[发明专利]一种对位芳纶短纤维的卷曲加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对位芳纶短纤维加工生产方法，属于芳纶短纤维制备方法技术领域。

背景技术

对位芳纶纤维是世界公认的三大高性能纤维之一，世界上的主要生产厂家是美国的杜邦公司、荷兰的阿克苏公司(现并入日本帝人公司)，以及俄罗斯的公司。近几年，由于国家对高性能纤维开发的重视，国内对位芳纶纤维的生产、应用有了极大的发展。

在对位芳纶长丝生产中，会出现指标达不到要求的低等级品丝，对位芳纶是高性能纤维，价格昂贵，这些低等级品长丝虽然不能达到高端产品应用的要求，却仍然具有远高于普通合成纤维的力学性能和耐高温等性能，如何消化、合理应用这部分材料，国外有成功的经验：这部分材料可以进一步加工成短纤维，利用对位芳纶超凡的耐高温、阻燃、高强、低伸长、化学稳定性、耐酸碱等一系列的高性能，进行纺纱、织造等，用于开发高性能防护织物材料，实现对位芳纶生产的利润最大化。

由于对位芳纶的力学性能与普通纤维不同，在短纤维的制造中，卷曲、定型、切断以及纺纱工艺方面都需要进行专门的技术开发。

目前涤纶、腈纶、锦纶等合成纤维短纤维生产中卷曲工序通常采用的是填塞箱式机械卷曲，纤维在蒸汽热箱中经高于其玻璃化温度预热后借助一对压辊被积极的送入填塞箱体，在挤压外力的作用下发生弯曲变形，形成均匀规律的平面卷曲，此时的卷曲结构普遍为不稳定结构，随后再通过热定型工序使其稳定化，成为具有永久卷曲结构的产品形式。挤压形变时温度控制在其玻璃化温度附近，热定型温度一般控制在其冷结晶温度附近。卷曲加工过程中高温预热、挤压、定型三者缺一不可，通常称之为“热卷曲”。常规合成纤维的玻璃化温度一般低于100℃，冷结晶温度一般低于150℃，如涤纶的玻璃化温度为80℃左右，冷结晶温度在130-140℃附近，预热和定型通常采用蒸汽，所需的蒸汽压力较低，实现安全稳定生产比较容易。对位芳纶纤维的玻璃化温度文献报道为340℃左右，其完整的结晶结构赋予它高于20cN/dtex的强度和高于玻璃纤维2倍的模量。在此情况下，普通合成纤维的工艺条件不能满足对位芳纶短纤维的加工要求。尤其在卷曲加工过程中，通常采用的卷曲前高温预热处理和卷曲后高温定型处理对对位芳纶纤维来说有一定难度，其高温预热和高温定型处理温度必须高于340℃，同时能耗很高。

目前现有对位芳纶短纤维卷曲加工方法中，多采用高温预热后再进行机械式卷曲的加工方式生产，如发明专利“Aramid staple and pulp prepared by spinning”(专利号US4836507)公开了一种对位芳纶短纤维和浆粕的制备方法：将干喷湿纺得到的对位芳纶长丝，经高温预热后进入卷曲箱进行机械式卷曲，卷曲后进入烘箱烘干，再将烘干后的对位芳纶长丝进行切断，长度约为20mm；DuPont-Toray Co.，Ltd.在申请号为US 6348263的专利中公开了一种对位芳纶短纤维的制备工艺，其工艺流程如下：先制成对位芳纶长丝，高温(350℃)预热后，进入卷曲箱进行机械式卷曲，经高温定型处理后切割成20-150mm长度的对位芳纶短纤维；烟台氨纶股份有限公司在申请号为200610043660.3的专利中公开了一种原液着色间位芳纶短纤维及其制备方法，所述间位芳纶短纤维的卷绕加工工艺如下：经高温预处理后，进入卷绕箱进行卷绕切割，切成间位芳纶短纤维后，再经高温定型处理；烟台氨纶股份有限公司在申请号为200910259778.3的专利中公开了一种高强高模间位芳纶超短纤维的生产方法，所述间位芳纶超短纤维的卷绕加工工艺如下：经高温(350～450℃)预处理后，进入卷绕箱进行卷绕切割，切成0.5-20毫米的间位芳纶超短纤维后，再经高温(350～450℃)定型热处理[9]。现行合成纤维生产设备中，高温蒸汽预热箱中采用蒸汽加热，蒸汽压力难以提高并使温度保持在340℃以上，丝束温度很难达到要求，即使采用电加热对丝束进行预热，丝束中水分蒸发后温度才能进一步提升，必然导致升温慢、能耗高等问题。因此，开发一种适用于对位芳纶短纤维的新的卷曲加工方法成为必然。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能耗低、卷曲性能良好的对位芳纶短纤维的卷曲加工方法。

技术方案：本发明所述的对位芳纶短纤维的卷曲加工方法，包括如下步骤：

(1)将芳纶长丝经过集束后，进行轻度软化；

(2)通过卷曲机喂入轮将丝束喂入机械式卷曲箱进行冷态卷曲，喂入速度优选为10～100m/min；

(3)卷曲完成后进入烘箱，对卷曲后的纤维进行80～140℃下的烘干处理；