腈綸廢絲幹法再造工藝和設備的製作方法

2023-04-30 00:11:06

專利名稱：腈綸廢絲幹法再造工藝和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對工業化生產中產生睛綸絲廢次品處理再生的工藝和設備。
睛綸絲是目前化纖工業中的一個重要品種，是紡織業的主要資源，在國民經濟中佔有越來越重要的地位。國內外均發展很快，但仍不能滿足市場需要，在工業化生產過程中，由於種種原因會產生大約3%左右的廢次品睛綸絲。廢絲的長鏈大分子往往是橫向或異向排列造成其拉伸強度太低而不據有可紡性。長期以來，睛綸廢絲被閒置起來，日益增多，堆積如山。長時間風吹日曬，使其進一步老化，給廢絲再造又增加了相當的難度。特別是在長期雨水堆積衝刷下的睛綸油等化學物質滲流地下汙染水源，給人類造成危害。因此，長期以來，如何處理利用這些廢物成為十分迫切的課題。目前，對晴綸廢絲最常見的處理方法是粉碎後填料，這實際上大大降低了本身的價值。且睛綸絲遇熱易分解會造成環境汙染，做填充料其應用範圍也較狹窄。也有將其溶融後做為塗料或油漆填料，但其轉換效益低，實際上浪費了這種昂貴的化纖資源。為了充分利用資源，人們一直渴望將這部分廢絲改性再造，成為可紡性睛綸絲，目前文獻上做過報導的有熱解法和溶融再紡法。這兩種工藝方法，均需要經過對廢絲分揀整理，清洗去汙後進行改性再造工序處理，使得廢絲的橫向或異向分子鏈排列破壞後重新建立起縱向排列。熱解法實際上是將廢絲熱融後使其裂化為單體混合物，進一步分離為單體後再進入睛綸絲的常規製造工藝。所生成合格產品後經捲曲工序，切斷工序，打包工序轉為合格產品出廠。這樣的改性再造工藝其需要熱解，分離單體這兩種複雜的加工過程。設備複雜，投資大，成本高，使再生絲的成本高於普通睛綸絲，實際沒有推廣應用的價值。溶融再紡或再造工藝，是將洗淨、烘乾後的廢絲加合適的有機溶劑溶解成液態，再通過合適的微孔拉成絲。然後，再乾燥成型，上睛綸油，捲曲切斷，打包，成為產品，這種改性再造工序其有機溶劑耗費大，工藝條件難於掌握，廢品率高，雖然其設備本身對熱解再造不算複雜，但成本仍然很高，且有較大的環境汙染。做為一種再造方法是可行的，人稱溼法再造工藝，但只限於資源的回收利用，並不能為生產廠創造理想的經濟效益。
本發明的目的在於提供一種使睛綸廢絲改性再造的新工藝及其專用設備，以簡單的扦伸定型方法實現對橫向和異向大分子鏈的縱向再排列，從而使再生睛綸絲的拉伸強度，抱合特性和染色特性達到可紡性的要求。
本發明的關鍵在於通過大量的試驗找到一個廢睛綸絲的幹法再造工藝。造成睛綸絲不可紡的關鍵因素是生產過程中工藝處理不當而形成大分子鏈的異向或橫向排列，因而其抗拉強度明顯降低。如何恢復睛綸絲的大分子鏈縱向排列則成為本發明的關鍵，當處於異向或橫向排列的睛綸絲纖維受到過力扦伸時，其橫向或異向排列的大分子鏈會延縱向順延，這已是為大量的實驗或檢測所證實的現象。如果在加熱狀態下纖維接受扦伸力作用還有利於這種排列的形成，纖維本身的直徑也隨之變細，如果溫度和扦伸施加的預應力合適，則大量的分子鏈可順縱向有序排列，保持這種狀態到一定時間，並經過預應力下的自然冷卻，這個排列就可以保持下來，形成大分子鏈縱向有序結構，從而完成廢絲的改性再造。其結果是纖維的直徑變細，但其單位截面積抗拉強度卻大大提高，由於過扦伸狀態下定型會使得再生纖維具有合格的抗拉強度。而具有比正品睛綸絲還優越的回彈特性和良好手感，根據以上的分析實驗結果本發明設計了獨特的以過扦伸定型為主要處理方式的幹法改性再造工藝。所設計的具體工藝程如下(參考

圖1幹法再造睛綸廢絲工藝流程圖)a、分揀整理工序將工業生產中的廢次品按批號分類，以利於確定關鍵工序的工藝參數，將同批號的廢絲中嚴重缺損，混亂，汙染，零散廢絲揀出，有利用價值進一步處理(包括梳理、去汙等)。將具有一定長度的廢絲條連接加長以保證連續化作業的需要，然後盤卷等用。
b、清洗去砂工序，在該工序中主要通過睛綸廢絲在水洗槽中的衝洗除去廢絲中可解決夾雜的塵土和砂子，以保證工藝設備安全和最終產品的質量。
c、上油工序睛綸油是改善睛綸絲物理性能，保障其可紡性的重要處理劑。在廢絲存放或洗滌中可能損失。在此須將洗淨的廢絲通過上油槽浸塗睛綸油。
d、熱烘乾燥工序因經過水洗工序睛綸絲中含有30%左右的水份，須在乾燥箱中脫水乾燥，在此同時也可使睛綸油均勻內滲到纖維之中。
e、預應力扦伸定型工序該道工序是本發明的關鍵，在這道工序中廢睛綸絲將完成改性再造。在這道工序中廢睛綸絲要加載一定的預應力，使其受到扦伸變長，與此同時加熱處理，使其一邊扦伸變形，一邊加熱定型，隨著纖維逐漸伸長、變形通過專用設備後即實現了改性再造，完成了纖維大分子鏈的重新縱向排列。
f、捲曲工序該道工序是睛綸絲短纖維生產的常規工序，採用國家定型的捲曲機將已改性的睛綸絲捲曲加工以增強其在紡線時纖維的抱合特性。
g、切斷工序該工序也是生產睛綸短纖維的常規工序，該工序中將捲曲成型後的睛綸絲按國家規定的短纖維標準切斷成為一定長度，所不同的是要揀除在整理工序中的結頭廢品。
h、打包工序利用打包機將短纖維成品打包。
按以上工藝設計即可實現對廢睛綸絲的幹法改性處理，從而再造成為附合紡織要求的睛綸短纖維。
下面結合附圖進一步說明本發明的目的是如實現的。
圖1為本發明工藝流程圖。
圖2為工藝裝備關係簡圖。
圖3為扦伸熱定型裝置結構示意圖。
其中，A代表分揀整理工序，B代表清洗去砂工序，C代表上油工序，D代表熱烘乾燥工序，E代表預應力扦伸下熱定型工序，F代且捲曲工序，G代表切斷工序，H代表打包工序。1為水洗槽，2為上油槽，3為五輥牽引機，4為烘乾箱，5為牽伸定型裝置，6為捲曲機，7為切斷機，8為打包機。5A為低速五輥牽引機，5B為高速五輥牽引機，5C為箱體，5D為散熱器，5E為溫度控制器，5F為可調速電機，5G為排溼管，9為導向輪，10為五輥機中的轉動輥，11為可調壓力從動輥，12為廢絲架，13為廢絲卷。
圖2所示為圖1工藝流程中所需的主要設備，其進一步說明本發明所涉及的幹法再造新工藝。從圖2可以看出經過分揀整理好的睛綸廢絲13盤繞成卷狀設置在廢絲架12上，然後沿導向輪進入水洗槽1，廢絲在通過水槽時經水洗去塵土和砂子，水洗槽為長方形槽長度3-7米，在槽中設置有導向輪，引導睛綸廢絲通過水槽，從水洗槽出來後的絲料沿導向輪進入上油槽2，槽為長0.5-1.2米的長方形槽，槽內盛有睛綸油。為防止過多的水帶入上油槽，可在水洗槽出口加上一對軋輥，可擠出部分水份。同樣的原因在上油槽的出口處也可增設一對軋輥，以回收睛綸油，這兩種設備後面設有一臺五輥牽引機3，該牽引機3主要做為牽引動力，引導睛綸廢絲通過水洗槽1和上油槽2，從五輥牽引機3引出的睛綸廢絲進入烘乾箱4，烘乾箱內設有多組導向輪和散熱器，箱內溫度控制在100-200℃之間，利用導向輪的組合，可確定絲料在烘乾箱內的乾燥時間，其時間以完全脫水為標準。在烘乾的同時睛綸油均勻擴散到睛綸纖維之間。待改性處理的廢睛綸絲經過上述工序後進入最關鍵的工序，扦伸熱定型工序，該工序應用到本發明的關鍵設備，扦伸熱定型裝置5。在該裝置中絲料要經受預應力拉伸，同時受到90-180℃的熱烘處理。絲料一邊沿導向輪前進一邊受拉形變，同時又加熱定型、所受加載力轉化為絲料進出口的線速度比為1∶1.5-1∶2.5。經過該裝置的扦伸熱定型處理，纖維變細同時實現了大分子鏈的縱向有序排列，使其抗拉強度大為提高，從而實現了改性再造。為了提高改性再造絲的性能，本工序的最佳溫度控制在90-180℃之間，時間控制在1-15秒之間。為進一步提高改性質量，扦伸定型裝可由2臺或3臺串聯，分級完成扦伸熱定型。和該工序聯接的裝備是定型設備捲曲機6，切斷機7，和打包機8，其工藝處理與常規相同不再詳敘。
實現本發明目的的關鍵在於本發明中設計了一臺扦伸熱定型裝置，下面結合附圖3進一步說明該裝置的結構特徵，以及如何為發明目的服務的參照圖3該裝置有三部分組成a、差速扦伸牽引器，它通過兩個不同轉速的牽引機構形成差速，從而形成對絲料的預應力加載，造成絲料的拉伸變形。b、可控調溫加熱器，通過調節使絲料在合適的溫度下使之產生永久性形變，即熱定型。c、代導向輪的箱體它以通過導向輪的選擇可以控制加工時間，保持一定溫度。待加工的睛綸廢絲由於牽引器差速牽引產生拉伸預應力，該預應力下絲料產生拉伸形變。在此種狀態下，藉助導向輪在箱體內迴轉前進，通過箱體。加熱器中的散熱器5D設置在箱體5C內，並通過箱外的溫度調節器5E適配熱定型溫度。於是，絲料一邊前進一邊伸長，一邊受熱定型，經過合適的時間完成改性再造。本發明圖3所給出的實施例中差速扦伸牽引器是由兩轉速不同的五輥牽引機組成，低速牽引機(5A)設置在加熱箱5C入口處，高速牽引機5B設置在加熱箱出口處並保持與出口有一段距離，依靠調節兩臺五輥機(5A、5B)的轉速產生差速，形成對絲料的拉伸預應力。具體可由兩臺無級變速電機5F調節實現，兩臺五輥機(5A、5B)牽引線速度之比為1∶1.5-1∶2.5。可控調溫加熱器由散熱器5D和溫度調節器5E組成，散熱器5D可以是靠介質傳導的金屬散熱片，也可以是電熱絲，紅外線發熱管，複合高效導電膜之類電致發熱體，在採用電致發熱元件時，溫度調節器5E一般為電壓調節器。加熱箱箱體5C由外殼、內壁及兩者之間保溫層組成，內壁上設置有多組導向輪，採用導向輪的多少可調整工藝時間，箱的側面有工藝窗，以便於引絲料上導向輪箱體的兩端有絲料的進口、出口。
按以上設計構思制的扦伸定性裝置，可以實現對睛綸廢絲的幹法再造，其結構簡單，操作方便，裝置啟動後，可實現連續作業，特別是由於加載預應力後，其回彈性能高於正品絲，其光澤度好，可染性與抱合性能都達到國家規定標準，使用該關鍵設備完成的幹法再造工藝，其工藝流程短，生產成本大大低於正品睛綸絲，從而使得利用廢料再生睛短纖維變成了切實可行的現實，不但解決了長期以來困擾人們的三廢，而且充分利用了寶貴的資源，因而有重大推廣價值。
權利要求
1.一種睛綸廢絲的幹法再造工藝，工藝流程中包括分揀整理A、清洗去汙B、烘乾C、上油D、改性再造E、捲曲F、切斷G、打包工序H、其特徵在於改性再造工序所採取的是預應力扦伸下的熱定型幹法再造方法，具體的工藝流程如下(按工藝順序排列)a、分揀整理工序A該工序中將嚴重缺損，混亂，汙染的零散廢絲揀出，將一定長度的廢絲條連接起來，b、清洗去沙工序B該工序通過水洗槽衝洗除去廢絲中殘存的塵土砂粒，c、上油工序C將洗淨的廢絲通過上油槽，浸塗睛綸油，d、熱烘乾燥工序D洗淨上油的廢絲在熱乾燥箱中脫水乾燥，e、預應力扦伸熱定型工序E在該工序中將廢絲加載拉伸預應力的同時加熱處理改性，f、捲曲工序F將熱定型後的改性睛綸絲經捲曲機捲曲加工增強其抱合特性，g、切斷工序G在該序中將睛綸絲按國家標準切斷成為一定長度短纖維，同時除去結頭廢品，h、打包工序H將成品打包。
2.根據權利要求1所述的睛綸廢絲幹法再造工藝，其特徵在於烘乾工序C中烘乾箱內的溫度控制在100-200℃之間，乾燥時間以完全脫水為標準。
3.根據權利要求1所說的睛綸廢幹法再造工藝，其特徵在於在扦伸熱定性工序中加熱溫度為90-180℃，扦伸預應力加載轉換為絲料進出口的速度比為1∶1∶5-1∶2.5。
4.根據權利要求3所說的睛綸廢絲幹法再造工藝，其特徵在於扦伸熱定性工序中，工藝過程時間控制在1-15秒之間。
5.根據權利要求1或2或3所說的睛綸廢絲再造工藝，其特徵在於插伸熱定性工序可由一臺扦伸熱定型機完成，也可由2臺或3臺扦伸熱定性機串聯分級完成。
6.一種睛綸廢絲幹法再造工藝中用的扦伸熱定型裝置，其特徵在於該裝置有三部分組成a、差速扦伸牽引器，b、可控調溫加熱器，c、代導向輪的箱體，待加工睛綸廢絲由牽引器差速牽引產生拉伸預應力，在此種狀態下藉助導向輪通過箱體，加熱器的散熱器5D設置在箱體內並通過箱體溫度調節器5E適配定型溫度。
7.根據權利要求6所說的的扦伸定型裝置，其特徵在於差速扦伸牽引器由兩臺轉速不同的五輥牽引機(5A、5B)組成，低速牽引機5A設置在加箱內入口處，高速牽引機5B設置在加箱出口處並保持與出口有一段距離，依靠調節兩臺五輥機轉數產生差速形成對絲料的拉伸預應力。
8.根據權利要求7所說的扦伸定型裝置，其特徵在於差速扦伸牽引器中兩臺五輥機(5A、5B)牽引線速度比為1∶1.5-1∶2.5。
9.根據權利要求6所述的差速扦伸熱定型裝置，其特徵在於可控調溫加熱器5D和溫度調節器5E組成，散熱器5D可以是靠介質傳導的金屬散熱片，也可以是電熱絲，紅外線發熱管，高效導電膜之類的電致發熱體，溫度調節器5E在使用電致發熱原件時為電壓調節器。
10.根據權利要求6所說的差速扦伸牽引裝置，其特徵在於箱體5C由外殼、內壁及兩者之間保溫層組成，內壁上有根據散熱器分布而配置的多組導向輪，採用導向輪的多少可調整工藝時間，箱體側面有工藝窗，箱體兩端設置有進口、出口。
全文摘要
本發明提供一種再造腈綸廢絲的工藝和專用設備。該工藝中採取拉伸預應力下的熱定型方法完成對纖維大分子鏈的重新縱向排列，從而大大提高再生絲的可紡性。其主要工藝流程包括分揀整理、水洗去汙，上油，烘乾，過拉伸下熱定型，捲曲，切斷和打包8道主要工序。其關鍵在於採用了過拉伸預應力加載下的定型裝置，它包括一個差速牽引器，可控調溫設備和箱體，待加工絲料在箱體內受到預應力拉伸一邊伸長，一邊平移，同時受熱定型，在拉伸過程中完成腈綸大分子鏈的縱向排列。
文檔編號D02J11/00GK1066090SQ9110249
公開日1992年11月11日 申請日期1991年4月23日 優先權日1991年4月23日
發明者張江平, 盧新菊 申請人:張江平, 盧新菊