復合纖維的生產系統及方法

專利名稱：復合纖維的生產系統及方法
技術領域：
本發明涉及纖維生產領域，尤其是涉及一種復合纖維的生產系統及方法。
背景技術：
差別化纖維的生產是化學纖維生產中的一項新技術。隨著化學纖維工業的迅速發展，差別化纖維的生產技術日益受到重視，開發和應用新的生產技術成為化學纖維工業的發展趨勢之一。隨著科學技術的飛速發展，以及人們消費觀念的改變，追求舒服、高檔、保健、自然等成了新時尚，對服飾的追求出現了多樣化、功能化，使得一些具有新穎功能的聚酯纖維普受歡迎。天然紡織原料的緊缺，促使紡織品的化纖原料逐步向著自然化、仿真化等方向發展，同時也促進了差別化纖維的開發。滌綸是常見的差別化纖維，但常規滌綸由于分子結構的排列緊密又不吸水，無親水基團，所以染色性能差；同時由于其斷裂強度高，韌性好，一旦其織物起球，則所形成的小球會牢固的系在織物表面不易脫落，使織物的手感及美感受到嚴重的影響。為了改善常規滌綸的質量，目前通過添加一些改性劑改變纖維的一些化學、物理性能，在改性過程中可同時添加著色劑，實現改性和有色的功能疊加。以PBT改性PET纖維生產PBT/PET復合纖維為例進行說明，目前PBT改性PET纖維生產PBT/PET復合纖維的生產方式有三種類型。第一種是PET與PBT進行共混改性；第二種是用對苯二甲酸、丁二醇和乙二醇進行三元共聚，得到PBT/PET共聚酯；第三種是將PBT、 PET并列復合紡絲成型.獲得PBT、PET并列型或皮芯型。國內生產PBT改性滌綸纖維普遍采用共混改性紡絲的方法，共混紡絲的方法是將改性劑加入到聚合物中，用常規紡絲設備進行紡絲，制得功能性纖維。目前共混紡絲主要采用切片法生產。需要先生產PBT切片與PET切片，然后再將PBT切片與PET切片共混紡絲成型。目前生產聚酯(PBT，PET)切片的設備順序包括漿料槽-第一酯化釜-第二酯化釜-第一縮聚釜-第二縮聚釜-終縮聚釜-切粒機。將原料送入到各反應釜反應后通過切粒機便可得到相應的聚酯切片。目前切片紡絲設備順序包括干燥一紡絲熔體擠出機(熔融)_熔體過濾器-紡絲箱體-紡絲計量泵-紡絲組件-上油系統-牽引輥-喂入輪-往復盛絲桶。將經預結晶、 干燥的一種或幾種聚酯切片混合均勻后投入到切片紡絲設備中便可得到相應的原絲。這種先生產切片，后紡絲的間歇式工藝路線生產差別化纖維或有色纖維，具有投資大、成本高、耗能高、產量低、工藝路線長，色差不易控制等缺點。主要表現為1、生產規模切片紡受螺桿擠壓機和干燥系統限制，生產線產能偏低，單線產量低，生產規模受限制；2、工藝流程切片紡包括熔體的鑄帶切粒、干燥、切片運輸、切片的結晶再干燥、熔融等過程，生產工藝流程長，設備投資高；
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3、產品質量切片紡主原料為本色切片，為聚酯廠提供，受不同批次、廠家影響，其產品質量很難保證均一，且后期處理中干燥工序多為間歇式，切片水分波動大，對紡絲影響較大，而改性差別化纖維或有色纖維對其極為敏感，后續紡絲控制困難，因此其質量難以控制。

發明內容
本發明目的在于提供一種結構簡單，設備投資少、產率高、工藝簡單的復合纖維的生產系統。本發明另一個目的在于提供一種成本低、產量高、工藝簡單、色差易于控制且織物功能性效果耐久性、牢度好的復合纖維的生產方法。為此，本發明提供了一種復合纖維的生產系統，包括生產熔融基體材料的設備，設有出料口 ；紡絲設備，設有進料口，進料口與生產熔融基體材料的設備的出料口相連接；以及在線添加設備，設有注入閥，注入閥與紡絲設備相連接，用于向紡絲設備添加改性劑。進一步地，上述紡絲設備包括第一熔體增壓泵和紡絲箱體，注入閥連接在第一熔體增壓泵和紡絲箱體之間。進一步地，上述紡絲設備中還設有靜態混合器以及第二熔體增壓泵，靜態混合器以及第二熔體增壓泵順序連接于第一熔體增壓泵和紡絲箱體之間，注入閥連接在第一熔體增壓泵和靜態混合器之間。進一步地，上述紡絲設備中還設有熔體過濾器，熔體過濾器位于第二熔體增壓泵與紡絲箱體之間，熔體過濾器控制熔體粒度為40 60 μ m。進一步地，上述紡絲箱體中設有紡絲組件，紡絲組件的過濾精度為250 350目。進一步地，上述基體材料為PET，改性劑為PBT。同時，在本發明中還提供了一種復合纖維的生產方法，使用上述復合纖維的生產系統生產復合纖維，包括如下步驟(1)通過生產熔融基體材料的設備生產基體材料熔體 A ;(2)將干燥后的改性劑通過在線添加設備注入到紡絲設備中，與基體材料熔體A混合均勻后進行紡絲。進一步地，上述步驟(2)進一步包括將干燥后的色母粒以及其他輔料與改性劑混合后，通過在線添加設備注入到紡絲設備中。進一步地，上述基體材料為PET以及改性劑為PBT，制得PBT/PET復合纖維。進一步地，上述改性劑的添加量為PBT/PET復合纖維重量的25% -45%。進一步地，上述改性劑的添加量為PBT/PET復合纖維重量的25% 35% ；色母粒的添加量為PBT/PET復合纖維重量的0% 8%。進一步地，上述PBT是相對粘度在0. 8 1. 2，熔點為200 250°C的PBT切片。本發明的有益效果本發明所提供的復合纖維的生產系統將基體材料熔體輸送至紡絲設備形成直接紡絲的熔體直紡系統，該系統省去了傳統生產聚酯切片設備中聚酯鑄帶、切粒、包裝的過程，以及應用聚酯紡絲的設備中紡絲的預結晶、干燥、螺桿熔融等過程， 降低了生產成本；同時增加了在線添加設備，實現各種改性劑的添加，生產各種有色、改性纖維，提高了產品的附加值，爭取企業利潤最大化。另外，在本發明中還提供了一種復合纖維生產方法，通過該方法所制備的復合纖維色差易于控制且織物功能性效果耐久性、牢度好。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。
具體實施例方式以下對本發明的實施例進行詳細說明，但如下實施例僅是用以理解本發明，而不能限制本發明，本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。在本發明的一種典型實施方式中，一種復合纖維的生產系統，包括生產熔融的基體材料的設備、紡絲設備以及用于向紡絲設備添加改性劑的在線添加設備，其中生產熔融基體材料的設備設有出料口 ；紡絲設備設有進料口，進料口與生產熔融基體材料的設備的出料口貫通相連；而在線添加設備設有注入閥，注入閥與紡絲設備相連接。本發明復合纖維的生產系統中生產熔融的基體材料的設備包括順序連接的漿料槽-第一酯化釜-第二酯化釜-第一縮聚釜-第二縮聚釜-終縮聚釜一一熔體輸送泵一出料口。紡絲設備包括順序連接的進料口 -熔體分配閥-第一熔體增壓泵-熔體過濾器-紡絲箱體一中心內環吹風一上油系統-牽引輥-喂入輪一往復盛絲桶，在紡絲設備中熔體輸送管道上還設有注料口。在線添加設備包括順序連接的螺桿擠壓機-計量泵-注入閥，在線添加設備的注入閥連接在紡絲設備的熔體輸送管道上，注入閥設有注料口，該注料口與熔體輸送管道貫通相連。優選地，注入閥連接在熔體第一增壓泵與紡絲箱體之間。具體地，注入閥連接在熔體第一增壓泵與熔體過濾器之間。該復合纖維的生產系統將生產熔融的基體材料的設備和紡絲設備相對接形成熔體直紡設備，同時在紡絲設備上增加了在線添加設備，實現各種改性劑的添加，生產各種有色、改性纖維。該系統省去了傳統生產聚酯切片設備中聚酯鑄帶、切粒、包裝的過程，使得熔體排廢量小，避免了環境污染，降低了生產成本，節省了巨額治污費用。同時省去了設備紡絲的聚酯預結晶、干燥、螺桿熔融等過程，降低了生產成本；同時增加了在線添加設備，有效解決滌綸染色難最有效的途徑，在線添加設備使用簡便，不僅縮減了染色工序，且使不適宜于高溫、高壓染色條件的纖維與滌綸混紡交織成為可能而且便于實現織物預先設計的風格。同時，這種在線添加設備能夠實現紡前著色，保證纖維染色均勻，無論批量大小，顏色的均勻度均可保持不變，批與批之間也不會出現不能接受的色差。從纖維的結構上看，著色劑與聚酯形成表里一致的均勻固溶體，耐光、耐洗、耐摩擦等項牢度遠比常規染高。另外，紡前著色所用著色劑為溶劑染料，不含禁用結構和成份，對人體不造成傷害，不但能夠保護環境，更有利于人體健康。在本發明的一種典型實施方式中，該復合纖維的生產系統中紡絲設備中還設有靜態混合器以及第二熔體增壓泵，靜態混合器以及第二熔體增壓泵順序連接于第一熔體增壓泵和紡絲箱體之間，注入閥連接在第一熔體增壓泵和靜態混合器之間。靜態混合器以及第二熔體增壓泵的增加能夠使得由在線添加設備中添加的色母粒以及改性劑更好地分散，且與熔融的聚酯混合的更為均勻，優化由該系統所生產的纖維的性能。在本發明的一種典型實施方式中，該復合纖維的生產系統中紡絲設備中還設有熔體過濾器，熔體過濾器位于第二熔體增壓泵與所述紡絲箱體之間，熔體過濾器控制熔體粒度為40 60 μ m。該熔體過濾器的設定保證了對通過在線添加設備投入到熔融的聚酯中未熔化著色劑、雜質、聚酯熔體中的降解物等雜質進行攔截和過濾，以保證紡絲熔體的粒度在合理的范圍內，同時也進一步保證著色劑以及改性劑與熔融的聚酯混合的均勻性，進而保證所生產的滌綸纖維的質量。在本發明的一種典型實施方式中，該復合纖維的生產系統的紡絲箱體中還設有紡絲組件，該紡絲組件的過濾精度為250 350目，該紡絲箱體中還包括紡絲計量泵，該紡絲計量泵與紡絲組件相連形成精確計量紡絲組件，其中，紡絲計量泵、紡絲組件以及連接在紡絲箱體下側的中心內環吹風唇口上油系統依序連接。通過設置精確計量紡絲組件保證紡絲所需壓力，過濾雜質，確保紡絲可紡性，減少斷頭。在本發明的一種典型實施方式中，該復合纖維的生產系統中，生產熔融基體材料的設備中所生產的基體材料為PET，通過在線添加設備向紡絲設備中添加的改性劑為PBT，經本發明所提供的復合纖維的生產系統所生產的復合纖維為PBT/PET復合纖維。在本發明所提供的復合纖維的生產系統中還可以包括后紡工藝生產設備，后紡工藝生產設備中包括順序連接的集束架-上下導絲架-五輥導絲機-油劑浴槽-第一牽伸機-牽伸浴槽-第二牽伸機-蒸汽加熱箱-第三牽伸機-五輥緊張熱定型機-上油疊絲機-蒸汽加熱箱-卷曲機-冷卻輸送帶-張力調整機-切斷機-打包機。其中后紡工藝設備中集束架與紡絲設備中盛絲桶相連。在本發明的一種典型實施方式中，還提供了一種復合纖維的生產方法，該方法使用上述復合纖維的生產系統生產復合纖維，包括如下步驟(1)通過生產熔融基體材料的設備生產基體材料熔體A ； (2)將干燥后的改性劑通過在線添加設備注入紡絲設備中，與基體材料熔體A混合均勻后進行紡絲。其中在上述步驟O)中還可以將干燥后的色母粒以及其他輔料與改性劑混合后，通過在線添加設備注入到紡絲設備中。使用本發明所提供的復合纖維的生產系統制備復合纖維，省去了傳統生產聚酯切片設備中聚酯鑄帶、切粒、包裝的過程，同時省去了應用聚酯紡絲的設備中紡絲的預結晶、干燥、螺桿熔融等過程，降低了生產成本；提高了產量、且工藝簡單、色差易于控制、所制得的織物功能性效果耐久性、牢度好。在本發明的一種具體的實施方式中，上述復合纖維的生產方法，所采用的基體材料為PET，所采用的改性劑為PBT，制得PBT/PET復合纖維。優選地，改性劑的添加量為PBT/ PET復合纖維重量的25% -45%。優選地，改性劑的添加量為復合纖維重量的25% 35%; 色母粒的添加量為差別化滌綸纖維重量的0% 8%。更為優選地，PBT切片是相對粘度在 0. 8 1. 2，優選為1. 0，熔點為200 250°C的PBT切片。這種PBT/PET復合纖維強度適中，具有細而密的立體卷曲，優越的回彈性，其制成的織物手感柔軟，毛型感強，具有特殊的風格，抗起球的效果大大優于常規滌綸織物。同時，這種PBT/PET復合纖維的玻璃化溫度比常規滌綸低10_15°C，染色時上色率高，色彩鮮艷，光澤自然柔和。如下將結合具體實施例說明應用本發明所提供的復合纖維的生產系統及方法所制備的PBT/PET復合纖維的有益效果。實施例1原料EG(乙二醇)9M0kg、PTA(對苯二甲酸)2!3595kg、PBT 切片 22500Kg(相對粘度為0. 8，熔點為200°C的PBT切片)。制作方法，將EG和PTA按質量比0. 336 0. 858比例投入到本發明復合纖維生產系統的生產熔融基體材料的設備的漿料槽中進行加工生成PET熔體，PBT切片干燥后通過在線添加設備以PBT/PET復合纖維重量45%的比例注入到紡絲設備中生產原絲，并通過后紡工藝生產設備生產成品絲，具體操作參數如表1所示。實施例2原料EG10416kg,PTA26598kg,PBT 切片 15000kg (相對粘度為 1. 0，熔點為 220°C 的PBT切片)、友林特黑母粒4000kg。制作方法同實施例1，其中，干燥后的PBT切片與友林特黑母粒混合后通過在線添加設備注入到紡絲設備中生產原絲，并通過后紡工藝生產設備生產成品絲，PBT切片的注入量占PBT/PET復合纖維重量35%的比例，友林特黑母粒的注入量占PBT/PET復合纖維重量 8%的比例。具體工藝參數如表1所示。實施例3原料EG10416kg, PTA 26598kg, PBT 切片 15000kg(相對粘度為 1. 2，熔點為 250°C的PBT切片)、友林特黑母粒4000kg。制作方法同實施例2，其中，PBT切片的注入量占PBT/PET復合纖維重量25%的比例，友林特黑母粒的注入量占PBT/PET復合纖維重量4%的比例。具體工藝參數如表1所
7J\ ο表1示出了應用本發明所提供的復合纖維的生產系統紡原絲以及成品絲的工藝參數。表 1
項目實施例1實施例2實施例3第一酯化釜溫度(。c)260260260第二酯化釜溫度(。c)265265265切片干燥時間(hr)101010切片干燥溫度(。c)135135135干切片含水率(Pi5Di)403535熔體過濾器流通物粒度 (um)404040紡絲組件過濾精度250目250目250目
權利要求
1.一種復合纖維的生產系統，其特征在于，包括生產熔融基體材料的設備，設有出料口 ；紡絲設備，設有進料口，所述進料口與所述生產熔融基體材料的設備的出料口相連接；以及在線添加設備，設有注入閥，所述注入閥與所述紡絲設備相連接，用于向所述紡絲設備添加改性劑。
2.根據權利要求1所述的生產系統，其特征在于，所述紡絲設備包括第一熔體增壓泵和紡絲箱體，所述注入閥連接在所述第一熔體增壓泵和所述紡絲箱體之間。
3.根據權利要求2所述的生產系統，其特征在于，所述紡絲設備中還設有靜態混合器以及第二熔體增壓泵，所述靜態混合器以及第二熔體增壓泵順序連接于所述第一熔體增壓泵和紡絲箱體之間，所述注入閥連接在所述第一熔體增壓泵和所述靜態混合器之間。
4.根據權利要求3所述的生產系統，其特征在于，所述紡絲設備中還設有熔體過濾器， 所述熔體過濾器位于所述第二熔體增壓泵與所述紡絲箱體之間，所述熔體過濾器控制熔體粒度為40 60 μ m。
5.根據權利要求4所述的生產系統，其特征在于，所述紡絲箱體中設有紡絲組件，所述紡絲組件的過濾精度為250 350目。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的生產系統，其特征在于，所述基體材料為PET，所述改性劑為PBT。
7.一種復合纖維的生產方法，其特征在于，使用權利要求1-6中任一項所述的復合纖維的生產系統生產所述復合纖維，包括如下步驟(1)通過所述生產熔融基體材料的設備生產基體材料熔體A；(2)將干燥后的改性劑通過在線添加設備注入到紡絲設備中，與所述基體材料熔體A 混合均勻后進行紡絲。
8.根據權利要求7所述的生產方法，其特征在于，所述步驟( 進一步包括將干燥后的色母粒以及其他輔料與所述改性劑混合后，通過所述在線添加設備注入到紡絲設備中。
9.根據權利要求8所述的生產方法，其特征在于，所述基體材料為PET以及所述改性劑為PBT，制得PBT/PET復合纖維。
10.根據權利要求9所述的生產方法，其特征在于，所述改性劑的添加量為所述PBT/ PET復合纖維重量的25% -45%。
11.根據權利要求9所述的生產方法，其特征在于，所述改性劑的添加量為所述PBT/ PET復合纖維重量的25% 35% ；所述色母粒的添加量為所述PBT/PET復合纖維重量的 0% 8%。
12.根據權利要求9所述的生產方法，其特征在于，所述PBT是相對粘度在0.8 1. 2， 熔點為200 250°C的PBT切片。
全文摘要
本發明公開了一種復合纖維的生產系統及方法，該系統包括生產熔融基體材料的設備，設有出料口；紡絲設備，設有進料口，進料口與生產熔融基體材料的設備的出料口相連接；以及在線添加設備，設有注入閥，注入閥和紡絲設備相連，用于向紡絲設備添加改性劑。該系統將基體材料熔體輸送至紡絲設備形成直接紡絲的熔體直紡設備，省去了傳統生產聚酯切片設備中聚酯鑄帶、切粒、包裝的過程，以及傳統應用聚酯紡絲的設備中紡絲的預結晶、干燥、螺桿熔融等過程，降低了生產成本；同時增加了在線添加設備，實現各種改性劑的添加，生產各種有色、改性纖維，提高了產品的附加值，爭取企業利潤最大化。
文檔編號D01F8/14GK102191578SQ20111002444
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者曹春安, 潘國輝, 胡慶文, 郝桂香, 聞繼善, 陳國平, 陳建忠 申請人:滁州安興環保彩纖有限公司