[发明专利]一种负压熔融纺丝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的熔融纺丝技术，特别是涉及一种负压熔融纺丝方法，具体是指在熔体纺丝过程中利用负压环境进行熔融纺丝的一种负压熔融纺丝方法。

背景技术

在熔体纺丝过程中，纺程上纤维的受力分布(纺程上力的分布)对熔体纺丝成形起着十分重要的影响，尤其是对纺丝过程中的纤维所形成的取向和结晶有着密切关系。当熔体本身特性以及纺丝工艺条件发生变化时，都会引起纺程上力的分布变化。因此当固定了熔体物质以后，则可以通过调节纺丝工艺条件，例如：纺丝速度、纺丝温度、吐出量、冷却吹风条件等来控制纺程上力的分布。

通常情况下纺程上的纤维会受到流变阻力、惯性力、空气摩擦阻力、重力和表面张力五种力的作用。在常规纺丝和高速纺丝时，其表面张力和重力只占到总纺丝张力的1％，因此可以忽略不计。常规纺丝时，惯性力和空气摩擦阻力较小，主要受流变阻力的控制，而在高速纺丝时，由于纺速较高，惯性力和空气摩擦阻力相应增加，但纤维通常是在接近喷丝板的区域内成形，据实验分析，若纺丝速度为3000-4000m/min时，空气摩擦阻力所产生的有效剪切应力为(3～4)×10^-3N/cm²。因此在高速纺丝(POY3000-6000m/min)空气摩擦阻力对纤维成形影响不大，但对成形后的纤维的影响较大。为了实现工业生产效率的进一步提高，当纺丝速度超过6000m/min(超高速纺丝HOY)以上时，惯性力和空气摩擦阻力对纺丝张力起主导作用。在超高速纺丝时，因纤维的凝固点会提前，空气摩擦阻力又与纺程长度相关，所以它对纤维的成形影响甚少，因而惯性力是影响纺丝拉伸和取向结晶成形的主要因素。但当纤维成形后，空气摩擦阻力随着纺丝速度的增大而极具增加，使得纺丝张力以及波动也相应增加，工艺稳定性和纤维结构的不均性增强，甚至会发生断丝。因此纺丝速度的提高促使空气摩擦阻力对纺丝的影响，因此为了减少空气阻力，目前的超高速纺丝通常采用缩短纺程方法来达到。HOY由于的纺丝设备简单，投资少，能耗低，产量大，目前已有一些企业实现工业化生产。德国巴马格公司生产的HOY纺丝设备，其卷绕速度已达8000m/min，采用“直排式”概念将喷丝板与卷绕机构间的距离显著缩短，以减少空气摩擦阻力对纤维的受力，降低其纺程张力。瑞士伊文塔公司发明了紧凑式HOY纺丝设备生产线，韩国东洋聚酯公司已有200吨/月HOY生产路线。

因此为了寻求在原有的常规纺、高速纺、超高速纺的设备基础上来有效地控制空气摩擦阻力，以致提高纺丝生产效率并能够同时降低纤维纤度的工艺技术是目前企业迫切需求的。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一个全新的概念，具体指的是在熔体纺丝过程中提供一个负压环境进行熔融纺丝，通过降低空气压力来降低空气密度和空气动力学粘度，相应的丝束与空气间的摩擦力阻力降低，宏观表现为纺程张力的降低。因而能在泵供量变化的情况下，同时保持单丝纤度不变时，提高纺丝速率，使得生产效率大幅度提高，并且纤维成品性能优良。或者在泵供量不变的条件下，可提高熔体纺丝的速度，减少纤维的纤度，既提高生产效率又同时得到手感好、吸水性好、保温性好以及柔韧性高的细旦纤维。

本发明的一种负压熔融纺丝方法，采用熔融纺丝方法，纺丝原料熔体经熔融挤出后进行冷却，再进行集束、上油和卷绕，所述的纺丝原料熔体从熔融挤出后到纤维成形集束前之间都处于负压环境，所述的负压环境是指空气压力为0.01～0.001MPa。

作为优选的技术方案：

其中，如上所述的一种负压熔融纺丝方法，所述的冷却方式为辐射传热冷却方式，而不采用常规环吹风或侧吹风的对流传热冷却方式。辐射传热冷却方式是指在熔体冷却成型时，低温物质环绕在高温丝束周围但不相接触，由于高温丝束在具有温差的环境中会发射辐射能，而低温物质则能够吸收这种辐射能，并同时将热量带走，从而达到冷却高温丝束的目的；其中，所述的温差值为150～250℃。

如上所述的一种负压熔融纺丝方法，所述的卷绕的速度：超高速纺达到12000m/min～20000m/min，高速纺达到5000m/min～8000m/min，常规纺达到3000m/min～4500m/min。