CN104562275A - 一种多孔微细旦尼龙6 poy长丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成纤维技术领域，为解决目前差别化微细旦尼龙6纤维生产工艺复杂，成本高昂同时不易拉伸变形的问题，本发明提供一种多孔微细旦尼龙6？POY长丝及其制备方法，所述的多孔微细旦尼龙6？POY长丝的单丝纤度为0.11～0.55dtex，断裂伸长率为60～90％，断裂强度为3.3～4.4cN/dtex，含油率为0.7～1.2％，纤维的满卷率为90.0～98％。本发明的微细旦尼龙6？POY纤维生产可以在常规高速纺丝设备上轻松实现，而且纺出的多孔微细旦尼龙6？POY锦纶长丝性能稳定，强度和伸长率均较高，能够满足加弹要求，且易染色，生产成本大幅降低，易于广泛推广应用。

Description

一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合成纤维技术领域，具体说是一种多孔微细旦尼龙6POY长丝及其制备工艺技术。
背景技术
纺织纤维的粗细可用单丝纤度加以表征，通常，单丝纤度为1.1dtex左右的化学纤维叫细旦纤维，而单丝纤度为0.55dtex左右的化学纤维称为超细旦纤维。单丝纤度为0.33dtex级以下的纤维称为微细旦纤维。差别化微细旦纤维特有的结构和物化性能，正越来越多的引起人们的兴趣，对差别化微细旦纤维的研究也在快速发展。目前制造差别化微细旦纤维的方法有几种，包括常规纺丝改良法，海岛型复合纺丝法，剥离型复合纺丝法等方法。常规纺丝改良法是通过选择适宜相对分子量及分子量分布的原料、优化纺丝工艺条件以及进行必要的关键设备改造，对传统的纺丝方法加以改造而实现差别化细旦纺丝的一种方法，该方法具有加工工艺过程简单，生产成本低，产品质量稳定等特点；但是，该方法对纺丝原料、纺丝关键设备及纺丝工艺条件要求很高，而且由于纤维细，易产生断头毛丝，大大限制了推广应用，而且该方法目前仅用于差别化微细旦涤纶及丙纶的工业化生产。海岛型复合纺丝法是将一种聚合物以多个极细微纤(岛)的形式分布在另一种聚合物(海)之中，该类纤维做成织物后，用特定溶剂将海组分溶解，剩下“岛”组分即为差别化超细纤维。该方法生产的纤维更细，但是由于使用有机溶剂，造成纺丝成本大幅增加，还面临环境污染问题。剥离型复合纺丝法采用机械剥离法，有效成分利用率高，但是设备投资大，纺丝加工难度也大，应用推广也受到限制。
尼龙分子结构特性(含有酰胺基团，类似蛋白质结构)，具有良好的亲水亲肤性，吸汗、轻质、韧性佳、回弹性好、抗酸碱等特点，是最适合人类穿着的人造织物之一，广泛用于针织内衣、袜类、运动衣、滑雪衫、紧身衣等领域。在服装上的应用也是尼龙纤维的主要用途之一，尼龙6纤维的微细旦化可进一步提高纤维的品质和价值，制造出符合流行趋势和时尚品味的高档服用产品。使用直接熔融纺丝方法得到的尼龙6纤维的单丝纤度可达到0.80dtex。但是目前利用常规纺丝改良法直接生产差别化微细旦尼龙6POY纤维的技术还不成熟。造成这种 现象的原因有两个方面：一方面，利用海岛型纺丝法生产差别化微细旦锦纶工艺复杂，成本高昂，还会造成大量有机物排放和环境污染，明显限制了其推广应用；而另一方面，由于尼龙本身的特性，分子结构中含有大量氢键，结晶速度快，结晶度高，不易拉伸变形。
CN201110432639.3的中国专利公开了一种多孔微细旦锦纶6预取向丝、制备方法及其设备，该发明提供一种多孔微细旦锦纶6预取向丝、制备工艺及其设备。在螺杆熔融挤出步骤中加入以甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯己烯的随机共聚物添加剂；得到的预取向丝的断裂强度为3.45±0.25cN/dex，断裂伸长率为80±20％。该发明所述的纤维单丝纤度为0.52～0.76dtex，不属于严格意义上的微细旦纤维范畴；其次该专利是在尼龙6切片中加入以甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯己烯的随机共聚物添加剂，为简单的熔融共混方式，在纺丝过程中可能会因为熔体混合不均匀(微相分离)导致纺丝过程不稳定，纤维不匀率增加，最终影响纤维的质量。
发明内容
为解决目前差别化微细旦尼龙6纤维生产工艺复杂，成本高昂同时不易拉伸变形的问题，本发明提供一种多孔微细旦尼龙6POY长丝及其制备方法，使该种差别化微细旦尼龙6POY纤维生产可以在常规高速纺丝设备上轻松实现，而且纺出的多孔微细旦尼龙6POY锦纶长丝性能稳定，强度和伸长率均较高，能够满足加弹要求，且易染色，生产成本大幅降低，易于广泛推广应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种多孔微细旦尼龙6POY长丝，所述的多孔微细旦尼龙6POY长丝的单丝纤度为0.11～0.55dtex，断裂伸长率为60～90％，断裂强度为3.3～4.4cN/dtex，含油率为0.7～1.2％，纤维的满卷率为90.0～98％。本发明的微细旦单丝纤度为0.11～0.55dtex，属于真正意义的微细旦纤维范畴，
所述的一种多孔微细旦尼龙6POY长丝的制备方法为：将功能性尼龙6切片树脂在单螺杆挤出机中加热熔融并挤出后进入纺丝箱体再经计量泵将熔融体定量压入纺丝组件中，通过特定的喷丝孔喷出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置以及环吹风冷却成型，再经上油集束和卷绕得到一种多孔微细旦尼龙6POY长丝。
所述的功能性尼龙6切片树脂由稀土金属化合物溶解于己内酰胺单体熔体中并经原位聚合反应制得，制备方法如CN10219283B所述，具体制备过程为：通过进料泵不断地将均匀溶解有稀土金属化合物的己内酰胺单体熔体送入常压直型连续聚合管(简称直型VK管)中，物料由开环剂引发聚合，聚合物熔体经过层层挡板下流至VK管底部，由出料泵将其带出，以保持管中液面高度。将所得聚合物熔体经水洗切粒，经真空干燥，以除去水分和小分子物质；其中稀土化合物的重量为己内酰胺单体重量的0.001～0.05％。本发明采用在己内酰胺单体聚合前添加改性剂稀土化合物，保证在己内酰胺聚合过程中稀土化合物在基体中的均匀分散，并充分发挥出稀土离子与尼龙分子间的相互作用以强化改性能力，聚合完成后得到功能性尼龙6树脂，并将该树脂通过特定纺丝工艺纺出多空微细旦尼龙6POY长丝；采用聚合前添加稀土化合物，与海岛法、剥离法等复合纺丝法相比，不仅工艺简单，成本降低，还是一种环境友好的高性能纤维生产技术；本发明采用的功能性尼龙6切片的直接高速纺丝生产方法，借助调控功能性尼龙6切片的熔体分子结构，从而最终达到利用直接高速纺丝法生产多孔微细旦尼龙6POY纤维的目的。
本发明的功能性尼龙6切片的相对粘度2.47±0.04，密度1.14g/cm3，熔点为216±2℃。
熔融纺丝(功能性尼龙6切片树脂加热熔融)温度为250～280℃，所述螺杆机熔融时的螺杆压力为120～160kg/cm2，螺杆转速为15～30r/min，螺杆机的螺杆直径35～66mm，长径比28～35。作为优选，螺杆机内含有静态、动态混合器。
所述的纺丝箱体温度为250～260℃。
所述喷丝板的长径比为3.0～5.0，喷丝板的孔数为68～196个，喷丝孔径为0.12～0.35mm，喷丝板长径比为微孔长度与微孔直径之比。
缓冷装置长度为15～20cm，所述缓冷装置为安装在喷丝头及单体抽吸装置下方的一个长方形的金属隔板，并与单体抽吸装置紧密连接。因所纺纤维单丝纤度很小，丝束比表面积较大，冷却速度较快，致使纤维结晶变脆，不宜进一步拉伸，需添加缓冷装置。
另外，尼龙6纺丝时，易分解产生己内酰胺单体或低聚物。若不及时除去，会对纤维条干和后续染整应用产生影响；尤其对于多孔微细旦尼龙6纤维，影响 更为明显，因此需添加单体抽吸装置。
吹风吹出的风温18～30℃，湿度60～80％，风速0.2～0.5m/s。由于丝束为多孔，为了更好的控制纤维的条干，喷丝头需采用内环吹风装置冷却，以使丝束冷却均匀，条干均一，染色性能好。
经环吹风冷却的纤维经油雾喷嘴集束上油，所述的上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的8～12％。
卷绕速度为3000～4500m/min。上油丝束经下导轮、上导轮、吐丝头进入卷绕头，开始卷绕纺丝。上下导丝盘速度：3000～4500m/min；
本发明使用功能性尼龙6切片树脂，采用的原料是含有稀土化合物并经原位聚合而成功能尼龙6切片，纤维性能稳定，并利用缓冷装置及环吹风冷却装置，对多孔微细旦尼龙6POY长丝进行质量控制，实现其稳定工业化生产，所得产品性能更稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所得到的多孔微细旦尼龙6POY纤维具有稳定优异性能，可满足后加工(加弹)要求；
(2)本发明生产方法简便，工艺简单，成本降低。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。
实施例中微细旦功能尼龙6切片按照中国专利ZL201110092912.2由己内酰胺单体与稀土化合物引入到己内酰胺单体中，并原位引发聚合得到。本实施例中所述切片树脂为己内酰胺单体与LaCl3经原位聚合而成，原料如表1所示。
表1：含LaCl3的尼龙6树脂配方
成份 质量份数
己内酰胺单体 100
金属盐A LaCl3 0.001～0.05
开环剂(蒸馏水) 1.5
分子量稳定剂(己二酸) 0.3
实施例中计量泵规格：1.2ml/rep；真空包装切片含水率控制在600ppm以内。
实施例1：
将上述得到的功能性尼龙6切片树脂进行熔融纺丝，其中切片树脂中稀土盐含量为0.002％，切片粘度2.45，熔点218℃，将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的的温度分别是255℃、258℃、259℃、259℃，纺丝温度是257℃；采用的喷丝板孔数为68个，孔径为0.25mm，长度为0.7mm；吹风吹出的风温18℃，湿度80％，风速0.2m/s。卷绕速度为4500m/min，缓冷装置长度为15cm，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.55dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维。上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的12％。
力学性能测试强度达到4.3cN/dtex，断裂伸长率在60％。
实施例2：
将上述得到的功能性尼龙6切片树脂进行熔融纺丝，其中切片树脂中稀土盐含量为0.01％，切片粘度2.47，熔点217℃，将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的的温度分别是257℃、260℃、261℃、261℃，纺丝温度是259℃；采用的喷丝板孔数为136个，孔径为0.22mm，长度为0.7mm；吹风吹出的风温20℃，湿度70％，风速0.3m/s。卷绕速度为3500m/min，缓冷装置长度为20cm，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.44dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维。上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的10％。
力学性能测试强度达到3.9cN/dtex，断裂伸长率在78％。
实施例3：
将上述得到的功能性尼龙6切片树脂进行熔融纺丝，其中切片树脂中稀土盐含量为0.05％，切片粘度2.49，熔点214℃，将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到多孔微细旦尼龙6POY纤维成品， 其中，熔体在螺杆挤出机中各区的温度分别是259℃、262℃、262℃、262℃，纺丝温度是259℃；采用的喷丝板孔数为196个，孔径为0.15mm，长度为0.6mm；吹风吹出的风温30℃，湿度60％，风速0.5m/s。卷绕速度为3000m/min，缓冷装置长度为18cm，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.33dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维。上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的8％。
力学性能测试强度达到3.4cN/dtex，断裂伸长率在90％。
应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

Claims (10)

1.一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝，其特征在于，所述的多孔微细旦尼龙6 POY长丝的单丝纤度为0.11～0.55dtex，断裂伸长率为60～90％，断裂强度为3.3～4.4cN/dtex，含油率为0.7～1.2％，纤维的满卷率为90.0～98％。
2.一种如权利要求1所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：将功能性尼龙6切片树脂在单螺杆挤出机中加热熔融并挤出后进入纺丝箱体再经计量泵将熔融体定量压入纺丝组件中，通过喷丝孔喷出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置以及环吹风冷却成型，再经上油集束和卷绕得到一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝。
3.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，所述的功能性尼龙6切片树脂由稀土金属化合物溶解于己内酰胺单体熔体中并经原位聚合反应制得，稀土化合物的重量为己内酰胺单体重量的0.001～0.05％。
4.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，功能性尼龙6切片树脂在螺杆机中加热熔融温度为250～280℃，所述螺杆机熔融时的螺杆压力为120～160kg/cm2，螺杆转速为15～30r/min，螺杆机的螺杆直径35～66mm，长径比28～35。
5.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，所述的纺丝箱体温度为250～260℃。
6.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的长径比为3.0～5.0，喷丝板的孔数为68～196个，喷丝孔径为0.12～0.35mm。
7.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，缓冷装置长度为15～20cm。
8.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，吹风吹出的风温18～30℃，湿度60～80％，风速0.2～0.5m/s。
9.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，所述的上油集束中所用的油剂量为油剂与蒸馏水乳液总重量的8～12％。
10.根据权利要求2所述的一种多孔微细旦尼龙6 POY长丝的制备方法，其特征在于，卷绕速度为3000～4500m/min。
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