專利名稱：聚苯硫醚長纖維的制造方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造長絲的生成方法及設(shè)備，特別是一種采用熔融法生產(chǎn)聚苯硫醚長纖維的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
在化纖生產(chǎn)中，熔點低于分解溫度、可熔融形成熱穩(wěn)定熔體的成纖聚合物通常都采用熔體紡絲法進行紡絲。其主要步驟包括制備紡絲熔體；熔體通過噴絲機擠出形成熔體細流；熔體細流冷卻固化形成初生纖維；初生纖維上油和卷繞；卷繞后的初生纖維進行拉伸、定型和加拈即成為可進行工業(yè)紡織加工的人造纖維。
聚苯硫醚(PPS)纖維是國際上八十年代研究開發(fā)的新型高性能合成纖維，該纖維具有優(yōu)良的耐熱性能，可在200℃條件下長期使用，且不溶于任何化學(xué)溶劑。能在惡劣的環(huán)境條件下長期使用。現(xiàn)有技術(shù)的聚苯硫醚纖維多是采用熔體紡絲技術(shù)紡絲，然后進行工業(yè)加工。中國專利200410096068.0公開了“一種線性高分子量聚苯硫醚纖維熔融紡絲、拉伸熱定型方法”，該方法在300-380℃溫度條件下將聚苯硫醚原料經(jīng)高溫紡絲、延時加熱冷卻、固化成型、加熱慢速、多級拉伸和多級、多溫區(qū)加熱松弛/緊張熱定型步驟成絲。這種方法適用于生產(chǎn)化學(xué)短纖維，不能生產(chǎn)長絲。目前工業(yè)上對長絲需求量較大，且長絲的用途也比較廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種聚苯硫醚長纖維的制造方法及設(shè)備。
本發(fā)明的聚苯硫醚長纖維的制造方法，主要包括聚苯硫醚樹脂脫水、加熱熔融、計量噴絲、卷繞及后加工工序，所述加熱熔融采用三區(qū)分段加熱方法，其中一區(qū)加熱溫度50-150℃；二區(qū)加熱溫度150-350℃；三區(qū)加熱溫度為350-300℃；所述的計量泵計量噴絲壓力為10-28Mpa；紡絲速度為500-1500米/分。
所述的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其中聚苯硫醚樹脂脫水采用真空干燥脫水方法，真空表壓為-0.3-0Mpa，真空脫水溫度為60-180℃，脫水后樹脂含水率低于0.01％。
所述的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其中后加工工序主要包括牽伸、熱定型與倍捻工序，所述的牽伸工序采用二區(qū)牽伸，其中一區(qū)牽伸倍數(shù)為0.5-4倍，二區(qū)牽伸倍數(shù)為0.2-6倍，牽伸溫度為50-120℃。
所述的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其中熱定型工序采用熱空氣為加熱介質(zhì)，熱定型溫度150-250℃，定型時間為0.2-2分鐘。
所述的聚苯硫醚長纖維的制方法，其中熱定型溫度為180-230℃，定型時間0.5-1.5分鐘。
所述的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其中聚苯硫醚纖維倍捻捻度為50-4000捻/米，倍捻速度為1000-4200米/分。
制造上述聚苯硫醚長纖維的設(shè)備，包括纖維生成裝置和后加工整理設(shè)備，其中所述的聚苯硫醚纖維生成裝置包括按工藝順序相連的干燥裝置、螺桿擠壓機、噴絲裝置及卷繞裝置，所述的干燥裝置為真空干燥箱，所述螺桿擠壓機的加熱區(qū)段分為三個溫度區(qū)間，即初熔區(qū)A，熔融區(qū)B和保溫區(qū)C。
所述的制造聚苯硫醚長纖維的設(shè)備，其中的真空干燥箱為滾筒式真空干燥箱。
所述的制造聚苯硫醚長纖維的設(shè)備，其中后加工整理設(shè)備包括按工藝順序相連的牽伸裝置、熱定型裝置及倍捻裝置，其中牽伸裝置由三對牽伸羅拉及分別置于兩對羅拉之間的兩個牽伸熱板構(gòu)成，所述的牽伸熱板為聯(lián)苯熱板。
本發(fā)明的生產(chǎn)聚苯硫醚長纖維的方法及設(shè)備，由于將原料采用了三區(qū)分段加熱方式，使得原料切片熔融過程比較均衡、徹底，熔融料內(nèi)部溫度均勻，生成的初生纖維品質(zhì)穩(wěn)定、均衡，利于后續(xù)牽伸工序進行，纖維不易斷裂。將聚苯硫醚原料采用真空干燥方法進行脫水，縮短了干燥時間，水分去除率較常壓干燥脫水有較大提高。本發(fā)明根據(jù)聚苯硫醚原料及加工特性，設(shè)置了后加工工序的各項參數(shù)，保證了聚苯硫醚長纖維產(chǎn)品質(zhì)量。


圖1是聚苯硫醚長纖維生成裝置簡示2是聚苯硫醚長纖維牽伸定型裝置簡示3是聚苯硫醚長纖維倍捻裝置簡示圖1-進料倉 2-真空脫水裝置 3-螺桿擠壓機 4-計量泵 5-噴絲頭6-甬道 7-導(dǎo)輥 8-初生纖維卷繞筒 9-牽伸初品卷繞筒 10-第一牽伸羅拉 11-第一熱板 12-第二牽伸羅拉 13-第二熱板 14-第三牽伸羅拉 15-定型箱 16-定型卷繞筒 17-油輪 20-倍捻卷繞筒 21-成品卷繞筒 22-倍捻錠子具體實施方式
參照圖1所示是聚苯硫醚長纖維的生成裝置。本發(fā)明的聚苯硫醚長纖維的制造方法，首先將聚苯硫醚樹脂切片通過進料倉1送入一個真空脫水裝置2內(nèi)進行真空脫水，脫水裝置的脫水溫度在60-180℃之間，裝置內(nèi)真空表壓為-0.3-0Mpa，脫水干燥時間約10-20個小時，至切片含水率低于或等于0.01％后，將切片送入螺桿擠壓機3內(nèi)。螺桿長2100mm，直徑70mm。切片隨螺桿轉(zhuǎn)動逐漸向前移動至熔化區(qū)段。本發(fā)明的螺桿熔化區(qū)分為三個溫度區(qū)間，第一區(qū)間溫度為50-150℃，為初熔區(qū)A，在此區(qū)間內(nèi)，聚苯硫醚切片經(jīng)由固體階段、軟化階段到部分熔融，在此區(qū)段溫度逐漸升高。然后進入第二個區(qū)間即熔融區(qū)B，此區(qū)間溫度由150℃逐漸上升至350℃，聚苯硫醚原料在此區(qū)間內(nèi)達到全部熔融狀態(tài)。上述全部熔融的聚苯硫醚原料隨之進入第三區(qū)間即保溫區(qū)C，在此區(qū)間內(nèi)，已全部熔融的聚苯硫醚原料不再進行升溫，而是在向前推進過程中進行不斷的融合，使得熔融原料在進入計量泵之前溫度保持最大限度的均勻一致，其間沒有夾生料及氣泡存在。以保證擠壓成絲后的初生纖維質(zhì)地均勻。此區(qū)間溫度為350-300℃之間。上述三個不同溫度區(qū)間的溫度由螺桿電熱裝置分段控制?？梢圆捎萌龎K加熱板相鄰設(shè)置，各加熱板分設(shè)獨立的電控裝置，工作時分別調(diào)整各段的加熱溫度。既可將各段加熱裝置作為整體使用，實現(xiàn)全段連續(xù)升溫，也可分別調(diào)整各段溫度，實現(xiàn)溫度的分別控制。電熱板與電控裝置均采用現(xiàn)有裝置分段設(shè)置即可。
熔融的聚苯硫醚原料進入計量泵4進行精確計量后經(jīng)噴絲頭5高壓噴出，噴絲壓力10-28Mpa，紡絲速度為500-1500米/分。由噴絲頭噴出的長絲經(jīng)過甬道6低溫吹風(fēng)冷卻后生成初生纖維，經(jīng)導(dǎo)輥7上油后卷繞在卷繞筒8上，然后進入下一步后整理加工工序。卷繞速度為500-1500米/分，卷裝重量為2-10公斤。上述壓力參數(shù)及紡絲速度參數(shù)的選擇主要根據(jù)原料的不同和聚苯硫醚長絲的質(zhì)量要求設(shè)定的。由于不同原料來源或同一來源地但不同批次的原料其品質(zhì)有差異，依據(jù)聚苯硫醚長絲的質(zhì)量要求，經(jīng)不同批次試驗選取上述參數(shù)值。
圖2-3所示是本發(fā)明的后加工整理裝置及由該裝置確定的后加工工序，該工序主要有牽伸、熱定型與倍捻工序順次組成。
圖2中將牽伸初品卷繞筒9與牽伸定型裝置相連，該牽伸定型裝置由第一牽伸羅拉10與第二牽伸羅拉12及第一熱板11組成牽伸一區(qū)，牽伸倍數(shù)為0.5-4倍；第二牽伸羅拉12與第三牽伸羅拉14及第二熱板13組成牽伸二區(qū)，本區(qū)牽伸倍數(shù)為0.2-6倍。牽伸溫度控制在50-120℃，加熱板采用聯(lián)苯熱板，空氣加熱。從第三牽伸羅拉14出來的纖維經(jīng)過一個定型箱15進行熱定型處理。定型箱內(nèi)采用電熱板空氣加熱，加熱溫度150-250℃，纖維長絲經(jīng)過定型箱的時間為0.2-2分鐘。經(jīng)牽伸熱定型后的長纖維通過油輪17上油后卷繞在一個定型卷繞筒16上。
圖3中定型后的聚苯硫醚長絲由倍捻卷繞筒20經(jīng)倍捻錠子22加捻后即成為工業(yè)用聚苯硫醚長纖維，卷繞在成品卷繞筒21上。纖維的倍捻度為50-4000捻/米，倍捻速度為1000-4200米/分。
圖1-3中的各設(shè)備均采用現(xiàn)有通用設(shè)備組裝成套。
實施例1取200公斤聚苯硫醚樹脂切片，入滾筒式真空干燥筒內(nèi)密封抽真空至表壓為-0.2Mpa，加溫至100℃，干燥8小時，樹脂含水率為0.005-0.01％，將干燥后的樹脂直接送入螺桿擠壓機內(nèi)，在加熱區(qū)內(nèi)，A區(qū)與B區(qū)溫度為連續(xù)加熱區(qū)間，溫度由真空干燥箱的出料溫度大約在50-60℃或者更高些，逐漸升高至150℃后進入B區(qū)，繼續(xù)加熱至350℃，然后進入C區(qū)即保溫區(qū)，溫度逐漸降至約300℃；經(jīng)加溫熔融后的樹脂切片被擠入計量泵精確計量并加壓至15Mpa后由噴絲頭噴出通過甬道低溫空氣成型形成聚苯硫醚初生纖維，紡絲速度1000米/分。經(jīng)兩區(qū)牽伸定型。其中一區(qū)牽伸倍數(shù)3倍，二區(qū)牽伸5倍。熱定型溫度200℃。定型時間50秒。捻度2000捻/米。
實施例2聚苯硫醚樹脂切片400公斤，真空干燥筒內(nèi)密封后抽真空至表壓為-0.01Mpa，加溫至120-150℃后，干燥6小時，樹脂含水率為0.01％，將上述樹脂切片直接送入螺桿擠壓機內(nèi)，加溫熔融后進入計量泵精確計量并加壓至26Mpa后由噴絲頭噴出并經(jīng)甬道低溫成型為聚苯硫醚初生纖維。紡絲速度為1500米/分。經(jīng)兩區(qū)牽伸定型，一區(qū)牽伸倍數(shù)0.5倍，二區(qū)牽伸倍數(shù)4倍。熱定型溫度180度。定型時間100秒，捻度500捻。
實施例3-6各項數(shù)據(jù)由表1給出。

權(quán)利要求
1.一種聚苯硫醚長纖維的制造方法，主要包括聚苯硫醚樹脂脫水、加熱熔融、計量噴絲、卷繞及后加工工序，其特征在于所述的加熱熔融采用三區(qū)分段加熱方法，其中一區(qū)加熱溫度50-150℃；二區(qū)加熱溫度150-350℃；三區(qū)加熱溫度為350-300℃；所述的計量泵計量噴絲壓力為10-28Mpa；紡絲速度為500-1500米/分。
2.按照權(quán)利要求1所述聚苯硫醚長纖維的制造方法，其特征在于聚苯硫醚樹脂脫水采用真空干燥脫水方法，真空表壓為-0.3-0Mpa，真空脫水溫度為60-180℃，脫水樹脂含水率低于或等于0.01％。
3.按照權(quán)利要求1或2的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其特征在于所述的后加工工序主要包括牽伸、熱定型與倍捻工序，所述的牽伸工序采用二區(qū)牽伸，其中一區(qū)牽伸倍數(shù)為0.5-4倍，二區(qū)牽伸倍數(shù)為0.2-6倍，牽伸溫度為50-120℃。
4.按照權(quán)利要求3的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其特征在于所述的熱定型工序采用熱空氣為加熱介質(zhì)，熱定型溫度150-250℃，定型時間為0.2-2分鐘。
5.按照權(quán)利要求4的聚苯硫醚長纖維的制方法，其特征在于熱定型溫度為180-230℃，定型時間0.5-1.5分鐘。
6.按照權(quán)利要求3、4或5的聚苯硫醚長纖維的制造方法，其特征在于聚苯硫醚纖維倍捻捻度為50-4000捻/米，倍捻速度為1000-4200米/分。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項所述的聚苯硫醚長纖維的制造方法的設(shè)備，包括纖維生成裝置和后加工整理設(shè)備，其中所述的聚苯硫醚纖維生成裝置包括按工藝順序相連的干燥裝置、螺桿擠壓機、噴絲裝置及卷繞裝置，其特征在于所述的干燥裝置為真空干燥箱，所述螺桿擠壓機的加熱區(qū)段分為三個溫度區(qū)間，即初熔區(qū)A，熔融區(qū)B和保溫區(qū)C。
8.按照權(quán)利要求7的制造聚苯硫醚長纖維的設(shè)備，其特征在于所述的真空干燥箱為滾筒式真空干燥箱。
9.按照權(quán)利要求7或8的制造聚苯硫醚長纖維的設(shè)備，其特征在于所述的后加工整理設(shè)備包括牽伸裝置、熱定型裝置及倍捻裝置，三者按工藝順序順次相接，其中牽伸裝置由三對牽伸羅拉及置于羅拉之間的兩個牽伸熱板構(gòu)成，所述的牽伸熱為聯(lián)苯熱板。
全文摘要
一種聚苯硫醚長纖維的制造方法及設(shè)備，包括聚苯硫醚樹脂脫水、加熱熔融、計量噴絲、卷繞及后加工工序制成聚苯硫醚纖維長絲，本發(fā)明的生產(chǎn)聚苯硫醚長纖維的方法及設(shè)備，樹脂切片熔融過程比較均衡、徹底，熔融料內(nèi)部溫度均勻，生成的初生纖維品質(zhì)穩(wěn)定、均衡，利于后續(xù)牽伸工序進行，纖維不易斷裂。
文檔編號D01D5/08GK1876906SQ20061001293
公開日2006年12月13日 申請日期2006年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月8日
發(fā)明者龔耀 申請人:龔耀