本發(fā)明專利涉及高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)和方法，屬于高分子化工和化學(xué)纖維領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚酯，尤其是聚酯中的PET纖維采用合成熔體直接紡絲已經(jīng)是該行業(yè)中技術(shù)進步的表征，相對熔體冷卻成固態(tài)切片，再由螺桿熔融紡絲的方法，大大降低了能耗，提高生產(chǎn)效率，減少了大分子降解，因此大幅度提升了纖維的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是提高了纖維物理機械性能的均勻性。

聚酯、聚烯烴、聚酰胺、聚丙烯腈等皮芯復(fù)合短纖維早在上世紀(jì)80年代產(chǎn)業(yè)化，以服裝、產(chǎn)業(yè)用紡織品中的功能性纖維為主，包括導(dǎo)電、阻光、阻燃、色澤等，相對用量少；90年代非織造布實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，以聚烯烴為主的皮芯復(fù)合短纖維大量使用，尤其是聚乙烯為皮層，聚丙烯為芯層的所謂ES纖維（日本Chisso，日本智索株式會社）成為聚烯烴纖維非織造布重要角色。其最主要是充當(dāng)熱“粘合劑”，取代化學(xué)粘合劑。大幅度提高了非織造布的彈性、使用舒適性以及拉伸強度和撕裂強度，同時大大減輕了化學(xué)粘結(jié)劑再非織造布制造過程中對環(huán)境的污染和可能產(chǎn)生的人體健康衛(wèi)生傷害。

新世紀(jì)以來，聚酯PET纖維已成為紡織用纖維的最主要品種，由于諸多性能具備了競爭優(yōu)勢，傳統(tǒng)的聚烯烴非織造布市場已經(jīng)接納聚酯PET纖維成為主要原材料。在用即棄（Disposable）領(lǐng)域的兒童衛(wèi)生材料、成人衛(wèi)生材料、美容、保健、擦拭布、過濾布等使用PET纖維的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到與聚烯烴纖維相同的水平。

以聚乙烯為皮層，聚酯PET為芯層的皮芯復(fù)合短纖維可以采用熱風(fēng)粘結(jié)成為非織造布，大幅度降低了非織造布制造成本和減低在制造過程中對環(huán)境的影響。成為該領(lǐng)域的主角，而不僅僅充當(dāng)“粘合劑”的角色。從非織造布使用的角度，PE/PET的復(fù)合纖維對于材料的輕量化也明顯有優(yōu)勢。相對PE/PP復(fù)合纖維的非織造布，其拉伸強度、撕裂強度、彈性、耐溫、尺寸穩(wěn)定性都有大幅度提升。

在耐久性應(yīng)用領(lǐng)域，以PET為主的短纖維已經(jīng)在非織造布土工布、瀝青浸漬布、地毯基布、耐溫過濾等發(fā)揮良好作用。有逐步擴張市場的趨勢。傳統(tǒng)的PE/PP熱粘纖維，用于PP非織造布的技術(shù)升級需要可熱熔的復(fù)合纖維強度得以進一步提高，因此用低熔點聚丙烯皮層，聚酯PET為芯層的復(fù)合短纖維是理想的選擇，作為聚丙烯纖維非織造布的粘結(jié)用纖維。相對PE/PP復(fù)合纖維，非織造布的整體強度得到提升，撕裂強度，熱穩(wěn)定性提高。

隨著非織造布和產(chǎn)業(yè)用紡織品市場的拓展，聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合纖維的應(yīng)用還在細(xì)分，在不同的應(yīng)用中還要求對聚烯烴組分的作共混改性，使非織造布具備某些功能性，例如抗菌、持久親水、有色等等。以往采用母粒法，相對加工成本高，且難以滿足相對生產(chǎn)批量較高的狀況。

很顯然，上述聚烯烴/聚酯皮芯復(fù)合短纖維的制造成本、質(zhì)量均勻性、最終使用性能（包括安全衛(wèi)生）都將成為制約合成纖維行業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的螺桿熔融聚酯PET切片方法既不利產(chǎn)業(yè)鏈的能耗下降，更不利復(fù)合纖維產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提升。也無法實現(xiàn)最終使用性能的新要求，例如纖維中不含重金屬銻等等（PET合成過程中，銻的化合物作為催化劑存在，含量約為200～300mg/kg）的安全衛(wèi)生要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種提高纖維使用性能的高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)，包括聚酯合成系統(tǒng)、聚烯烴熔融系統(tǒng)、復(fù)合紡絲箱體、等離子體發(fā)生裝置和盛絲筒；

所述聚酯合成系統(tǒng)包括依次連接的輸送泵、三通閥、預(yù)縮聚釜、終縮聚釜、出料兼增壓泵、靜態(tài)攪拌熱交換器，最終連接到復(fù)合紡絲箱體，聚酯合成系統(tǒng)還包括乙二醇管線，所述乙二醇管線的一條支線通過注射泵連接到輸送泵與三通閥之間的管線上，乙二醇管線的另一條支線通過第一計量閥連接到調(diào)配槽上，聚酯合成系統(tǒng)還包括料槽，所述料槽通過第二計量閥連接到調(diào)配槽上，所述調(diào)配槽通過計量泵連接到三通閥；

所述聚烯烴熔融系統(tǒng)包括依次連接的料倉、螺桿擠出機、增壓泵、靜態(tài)混合器，最終連接到復(fù)合紡絲箱體；

所述等離子體發(fā)生裝置與復(fù)合紡絲箱體連接；

所述復(fù)合紡絲箱體與盛絲筒連接。

進一步的，所述復(fù)合紡絲箱體包括復(fù)合紡絲組件和噴絲板，噴絲板上設(shè)有多個噴絲孔，噴絲孔由皮層導(dǎo)絲孔、芯層導(dǎo)絲孔、等離子體導(dǎo)管、熔體儲槽、復(fù)合噴絲孔組成，皮層導(dǎo)絲孔與熔體儲槽連接，熔體儲槽與復(fù)合噴絲孔連接，芯層導(dǎo)絲孔的出口被等離子體導(dǎo)管所包裹，等離子體導(dǎo)管的出口被復(fù)合噴絲孔所包裹，等離子體發(fā)生裝置與等離子體導(dǎo)管相連接。

進一步的，所述聚烯烴熔融系統(tǒng)還包括依次連接的共混改性料倉和雙螺桿共混機，所述料倉通過支線連接到雙螺桿共混機上，雙螺桿共混機連接到螺桿擠出機上。

進一步的，所述等離子體發(fā)生裝置為直流放電等離子體發(fā)生裝置。

進一步的，所述預(yù)縮聚釜為上流式預(yù)縮聚釜，所述終縮聚釜為臥式單腔體終縮聚釜。

本發(fā)明還公開了基于上述高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)的高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲方法，其步驟包括：

（1）、酯化液體對苯二甲酸雙羥乙酯（BHET）由輸送泵經(jīng)三通閥直接輸送至上流式預(yù)縮聚釜，作為協(xié)助預(yù)縮聚反應(yīng)的乙二醇從乙二醇管線引出，由注射泵注入至連接輸送泵和三通閥的管線內(nèi)與BHET匯合，乙二醇管線引出的另一部分乙二醇，由閥門控制流量進入調(diào)配槽，用來調(diào)配催化劑，高濃度的催化劑由儲罐經(jīng)過計量閥進入調(diào)配槽，由乙二醇稀釋到需要的濃度后經(jīng)過計量泵和三通閥進入預(yù)縮聚釜；

（2）、BHET、乙二醇和經(jīng)乙二醇調(diào)配的鈦系催化劑在上流式預(yù)縮聚釜內(nèi)，在真空條件下進行聚對苯二甲酸乙二酯（PET）預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚物依靠自重流入臥式單腔體終縮聚釜，PET熔體由出料兼增壓泵輸送到復(fù)合紡絲箱體內(nèi)，在出料兼增壓泵與復(fù)合紡絲箱體的管線上設(shè)有不帶機械動力的靜態(tài)攪拌熱交換器以調(diào)整熔體溫度；

（3）、聚烯烴粒料部分由料倉進入螺桿擠出機熔融，聚烯烴熔體輸送至增壓泵中控制壓力與PET熔體的壓力基本平衡，然后進入不帶機械攪拌的具有熱交換功能的靜態(tài)混合器，再次均勻化后進入復(fù)合紡絲箱體；

（4）、PET熔體和聚烯烴熔體在復(fù)合紡絲箱體中通過復(fù)合紡絲組件和噴絲板擠出，等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體通過等離子體導(dǎo)管同時從噴絲板噴出，噴出位置位于PET熔體與聚烯烴熔體交界處，通過環(huán)狀的冷卻風(fēng)冷卻成型，經(jīng)過牽引卷繞和表面處理成為復(fù)合纖維原絲進入盛絲筒。

進一步的，步驟（3）中所述聚烯烴為高密度聚乙烯（HDPE），HDPE粒料部分由料倉進入高效雙螺桿共混機中，與來自共混改性料倉的共混改性劑脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）共混后，共混產(chǎn)物再進入螺桿擠出機中，與直接來自料倉的HDPE進行混合，使得熔融的HDPE中含AEO為3～3.5%wt，含有AEO的HDPE熔體輸送至增壓泵中控制壓力與PET熔體的壓力基本平衡，然后進入不帶機械攪拌的具有熱交換功能的靜態(tài)混合器，再次均勻化后進入復(fù)合紡絲箱體。

進一步的，步驟（3）中所述聚烯烴為纖維級聚丙烯。

其中所述酯化液體BHET直接從常規(guī)聚酯生產(chǎn)線的酯化釜出料管線上引出。

進一步的，所述催化劑為鈦系催化劑或銻系催化劑。

進一步的，在進入復(fù)合紡絲箱體前，PET熔體比HDPE熔體溫度高120～140℃。

有益效果：

（1）兩種聚合物均不需要去除水分的干燥系統(tǒng)。

（2）聚酯的合成采用不含催化劑的可遠(yuǎn)距離輸送的酯化液，然后添加催化劑，通過預(yù)縮聚和終縮聚工序成為熔體，經(jīng)過靜態(tài)混合器調(diào)整聚酯熔體溫度與熔融的聚烯烴成為復(fù)合纖維的原料。省卻了漿料調(diào)配、酯化等工序。可根據(jù)最終產(chǎn)品需求靈活調(diào)整系統(tǒng)的負(fù)荷。充分利用已有的大型聚酯合成系統(tǒng)。

（3）采用高效在線式聚烯烴共混改性方式，避免多次受熱引起聚烯烴降解。

（4）引入等離子體發(fā)生裝置，產(chǎn)生的等離子體使PET熔體與聚烯烴熔體附著力更強，皮芯之間結(jié)合更緊密，纖維成型更快，提高纖維強度和韌性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的噴絲板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的噴絲孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲系統(tǒng)，包括聚酯合成系統(tǒng)、聚烯烴熔融系統(tǒng)、復(fù)合紡絲箱體20、等離子體發(fā)生裝置21和盛絲筒21；

所述聚酯合成系統(tǒng)包括依次連接的輸送泵1、三通閥4、上流式預(yù)縮聚釜10、臥式單腔體終縮聚釜11、出料兼增壓泵12、靜態(tài)攪拌熱交換器13，最終連接到復(fù)合紡絲箱體20，聚酯合成系統(tǒng)還包括乙二醇管線2，所述乙二醇管線2的一條支線通過注射泵3連接到輸送泵1與三通閥4之間的管線上，乙二醇管線2的另一條支線通過第一計量閥7連接到調(diào)配槽6上，聚酯合成系統(tǒng)還包括料槽8，所述料槽8通過第二計量閥9連接到調(diào)配槽6上，所述調(diào)配槽6通過計量泵5連接到三通閥4；

所述聚烯烴熔融系統(tǒng)包括依次連接的料倉15、螺桿擠出機14、增壓泵16、靜態(tài)混合器17，最終連接到復(fù)合紡絲箱體20，所述聚烯烴熔融系統(tǒng)還包括依次連接的共混改性料倉19和雙螺桿共混機18，所述料倉15通過支線連接到雙螺桿共混機18上，雙螺桿共混機18連接到螺桿擠出機14上；

復(fù)合紡絲箱體20包括復(fù)合紡絲組件和噴絲板23，如圖2所示，噴絲板23上設(shè)有多個噴絲孔24，如圖3所示，噴絲孔24由皮層導(dǎo)絲孔25、芯層導(dǎo)絲孔26、等離子體導(dǎo)管27、熔體儲槽28、復(fù)合噴絲孔29組成，皮層導(dǎo)絲孔與熔體儲槽連接，熔體儲槽與復(fù)合噴絲孔連接，芯層導(dǎo)絲孔的出口被等離子體導(dǎo)管所包裹，等離子體導(dǎo)管的出口被復(fù)合噴絲孔所包裹，等離子體發(fā)生裝置21與等離子體導(dǎo)管27相連接。

所述復(fù)合紡絲箱體20與盛絲筒22連接。

實施例2

高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲方法生產(chǎn)PE／PET無重金屬熱風(fēng)粘結(jié)型非織造布用皮芯復(fù)合短纖維，其步驟包括：

（1）、從普通大型聚酯裝置的酯化工序后引出部分酯化液體BHET，由輸送泵經(jīng)三通閥直接輸送至上流式預(yù)縮聚釜，作為協(xié)助預(yù)縮聚反應(yīng)的乙二醇從乙二醇管線引出，由注射泵注入至連接輸送泵和三通閥的管線內(nèi)與BHET匯合，乙二醇管線引出的另一部分乙二醇，由閥門控制流量進入調(diào)配槽，用來調(diào)配乙二醇鈦，高濃度的液態(tài)乙二醇鈦由儲罐經(jīng)過計量閥進入調(diào)配槽，由乙二醇稀釋到濃度為終縮聚物的5～6mg/kg后，經(jīng)過計量泵和三通閥進入預(yù)縮聚釜；

（2）、BHET、乙二醇和經(jīng)乙二醇調(diào)配的鈦系催化劑在上流式預(yù)縮聚釜內(nèi)，在真空條件下進行PET預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚物依靠自重流入臥式單腔體終縮聚釜，PET熔體由出料兼增壓泵輸送到復(fù)合紡絲箱體內(nèi)，在出料兼增壓泵與復(fù)合紡絲箱體的管線上設(shè)有不帶機械動力的靜態(tài)攪拌熱交換器以調(diào)整熔體溫度，使PET熔體與HDPE熔體的溫度差控制在135～140℃；

（3）、HDPE粒料部分由料倉進入螺桿擠出機熔融，HDPE熔體輸送至增壓泵中控制壓力與PET熔體的壓力基本平衡，然后進入不帶機械攪拌的具有熱交換功能的靜態(tài)混合器，再次均勻化后進入復(fù)合紡絲箱體；

（4）、PET熔體和HDPE熔體在復(fù)合紡絲箱體中通過復(fù)合紡絲組件和噴絲板擠出，等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體通過等離子體導(dǎo)管同時從噴絲板噴出，噴出位置位于PET熔體與聚烯烴熔體交界處，通過環(huán)狀的冷卻風(fēng)冷卻成型，經(jīng)過牽引卷繞和表面處理成為復(fù)合纖維原絲進入盛絲筒。后續(xù)經(jīng)過兩次機械拉伸、機械卷曲和纖維表面處理以及熱定型，在切斷到規(guī)定長度后包裝成為非織造布用熱風(fēng)粘結(jié)不含重金屬銻的原料。

實施例3

高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲方法生產(chǎn)PP／PET針刺熱粘結(jié)型瀝青浸漬非織造布用皮芯復(fù)合短纖維，其步驟包括：

（1）、酯化液體BHET由輸送泵經(jīng)三通閥直接輸送至上流式預(yù)縮聚釜，作為協(xié)助預(yù)縮聚反應(yīng)的乙二醇從乙二醇管線引出，由注射泵注入至連接輸送泵和三通閥的管線內(nèi)與BHET匯合，乙二醇管線引出的另一部分乙二醇，由閥門控制流量進入調(diào)配槽，用來調(diào)配乙二醇銻，高濃度的液態(tài)乙二醇銻由儲罐經(jīng)過計量閥進入調(diào)配槽，由乙二醇稀釋到濃度為終縮聚物的220～230mg/kg后經(jīng)過計量泵和三通閥進入預(yù)縮聚釜；

（2）、BHET、乙二醇和經(jīng)乙二醇調(diào)配的鈦系催化劑在上流式預(yù)縮聚釜內(nèi)，在真空條件下進行PET預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚物依靠自重流入臥式單腔體終縮聚釜，PET熔體由出料兼增壓泵輸送到復(fù)合紡絲箱體內(nèi)，在出料兼增壓泵與復(fù)合紡絲箱體的管線上設(shè)有不帶機械動力的靜態(tài)攪拌熱交換器以調(diào)整熔體溫度，使PET熔體與纖維級聚丙烯熔體的溫度差控制在120～125℃；

（3）、流動指數(shù)為9.2g/10min的纖維級聚丙烯粒料部分由料倉進入螺桿擠出機熔融，聚烯烴熔體輸送至增壓泵中控制壓力與PET熔體的壓力基本平衡，然后進入不帶機械攪拌的具有熱交換功能的靜態(tài)混合器，再次均勻化后進入復(fù)合紡絲箱體；

（4）、PET熔體和纖維級聚丙烯熔體在復(fù)合紡絲箱體中通過復(fù)合紡絲組件和噴絲板擠出，等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體通過等離子體導(dǎo)管同時從噴絲板噴出，噴出位置位于PET熔體與聚烯烴熔體交界處，通過環(huán)狀的冷卻風(fēng)冷卻成型，經(jīng)過牽引卷繞和表面處理成為復(fù)合纖維原絲進入盛絲筒。后續(xù)經(jīng)過兩次機械拉伸、機械卷曲和纖維表面處理以及熱定型，在切斷到規(guī)定長度后包裝成為非織造布用針刺熱粘瀝青浸漬非織造布用皮芯復(fù)合短纖維。

實施例4

高效聚烯烴／聚酯皮芯復(fù)合直接紡絲方法生產(chǎn)持久親水PE／PET無重金屬熱風(fēng)粘合用非織造布皮芯復(fù)合短纖維，其步驟包括：

（1）、酯化液體BHET由輸送泵經(jīng)三通閥直接輸送至上流式預(yù)縮聚釜，作為協(xié)助預(yù)縮聚反應(yīng)的乙二醇從乙二醇管線引出，由注射泵注入至連接輸送泵和三通閥的管線內(nèi)與BHET匯合，乙二醇管線引出的另一部分乙二醇，由閥門控制流量進入調(diào)配槽，用來調(diào)配乙二醇鈦，高濃度的液態(tài)乙二醇鈦由儲罐經(jīng)過計量閥進入調(diào)配槽，由乙二醇稀釋到濃度為終縮聚物的5～6mg/kg后經(jīng)過計量泵和三通閥進入預(yù)縮聚釜；

（2）、BHET、乙二醇和經(jīng)乙二醇調(diào)配的鈦系催化劑在上流式預(yù)縮聚釜內(nèi)，在真空條件下進行PET預(yù)縮聚反應(yīng)，預(yù)縮聚物依靠自重流入臥式單腔體終縮聚釜，PET熔體由出料兼增壓泵輸送到復(fù)合紡絲箱體內(nèi)，在出料兼增壓泵與復(fù)合紡絲箱體的管線上設(shè)有不帶機械動力的靜態(tài)攪拌熱交換器以調(diào)整熔體溫度，使PET熔體與HDPE熔體的溫度差控制在135～140℃；

（3）、HDPE粒料部分由料倉進入螺桿擠出機熔融，部分由料倉進入具有真空脫除小分子系統(tǒng)的高效雙螺桿共混機中，與來自共混改性料倉的共混改性劑AEO共混后，共混產(chǎn)物再進入螺桿擠出機中，與直接來自料倉的HDPE進行混合，使得熔融的HDPE中含AEO為3～3.5%wt，含有AEO的HDPE熔體輸送至增壓泵中控制壓力與PET熔體的壓力基本平衡，然后進入不帶機械攪拌的具有熱交換功能的靜態(tài)混合器，再次均勻化后進入復(fù)合紡絲箱體；

（4）、PET熔體和聚烯烴熔體在復(fù)合紡絲箱體中通過復(fù)合紡絲組件和噴絲板擠出，等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體通過等離子體導(dǎo)管同時從噴絲板噴出，噴出位置位于PET熔體與聚烯烴熔體交界處，通過環(huán)狀的冷卻風(fēng)冷卻成型，經(jīng)過牽引卷繞和表面處理成為復(fù)合纖維原絲進入盛絲筒，后續(xù)經(jīng)過兩次機械拉伸、機械卷曲和纖維表面處理以及熱定型，在切斷到規(guī)定長度后包裝成為非織造布用熱風(fēng)粘結(jié)不含重金屬銻的原料。