一種由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及紡織染整【技術領域】，公開了一種由芳綸1414廢絲短纖維制備芳綸紗線的方法，針對芳綸1414廢絲的特性，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程的基礎上，通過對纖維回潮率的控制、紡紗各工序溫濕度控制、梳棉機針布配置、并條機速度控制和膠輥硬度配置，提供一套適用的紡紗工藝。本發(fā)明的方法，能有效地改善芳綸1414廢絲短纖維的紡紗性能，保證其成紗質(zhì)量。
【專利說明】一種由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織染整【技術領域】，涉及一種芳綸廢絲的紡紗工藝，具體地涉及一種由芳綸1414廢絲短纖維制備芳綸紗線的方法。
【背景技術】
[0002]對位芳綸簡稱對位芳香族聚酰胺纖維，其中的聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)纖維，即芳綸1414，由于表現(xiàn)出溶致液晶性，是一種重要的主鏈型高分子液晶。高分子液晶的工業(yè)化是對位芳綸的另一個差別化產(chǎn)品漿柏纖維，它具有長度短(小于等于4_)、毛羽豐富、長徑比高、比表面積大(可達7?9m2/g)等優(yōu)點，可以更好地分散于基體中制成性能優(yōu)良的各向同性復合材料，其良好的耐熱性、耐腐蝕性和好的機械性能，在摩擦密封復合材料(代替石棉)中得到了更好的應用。某些國家漿柏的應用高達芳綸用量的96%。
[0003]美國杜邦公司1972年投產(chǎn)的PPTA纖維(商品名Kevlar)系列為先導的。該纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐酸堿、耐大多數(shù)有機溶劑腐蝕的特性，且Kevlar纖維尺寸穩(wěn)定性也非常好。因此，對位芳綸的特點使得它在航天工業(yè)、輪船、簾子線、通信電纜及增強復合材料等方面得到了廣泛的應用。
[0004]我國的清華大學、東華大學、晨光化工研究院、上海合成纖維研究所及巴陵石化有限責任公司等單位先后開展過PPTA的合成及紡絲研究工作?！捌呶濉逼陂g，國家在南通投資興建了 30噸/年的PPTA 合成中試裝置，但由于存在一些技術上的問題，已于1991年停運。最近幾年來，廣東新會已開始試產(chǎn)PPTA纖維，設計能力為500噸/年，仍采用國外相近的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，但其產(chǎn)品的性能及價格明顯不如美國杜邦的Kevlar纖維，最近幾年來仍處于中試階段，對位芳綸由于一些關鍵的技術問題沒有解決，仍沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化。加快其開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化步伐，已成為促進我國國防軍工及相關產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的迫切需要。
[0005]對位芳綸最突出的性能是其高強度、高模量和出色的耐熱性。同時，它還具有適當?shù)捻g性可供紡織加工。標準PPTA芳綸的重量比拉伸強度是鋼絲的6倍，玻纖的3倍，高強尼龍工業(yè)絲的2倍；其拉伸模量是鋼絲的3倍，玻纖的2倍，高強尼龍工業(yè)絲的10倍；在200°〇下經(jīng)歷lOOhr，仍能保持原強度的75%，在160°C下經(jīng)歷500hr，仍能保持原強度的95%。據(jù)此，對位芳綸大多被用作輕質(zhì)、耐熱的紡織結(jié)構材料或復合結(jié)構增強材料。對位芳綸性能的缺點是壓縮強度和壓縮模量較低、耐潮濕和耐紫外輻射性差、表面與基體復合粘合性差。為了適應不同的應用需要，廠商開發(fā)了不同型號的對位芳綸品種，據(jù)悉俄羅斯的芳綸性能最好，芳雜環(huán)共聚芳綸是俄羅斯的強項，但其產(chǎn)業(yè)化水平不高，在世界市場上所占份額很少。若按性能高低排序，幾種俄羅斯芳綸依次為Rusar ?、Armos ?、SVM ?、Terlon系列，其中Rusar ?系列是俄羅斯芳綸的最新品種。
[0006]對位芳綸的紡絲工藝主要有以下幾種:
[0007]1、一步法制備工藝:
[0008]由于對位芳綸兩步法紡絲過程復雜，生產(chǎn)成本較高，且硫酸有腐蝕性,對設備的要求很高，殘存的濃硫酸會使纖維在紡絲過程中導致聚合物的降解，這就限制了纖維的強度和模量。為縮短流程、簡化工藝，因此，人們探索出由聚合物原液直接紡絲制纖維的新工藝。
[0009]褚風奎等人的直接成纖工藝把縮聚后的聚合溶液不經(jīng)紡絲，直接處理得到短纖維。該法中聚合物溶液由NMP、氯化鋰、吡啶和PPTA構成，其中聚合物的濃度必須要能行成液晶態(tài)，以保證后續(xù)沉析過程的順利進行。該工藝受攪拌速度的影響很大，一般攪拌速度增加會造成短纖維長徑比增加。由該法獲得的短纖維長度為I?50mm，直徑為2?100 μ m。
[0010]2、兩步法制備工藝
[0011]杜邦公司的Kevlar纖維用兩步法工藝，其步驟如下:(I)溶解，將合成好的聚合物與冷凍濃硫酸混合，固含量約為19.4%；(2)熔融，將混合好的紡絲液加熱到85°C的紡絲溫度，此時形成液晶溶液；(3)擠出，紡絲液經(jīng)過濾后用齒輪泵從噴絲口擠出；(4)拉伸，擠出液在一個被稱為氣隙的約為8mm的空氣層,在氣隙中進行約為6倍的拉伸；(5)凝固，液態(tài)絲條在溫度為5?20°C質(zhì)量分數(shù)為5%?20%硫酸的凝固浴中凝固成形；(6)水洗/中和/干燥，絲條從凝固浴出來后水洗，在160?210°C加熱干燥；(7)卷繞，干的Kevlar纖維在卷筒上卷繞。此工藝的紡絲速度大于200m/min。
[0012]目前國內(nèi)的芳綸纖維生產(chǎn)中，特別是在紡絲過程中不可避免的會產(chǎn)生一定數(shù)量的芳綸廢絲，迫切需要解決這些廢絲的綜合利用問題，以降低對位芳綸纖維的生產(chǎn)成本。1999年Pieert公司開發(fā)了短切纖維切斷機，將芳綸廢料纖維切斷成短切纖維而加以利用。我國上海依極公司的專利CN1456719A提到采用物理方法，利用對位芳綸布邊角廢料制造對位芳綸漿柏。中國石化儀征化纖股份有限公司的專利CN101440589B公開了一種預處理-聯(lián)合打漿兩步法由對位芳綸廢絲短切纖維制備對位芳綸漿柏的方法，以對位芳綸紡絲過程中產(chǎn)生的芳綸廢絲為原料，用纖維切斷機切斷后，采用先預潤脹處理，然后再用造紙常規(guī)槽式打漿設備，采用兩段打漿工藝直接制備對位芳綸漿柏，可有效解決對位芳綸廢絲的資源化綜合利用問題，也不會增加新的設備投資。
[0013]在光纜生產(chǎn)及使用過程中產(chǎn)生的回料、下腳料及廢棄光纜等芳綸1414廢絲經(jīng)過特殊加工處理，可以成為具有一定紡紗性能的原料。經(jīng)過加工處理后的芳綸1414廢絲，經(jīng)纖維預處理后，可以采用一般的短纖維紡紗工藝流程，經(jīng)過開清棉一梳棉一并條(二道)一粗紗一細紗一絡筒等工序，紡制成不同規(guī)格的純紡或混紡紗線。但由于加工處理的芳綸廢絲主要從光纜中提取，芳綸1414廢絲剛性大，表面摩擦系數(shù)大，纖維抱合力差，靜電嚴重，不能較好地符合正常紡紗的要求，因此，需要研究開發(fā)特殊的紡紗工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種由芳綸1414廢絲短纖維制備芳綸紗線的方法，以克服現(xiàn)有技術中芳綸1414廢絲剛性大，表面摩擦系數(shù)大，纖維抱合力差，靜電嚴重所造成的難以正常紡紗的缺陷。
[0015]為了實現(xiàn)上述的目的，發(fā)明人針對芳綸1414廢絲的特性，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程的基礎上，提供一套適用的紡紗工藝，包括纖維回潮率的控制、紡紗各工序溫濕度控制、梳棉機針布配置、并條機速度控制、膠輥硬度配置等。發(fā)明人首先是將芳綸廢絲經(jīng)過加工處理，先經(jīng)纖維預處理，后采用經(jīng)改進的一般的短纖維紡紗工藝流程，經(jīng)過開清棉一梳棉一并條(二道)一粗紗一細紗一絡筒等工序，紡制成不同規(guī)格的純紡或混紡紗線。
[0016]具體的，本發(fā)明的由芳綸1414廢絲短纖維制備芳綸紗線的方法，包括開清棉、梳棉、并條(二道)、粗紗、細紗、絡筒、熱定捻、合紗、倍捻、熱定捻:
[0017](I)芳綸1414廢絲投料前的纖維回潮率控制在5%左右，經(jīng)過纖維預處理并噴灑油劑平衡后，使纖維回潮率在15%?18%之間；
[0018]優(yōu)選的，所述的油劑為抗靜電劑、羥基硅油與水組成的乳液。
[0019]上述技術方案中，優(yōu)選的，所述的油劑中抗靜電劑、羥基硅油與水的質(zhì)量比為4:1 ?3:100。
[0020]上述技術方案中，進一步的，所述的羥基硅油為二甲基羥基硅油。
[0021](2)開清棉工序相對濕度控制在70%?75%之間，梳棉、并條、粗紗工序相對濕度控制在80%?85%之間，細紗工序相對濕度控制70%?75%之間。
[0022](3)錫林針布采用AC2515*01680針布，道夫針布采用AD4030*01890針布，刺輥齒條采用AT5605*05011齒條，蓋板針布采用28型針布；錫林刺輥表面線速比控制在2.5倍以上；道夫轉(zhuǎn)速為10?16轉(zhuǎn)/分；
[0023]優(yōu)選的，所述的錫林刺輥表面線速比為2.5?2.8倍。
[0024]優(yōu)選的，所述的道夫轉(zhuǎn)速為13轉(zhuǎn)/分。
[0025](4)并條機輸出速度控制在100米/分以下；
[0026]優(yōu)選的，所述的并條機輸出速度為80?100米/分。
[0027](5)各牽伸工序采用硬度80度以上的膠輥。
[0028]優(yōu)選的，各牽伸工序采用硬度85度的抗靜電膠輥。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點:
[0030]1、通過適當控制投料前纖維的回潮率，并在纖維預處理過程中再加入適當?shù)目轨o電劑和平滑劑，以達到較大的纖維回潮率，并在一定的溫濕度環(huán)境下平衡一定的時間，使油劑和水分均勻滲透到纖維中，提高了纖維的光滑度和抗靜電性能。
[0031]2、相對于常規(guī)的芳綸1414纖維紡紗，適當提高前紡各道工序的相對濕度，保證纖維有適當?shù)幕爻甭?，降低纖維的質(zhì)量比電阻，增加纖維的導電性，減少廢絲纖維在各工序加工過程中的靜電聚集。
[0032]3、相對于常規(guī)的芳綸1414纖維紡紗，梳棉工序采用大速比、大隔距、快轉(zhuǎn)移、低速度的工藝，重新配置各分梳元件的針布規(guī)格，有效避免繞針布，較少棉網(wǎng)破邊、破洞現(xiàn)象，保證剝棉順利,生條質(zhì)量符合紡紗要求。
[0033]4、相對于常規(guī)的芳綸1414纖維紡紗，將并條機的出條速度合理調(diào)整，有效避免繞羅拉纏皮輥現(xiàn)象，保證出條正常，熟條質(zhì)量符合紡紗要求。
[0034]5、相對于常規(guī)的芳綸1414纖維紡紗，適當提高紡紗膠輥硬度，保證牽伸鉗口對纖維的正常握持，減少膠輥的磨損，牽伸質(zhì)量符合紡紗要求。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合具體的實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0036]實施例1
[0037]采用100%芳綸1414廢絲加工纖維，經(jīng)纖維預處理、開清棉、梳棉、并條、粗紗、細紗、絡筒、熱定捻、合紗、倍捻、熱定捻等工序制得芳綸1414紗線。在本實施例中，所述的芳綸1414廢絲加工纖維的切斷長度為38毫米，紗線的規(guī)格和用途為芳綸1414，19.7tex三股縫紉線。
[0038]具體內(nèi)容為:
[0039](I)控制投料前的纖維回潮率和給乳平衡后的纖維回潮率
[0040]投料前的纖維回潮率控制在5%左右，經(jīng)過纖維預處理并噴灑由江陰金風合成樹脂有限公司生產(chǎn)的SN抗靜電劑和二甲基羥基乳化硅油及水組成的油劑，并經(jīng)平衡24小時后，使纖維回潮率達15?18%之間。
[0041]所述油劑配方為:SN抗靜電劑和二甲基羥基乳化硅油及水的重量比為4:3:100。
[0042](2)各工序相對濕度的控制范圍
[0043]開清棉工序相對濕度控制在70%?75%之間；梳棉、并條和粗紗工序相對濕度控制在80%?85%之間；細紗工序相對濕度控制70%?75%之間。
[0044](3)梳棉工序主要工藝措施
[0045]錫林針布采用貝卡爾特生產(chǎn)的AC2515*01680針布，道夫針布貝卡爾特生產(chǎn)的AD4030*01890針布，刺輥齒條采用貝卡爾特生產(chǎn)的AT5605*05011齒條，蓋板針布采用貝卡爾特生產(chǎn)的28型針布；錫林刺輥表面線速比控制在2.63倍；錫林與蓋板的四點隔距
0.38mm、0.33mm、0.33mm、0.33mm ;道夫轉(zhuǎn)速為 13 轉(zhuǎn) / 分。
[0046](4)并條機輸出速度采用95米/分。
[0047](5)各牽伸工序膠輥的選擇:各牽伸工序采用硬度較高的膠輥，此處采用天津市順業(yè)紡織橡膠有限公司的SG05系列硬度為85度的膠管。
[0048]實施例2
[0049]采用100%芳綸1414廢絲加工纖維，經(jīng)纖維預處理、開清棉、梳棉、并條、粗紗、細紗、絡筒、熱定捻、合紗、倍捻、熱定捻等工序制得芳綸1414紗線。在本實施例中，所述的芳綸1414廢絲加工纖維的切斷長度為51毫米，紗線的規(guī)格和用途為芳綸1414,29.5tex 二股防割手套用紗線。
[0050]具體內(nèi)容為:
[0051](I)控制投料前的纖維回潮率和給乳平衡后的纖維回潮率
[0052]投料前的纖維回潮率控制在5%左右，經(jīng)過纖維預處理并噴灑由江陰金風合成樹脂有限公司生產(chǎn)的SN抗靜電劑和二甲基羥基乳化硅油及水組成的油劑，并經(jīng)平衡24小時后，使纖維回潮率達15?18%之間；
[0053]所述油劑配方為:SN抗靜電劑和二甲基羥基乳化硅油及水的重量比為4:1:100。
[0054](2)各工序相對濕度的控制范圍
[0055]開清棉工序相對濕度控制在70%?75%之間；梳棉、并條和粗紗工序相對濕度控制在80%?85%之間；細紗工序相對濕度控制70%?75%之間。
[0056](3)梳棉工序主要工藝措施
[0057]錫林針布采用貝卡爾特生產(chǎn)的AC2515*01680針布，道夫針布貝卡爾特生產(chǎn)的AD4030*01890針布，刺輥齒條采用貝卡爾特生產(chǎn)的AT5605*05011齒條，蓋板針布采用貝卡爾特生產(chǎn)的28型針布；錫林刺輥表面線速比控制在2.78倍；錫林與蓋板的四點隔距
0.43mm、0.40mm、0.40mm、0.40mm ;道夫轉(zhuǎn)速為 13 轉(zhuǎn) / 分。
[0058](4)并條機輸出速度采用80米/分。
[0059](5)各牽伸工序膠輥的選擇:各牽伸工序采用硬度較高的膠輥，此處采用天津市順業(yè)紡織橡膠有限公司的SG05系列硬度為85度的膠管。
[0060]表1:所得到的芳綸1414紗線經(jīng)測試具有下表所示的主要技術指標
[0061]
【權利要求】
1.一種由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，包括開清棉、梳棉、并條(二道)、粗紗、細紗、絡筒、熱定捻、合紗、倍捻、熱定捻，其特征在于: (I)芳綸1414廢絲投料前的纖維回潮率控制在5%左右，經(jīng)過纖維預處理并噴灑油劑平衡后，使纖維回潮率在15%?18%之間； (2 )開清棉工序相對濕度控制在70%?75%之間，梳棉、并條、粗紗工序相對濕度控制在80%?85%之間，細紗工序相對濕度控制70%?75%之間； (3)錫林針布采用AC2515*01680針布，道夫針布采用AD4030*01890針布，刺輥齒條采用AT5605*05011齒條，蓋板針布采用28型針布；錫林刺輥表面線速比控制在2.5倍以上；道夫轉(zhuǎn)速為10?16轉(zhuǎn)/分； (4)并條機輸出速度控制在100米/分以下； (5)各牽伸工序采用硬度80度以上的膠輥。
2.根據(jù)權利要求1所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的油劑為抗靜電劑、羥基硅油與水組成的乳液。
3.根據(jù)權利要求2所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的油劑中抗靜電劑、羥基硅油與水的質(zhì)量比為4:1?3:100。
4.根據(jù)權利要求2所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的羥基硅油為二甲基羥基硅油。
5.根據(jù)權利要求1所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的錫林刺輥表面線速比為2.5?2.8倍。
6.根據(jù)權利要求1所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的道夫轉(zhuǎn)速為13轉(zhuǎn)/分。
7.根據(jù)權利要求1所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的并條機輸出速度為80?100米/分。
8.根據(jù)權利要求1所述的由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法，其特征在于:所述的各牽伸工序采用硬度85度的抗靜電膠輥。
【文檔編號】D02G3/02GK103437013SQ201310388981
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】錢俊, 王新華, 吳敏 申請人:常熟市寶灃特種纖維有限公司