有色再生低熔点纤维的智能生产方法、设备、控制装置和可读载体介质与流程

1.本发明涉及再生聚酯纤维生产技术领域，尤其涉及一种原位利用废聚酯纺织品颜色的有色再生低熔点纤维的智能生产方法、设备、控制装置和可读载体介质。


背景技术：

2.低熔点皮芯型复合聚酯短纤维是指用低熔点聚酯和常规聚酯这两种不同的聚合物以皮芯结构分布于同一根纤维之中制成的纤维。皮层是低熔点聚酯，它保留了常规聚酯的部分特性, 与常规聚酯具有良好的相容性。低熔点皮芯复合纤维主要用于热粘合纤维，在非织造布生产中主要作用是在一定温度下低熔点纤维皮层聚合物熔化,从而在纤维网中起到黏结效果,用其加工的各自形式的无纺布厚度均匀性好、热收缩性小、无硬点，目前广泛使用在医用口罩、绷带等卫生材料和室内装饰材料等领域。
3.申请人申请的中国发明专利(公开号：cn110616474a，公开日：20191227)公开了一种废聚酯纺织品制备皮芯复合低熔点再生聚酯纤维的方法。该方法是将有效分离醇解酯化的基础上，再经过多级过滤之后对酯化物进行低熔点改性后，分别缩聚获得低熔点皮层所用的低熔点聚酯和芯层所用的聚酯，可以实现了连续化作业，获得了高品质的皮芯复合低熔点再生聚酯纤维。
4.目前聚酯纤维的着色主要有纺前原液着色和纺后染色两种方式。纺前染色，顾名思义是将聚酯通过熔融纺丝后，纺成白色纤维，然后再用染料对白色纤维或白色织物进行染色。纺前原液着色，即在制备聚酯纤维时添加颜料或染料，从而直接得到聚酯有色丝。相较于纺后染色，纺前原液着色除产品具有较高色牢度外，重要的是不会产生大量的印染废水，避免了对环境的污染也节约了大量的水资源，符合当前“低碳经济、节能减排”的时代潮流，为化纤行业提高了一种更加绿色环保的着色方法。
5.基于绿色制造主题，“再生循环”与“多彩免染”是低熔点涤纶短纤维的主要发展方向。废旧聚酯再生循环利用既解决了聚酯使用后的环境污染，又实现了资源的合理利用，在保护环境的同时，也减少了对石油资源的消耗盒依赖。有色再生低熔点聚酯纤维具有加工成本低、环境污染少、节水、低碳排放等特点，对纺织行业向绿色环保方向发展有重要推动作用。
6.为此，申请人申请的中国发明专利(公开号：cn110698658a，公开日：20200117)公开了一种废聚酯链解制备有色聚酯的方法，该方法包括以下的步骤：1)回收的废聚酯进行前处理和配比调色；2)链解催化剂作用下进行链解反应，所述的链解工艺为母液温度190～210℃，反应时间30分钟-5小时；链解液进行沉淀除杂，多级过滤处理；过滤精度依次提升，初级过滤的精度为50-100目，最终过滤精度为500～800目；3)除杂后的链解物经补色送至缩聚釜进行预缩聚，最后经终缩聚形成成品。该方法可制备连续稳定高品质的有色再生聚酯，实现废旧聚酯的高值化回收利用。该方法可制备连续稳定高品质的有色再生聚酯，实现废旧聚酯的高值化回收利用。但该专利并未建立有色聚酯泡料配色数据库，实现智能化生
产系统。
7.另外，申请人申请的中国发明专利(公开号：cn109693905a，公开日：20190430)公开了聚酯再生料智能配送混合系统及方法，该系统包括储料仓、配送管路、配料仓和上位机，每个储料仓存储单一品种的再生料，配送管路包括输料管路，输料管路连接各储料仓的出料口以及配料仓的投料口，配料仓用于盛放经混合的再生料，上位机包括放料计算模块和配送控制模块，放料计算模块用于依据生产配方和生产计划，得到所需再生料的品种并算出各品种再生料的用量，再依据相应储料仓的再生料堆积密度算出相应储料仓的理论放料速度，配送控制模块用于依据算出的理论放料速度调节相应储料仓的放料速度以及输料管路的输料速度，以使所需再生料同时投料到配料仓进行混合。该系统及方法实现了对再生料的分类、存储和输送进行自动控制。该专利也只是涉及物料的智能投放，并为涉及智能配色和智能调色。
8.另外，江苏恒泽复合材料科技有限公司申请的中国发明专利申请(公开号：cn108385198a，公开日：20180810)公开了一种有色再生聚酯短纤的制备方法，该专利采用rgb三元配色方法，在生产有色聚酯时实现了在线自动配色补偿，提高了聚酯配色的稳定性和准确率。


技术实现要素：

9.为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种原位利用废聚酯纺织品颜色的有色再生低熔点纤维的智能生产方法，该方法建立有色聚酯泡料配色数据库，对聚酯泡泡料进行多元原位配色，并对熔体颜色进行实时在线监控，通过动态混合器进行色母粒添加实现在线调色补色，实现成品纤维间色差控制在3-4级及以上。
10.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
11.一种原位利用废聚酯纺织品颜色生产有色再生低熔点纤维的方法，该低熔点复合纤维以再生有色聚酯为芯层、改性聚酯为皮层制备而成，该方法以废聚酯纺织品为原料采用物理化学法制备复合纤维芯层，包括以下的步骤：
12.1)首先将废聚酯纺织品制成聚酯泡泡料，并建立有色聚酯泡料配色数据库，根据目标纤维颜色，通过电脑配色给出有色聚酯泡料配比，选用聚酯再生料智能配送混合系统进行配料投放；
13.所述有色聚酯泡料配色数据库的建立方法如下：根据颜色不同，分别将有色聚酯泡料熔融模压成一定厚度的片材，利用测色仪测色，在400～700nm可见光范围内测试聚酯薄板反射率r值，建立r值与波长λ曲线图，将所用的所有泡泡料都建立r值与波长λ曲线图；
14.2)在纺丝箱体之前安装测色仪，根据实时测色结果，在动态混合器添加色母粒，控制成品纤维间色差在3-4级及以上，实现在线补色、调色，以达到目标纤维颜色。
15.本发明所述的芯层再生有色聚酯熔点为245～260℃；皮层为低熔点聚酯，熔程为90℃～ 180℃；两种聚酯熔体通过各自计量泵计量后进入喷丝复合组件，从复合组件喷丝板中喷出的熔体经冷却、上油、集束、牵伸、卷曲、定型、切断和包装，可得皮芯型有色再生低熔点纤维。
16.作为优选，所述的步骤1)配色模型为friele模型，friele模型公式可变参数设置为 0.146217～0.157890之间；所述电脑配色算法采用全光谱400～700nm匹配算法；所述电
脑配色色差评价采用彩度差、明度差以及色相差的综合评价。
17.作为优选，所述的电脑配色色差评价采用ciede2000色差公式。
18.作为优选，所述的步骤2)测色仪为在线分光测试仪器，光源为脉冲氙灯，波长范围为 340～740nm，测色仪安装在纺丝箱体前对熔体颜色进行实时监控，并将测色结果与目标纤维颜色进行色差分析。
19.作为优选，所述的步骤2)动态混合器拥有主管道增压齿轮泵和色母粒添加齿轮泵，其中色母粒添加齿轮泵拥有变频器，能根据供应量要求进行无极变速，动态混合器将聚酯熔体与色母粒熔体短时间内充分混合，实现在线调色补色。
20.作为优选，所述的色母粒均以pet为载体，分散染料为有着色剂。
21.作为优选，所述的皮层以间苯二甲酸、二甘醇作为改性单体，采用酯化物共缩聚法对原生pet聚酯进行低熔点共聚改性；其中，ipa:pta＝1:1.8～1.9，eg:deg＝4～5:1，催化剂为三氧化二锑和醋酸钴，稳定剂为磷酸三甲酯，催化剂与稳定剂的投料为酸总量的200～600ppm，所述的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和；所述皮层聚酯熔程为90℃～180℃。
22.本发明所述聚酯再生料智能配送混合系统，可以采用宁波大发化纤有限公司发明聚酯再生料智能配送混合系统及方法(专利号为201811501499.9)，实现有色泡料的自动配料、均匀混合。
23.进一步，本发明还公开了一种原位利用废聚酯纺织品颜色生产有色再生低熔点纤维的设备，该设备包括皮层熔体原生pet聚酯改性合成设备、芯层再生有色聚酯物理化学法生产设备和双温控复合纺丝箱体，所述的芯层再生有色聚酯物理化学法生产设备包括电脑配色系统、聚酯再生料智能配送混合系统和动态混合器，所述的电脑配色系统连接至聚酯再生料智能配送混合系统控制聚酯再生料的配料投放，动态混合器连接有色母熔体配料螺杆，动态混合器连接至双温控复合纺丝箱体；所述的双温控复合纺丝箱体上设置有测色仪，测色仪采集数据连接至电脑配色系统，电脑配色系统连接控制色母熔体配料螺杆的配料投放；
24.所述的电脑配色系统建立有色聚酯泡料配色数据库，根据目标纤维颜色，通过电脑配色给出有色聚酯泡料配比，选用聚酯再生料智能配送混合系统；所述有色聚酯泡料配色数据库，根据颜色不同，分别将有色聚酯泡料熔融模压成一定厚度的片材，利用测色仪测色，在400～ 700nm可见光范围内测试聚酯薄板反射率r值，建立r值与波长λ曲线图，将所用的所有泡泡料都建立r值与波长λ曲线图；根据测色仪实时测色结果，在动态混合器添加色母粒，控制成品纤维间色差在3-4级及以上，实现在线补色、调色，以达到目标纤维颜色。
25.进一步，本发明还公开了一种智能控制装置，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现以下方法：
26.1)根据目标纤维颜色，通过配色给出有色聚酯泡料配比，选用聚酯再生料智能配送混合系统进行配料投放；所述的配色有色聚酯泡料配色数据库的数据根据friele模型进行配色；
27.有色聚酯泡料配色数据库的建立方法如下：根据颜色不同，分别将有色聚酯泡料熔融模压成一定厚度的片材，利用测色仪测色，在400～700nm可见光范围内测试聚酯薄板反射率r 值，建立r值与波长λ曲线图，将所用的所有泡泡料都建立r值与波长λ曲线图；
28.2)根据纺丝箱体之前安装的测色仪实时测色结果，在动态混合器添加色母粒，控制成品纤维间色差在3-4级及以上，实现在线补色、调色，以达到目标纤维颜色。
29.进一步，本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现以下方法：
30.1)根据目标纤维颜色，通过配色给出有色聚酯泡料配比，选用聚酯再生料智能配送混合系统进行配料投放；所述的配色有色聚酯泡料配色数据库的数据根据friele模型进行配色；
31.有色聚酯泡料配色数据库的建立方法如下：根据颜色不同，分别将有色聚酯泡料熔融模压成一定厚度的片材，利用测色仪测色，在400～700nm可见光范围内测试聚酯薄板反射率r 值，建立r值与波长λ曲线图，将所用的所有泡泡料都建立r值与波长λ曲线图；
32.2)根据纺丝箱体之前安装的测色仪实时测色结果，在动态混合器添加色母粒，控制成品纤维间色差在3-4级及以上，实现在线补色、调色，以达到目标纤维颜色。
33.本发明由于采用了上述的技术方案，该方法建立有色聚酯泡料配色数据库，对聚酯泡泡料进行多元原位配色，并对熔体颜色进行实时在线监控，通过动态混合器进行色母粒添加实现在线调色补色，实现成品纤维间色差控制在3-4级及以上。本发明方法制备的有色再生低熔点纤维质量稳定，不仅能满足产品多元化的需求，而且生产成本低、无污染，市场竞争力强，可在汽车内饰、床垫、室内材料等领域得到广泛应用，对纺织行业向绿色环保方向发展又重要推动作用，经济社会效益明显。
附图说明
34.图1为本发明基于friele模型的聚酯泡料电脑配色计算模型。
35.图2为本发明一种原位利用废聚酯纺织品颜色开发有色再生低熔点纤维的纺丝流程。
具体实施方式
36.实施例1
37.一种4d(4.44dtex)*51mm棕色再生低熔点纤维的制备方法如下：
38.棕色有色聚酯的制备：将聚酯泡料根据颜色和成分进行类，根据棕色纤维纺织品颜色，以泡泡料颜色基础数据库为基础，采用friele模型利用全光谱算法对聚酯泡泡料进行多元原位配色，得到泡料配色配方，根据配方要求，采用“聚酯再生料智能配送混合系统及方法”对泡料进行混合配料、送料，对混合好的泡料进行干燥，使水分含量小于70ppm，对干燥好的泡料采用物理化学法进行熔融，其中在纺丝箱体前安装有在线分光测试仪器，根据熔体与目标纤维色差，变频控制动态混合器添加泵转速，进行相应的无级调节，对色母粒量进行动态添加，实现在线调色补色，所选用色母粒为红色母粒，配色、补色具体配方如表1所示：
39.表1棕色低熔点聚酯短纤维泡泡料配方及色母粒用料
40.项目红色泡料棕色泡料黑色泡料红母粒配方25％60％15％1.5千克/吨
41.其中红色泡料l、a、b值分别为34.02、21.21、7.29
42.棕色泡料l、a、b值分别为28.55、2.36、1.21
43.黑色泡料l、a、b值分别为23.88、0.13、-0.54
44.红母粒l、a、b值分别为28.02、32.21、6.29。
45.低熔点聚酯的制备:间苯二甲酸和对苯二甲酸的投料摩尔比为1:1.8，eg:deg＝5:1，催化剂为三氧化二锑(sb2o3)和醋酸钴(co(ac)2)，稳定剂为磷酸三甲酯(tmp)，催化剂与稳定剂的投料为酸总量的400ppm，所述的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和。酯化反应在氮气加压下进行，压力为0.15mpa，反应时间为2.2h；缩聚反应温度为275℃，真空度为 90pa，反应时间为3.5h，得到的低熔点聚酯的熔度为103℃。
46.3、两种聚酯熔体通过各自计量泵计量后进入喷丝复合组件，从复合组件喷丝板中喷出的熔体经冷却、上油、集束、牵伸、卷曲、定型、切断和包装，可得皮芯型棕色再生低熔点纤维。
47.所得棕色再生低熔点纤维，物性指标如下，各项技术指标均达到常规产品技术要求，且纤维间色差在4-5级。
48.线密度：4.94dtex
49.断裂强度：3.16cn/dtex
50.断裂伸长率：48.3％
51.干热收缩率(85℃)：5.2％。
52.实施例2
53.一种4d(4.44dtex)*51mm绿色再生低熔点纤维的制备方法如下：
54.绿色有色聚酯的制备：将聚酯泡料根据颜色和成分进行类，根据棕色纤维纺织品颜色，以泡泡料颜色基础数据库为基础，采用friele模型利用全光谱算法对聚酯泡泡料进行多元原位配色，得到泡料配色配方，根据配方要求，采用“聚酯再生料智能配送混合系统及方法”对泡料进行混合配料、送料，对混合好的泡料进行干燥，使水分含量小于70ppm，对干燥好的泡料采用物理化学法进行熔融，其中在纺丝箱体前安装有在线分光测试仪器，根据熔体与目标纤维色差，变频控制动态混合器添加泵转速，进行相应的无级调节，对色母粒量进行动态添加，实现在线调色补色，所选用色母粒为红色母粒，配色、补色具体配方如表1所示：
55.表2绿色低熔点聚酯短纤维泡泡料配方及色母粒用料
56.项目草绿泡料果绿泡料蓝色泡料绿母粒配方45％35％20％1千克/吨
57.其中草绿泡料l、a、b值分别为38.02、-4.54、5.39
58.果绿泡料l、a、b值分别为42.55、-2.54、2.21
59.蓝色泡料l、a、b值分别为33.88、0.13、-5.54
60.绿母粒l、a、b值分别为29.12、-8.54、5.29。
61.低熔点聚酯的制备:间苯二甲酸和对苯二甲酸的投料摩尔比为1:1.85，eg:deg＝4.5:1，催化剂为三氧化二锑(sb2o3)和醋酸钴(co(ac)2)，稳定剂为磷酸三甲酯(tmp)，催化剂与稳定剂的投料为酸总量的300ppm，所述的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和。酯化反应在氮气加压下进行，压力为0.15mpa，反应时间为2.5h；缩聚反应温度为275℃，真空度
为100pa，反应时间为3.2h，得到的低熔点聚酯的熔度为108℃。
62.3、两种聚酯熔体通过各自计量泵计量后进入喷丝复合组件，从复合组件喷丝板中喷出的熔体经冷却、上油、集束、牵伸、卷曲、定型、切断和包装，可得皮芯型绿色再生低熔点纤维。
63.所得绿色再生低熔点纤维，物性指标如下，各项技术指标均达到常规产品技术要求，且纤维间色差在3-4级。
64.线密度：5.23dtex
65.断裂强度：3.2cn/dtex
66.断裂伸长率：44.9％
67.干热收缩率(85℃)：5.4％。
68.实施例3
69.一种4d(4.44dtex)*51mm黑色再生低熔点纤维的制备方法如下：
70.黑色有色聚酯的制备：将聚酯泡料根据颜色和成分进行类，根据棕色纤维纺织品颜色，以泡泡料颜色基础数据库为基础，采用friele模型利用全光谱算法对聚酯泡泡料进行多元原位配色，得到泡料配色配方，根据配方要求，采用“聚酯再生料智能配送混合系统及方法”对泡料进行混合配料、送料，对混合好的泡料进行干燥，使水分含量小于70ppm，对干燥好的泡料采用物理化学法进行熔融，其中在纺丝箱体前安装有在线分光测试仪器，根据熔体与目标纤维色差，变频控制动态混合器添加泵转速，进行相应的无级调节，对色母粒量进行动态添加，实现在线调色补色，所选用色母粒为红色母粒，配色、补色具体配方如表1所示：
71.表3黑色低熔点聚酯短纤维泡泡料配方及色母粒用料
72.项目黑色泡料宝蓝泡料黑母粒配方50％5％5千克/吨
73.其中黑色泡料l、a、b值分别为24.61、0.31、-0.06
74.宝蓝泡料l、a、b值分别为36.78、2.13、-6.54
75.黑母粒l、a、b值分别为15.12、0.13、-0.81。
76.2、低熔点聚酯的制备:间苯二甲酸和对苯二甲酸的投料摩尔比为1:1.9，eg:deg＝5:1，催化剂为三氧化二锑(sb2o3)和醋酸钴(co(ac)2)，稳定剂为磷酸三甲酯(tmp)，催化剂与稳定剂的投料为酸总量的300ppm，所述的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和。酯化反应在氮气加压下进行，压力为0.15mpa，反应时间为2.5h；缩聚反应温度为275℃，真空度为100pa，反应时间为3.2h，得到的低熔点聚酯的熔度为110℃。
77.3、两种聚酯熔体通过各自计量泵计量后进入喷丝复合组件，从复合组件喷丝板中喷出的熔体经冷却、上油、集束、牵伸、卷曲、定型、切断和包装，可得皮芯型黑色再生低熔点纤维。
78.所得黑色再生低熔点纤维，物性指标如下，各项技术指标均达到常规产品技术要求，且纤维间色差在4级。
79.线密度：4.95dtex
80.断裂强度：3.23cn/dtex
81.断裂伸长率：42％
82.干热收缩率(85℃)：6.3％。
83.以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。