九孔中空三维卷曲涤纶短纤的生产工艺 【技术领域】
本发明公开了一种合成纤维的生产方法，特别是中空涤纶短纤的生产方法。
背景技术
天然羊毛的保暖性、弹性和手感均令人喜爱，它是天然三维卷曲纤维。但其生产有限，品质的一致性难以控制。天然羽绒由于夹有羽毛的硬梗子，手感不舒服，遇到汗水易发生异味，又不易洗涤。而随着人民生活水平的提高，化学纤维所起的作用已从单纯代替天然纤维演变到希望赋予新的高功能。
技术方案
本发明的目的在于设计一种具有一定弹性、“呼吸”功能的九孔中空三维卷曲涤纶短纤的生产工艺。
本发明包括前纺和后牵伸工艺过程，前纺工艺步骤包括：切片转鼓干燥、螺杆挤压熔融、熔体过滤、纺丝、冷却成形、卷绕上油、落桶；后牵伸工艺步骤为：集束、八辊导丝、一道拉伸、拉伸浴槽、二道拉伸、蒸汽加热、三道拉伸、叠丝、卷曲、冷却输送、喷雾上油、切断、松驰热定型、打包。
通过上述工艺步骤生产的九孔中空三维卷曲涤纶短纤，由于前纺浆丝、并丝少、断头缠辊率低，其中空率高，柔软，具有较高的弹性，易恢复原状，具有呼吸气体功能，不产生不良气味。除纤维与纤维间固定空气层外，纤维内部也有固定空气层，从而既有优良的保暖性，又具有湿度调节功能，用这种纤维做成仿羽绒被和枕头，其优良性能是其它纤维难以相比的，可作超级豪华床上用品之絮填材料。
熔体通过喷丝孔狭缝时，如果熔体中含有凝胶粒子、杂质等尺寸较大，就会堵塞狭缝，造成微孔异常，甚至造成浆丝断头，严重影响产品质量，而九孔中空喷丝孔狭缝很细微，对熔体质量均匀性要求更高，因此，本发明提高了过滤器过滤精度为20～25μm，同时采用300～400目的滤网、以20目与40目海砂混合制成过滤砂，满足了九孔中空纤维对熔体质量均匀性、纯度地高要求，产品质量稳定，组件使用周期较理想。
由于喷丝板狭缝细小，组件过滤器、过滤网配置目数加大，熔体在组件中流动阻力增加，流动性能变差，同时熔体质量要满足均匀、减少凝聚粒子产生，因此，纺丝温度设定应略高于常规品种。箱体螺杆温度控制至275～280℃，熔体流动性，可使高弹形变松驰时间缩短，有利于减少熔体膨化效应防熔体破裂，但纺丝温度不宜过高，则易使熔体降解严重，无法保证纺丝正常。
风速过高或过低，原丝的断面不匀率(DVC)都较大。风速过低，初生纤维截面上冷却固化速度差就小，自卷效果差；风速过高，丝条扰动大，不利于纺丝、牵伸。过高的风速会使初生纤维预取向度偏高，从而在牵伸中产生过度拉伸，导致毛丝、断头、缠辊增多，牵伸过程不能顺利进行，还会导致大分子收缩能力降低，以致于纤维卷曲和膨松性能反而下降。本发明在冷却成形时空调风压为2000～3000Pa，风温为22～24℃，风速为3.0～3.5m/s。
初生纤维在低温拉伸时，产生较大的拉伸应力，且拉伸温度远低于Tg，不会发生应力松驰，应力使分子迁移性加大，强迫高弹形变导致纤维取向程度高，过度的取向，降低了大分子松驰的收缩能力，减少了卷曲效果，同时也使膨松性下降，甚至会产生毛丝和断头。而在高温拉伸时，拉伸应力较小，其塑性形增大，高弹形变减小，使整根纤维拉伸性能趋于一致，减少内部的应力差和分子结构差异，起到抑制卷曲的作用。因此，控制拉伸温度在涤纶纤维玻璃化温度以上，牵伸温度设定在60～82℃，其三维卷曲效果明显且无毛丝、缠辊。
牵伸倍率选择在初生纤维最大拉伸比和自然拉伸比之间，因为拉伸倍率若小于自然拉伸倍数，则被拉伸纤维中细颈尚未扩展到整个纤维，必然包含较多的未拉伸丝，这样的纤维没有实用价值；而当拉伸倍率达到最大倍数时，纤维就要断裂。牵伸倍率偏小时，不足以拉开纤维截面微观结构的差异，卷曲效果不能充分体现；牵伸倍率偏大，则会加速大分子轴向排列均匀化，使自卷能力减弱。三维卷曲纤维在牵伸过程中，其牵伸倍率不是一成不变的，而且由于九孔中空纤维中含较多微孔，初生丝冷却效果明显最大牵伸率均有所下降，在满足产品质量的前提下牵伸倍率设定在1.0～3.0。
由于初生纤维内部微观结构存在差异，拉伸后产生的大分子塑性形变在外力消失后，高弹形变松驰并产生不同的收缩效应而绕轴向扭转，从而形成螺旋形三维卷曲；但此时纤维内部序态结构尚未固定，其尺寸稳定性较差，结晶度较低，并且高弹形变在低温下松弛时间较长，因此必须通过松弛热定型来缩短大分子松弛时间，提高结晶度。
为使本产品具有光滑的手感，在其表面喷有机硅乳剂，其主体成份含有活性端基的聚二烃基硅氧烷，它在热定型温度下，由于交链剂和催化剂的作用，变成网状结构，在纤维表面形成极薄的有机硅固化膜。
松驰热定型过程中，烘箱定型温度设定为140～160℃，定型时间3～5分钟，从成品质量情况来看，硅油结合牢度好，手感糯滑。
具体实施例
1、主要原辅材料
切片：半消光一等品 粘度0.65±0.02dl/g
熔点260±2℃。
第一油剂：D-67短纤前纺油剂
第二油剂：NT三维中空强性硅油
2、生产装置
三维卷曲中空纺丝设备及年产5000吨后纺涤纶短纤维生产线一条。
3、工艺流程
前纺：切片转鼓干燥→螺杆(EX)挤压熔融→熔体过滤器(PEL)→纺丝→冷却成形→卷绕上油(第一油剂：D-67)→落桶
其中，熔体过滤器精度为25μm，滤网为400目，过滤砂采用20目与40目的海砂按1∶1比例混合。
纺丝时箱体螺杆温度为270℃。
冷却成形时空调风压为3000Pa，风温为23℃±1℃，风速为3.4m/s。
后牵伸：集束→八辊导丝→第一拉伸机(DF-1)→拉伸浴槽(DB)→第二拉伸机(DF-2)→蒸汽加热箱(HBX)→第三拉伸机(DF-3)→叠丝机(TA)→卷曲机(CP)→冷却输送带(TOC)→喷雾上油(第二油剂：NT三维中空强性硅油)→切断→松驰热定型机→打包→成品纤维。
其中，第一拉伸在室温为60±2℃，牵伸倍率控制在1.05～1.2；第二拉伸、第三拉伸都是在室温为80±2℃条件下进行，每次拉伸的牵伸倍率控制在2.6～3.0。
松驰热定型前以NT三维中空强性硅油作为含有活性端基的聚二烃基硅基烷喷于纤维表面，松驰热定型时烘箱温度为150℃，定型时间4分钟。
通过上述工艺，生产的8D九孔中空三维卷曲涤纶短纤维检测的产品各参数指标为：
线密度偏差：1.5％
长度偏差：-9.7％
卷曲数：7.4个/25mm
卷曲率：11.8％
膨松性：120V1/cm3g-1 25V2/cm3g-1
压缩弹性回复率：83％
倍长纤维含量：6mg/10g
中空率：32％