本发明涉及复合纤维生产制备技术领域，特别涉及具备高熔融指数的皮芯复合纤维及其纤维棒的制备方法。
背景技术：
复合纤维是将两种或两种以上成纤高聚物熔体或溶液，根据组分、配比、粘度或品种等的不同，同时输入同-一个纺丝组件，而后在组件中的适当部位汇合，并由同一纺丝孔中喷出形成纤维，这样就能实现--根无限长的纤维上同时存在多种聚合体，这种纤维称为复合纤维。复合纤维根据截面形状的不同可分为双层型及多层型，双层型又分为并列型和皮芯型，多层型分为并列多层型、放射型、多芯性型、木纹型、镶嵌型、多海岛型、星云型等。其中，两组分复合纤维也称为共轭纤维(conjugatedfiber)或者双组分纤维(bicomponentfiber)。作为合成纤维的主要品种之一，复合纤维的开发由于其独特的性能得皮芯结构纤维是由两种聚合物以皮芯结构形式纺丝而成。皮芯型复合纤维对两组分间粘合力要求不高，选用粘合作用不强的两种聚合物组分仍然可以顺利纺制性能稳定的皮芯结构纤维，因此在以纤维改性为目的的纺丝工艺中，皮芯结构组分种类的选择范围较并列型结构广泛。所以国内外多选用皮芯纺丝法来研制大量具有优良性能或特种功能的复合纤维。
进一步的，现有的吸水纤维棒由纯的pet(涤纶)或pp(聚丙烯)材料的单纤维丝复合而成，且纤维丝采用实芯结构，例如申请号为201610561824.5的一种加弹皮芯无捻复合长丝及其生产方法、应用中特别优选改性一种高结晶的低熔点pet(熔点在190～210度)或者熔点150度的聚丙烯pp材料作为纤维的皮层材料，常规涤纶pet作为芯层材料，在poy复合纺丝生产线先纺成低熔点皮芯复合预牵伸长丝(poy)，再到后纺在双捻向加弹设备上，进行双捻向复合加弹形成无捻向复合加弹长丝，再将这种长丝进行整经合股，穿过加热管进行加热固化成棒料，在加热过程中加弹复合长丝皮层融化固化互相粘结，无捻弹力丝纤维弯曲蓬松部分形成一定的孔隙率，产生稳定的毛细吸水效应，达到了产品应用的目的；申请号为201710042921.8的一种由双层多股丝制成的纤维棒及制作方法中外表层为由pe材料制成的低熔点外表层，内芯层为由pp材料制成的高熔点内芯层，外表层的熔点低于内芯层的熔点，通过采用双层内外高低熔点材料制成的纤维丝，通过加热方式，将低熔点的外表层熔融，而高熔点的内芯层不溶解，外表层溶解产生的物理效应能将多根多股只剩下内芯层的纤维丝互相粘结在一起，这种制作方式完全杜绝了胶水和开油水的使用，不会产生多余的杂质，使得纤维棒中不会产生化学物质，不管在使用过程中还是在后期的回收过程中，都不会产生任何污染，使得纤维棒成为一种环保绿色无污染的产品，同时由于没有杂质堵塞毛细孔、也不会造成纤维丝的膨胀松散，因此相对使用胶水的传统纤维棒，本发明的纤维棒更具有较强的毛细吸水效应以及使用寿命；
然而上述皮芯复合纤维仍然存在着制备纤维棒过程中所需融化温度高以及固化后内部毛细组织结构不均匀的问题，即不仅导致了制备效率低下，还导致毛细吸水效应差的问题，因此，在上述现有技术的基础上，亟需改进一种制备效率高且毛细吸水效应好的皮芯复合纤维。
技术实现要素：
本发明所提供的具备高熔融指数的皮芯复合纤维及其纤维棒的制备方法中由于皮层的熔点温度低且熔融指数高，所以在着制备纤维棒过程中实现了制备效率高且毛细吸水效应好的技术目的。
本发明提供了一种具备高熔融指数的皮芯复合纤维，包括由外至内布置的皮层和芯层，所述皮层为由pe材料和pp降温母粒制成，所述pp降温母粒占所述皮层的10％，所述芯层为由pp材料制成，且所述皮层的熔点低于所述芯层的熔点。
优选的，所述皮层的熔点为110-130摄氏度，pp材料的熔点为150-170摄氏度。
优选的，所述皮层的组分占总量的20％-30％，所述芯层的组分占总量的70％-80％。
优选的，所述pp降温母粒的过氧化物含量为2.5％。
优选的，将dtbp溶于定量丙酮中，倒入pp树脂中充分搅拌混合，加入同向双螺杆挤出机中熔融共混并挤出切粒，制备过氧化物含量为2.5％的pp降温母粒。
优选的，将pp降温母粒置于鼓风烘箱中在60℃下干燥24h以去除残余丙酮及粒料表面水分，pe材料则在100℃下真空干燥24h，并在熔融纺丝前，将pe材料与降温母粒混合，得到pp降温母粒含量为10％的混合物。
本发明还提供一种应用上述所述具备高熔融指数的皮芯复合纤维的纤维棒的制备方法，包括如下步骤：将加弹皮芯复合纤维进行整经合股，其中，合股的根数取决于待制备纤维棒的直径大小；将整经合股后的纤维棒直接放入定型模具中，并在定型模具中顺次完成加热工序和定型工序，该定型设备设置为具有预定形状产品的模具形式，纤维丝通过一次加热后，固化成所需产品棒料的形式。
优选的，加热工序的加热温度为130～145℃，定型工序的固化时间100-1000秒，在加热过程中皮层融化固化互相粘结。
本发明还提供了一种由上述纤维丝制备纤维棒的生产设备，包括沿纤维丝的运动方向依次设置的纤维丝张紧机构、第一理丝机构及纤维棒定型机构，所述纤维棒定型机构包括沿物料的运动方向依次构造于机壳内部的预热段、熔融段、过渡段及冷却段，机壳位于所述预热段与熔融段的位置经第一隔板隔开，机壳位于熔融段与过渡段的位置经第二隔板隔开，机壳位于过渡段与冷却段的位置经第三隔板隔开，于第二隔板上开设有多个连通孔，所述机壳相对于预热段、熔融段、过渡段及冷却段的部位分别形成预热腔、熔融腔、过渡腔及冷却腔，一抽风热转移系统的进口分别与熔融腔和过渡腔连通，且熔融腔和过渡腔的热量经抽风热转移系统进入预热腔，并与预热腔内的物料进行热交换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中皮层是由pe材料和pp降温母粒制成，基于pp降温母粒具有降低挤出温度(即降低熔点温度)，提高树脂熔融指数的特性，所以皮层与芯层之间的温度差增大，这样在制备纤维棒时，皮层在相同温度下的热熔效率将比现有技术中未添加pp降温母粒的皮层的热熔效率高，同时由于熔融指数的提高，熔融后的皮层将快速的流动，进而保证了定型固化后内部毛细组织结构的均匀性，从而保证了纤维棒的毛细吸水效应；
2、本发明中由于皮层的熔融指数得以提高，所以皮层熔融后的利用率得以得到，避免了现有技术中皮层熔融指数低导致皮层熔融后不能有效形成纤维棒的问题，即本发明中通过在皮层熔融指数高的基础上，使皮层的组分仅占总量的20％-30％，相对于现有技术中的40％-60％，皮层的厚度大大减小，这样不仅降低了制造成本，也有效保障了成型后纤维棒的吸水性能。
3、本发明中由于皮层的熔融指数高且熔点温度低，所以可以直接在定型模具中完成加热工序和定型工序，避免了现有技术中一次加热不能完成熔融和定型过程的问题，提高了纤维棒的制备效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例生产设备的结构示意图；
图2为图1中a部位的放大图；
图3为图1的结构侧视图；
图4为本发明实施例生产设备的局部轴向结构剖视图；
图5为本发明实施例生产设备中多个纤维棒定型机构布置的结构示意图；
图6为本发明实施例生产设备的局部结构示意图；
图7为本发明实施例生产设备中驱动电机与各第二理丝机构连接的结构示意图；
图8为本发明实施例生产设备中第二理丝机构的结构示意图；
图9为本发明实施例生产设备中导丝组件的结构示意图；
图10为本发明实施例生产设备中导丝组件的结构爆炸图；
图11为本发明实施例生产设备中导丝组件的轴向结构剖视图；
图12为本发明实施例生产设备中出料对辊对纤维棒导出的局部结构示意图；
图13为本发明实施例生产设备中纤维丝张紧机构的结构示意图；
图14为本发明实施例生产设备中导丝构件的结构示意图；
图15为本发明实施例生产设备中张紧构件的结构示意图；
图16为本发明实施例生产设备中多个导丝构件与导丝固定圆板连接的结构示意图；
图17为本发明实施例生产设备中导丝固定圆板的结构示意图；
图18为本发明实施例生产设备中多个张紧构件与环形安装杆连接的结构示意图。
标注部件：100-导丝固定圆板，101-第一调节杆，102-弧形孔，200-导丝构件，201-固定座，202-导丝轮，203-连接耳，204-转轴，205-锁紧螺钉，300-环形安装杆，301-第二调节杆，302-调节套，400-张紧构件，401-安装座，402-张紧轮，403-抱箍，404-收紧螺杆，500-机体前置板，600-第一理丝机构，700-机壳，701-预热腔，702-熔融腔，703-过渡腔，704-冷却腔，705-第二安装部，706-第一安装部，707-安装口，708-风口，709-第一隔板，710-第二隔板，711-第三隔板，712-冷却水进口，713-冷却水出口，714-连通孔，801-预热段，802-熔融段，803-过渡段，804-冷却段，805-电加热丝，901-总管，902-第一连通管，903-第二连通管，904-第一控制阀，905-第二控制阀，906-第一环形管，907-第一导管，908-第二环形管，909-第二导管，910-抽吸接头，1001-驱动电机，1002-主动齿轮，1100-第二理丝机构，1101-圆形安装板，1102-轮齿，1103-连接套，1104-导丝组件，11041-连接板，11042-插接凸起，11043-导丝件，1200-出料对辊，1300-纤维棒。
具体实施方式
本发明提供了一种具备高熔融指数的皮芯复合纤维，包括由外至内布置的皮层和芯层，所述皮层为由pe材料和pp降温母粒制成，所述pp降温母粒占所述皮层的10％，所述芯层为由pp材料制成，且所述皮层的熔点低于所述芯层的熔点。
其中，将不同过氧化物含量的pp降温母粒与pe材料以不同比例混合，得到混合物，测定其熔融指数，如表1所示，随pp降温母粒含量的增加，混合物的熔融指数呈现明显的增大趋势，当降温母粒含量较少时，2.5％与2％对pe材料流动性改善效果相差不大，而当降温母粒添加量超过10％时，2.5％已使pe材料熔融指数更大幅度增加，因此，优选的，所述pp降温母粒的过氧化物含量为2.5％。
其中，a为过氧化物含量，b混合比例，c次数，m平均值；
本发明中皮层的熔点为110-130摄氏度；相比于现有技术中pe材料的熔点为120-140摄氏度，本发明中皮层的熔点明显降低，由此，基于pp降温母粒具有降低挤出温度(即降低熔点温度)，提高树脂熔融指数的特性，所以皮层与芯层之间的温度差增大，这样在制备纤维棒时，皮层在相同温度下的热熔效率将比现有技术中未添加pp降温母粒的皮层的热熔效率高，同时由于熔融指数的提高，熔融后的皮层将快速的流动，进而保证了定型固化后内部毛细组织结构的均匀性，从而保证了纤维棒的毛细吸水效应，pp材料的熔点为150-170摄氏度。
本发明中由于皮层的熔融指数得以提高，所以皮层熔融后的利用率得以得到，避免了现有技术中皮层熔融指数低导致皮层熔融后不能有效形成纤维棒的问题，即本发明中通过在皮层熔融指数高的基础上，使皮层的组分仅占总量的20％-30％，芯层的组分占总量的70％-80％，相对于现有技术中的40％-60％，皮层的厚度大大减小，这样不仅降低了制造成本，也有效保障了成型后纤维棒的吸水性能。
上述技术方案中pp降温母粒的制备方法为：将dtbp溶于定量丙酮中，倒入pp树脂中充分搅拌混合，加入同向双螺杆挤出机中熔融共混并挤出切粒，制备过氧化物含量为2.5％的pp降温母粒；此制备方法为现有技术，在此不做具体的赘述。
进一步的，皮层混合物的制备方法为：将pp降温母粒置于鼓风烘箱中在60℃下干燥24h以去除残余丙酮及粒料表面水分，pe材料则在100℃下真空干燥24h，并在熔融纺丝前，将pe材料与降温母粒混合，得到pp降温母粒含量为10％的混合物。
本发明还提供一种应用上述所述具备高熔融指数的皮芯复合纤维的纤维棒的制备方法，包括如下步骤：将加弹皮芯复合纤维进行整经合股，其中，合股的根数取决于待制备纤维棒的直径大小；将整经合股后的纤维棒直接放入定型模具中，并在定型模具中顺次完成加热工序和定型工序，该定型设备设置为具有预定形状产品的模具形式，纤维丝通过一次加热后，固化成所需产品棒料的形式；本发明中由于皮层的熔融指数高且熔点温度低，所以可以直接在定型模具中完成加热工序和定型工序，避免了现有技术中一次加热不能完成熔融和定型过程的问题，提高了纤维棒的制备效率。
优选的，加热工序的加热温度为130～145℃，定型工序的固化时间100-1000秒，在加热过程中皮层融化固化互相粘结。
本发明还提供了一种由上述纤维丝制备纤维棒的生产设备，如图1-18所示，包括沿纤维丝的运动方向依次设置的纤维丝张紧机构、第一理丝机构600及纤维棒定型机构，其中，纤维棒定型机构包括预热段801、熔融段802、过渡段803及冷却段804，且预热段801、熔融段802、过渡段803及冷却段804沿物料的运动方向依次构造在机壳700的内部。机壳700位于预热段801与熔融段802的位置经第一隔板709隔开，机壳700位于熔融段802与过渡段803的位置经第二隔板710隔开，机壳700位于过渡段803与冷却段804的位置经第三隔板711隔开，机壳700相对于预热段801、熔融段802、过渡段803及冷却段804的部位分别形成预热腔701、熔融腔702、过渡腔703及冷却腔704，在第二隔板710上开设有多个连通孔714，用于连通热熔器和过渡腔703。在冷却腔704的上下两端分别构造有冷却水出口713和冷却水进口712，冷却水由下端进入冷却腔704，将纤维棒1300冷却后再由冷却腔704上端排出。抽风热转移系统的进口分别与熔融腔702和过渡腔703连通，熔融腔702和过渡腔703的热量经抽风热转移系统进入预热腔701，并与预热腔701内的物料进行热交换。本发明的工作原理及优势在于：多根高熔融指数的双层纤维丝由其各自的放线盘通过纤维丝张紧机构，使得各双层纤维丝保持张紧状态，并且根据需求可调整双层纤维丝的张紧力，之后，双层纤维丝穿过第一理丝机构600后进入纤维棒定型机构，第一理丝机构600将纤维棒定型机构梳理，避免双层纤维丝之间相互交错缠绕，或者双层纤维丝出现打结的情况，纤维棒定型机构是将预定数量的双层纤维丝熔融形成纤维棒1300，最后通过切断设备将定型的纤维棒1300切断；其中，纤维棒定型机构包括的预热段801、熔融段802、过渡段803及冷却段804分别的作用为：预热段801将经过此段的双层纤维丝进行预热，一般的预热温度在58-75℃，被预热的双层纤维丝在熔融段802进行融合，温度一般在155-185℃，之后，通过融合而形成的纤维棒1300在过渡段803进行自身热量的初步散失，再进入冷却段804，将纤维棒1300冷却至常温及以下的温度；本发明设置的抽风热转移系统是将过渡腔703内纤维棒1300散失的热量和熔融腔702内的部分热量供应至预热腔701，使得热量充分利用，而且可根据具体的温度需求，控制抽吸熔融腔702内的热量，使得熔融腔702与预热腔701内的热量保持预定范围内。
作为本发明一个优选的实施例，如图4-5所示，预热段801包括沿物料的运动方向口径减缩的聚料锥形筒，上述的熔融段802、过渡段803及冷却段804均为依次连接的管状结构，该管状结构的半径与聚料锥形筒的小径端的半径相等，在熔融段802的管状结构外套装有沿其轴向延伸的电加热丝805。本发明为了提高强度及产品的良率，预热段801、熔融段802、过渡段803及冷却段804为一体成型的结构，且各段连接处平滑过渡，各段的内表面光滑而无毛刺。其中，为了提高效率，纤维棒定型机构的数量为多个，这些纤维棒定型机构的预热段801安装固定在机壳700前端的安装口707出，并且安装口707未与预热段801连接的部位保持密封，这些纤维棒定型机构沿机壳700的周向均匀地布置在机壳700内，这样即可实现多根纤维棒1300的同步完成。本发明为了确保进入多个纤维棒定型机构的双层纤维丝彼此分开，在每个纤维棒定型机构的预热段801的进口端分别连接有第二理丝机构1100，当进入纤维棒定型机构的多根双层纤维丝逐渐聚合并且在熔融段802保持平行融合时，第二理丝机构1100与纤维棒定型机构保持静止状态；当需要将进入纤维棒定型机构的多根双层纤维丝逐渐捻合并且在熔融段802融合时，此种方法提高纤维棒1300的强度，如图6-7所示，每个第二理丝机构1100与相对应的纤维棒定型机构的预热段801转动连接，驱动电机1001经安装在其输出轴上的主动齿轮1002驱动各第二理丝机构1100自转，这样使得穿经各第二理丝机构1100的多根纤维丝彼此捻合为一体。也可以为一部分第二理丝机构1100与主动齿轮1002传动连接，另一部分第二理丝机构1100与主动齿轮1002相互独立，互不相干，这样可同步生产两种或多种型号的纤维棒1300，这里的多种型号指的是由不同数量的双层纤维丝、不同缠绕形态或上述的平行融合方式所得到的纤维棒1300。
作为本发明一个优选的实施例，如图8-11所示，第二理丝机构1100包括圆形安装板1101，在该圆形安装板1101上可拆卸安装有多个导丝组件1104，在圆形安装板1101的圆周面上均匀地构造有轮齿1102，圆形安装板1101经其上的轮齿1102与主动齿轮1002相啮合，在圆形安装板1101的一端端面上构造有连接套1103，连接套1103上装配有轴承，连接套1103通过轴承转动安装在预热段801的进口端内。其中，导丝组件1104与上述的第一理丝机构600的结构完全相同，第一理丝机构600安装在机体前置板500上，导丝组件1104安装在圆形安装板1101上，本实施例以导丝组件1104为例，导丝组件1104包括固定件和导丝件11043，固定件安装在圆形安装板1101上，导丝件11043活动安装在固定件内，导丝件11043具有供纤维丝穿过的导丝孔；固定件包括两个相互拼接的半固定件，每个半固定件包括连接板11041和插接凸起11042，其中，连接板11041用于与圆形安装板1101连接固定，插接凸起11042与连接板11041一体构造成型并插装在圆形安装板1101预设的插口内，在两半固定件相互靠近的一侧构造有半装配腔，两半装配腔相互拼接构成完整的装配腔，导向件的外表面外球面并适配于装配腔内。双层纤维丝穿过导向件，在双层纤维丝的方向改变时，导向件相应的发生偏转，进而避免双层纤维丝由于磨损而使得所得到的纤维棒1300强度降低，或者双层纤维丝未熔融前发生断裂，需要人为更换或者接续。
作为本发明一个优选的实施例，如图3-4所示，抽风热转移系统包括一根总管901，该总管901经第一连通管902和第二连通管903分别与过渡腔703和熔融腔702连通，在第一连通管902和第二连通管903分别安装有第一控制阀904和第二控制阀905，第一控制阀904和第二控制阀905均为止回阀，在预热腔701靠近熔融腔702的一端构造有第一安装部706，在预热腔701的另一端构造有第二安装部705，第一环形管906经多个沿第一安装部706周向均匀设置的第一导管907与预热腔701连通，用于将热风充分布入预热腔701内，第二环形管908经多个沿第二安装部705周向均匀设置的第二导管909与预热腔701连通，且在第二环形管908上构造有抽吸接头910，抽风机的抽吸口与抽吸接头910连接，在过渡腔703的外壁上开设有与外界连通的风口708。抽风机开启，过渡腔703的大部分热量、熔融腔702的小部分热量在总管901内混合后进入第一环形管906，第一环形管906将热气流均布于预热腔701内，热气流将预热段801部位的双层纤维丝加热后通过第二环形管908由抽吸接头910被抽风机排出。
作为本发明一个优选的实施例，如图13-18所示，纤维丝张紧机构包括相互连接张紧部和导丝部，二者的连接可以为固定连接，也可以为可调节式的连接方式。本实施例以可调节式的连接方式为例，在导丝部上沿其周向均匀地构造有多个第一调节杆101，在张紧部上沿其周向均匀地构造有多个第二调节杆301，相互对应的第一调节杆101和第二调节杆301经调节套302连接在一起，该连接套1103的两端分别与第一调节杆101和第二调节杆301螺纹连接。张紧部和导丝部分别具有相对应设置的多个张紧轮402和多个导丝轮202，各根双层纤维丝依次通过相对应的张紧轮402和导丝轮202。
作为本发明一个优选的实施例，如图16所示，导丝部包括多个导丝构件200，这些导丝构件200均安装在导丝固定圆板100，如图14所示，导丝构件200包括固定座201和导丝轮202，导丝轮202转动安装在固定座201上，如图17所示，在导丝固定圆板100上构造有多个弧形孔102，每个导丝轮202分别经相对应的弧形孔102滑动装配在导丝固定圆板100上，在固定座201上构造有两连接耳203，这两连接耳203位于弧形孔102的两侧，在两连接耳203之间转动连接有转轴204，转轴204适配在弧形孔102内并可在弧形孔102内沿弧形孔102的延伸方向滚动，固定座201通过锁紧螺钉205紧固在导丝固定圆板100上。操作人员可根据具体的双层纤维丝的位置来改变导丝构件200与导丝固定圆板100的相对位置，进而使得双层纤维丝顺利地被传输。如图18所示，张紧部包括环形安装杆300和多个张紧构件400，如图15所示，张紧构件400包括安装座401和张紧轮402，每个张紧轮402分别安装在环形安装杆300上，安装座401上构造有抱箍403，该抱箍403套装在环形安装杆300上，且抱箍403经收紧螺杆404紧固在环形安装杆300上。操作人员可根据具体的情况调整张紧构件400在环形安装杆300上位置，及调整张紧构件400与环形安装杆300轴线之间的夹角，即可调整张紧构件400在环形安装杆300上转动一定角度，其目的是使得张紧轮402张紧双层纤维丝到预定程度。
作为本发明一个优选的实施例，如图12所示，为了顺利的将成品纤维棒1300输送而出，在机壳700的后端相对于各纤维棒1300的位置处安装有出料对辊1200，纤维棒1300被出料对辊1200滚压而导出纤维棒定型机构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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