腈纶废丝干法再造工艺和设备制造技术

本发明专利技术提供一种再造腈纶废丝的工艺和专用设备。该工艺中采取拉伸预应力下的热定型方法完成对纤维大分子链的重新纵向排列，从而大大提高再生丝的可纺性。其主要工艺流程包括：分拣整理、水洗去污，上油，烘干，过拉伸下热定型，卷曲，切断和打包８道主要工序。其关键在于采用了过拉伸预应力加载下的定型装置，它包括一个差速牵引器，可控调温设备和箱体，待加工丝料在箱体内受到预应力拉伸一边伸长，一边平移，同时受热定型，在拉伸过程中完成腈纶大分子链的纵向排列。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对工业化生产中产生睛纶丝废次品处理再生的工艺和设备。睛纶丝是目前化纤工业中的一个重要品种，是纺织业的主要资源，在国民经济中占有越来越重要的地位。国内外均发展很快，但仍不能满足市场需要，在工业化生产过程中，由于种种原因会产生大约3%左右的废次品睛纶丝。废丝的长链大分子往往是横向或异向排列造成其拉伸强度太低而不据有可纺性。长期以来，睛纶废丝被闲置起来，日益增多，堆积如山。长时间风吹日晒，使其进一步老化，给废丝再造又增加了相当的难度。特别是在长期雨水堆积冲刷下的睛纶油等化学物质渗流地下污染水源，给人类造成危害。因此，长期以来，如何处理利用这些废物成为十分迫切的课题。目前，对晴纶废丝最常见的处理方法是粉碎后填料，这实际上大大降低了本身的价值。且睛纶丝遇热易分解会造成环境污染，做填充料其应用范围也较狭窄。也有将其溶融后做为涂料或油漆填料，但其转换效益低，实际上浪费了这种昂贵的化纤资源。为了充分利用资源，人们一直渴望将这部分废丝改性再造，成为可纺性睛纶丝，目前文献上做过报导的有热解法和溶融再纺法。这两种工艺方法，均需要经过对废丝分拣整理，清洗去污后进行改性再造工序处理，使得废丝的横向或异向分子链排列破坏后重新建立起纵向排列。热解法实际上是将废丝热融后使其裂化为单体混合物，进一步分离为单体后再进入睛纶丝的常规制造工艺。所生成合格产品后经卷曲工序，切断工序，打包工序转为合格产品出厂。这样的改性再造工艺其需要热解，分离单体这两种复杂的加工过程。设备复杂，投资大，成本高，使再生丝的成本高于普通睛纶丝，实际没有推广应用的价值。溶融再纺或再造工艺，是将洗净、烘干后的废丝加合适的有机溶剂溶解成液态，再通过合适的微孔拉成丝。然后，再干燥成型，上睛纶油，卷曲切断，打包，成为产品，这种改性再造工序其有机溶剂耗费大，工艺条件难于掌握，废品率高，虽然其设备本身对热解再造不算复杂，但成本仍然很高，且有较大的环境污染。做为一种再造方法是可行的，人称湿法再造工艺，但只限于资源的回收利用，并不能为生产厂创造理想的经济效益。本专利技术的目的在于提供一种使睛纶废丝改性再造的新工艺及其专用设备，以简单的扦伸定型方法实现对横向和异向大分子链的纵向再排列，从而使再生睛纶丝的拉伸强度，抱合特性和染色特性达到可纺性的要求。本专利技术的关键在于通过大量的试验找到一个废睛纶丝的干法再造工艺。造成睛纶丝不可纺的关键因素是生产过程中工艺处理不当而形成大分子链的异向或横向排列，因而其抗拉强度明显降低。如何恢复睛纶丝的大分子链纵向排列则成为本专利技术的关键，当处于异向或横向排列的睛纶丝纤维受到过力扦伸时，其横向或异向排列的大分子链会延纵向顺延，这已是为大量的实验或检测所证实的现象。如果在加热状态下纤维接受扦伸力作用还有利于这种排列的形成，纤维本身的直径也随之变细，如果温度和扦伸施加的预应力合适，则大量的分子链可顺纵向有序排列，保持这种状态到一定时间，并经过预应力下的自然冷却，这个排列就可以保持下来，形成大分子链纵向有序结构，从而完成废丝的改性再造。其结果是纤维的直径变细，但其单位截面积抗拉强度却大大提高，由于过扦伸状态下定型会使得再生纤维具有合格的抗拉强度。而具有比正品睛纶丝还优越的回弹特性和良好手感，根据以上的分析实验结果本专利技术设计了独特的以过扦伸定型为主要处理方式的干法改性再造工艺。所设计的具体工艺程如下(参考附图说明图1干法再造睛纶废丝工艺流程图)a、分拣整理工序将工业生产中的废次品按批号分类，以利于确定关键工序的工艺参数，将同批号的废丝中严重缺损，混乱，污染，零散废丝拣出，有利用价值进一步处理(包括梳理、去污等)。将具有一定长度的废丝条连接加长以保证连续化作业的需要，然后盘卷等用。b、清洗去砂工序，在该工序中主要通过睛纶废丝在水洗槽中的冲洗除去废丝中可解决夹杂的尘土和砂子，以保证工艺设备安全和最终产品的质量。c、上油工序睛纶油是改善睛纶丝物理性能，保障其可纺性的重要处理剂。在废丝存放或洗涤中可能损失。在此须将洗净的废丝通过上油槽浸涂睛纶油。d、热烘干燥工序因经过水洗工序睛纶丝中含有30%左右的水份，须在干燥箱中脱水干燥，在此同时也可使睛纶油均匀内渗到纤维之中。e、预应力扦伸定型工序该道工序是本专利技术的关键，在这道工序中废睛纶丝将完成改性再造。在这道工序中废睛纶丝要加载一定的预应力，使其受到扦伸变长，与此同时加热处理，使其一边扦伸变形，一边加热定型，随着纤维逐渐伸长、变形通过专用设备后即实现了改性再造，完成了纤维大分子链的重新纵向排列。f、卷曲工序该道工序是睛纶丝短纤维生产的常规工序，采用国家定型的卷曲机将已改性的睛纶丝卷曲加工以增强其在纺线时纤维的抱合特性。g、切断工序该工序也是生产睛纶短纤维的常规工序，该工序中将卷曲成型后的睛纶丝按国家规定的短纤维标准切断成为一定长度，所不同的是要拣除在整理工序中的结头废品。h、打包工序利用打包机将短纤维成品打包。按以上工艺设计即可实现对废睛纶丝的干法改性处理，从而再造成为附合纺织要求的睛纶短纤维。下面结合附图进一步说明本专利技术的目的是如实现的。图1为本专利技术工艺流程图。图2为工艺装备关系简图。图3为扦伸热定型装置结构示意图。其中，A代表分拣整理工序，B代表清洗去砂工序，C代表上油工序，D代表热烘干燥工序，E代表预应力扦伸下热定型工序，F代且卷曲工序，G代表切断工序，H代表打包工序。1为水洗槽，2为上油槽，3为五辊牵引机，4为烘干箱，5为牵伸定型装置，6为卷曲机，7为切断机，8为打包机。5A为低速五辊牵引机，5B为高速五辊牵引机，5C为箱体，5D为散热器，5E为温度控制器，5F为可调速电机，5G为排湿管，9为导向轮，10为五辊机中的转动辊，11为可调压力从动辊，12为废丝架，13为废丝卷。图2所示为图1工艺流程中所需的主要设备，其进一步说明本专利技术所涉及的干法再造新工艺。从图2可以看出经过分拣整理好的睛纶废丝13盘绕成卷状设置在废丝架12上，然后沿导向轮进入水洗槽1，废丝在通过水槽时经水洗去尘土和砂子，水洗槽为长方形槽长度3-7米，在槽中设置有导向轮，引导睛纶废丝通过水槽，从水洗槽出来后的丝料沿导向轮进入上油槽2，槽为长0.5-1.2米的长方形槽，槽内盛有睛纶油。为防止过多的水带入上油槽，可在水洗槽出口加上一对轧辊，可挤出部分水份。同样的原因在上油槽的出口处也可增设一对轧辊，以回收睛纶油，这两种设备后面设有一台五辊牵引机3，该牵引机3主要做为牵引动力，引导睛纶废丝通过水洗槽1和上油槽2，从五辊牵引机3引出的睛纶废丝进入烘干箱4，烘干箱内设有多组导向轮和散热器，箱内温度控制在100-200℃之间，利用导向轮的组合，可确定丝料在烘干箱内的干燥时间，其时间以完全脱水为标准。在烘干的同时睛纶油均匀扩散到睛纶纤维之间。待改性处理的废睛纶丝经过上述工序后进入最关键的工序，扦伸热定型工序，该工序应用到本专利技术的关键设备，扦伸热定型装置5。在该装置中丝料要经受预应力拉伸，同时受到90-180℃的热烘处理。丝料一边沿导向轮前进一边受拉形变，同时又加热定型、所受加载力转化为丝料进出口的线速度比为1∶1.5-1∶2.5。经过该装置的扦伸热定型处理，纤维变细同时实现了大分子链的纵向有序排列，使其抗拉强度大为提高，从而实现了改性再造。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种睛纶废丝的干法再造工艺，工艺流程中包括：分拣整理Ａ、清洗去污Ｂ、烘干Ｃ、上油Ｄ、改性再造Ｅ、卷曲Ｆ、切断Ｇ、打包工序Ｈ、其特征在于改性再造工序所采取的是预应力扦伸下的热定型干法再造方法，具体的工艺流程如下（按工艺顺序排列）：ａ、分拣整理工序Ａ：该工序中将严重缺损，混乱，污染的零散废丝拣出，将一定长度的废丝条连接起来，ｂ、清洗去沙工序Ｂ：该工序通过水洗槽冲洗除去废丝中残存的尘土砂粒，ｃ、上油工序Ｃ：将洗净的废丝通过上油槽，浸涂睛纶油，ｄ、热烘干燥工序Ｄ：洗净上油的废丝在热干燥箱中脱水干燥，ｅ、预应力扦伸热定型工序Ｅ：在该工序中将废丝加载拉伸预应力的同时加热处理改性，ｆ、卷曲工序Ｆ：将热定型后的改性睛纶丝经卷曲机卷曲加工增强其抱合特性，ｇ、切断工序Ｇ：在该序中将睛纶丝按国家标准切断成为一定长度短纤维，同时除去结头废品，ｈ、打包工序Ｈ：将成品打包。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张江平，卢新菊，
申请(专利权)人：张江平，卢新菊，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]