低到40ppm以下，系統(tǒng)采用充填攪拌式干燥，干 燥溫度低、時間短并且干燥效果明顯。在聚酯原料加入到螺桿紡絲機前加入摻量15%的鈦白粉，用高速混合機混合均勻 后加入到螺桿紡絲機中，紡絲速度為700m/min制成預牽伸絲并往復落桶。在圖1中，一級牽伸中油槽中加入一種專用的纖維整理油劑和防腐劑，油劑濃度 為1. 0%，油槽溫度為70°C，牽伸倍率為3. 5倍；二級牽伸中高溫蒸汽溫度為140°C，牽伸倍 率為1. 15倍；牽伸比為86%。在緊張熱定型工藝步驟中，纖維絲束經(jīng)過九個緊張熱定型輥，九輥溫度設定在 220°C，且纖維絲束經(jīng)過九輥的總共熱定型時間為15士 Is。經(jīng)過緊張熱定型后纖維經(jīng)過油劑冷卻上油，油劑溫度15°C，油劑濃度1%。最后切斷工藝切斷機轉(zhuǎn)速75r/min以保證緊張熱定型的熱定型時間為15s左右， 切斷纖維長度為12mm。最后制得纖維成品的強度> 650MPa，斷裂伸長率< 25%，模量> 14GPa，熱收縮率
<8%，纖度3 4dtex，含水率< 2%，纖維截面形貌為圓形。實施例3 本實施例采用再生聚酯瓶片料特性粘度為0.80，并且摻入20%左右的再生聚酯 泡泡料(粘度0. 7)，原料顏色均為亮白色，干燥溫度為135°C，干燥時間2h，干燥后切片含水 量降低到40ppm以下，系統(tǒng)采用充填攪拌式干燥，干燥溫度低、時間短并且干燥效果明顯。在聚酯原料加入到螺桿紡絲機紡絲，紡絲速度為700m/min制成預牽伸絲并往復 落桶。在圖1中，一級牽伸中油槽中加入一種專用的纖維整理油劑和防腐劑，油劑濃度 為1. 5%，油槽溫度為70°C，牽伸倍率為3. 5倍；二級牽伸中高溫蒸汽溫度為120°C，牽伸倍 率為1. 15倍；牽伸比為86%。在緊張熱定型工藝步驟中，纖維絲束經(jīng)過九個緊張熱定型輥，九輥溫度設定在 200°C，并且關(guān)閉最后一道熱輥，且纖維絲束經(jīng)過九輥的總共熱定型時間為10士 Is。經(jīng)過緊張熱定型后纖維經(jīng)過油劑冷卻上油，油劑溫度10°C，油劑濃度1%。
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最后切斷工藝切斷機轉(zhuǎn)速120r/min以保證緊張熱定型的熱定型時間為IOs左右， 切斷纖維長度為6mm。最后制得纖維成品的強度> 750MPa，斷裂伸長率< 20%，模量> 16. 5GPa，熱收縮 率< 5%，纖度3 4dtex，含水率< 1.5%，纖維截面形貌為圓形。通過本發(fā)明方法制得的短纖維具有以下的優(yōu)勢1、發(fā)明使用聚酯原料為再生聚酯材料，可以為再生聚酯瓶片料、泡泡料等為原料， 節(jié)約成本、保護環(huán)境、節(jié)約能耗。2、本發(fā)明采用高溫在線成型生產(chǎn)，可以連續(xù)、可調(diào)的生產(chǎn)高強度、低熱收縮率浙青 用滌綸短纖維，生產(chǎn)成本低，效益好。3、滌綸短纖維的切斷規(guī)格靈活多變、適應性好，可以是6mm、12mm、18mm和24mm。4、纖維表面經(jīng)過親油性處理后可以明顯改善纖維的吸油性能，提高其在浙青中的 使用增強性能。
權(quán)利要求
一種再生聚酯短纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟聚酯再生料的干燥、聚酯再生料與無機顆粒的共混、螺桿熔融擠壓紡絲機熔融、紡絲、冷卻、集束上油、往復落桶、集束；牽伸機一級油浴牽伸、牽伸機二級蒸汽牽伸、牽伸機緊張熱定型、冷卻上油、牽伸機三級張力、纖維切斷機切斷。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯再生料為二次聚酯再生瓶 片料、二次聚酯再生泡泡料、三次聚酯再生泡泡料的一種或其組合。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯再生料的特性粘度為 0. 7 0. 8，顏色為亮白色，熔點高于2700C 0
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的聚酯再生料的干燥采用充填攪 拌式干燥，干燥溫度為120 140°C，干燥時間為2 4h。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的無機顆粒為摻量在5 25%的 鈦白粉、SiO2^BaSO4的一種或其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的牽伸機一級油浴牽伸的油浴 溫度為65 70°C，牽伸倍率為3 4倍；牽伸機二級牽伸蒸汽牽伸的蒸汽溫度為120 140°C，牽伸比為80 90%，牽伸倍率為1 2倍。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于牽伸機一級油浴牽伸所用的油劑為防 腐劑、活化劑、分散劑、表面活性劑、滌綸油劑中的一種或其組合與軟化水復配的油劑，所述 的油劑濃度為0.5 3.5%。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的牽伸機緊張熱定型步驟中采用 7 9個緊張熱定型輥，定型溫度為175 220°C。
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于冷卻上油時油槽內(nèi)溫度10 15°C，油 劑濃度為0.5 3. 5%之間。
10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的短纖維切斷機的轉(zhuǎn)速為60 120r/mino
全文摘要
本發(fā)明提供了一種再生聚酯短纖維的制備方法，包括聚酯再生料的干燥、聚酯再生料與無機顆粒的共混、螺桿熔融擠壓紡絲機熔融、紡絲、冷卻、集束上油、往復落桶、集束；牽伸機一級油浴牽伸、牽伸機二級蒸汽牽伸、牽伸機緊張熱定型、冷卻上油、牽伸機三級張力、短纖維切斷機切斷，其生產(chǎn)成本低、效率高、節(jié)約能源且環(huán)保，運用本發(fā)明所得纖維的密度、吸油量增大；分散性好、不易纏結(jié)成團、力學性能提高、熱收縮率顯著降低、抗老化，且在瀝青混凝土中與骨料的握裹力增強，對瀝青混凝土的增強效果顯著提高。
文檔編號D01D11/00GK101899717SQ200910057308
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者何唯平, 倪建華, 張 杰, 王依明, 胡敏靜, 鄭偉 申請人:上海啟鵬化工有限公司;深圳市海川實業(yè)股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司;河源海川科技有限公司