海岛短纤维设备及工艺技术的研究

1、海岛短纤维设备及工艺技术的研究侯庆华1,戴玲2(1.东莞市新纶纤维材料科技有限公司，广东东莞523771; 2.深圳市中晟纤维工程技术有限公司,广东深圳518033摘 要：介绍了定岛型海岛短纤维的生产流程及生产设备。详细分析了复合喷丝组件的构造及生产原理，并探讨了预结晶、干燥、复合纺丝、拉伸及卷曲、定型工艺。结果表明：采用先进的复合纺丝设备，用256/248fX37岛喷丝组件，以COPET/PA6为30/70可生产出满足后道纺织加工的海岛短纤维。 关键词：定岛型海岛纤维；喷丝组件；生产工艺中图分类号：TQ342.94文献标识码：B文章编号：1001- 7054 ( 2005 12- 0033-

2、 041 序言海岛短纤维有两种生产方法，即定岛型和不定岛型。不定岛型海岛短纤维实际上就是把两种不 同的成纤聚合物按比例，通常为50 50混合造粒或直接混合后熔融挤出纺丝，是单螺杆、单组分喷丝 组件纺丝。成纤聚合物为聚酰胺(PA6)、聚乙烯(PE)或聚苯乙烯(PS等，需用有机溶剂如甲苯等开纤，纤度细的可达0.001 dtex,粗的可达 0.3dtex以上，故大多用于鞋革的生产，产品应用领域 受到一定的限制。由于碱溶性聚酯切片(COPED的开发成功，定岛型海岛短纤维应运而生。定岛型 海岛短纤维的生产是目前国际上最先进的生产超细 纤维的方法之一，采用的是最先进的复合纺丝设备 和工艺技术，通常以PA6

3、和 COPET或PET和 COPET为原料分别熔融挤出复合纺丝。定岛型海 岛短纤维从它的横截面来看是一种组分的微细而分 散的状态被另一种组分包围着，好象海中有许多岛 屿，故称为海岛纤维，其“岛”和“海”组分在纤 集的轴向是连续密集、均匀分布的。在纺丝生产过 程中它具有常规纤维的纤度，用碱水把“海”成分 溶掉后，则可得到单根纤度为0.05 dtex的集束状 的超细纤维。图 1、2为定岛型和不定岛型海岛短 纤维横截面口片。表 1为海岛短纤维的类型比较。海岛超细纤维以其独特的结构，优良的性能， 在人工皮革和纺织面料领域显现轰动效应，风靡全 世界。新纶公司经数年的研制开发，解决了许多关键技术，研发生产

4、了具有自主知识产权的265/248 f的喷丝组件和复合纺短纤维成套设备，于2003年在国内首先工业化建设了两条年产4000 t定岛型海岛短纤维生产线。复合海岛喷丝组件申请 了国家专利。本文介绍了3.3 dtexX51 mm人工皮革用定岛型海岛短纤维的生产，并对其工艺过程和影 响因素进行了探讨。图1定岛型海岛短纤维的电镜照片图2不定岛型海岛短纤维的电镜照片收稿日期:2005- 07- 28作者简介：侯庆华，东莞市新纶纤维材料科技有限公司董事长, 高级工程师。合成名f维 S FC 2005 No.12 33生产技术T e c h n i q u e s ofM a n u fa c tu re 1

5、 喇小因13 China AcflcSemic JournalPublidiing House, All rights reserved, http:/wxv,cnki,ner项目定岛型不定岛型原料聚酰胺/碱溶聚酯，聚酯/ 碱溶聚酯聚酰胺/聚乙烯，聚酰胺/聚 苯乙烯比例75/25, 70/3050/50纺丝双螺杆，复合纺组件单螺杆（共混），单组分组 件纤度均一性均一，0.05 dtex不均一，最小 0.001 dtex, 最大可达0.3 dtex以上溶出剂NaOH,溶出 25 %30 %甲苯，需溶出50 %基布密度高低应用范围鞋革、家俱革、服装革鞋革表1海岛短纤维类型比较2 工艺流程和设备21

6、定岛型海岛超细纤维工艺流程 .前纺工艺：后纺工艺:t辅拉伸机 卜（上油机 卜T收束机力机用蚓飞sf省情如fsT卷曲机卜T松弛呼型机线来张力在 卜 焉断卜2.2复合纺成套设备复合纺前纺设备系本公司新研制的专用设备，配置如图3,后纺加工设备系常规短纤维设备进行了改进。3 生产工艺31定岛型复合喷丝组件. 纺制定岛型复合短纤维除了要使用两组螺杆挤出机外，其关键的设备主要是海岛型复合喷丝组 件。以往使用的海岛复合喷丝板，基本上是以在 上分配板中嵌入或焊接不锈钢细管，插入下分配板 中以形成各自分流的岛组分和海组分，见图4所示。由于上、下喷丝板组成海组分流道，海组分聚 合物在流道从外圆向内圆流去，渐次包围

7、呈同心圆 状排列的岛组分导管（针管状），形成海岛结构。可是随着岛组分根数的增多，因管状体而引起的阻 力也相应增大。为此，海组分从岛组分管状体群的 外围向内圆流去时，越向圆心流动就越缓慢。长时 间持续纺丝中，海组分聚合物随着流向圆心而出现 滞留，且滞留的聚合物（死角）由于长时间的受热34 合成名f维 S FC 2005 N 0.12生产技术T e c h n iq u e s o f M a n u fa c tu reC 11194-2013 China AcflcSemic Journal ICkcrroiiic Ptiblisiiing House, All rights reserved

8、, http:,ner醐分立组分图4针管式海岛型复合纤维喷丝板简略剖面图图6局部放大剖面图图7图5c向放大图而导致挤出聚合物产生黏度波动，这样会产生如下 缺点：其一，使可纺性下降，断头增加，产生岛和 岛之间的粘连；其二，由于管状体的嵌入或焊接而 带来海岛喷丝板的制造成本增加，且拆卸或组装时 易碰管状体而影响喷丝板使用寿命；其三，由于管 状体群导管细长，镜检工作量大；其四，分配板和 喷丝板不能互换，需对号入座。为了解决上述技术的不足，为适合大规模生 产界面清晰、质量稳定的海岛型复合纤维，我们发 明了整体凸方式海岛喷丝板。本发明的喷丝板，至少由两块以上的分配板 组成，上、下两块分配板之间有海组分的

9、流道，流 道中分布有导入岛组分的凸台导入孔群。凸台导孔 外圆为海组分所包围。通过使用该喷丝板，首先使 海岛复合纤维切实形成芯鞘型复合流体，其次使复 合流体以熔融状态多根合流，最后由喷丝孔挤出制 得海岛复合纤维。图5系本发明的海岛型复合纤维用喷丝板剖面 图，图6系局部放大剖面图，图 7为图5C向放大 图。图5中，岛组分 A流经开设在板 1上的导孔 5,流入安装在板 2上的凸台导孔 6内；海组分 B 和岛组分A完全分离，流经板 1、板2的海流道7, 流入由板2凸台和板3之间构成的海流道 8。R钳分 E蛆分图5海岛型复合纤维用喷丝板简略剖面图的海组分流道 9形成芯鞘熔体流，在流道 10处形 成一条芯

10、鞘型复合纤维流体，从各流道吐出的这类芯鞘型复合熔体流在4号板的汇合区11汇合，一并从喷丝孔12挤出而成海岛型复合单丝。图8表示岛粘连的剖面简图。图8采用的喷丝板与图5不同，是沿用原有技术即管状体群排列的 喷丝板纺制的海岛丝，单丝包藏37个岛，呈同心圆状排列四圈层，单丝断面的中心区有粘连。由于 岛组分的纤度极细，因此，即便是 2岛粘连，也将 使成品丝的质量大大降低，致使面料显见条纹。本 发明的整体凸台海岛复合喷丝板纺制的海岛复合纤 维可在三个星期的换板周期内不存在岛和岛之间的 粘连。图8海岛粘连剖面简图预结晶和干燥COPET切片由于添加第三、第四单体而未加TiO2,结晶速度比普通半消光切片明显要

11、低，切片 很容易粘连，严重时在预结晶进料处结块堆积，故 要在较为缓和的条件下进行预结晶，同时适当增加 结晶时间。试验可知，预结晶温度不宜过高或过 低，应在128135 C间较适宜；当结晶时间在2030 min时，结晶度可达 27 %36 % ,利于干燥。COPET切片干燥采用充填式连续干燥设备， 干燥过程中避免温度过高使切片发生热降解、发黑 变脆，因此干燥温度要低一些，一般温度设定在 143148 C,干燥时间控制在 8 h以内。经过干燥 后的切片含水达到 3X10- 5以下，软化点提高，熔程 变窄，使可纺性大大提高。利用凸台岛组分导孔6和均匀分布在凸台周围合成名f维 S FC 2005 No

12、.12 35生产技术T e c h n iq u e s o f M a n u fa c tu reC 14-2013 China AcflcSemic Journal ICkctroiiic Publishing House, 411 rights reserved, 1Utp:八vww.dikinur生产技术T e c h n i q u e s ofM a n u fa c tu reC 114-2013 China AcflcSemic Journal ICkcrroiiic Publishing House, 411 rights reserved, http:八kiiie11PA

13、6干切片系真空包装，含水率在5X10-4。单组分纺丝不需要干燥，但是和COPET 一起复合纺丝，就必须进行干燥。PA6通常用氮气干燥降低含水率，但是氮气消耗量大，不经济。我们采用露 点-80 C的干空气，在小于 95 C温度下，连续干 燥10 h ,使PA6含水达到4X10- 5以下。复合纺丝保证定岛型海岛短纤维的可纺性及岛和岛界 面清晰不粘连，要求两种熔体的表观黏度应尽可能 接近，避免熔体弯角丝发生粘板。因此，不仅选材 要适当，而且更要通过调整纺丝温度来控制熔体表 观黏度。COPET由于其醴键的存在，使得耐热性 能较常规聚酯有所下降，在熔融纺丝过程中会产生 一定的热降解。若温度过高，黏度降解

14、严重，可纺 性下降；温度过低，黏度高，熔融压力波动过大， 纺丝不稳定。PA6温度过高，单体挥发发烟性高。 在纺丝过程中，通常COPET组分熔融温度设定在278288 C , PA6组分熔融温度设定在 260268 , PA6箱体温度一般控制在 270 , COPET箱体组件 温度一般才制在 289 C时纺丝效果比较理想。拉伸工艺的控制COPET/PA6海岛复合短纤维由于初生纤维较 高的预取向度，组分之间的界面及丝束内外层温差 所形成的拉伸应力局部集中，使纤维在后加工拉伸 时自然拉伸比下降，拉伸屈服应力增加，后拉伸性 能变差，因此，总的拉伸倍数要比常规纤维低。在 实际生产中，后拉伸总倍数设定为3

15、.1倍。需要指出的是生产出的纤维一方面要满足纺织加工的要 求，另一方面应尽量减小纤维的抗弯刚度。结合 COPET/PA6海岛短纤维本身断裂强度较高的优势， 生产中断裂伸长增大有利于减小其抗弯刚度。卷曲、定型工艺3.3 dtex海岛短纤维由于纤度大，圆型较光滑, 纤维抗弯刚度较常规涤纶大，在一般的工艺条件 下，不易形成较好的卷曲，卷曲稳定性和均匀性 差。因此，在实际生产中，一方面应适当降低张力 机和卷曲机之间的拉伸张力，改善其喂入状况；另 一方面适当提高卷曲温度，增加卷曲机的背压，尽 量使卷曲轮的工艺温度与丝束的预热温度保持一 致，以便获得较理想的卷曲状态。卷曲后的纤维丝束直接在传统的带式干燥机

16、上进行松弛干燥。当干燥温度升高到拉伸最高温度 以上时，卷曲几何形状和卷缩特征会发生变化。一 方面考虑到海岛纤维中由于PA6组分的存在，干燥温度不宜过高；另一方面为了降低纤维的干热收 缩率，应适当提高温度。实际生产中，为了使丝束 顺利干燥，必须使空气流动速率相当的高，而空气温度要低，一般控制在100110 C,这样不会改变纤维的松弛卷曲状态。3.6海岛短纤维的物理性能（见表2） 表2物理性能指标项目指标COPET/PA6 (30/7。COPET/PET (30/7。线密度/dtex3.413.46长度/mm52.649.5断裂强度/cN dtex 14.974.25断裂伸长/%67.353.2卷

17、曲数/ 0/25 mn)1615干热收缩/%5.24.3比电阻/ Q- cm2.8X1096.3 X1094 总结.生产海岛短纤维，喷丝组件至关重要。新纶公司研制的具有自主知识产权的海岛组件265/248 f7岛使用周期可达 20天以上，界面清晰， 岛和岛之间不粘连。.两相组分比决定了成纤质量、开纤和染色性 能，通常情况下COPET/PA6为30/70比20/80要好。.使用改进型预结晶床，在 128135 C预结晶 的温度下，结晶时间 2030 min ,结晶度可达到 27 %36 % ,满足了干燥和纺丝的要求。.复合纺丝的关键之一为两相熔体黏度基本接 近，且相对稳定。通过调整纺丝温度可使海

18、岛两相 熔体的表观黏度尽可能接近。应选用黏度高的 COPET切片，从而达到较好的复合和良好的可纺 性。.采用先进的复合纺丝设备和技术平台，配置 高质量的海岛喷丝组件和适宜的前后纺工艺，可正 常、稳定地进行工业化生产定岛型海岛短纤维，成 品纤维的物理指标能够满足后道纺织加工的要求。（下转第39页）36 合成名f维 S FC 2005 N 0.12b5:传动头自检并调校好皮带，达到技术要 求。c：横动箱解体：将导槽板、正弦板、兔子头 座拆下，交给纺丝部。将横动箱撤离机台，放到指 定位置。cl :横动箱清洗和维修，摩擦辐维修。c2:横动箱组装。c3:横动箱上机安装。c4:调校横动箱并自检。d:拆卸假

19、捻器交纺丝部。拆卸假捻器座、罗 拉轴、夹持罗拉。di:清洗假捻器座。d2:罗拉轴维修，所有轴承加油脂润滑。d3:调校整机水平。罗拉轴上机安装。d4:调校龙带和假捻器，并自检。e：拆冷却板，拆热箱胶管，油槽拆离现场。el:热箱卫生，热箱胶管，油槽和上油系统和 清洗，冷却板清洗。e2：清理止捻器缠丝，滑块维修，热箱门维 修。e3：安装冷却板、热箱胶管、油槽及上油系 统。e4：调校丝道、自检。f: POY纱架卫生与维修。fl:整机卫生和缠丝。 f2 :现场卫生工作。f3:拿走兔子头座、导槽板、正弦板。f4:超声波清洗上述零部件。f5:上述零部件到横动箱组。f6 :假捻器维修。a：试机，调动程，全面自

20、检。管理组验收。大修后做好总结工作，做到不断发现问题，不 断解决问题，达到不断优化的目的。5应用成效加弹机大修，由于采用了 “点、线、面”相结合的网络技术，克服了以前无序、高耗、低质的状 态，保证了现场检修有序进行，有效地节省了人力 和物力，进度和质量等得到有效控制，各项检修任 务按期优质完成，取得了良好经济效果。满足安、 稳、长的生产要求，并体现“以人为本”的精神。 据统计，应用该方法后，无需增加设备人力投资和 改变原有技术，仅因合理计划和管理，就能缩短工 期60 % ,节约费用50 %左右。The Management of Overhauling of SDS Type DTYMachi

21、nesYANG Yun- guo(Guangdong Kaiping Chunhui Co., Ltd., Guangdong Kaiping 529300)Abstract: According to the practice of overhauling of SDS type DTY machines past 10 years, the DTY machines major overhauling managementincluding managing organisation of project and network as well as operation structure of point, line and surface were introduced, the managing system was succeeded in the overhauling and was also a way of top quality, high efficiency and economy.Key words: DTY machine, major overhauling, management on site, network plan!