CN102618987A - 锦纶6膨体长丝三色地毯纱及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱及制备方法，所述的三色地毯纱具有三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱，所述的三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱为三种颜色不同、单纤线密度相同的锦纶6膨体纤维束构成的单纱，所述的单纱线密度为1600dtex～3000dtex。其制备方法是由三螺杆膨体长丝纺丝机组，在三种不同或相近的螺杆压力、三种相近或相同的纺丝组件压力下一步完成。本产品风格独特，回弹性优良，增加了地毯毯面组合的新颖性、舒适性；本工艺与常规二步法合股网络三色地毯纱生产工艺相比，生产效率提高30％以上，能耗明显下降。

Description

锦纶6膨体长丝三色地毯纱及制备方法

技术领域

本发明属于地毯纱加工技术领域，具体涉及一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱及制备方法。

背景技术

近年来，世界地毯需求呈增长趋势。我国机制地毯业起步于20世纪80年代中期，近几年，随着旅游酒店业和房地产业的发展，商用地毯需求量持续增长；随着人们生活水平的提高和技术的发展，家居地毯已经成为许多家庭的重要装饰品；我国汽车产量近年来的高速增长，将带动车用地毯更大的需求量，估计未来几年，地毯需求增势依然强劲。

地毯工业产品设计紧随时尚潮流不断地进行变化，品种不断翻新，品质不断提高。目前地毯纱中相当一部分是多色纱，主要是三色纱，其中又分为混色纱和清晰纱，混色纱，色彩不是以独立色彩的形式显示，而是以高度混色的形式呈现，从而按照不同的需求创造出不同特性的地毯；清晰纱，其各种色彩清晰饱满，从而使地毯料的色彩鲜艳、多姿多彩。不同的客户所要求的分色幅度具有很大的差异，很有必要制备从高度混色到非常清晰的分色纱以满足不同消费群体、不同使用场所的需求。

聚丙烯采用三螺杆膨体长丝纺丝机组一步法工艺纺制丙纶膨体长丝三色地毯纱，早已工业规模生产。而现在市场上做为高档地毯中大量使用的锦纶膨体长丝三色地毯纱，均是采用二步法工艺完成，即先分别纺制出三种不同颜色的所要求三色纱线1/3线密度的膨体长丝纱，再以此为单纱，经空气网络合股、加捻合股、定型等工艺生产三色清晰纱。两种工艺相比，两步法工艺能源消耗高、生产效率低，其产品也有一定的差别，两步法工艺不能生产混色纱，所生产的清晰纱与一步法工艺生产的纱线风格也不完全相同。所以针对锦纶三色地毯纱生产过程节能降耗环保需求和增加产品特色的市场需求，很有必要开发一步法锦纶三色地毯纱制备方法。

丙纶一步法制备三束线密度相同三色地毯纱，在三螺杆膨体长丝纺丝机组的三个螺杆上控制相同或相近的工艺条件，即可顺利生产出符合设计要求的合格品。利用此种方法，在锦纶6单色纱的工艺控制条件下，纺丝过程中断头率高，毛丝较难控制，且三束色纱线密度通常有较大的差异，从而导致锦纶6混色型和一步法风格的清晰型三色纱一直没有面市。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有一步法纺丝所产生的特有风格的锦纶6膨体长丝三色混色型或清晰型地毯纱，满足地毯行业的需求。

本发明的另一个目的是提供一种以锦纶6切片和锦纶纺丝用经干燥的色母粒为原料，利用三螺杆膨体长丝纺丝机组一步法生产锦纶6膨体长丝三色地毯纱的制备方法，解决纺丝过程中断头率高，毛丝多，同一根纱线上的三束色纱线密度差异较大的问题，一步法生产锦纶6膨体长丝三色地毯纱，达到进一步节能降耗的目的。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：提供一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱，所述的三色地毯纱具有三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱，所述的三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱为三种颜色不同、单纤线密度相同的锦纶6膨体纤维束构成的单纱，所述的单纱线密度为1600dtex～3000dtex。

上述的三色混色型地毯纱是指分别独立的由纺丝组件喷出三种不同颜色的丝束，各自经过侧吹风冷却、上油、不经过预网络，经牵伸后，集束进入膨化器，在膨化器内经过高温、高压过热蒸汽的吹散、膨化过程，形成高度蓬松的无规三维卷曲的膨化丝，从丝束的横载面或外表面观察，膨化前的三束单色纱在膨化丝中三种颜色的单纤维呈高度无规混合状态，该状态的膨化丝为混色型地毯纱。

上述的三色清晰型地毯纱是指分别独立的由纺丝组件喷出三种不同颜色的丝束，在集束前各色丝束经过独立的高密度预网络，然后经集束进入膨化器，经膨化后其整体也形成高度蓬松的无规三维卷曲有膨化丝，从丝束的横载面或外表面观察，三色丝呈现有少量返混的束状分离状态，该状态的膨化丝为清晰型地毯纱。

所述的锦纶6膨体纤维具有三叶型异型截面，线密度为18dtex～35dtex。三叶型异型截面与圆形截面相比，在相同横截面积的情况下，异形截面纤维具有更大的挺度及抗褶皱性。另外，纤维间的接触面积明显减少而使得粘附力减小，使之表现出更大回弹和蓬松性，使之更适合于地毯的特性要求。

所述的单纱的三种颜色为三束不同或两束相同一束不同颜色的锦纶6膨体纤维的组合，其颜色是指任何一种颜色。

本发明解决其技术问题所采用的另一个技术方案是：提供一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱的制备方法，包括如下工艺步骤：使用三螺杆膨体长丝纺丝机组，分别计量锦纶6切片和经干燥的色母粒后加料入料斗，从料斗进入螺杆挤出机后被熔融并由螺杆推进经导管送入纺丝箱体，熔体在箱体中经纺丝泵计量输送至喷丝头，由喷丝孔挤出的熔体细流在纺丝窗中遇到冷空气冷却固化成纤维，上油后纤维预网络，然后对纤维进行牵引拉伸、膨化、冷却、输出、网络后由卷绕机构卷绕在筒管上完成三色地毯丝纺丝。

所述的螺杆挤出机温度为250～285℃，熔体温度为275℃，纺丝箱体温度为265～280℃，其中，螺杆挤出机的较佳温度为225～178℃。

锦纶6的熔点为220℃，分解温度约300℃。所以当高于280℃时聚合物降解严重，明显影响纤维强力；考虑到色纺过程中加入颜料所引起的粘度增加，如果低于250℃将引起螺杆阻力、过滤阻力、喷丝孔中流动阻力过高，导致不易纺丝成型和顺利拉伸。

所述的螺杆挤出机的螺杆压力为110～150bar，纺丝机组的压力为25～60bar，最佳压力为40bar。螺杆挤出和喷丝过程是在三种不同或相近的螺杆压力、三种相近或相同的纺丝组件压力下完成。

对于纺制相同线密度的丙纶BCF三色纱，当色母粒(颜料)填加量相近时，若控制纺丝机组的三个螺杆压力基本一致，在丙纶BCF的纺丝条件下即能顺利完成丙纶BCF三色地毯纱的纺丝过程，得到合格产品。如果锦纶6三色纱按照该方式纺制，会导致出现纺出的不同颜色的三束纱线密度不同、毛丝多或断头率高而成为不合格纱的现象。经探索，纺制锦纶6三色纱需根据加入的颜色特性、颜料重量，调整三个螺杆的压力和纺丝组件压力在一个不完全相同的范围内，才能纺出合格的锦纶6膨体长丝三色地毯纱。

不同颜料、不同颜料量的情况下的螺杆压力与纺丝组件压力的合适的范围与所使用的颜料的极性大小有直接关系，锦纶6(聚酰胺6)的高分子链上有较高的极性键密度，每隔5个碳就有一个酰胺键，是极性较大的高聚物。在锦纶熔体纺丝中使用的颜料一般是耐高温的粒径1μm以下的微粉状无机和有机颜料，无机颜料如碳黑(黑色)、钛白(白色)、C.I颜料黄184(钒酸铋)等，该类颜料极性较大；有机颜料如C.I.颜料黄147(蒽醌类)、C.I.颜料红202(喹吖啶酮类)、C.I.颜料紫23(二噁嗪类)、C.I.颜料蓝15:1(酞菁类)等，这些有机颜料分子中在都存在可与聚酰胺6形成氢键的极性基，在形成晶体微粒后也存在着这种氢键形成特性，当颜料微粒与极性聚酰胺6熔体混合时，相互之间存在着比与非极性聚合物聚丙烯之间大得多的作用力，其结果相当于在聚酰胺6大分子之间形成了网状交联，增加熔体粘度，改变了熔体的流变性。两者之间的作用越强，作用点越多，表观粘度越大，流动阻力越大。相同的颜料加入量越多，将比在聚丙烯熔体表现出大得多的粘度增加值。

由于不同颜色、不同品种的颜料具有不同的分子结构，所形成的晶型不同，单位表面积的极性基分布密度及极性强弱不同，表现出与聚酰胺之间的作用力不同，即使加入相同量，在纺丝过程中聚酰胺熔体将表现出不同的粘度。在纺三色纱时加入三种不同颜料的熔体在经过螺杆挤出机挤出后，再经预过滤器、等长的熔体分配管、计量泵，到达纺丝组件，当三色熔体中使用的颜料与聚酰胺6的作用力差别较大时，其粘度明显不同，流经上述相同路径时产生的阻力不同，压头损失不同。正常的条件下，若保证三个喷丝板具有相同的熔体喷出速率，必须控制纺丝组件中三色熔体具有相同的压力，或粘度较大的熔体具有较高的压力条件下，才能克服纺丝组件中的过滤介质和喷丝孔的阻力实现等速喷出。如果与丙纶BCF的纺丝方式一样，控制三色熔体具有相同的螺杆压力，由于各熔体的流动阻力不同，进入纺丝组件后，高粘熔体和低粘熔体将分别呈现出最低和最高的纺丝组件压力，与要求的压力条件相反，所以纺丝不顺、线密度不同。

一般情况下，锦纶6熔体色纺常用颜料的极性顺序如下：

无机颜料＞偶氮类＞二噁嗪类＞喹吖啶酮类＞蒽醌类＞酞菁类。

上述极性顺序中，酞菁类颜料如酞菁蓝使聚酰胺6熔体产生高于其它有机颜料的粘度，为一特例。其原因可能是该颜料是铜酞菁金属络合染料，其α或β晶型均为柱式晶格，柱晶侧面由苯环构成，呈非极性；而顶面和底面是N原子与Cu²⁺形成的4配位金属螯合结构，为极性中心，而Cu²⁺为6配位离子，在聚酰胺6熔体中酰胺键的羰基可能与之形成键能较高的配位键，整体形成健能较高的网状结构，而表现出熔体的高粘度。

采用本发明提出的方法，根据所使用颜料的不同的极性特性、不同的加料量而导致的聚酰胺熔体的不同粘度，调整不同的螺杆压力，使得在纺丝组件中的压力基本相近或相同，或高粘熔体具有稍高的压力，保证各喷丝板形成基本相同的熔体喷出速率，进而产生三束线密度相同的三色纱。

通过控制膨化前单色纱的预网络密度、膨化温度和膨化压力，以本发明的方法可生产从混色到清晰纱之间的一系列过渡三色纱。

本发明的有益效果是：1.一步法生产的锦纶6三色混色纱、清晰纱及系列过渡纱，风格独特、回弹性优良，增加了地毯毯面组合的新颖性、舒适性，为地毯业的创新和品质提升、满足不同群体和不同场所的使用需求提供了基本条件；2.一步法制备锦纶6三色地毯纱的方法，与常规二步法合股网络三色地毯纱生产工艺相比，生产效率提高30％以上，能耗明显下降，为绿色制备方法。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：2420dtex/90f锦纶6膨体长丝三色混色型地毯纱

使用三螺杆BCF纺丝机组，采用聚酰胺6切片(HY-2800A)、PA6长丝油剂、PA6色母粒(预干燥、主要载体聚酰胺6切片)。

色母粒加入量：

A螺杆：深蓝色9.0％，B螺杆：米黄色7.8，C螺杆：棕色：8.5％。

纺丝条件：

名称	A螺杆(深蓝)	B螺杆(米黄)	C螺杆(棕色)
				螺杆温度(℃)	265～280	260～278	260～275
纺丝箱体温度(℃)	273	273	273
				螺杆压力(℃)	130	120	115
组件压力(bar)	44	43	42

在上述工艺条件下完成喷丝组件喷丝过程，进一步由喷丝孔挤出的熔体细流在纺丝窗中遇到冷空气冷却固化成纤维，上油后纤维预网络，然后对纤维进行牵引拉伸、膨化、冷却、输出、网络后由卷绕机构卷绕在筒管上完成三色地毯丝纺丝，纺丝速度1700m/min。

由本实施例制得的锦纶6膨体长丝三色混色型地毯纱的断裂强力为2.32cN/dtex，断裂伸长为44.0％，热卷曲伸长率为32.0％，沸水收缩率为6.6％，含油率为1.2％，具有大的回弹和蓬松性。

实施例2：1770dtex/90f锦纶6BCF三色清晰型地毯纱

使用三螺杆BCF纺丝机组，采用聚酰胺6切片(HY-2800A)、PA6长丝油剂，、PA6色母粒(预干燥、主要载体聚酰胺6切片)。

色母粒加入量：

A螺杆：咖啡色9.0％，B螺杆：黑色9.8，C螺杆：米黄色：8.0％。

纺丝条件：

名称	A螺杆(咖啡)	B螺杆(黑色)	C螺杆(米黄)
				螺杆温度(℃)	256～280	250～276	255～280
纺丝箱体温度(℃)	273	273	273
				螺杆压力(℃)	115	128	120

组件压力(bar)

36

38

37

在上述工艺条件下完成喷丝组件喷丝过程，进一步由喷丝孔挤出的熔体细流在纺丝窗中遇到冷空气冷却固化成纤维，上油后纤维预网络，然后对纤维进行牵引拉伸、膨化、冷却、输出、网络后由卷绕机构卷绕在筒管上完成三色地毯丝纺丝，纺丝速度2000m/min。

由本实施例制得的锦纶6膨体长丝三色混色型地毯纱的断裂强力为1.78cN/dtex，断裂伸长为45.30％，热卷曲伸长率为30.0％，沸水收缩率为6.0％，含油率为1.3％，具有大的回弹和蓬松性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱，其特征在于：所述的三色地毯纱具有三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱，所述的三色混色型地毯纱和三色清晰型地毯纱为三种颜色不同、单纤线密度相同的锦纶6膨体纤维束构成的单纱，所述的单纱线密度为1600dtex～3000dtex。

2.根据权利要求1所述的锦纶6膨体长丝三色地毯纱，其特征在于：所述的锦纶6膨体纤维具有三叶型异型截面，线密度为18dtex～35dtex。

3.根据权利要求1所述的锦纶6膨体长丝三色地毯纱，其特征在于：所述的单纱的三种颜色为三束不同或两束相同一束不同颜色的锦纶6膨体纤维的组合。

4.一种锦纶6膨体长丝三色地毯纱的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：使用三螺杆膨体长丝纺丝机组，分别计量锦纶6切片和经干燥的色母粒后加料入料斗，从料斗进入螺杆挤出机后被熔融并由螺杆推进经导管送入纺丝箱体，熔体在箱体中经纺丝泵计量输送至喷丝头，由喷丝孔挤出的熔体细流在纺丝窗中遇到冷空气冷却固化成纤维，上油后纤维预网络，然后对纤维进行牵引拉伸、膨化、冷却、输出、网络后由卷绕机构卷绕在筒管上完成三色地毯丝纺丝。

5.根据权利要求4所述的锦纶6膨体长丝三色地毯纱的制备方法，其特征在于：所述的螺杆挤出机温度为250～285℃，熔体温度为275℃，纺丝箱体温度为265～280℃。

6.根据权利要求4所述的锦纶6膨体长丝三色地毯纱的制备方法，其特征在于：所述的螺杆挤出机的螺杆压力为110～150bar，纺丝机组的压力为25～60bar，最佳压力为40bar。