CN104790051A - 外场条件下的尼龙6熔体纺丝方法及熔体纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外场条件下的尼龙6熔体纺丝方法及熔体纺丝装置，它包括熔融加热装置、盛料装置、送料装置、喷丝头、纤维收集板和可调控脉冲磁场装置，其特征在于尼龙6切片在盛料装置内由加热装置加热熔融后经脉冲磁场处理一定时间，再由送料装置推至喷丝头喷出，在纤维收集板进行接收；所述的可调控脉冲磁场装置由脉冲磁场发生器和冷却循环水装置组成；所述的脉冲磁场发生器的强度及频率在一定范围内可控。本发明在传统尼龙6熔体纺丝过程中施加了一个磁场强度频率可调节的脉冲磁场，使尼龙6熔体在纺丝过程中受到脉冲磁场的作用，尼龙6链段运动活性提高，熔体的流动性得以改善，制得纤维的直径细化，抗拉强度提高。

Description

外场条件下的尼龙6熔体纺丝方法及熔体纺丝装置
技术领域
本发明涉及一种纺丝方法和装置，特别是涉及一种尼龙6熔体纺丝装置及纤维细化方法，应用于合成纤维制备技术领域。
背景技术
尼龙6由于具有优良的染色性、强度高、光泽好、悬垂性良好、吸湿性较好等特点，在各行业得到了广泛应用，其中工业上用作帘子线、传送带、渔网、缝纫线、非织造布等；民用产品包括织造衣着和装饰织物，可用于织袜、内衣、运动服、地毯等。尼龙6，即锦纶6通常是由己内酰胺开环聚合制得聚己内酰胺经熔体纺丝而成的。
熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气或水中冷却凝固成型的方法。传统熔体纺丝装置主要由螺杆、套筒、加热装置、冷却装置、喷丝板组成。随着日益激烈的市场竞争，及人们对服装、装饰材料等的品种、品质和品位要求的不断提高，对差别化纤维的需求也与日俱增，如多孔中空、高收缩、抗起球、抗静电、阻燃、防水透湿、抗菌、保健等差别化纤维在市场上也有了一定量的需求，通过熔体纺丝设备改进和原料改性制备而成的纤维应运而生。专利CN101694015A发明了一种高粘度熔体纺丝专用组件，具有改换成本低、方便组装拆卸、喷丝均匀等优点；专利CN101755081A利用高速旋转分配盘通过纺丝熔体制备纳米纤维，所得纤维收集为均匀的纤维网可用于选择性屏障；专利CN102766933A采用POY-DTY纤维纺丝工艺制备得到的尼龙6纤维具有抗静电、抗菌功能；专利CN1888155介绍了一种将原料与染料、助剂和功能化添加剂按比例直接混合制成有色抗菌母料，在高温下熔融由双螺杆挤出机作用后经碱水解法制成有色纳米抗菌超细纤维。张大省(张大省, 花卉. 直接纺超细纤维生产的关键技术分析[J]. 纺织导报, 2009 (8): 44-46.)等讨论了原料相对分子质量、喷丝孔尺寸、缓冷装置的设置、吹风冷却装置、纺程长度、纺丝速度等与纤维线密度的关系，发现可以改善熔体流动性能和降低丝条拉伸张力的因素均有利于降低单纤维的线密度。
针对尼龙6熔体纺丝的工作集中于在传统装置上进行改装或对原料进行改进。迄今为止，关于利用外场对尼龙6纺丝装置进行改进而从控制纤维尺寸及性能的研究却未见报道。专利102030911A对热塑性聚合物如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚乳酸等施加脉冲磁场，可以影响其结晶行为，从而实现结构的可控，性能的优化。前人研究工作已经证明在聚合物的成型过程施加脉冲磁场可以产生“磁结晶效应”，对高分子链和链段在空间排布及构象行为产生影响，这种作用可以调控高分子材料的尺寸和性能，在该方法至今尚未应用于改进尼龙6熔融纺丝技术方面。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种外场条件下的熔体纺丝方法及熔体纺丝装置，在现有的尼龙6纤维纺丝装置上增加辅助脉冲磁场，使尼龙6熔体在纺丝过程中受到脉冲磁场的作用， 尼龙6链段运动活性提高，熔体的流动性得以改善，制得纤维的直径细化，抗拉强度提高。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种外场条件下的熔体纺丝方法，步骤如下：首先将尼龙6切片加热熔融后经可调的辅助脉冲磁场处理，然后由送料装置推至喷丝头喷出，在纤维收集板上进行在室温下的纺丝接收，在尼龙6熔体纺丝工艺的尼龙6凝固过程中，使尼龙6受到辅助脉冲磁场的作用，辅助脉冲磁场的强度调节范围为0~2T，辅助脉冲磁场的频率控制范围为 0~60次/min。
一种本发明外场条件下的熔体纺丝方法的熔体纺丝装置，包括熔融加热装置、盛料装置、送料装置、喷丝头和纤维收集板，熔融加热装置加热温度范围0~600℃，送料装置提供恒定推力，熔融加热装置设置于盛料装置的外围，对进入盛料装置中的尼龙6材料进行加热，使尼龙6材料加热至熔融形成尼龙6熔体，喷丝头安装于盛料装置底部，送料装置将盛料装置内的液态材料下压推送至喷丝头中喷出，在室温下形成的纺丝在纤维收集板上进行接收，在盛料装置外围和喷丝头的外部还设置可调控辅助脉冲磁场装置，通过冷却循环水套对辅助脉冲磁场装置进行降温，开启辅助脉冲磁场装置，向盛料装置内部和喷丝头内部的尼龙6熔体和施加辅助脉冲磁场，并通过调节辅助脉冲磁场的磁场强度和磁场频率，将辅助脉冲磁场向喷丝头下方喷射出的尚未完全凝固的初生纤维施加，从而在盛料装置内部和下方形成辅助脉冲磁场有效区域，经辅助脉冲磁场处理的尼龙6熔体经喷丝头喷出，并保持尼龙6纤维丝再其整个凝固过程都处在辅助脉冲磁场的作用下，控制辅助脉冲磁场的强度和频率分别为0~2T和 0~60次/min。
作为本发明优选的技术方案，将辅助脉冲磁场装置的脉冲线圈设置于盛料装置外围和喷丝头的外部。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明改进了传统的尼龙6的熔融纺丝工艺及装备，在尼龙6熔融过程中外加了一个磁场强度和频率均可调节的脉冲磁场，使尼龙6在纺丝过程中受到磁场的作用，高分子链段因脉冲磁场的引入而运动活性提高，熔体的流动性得以改善，制得纤维的直径细化，抗拉强度提高。
附图说明
图1是本发明实施例一熔体纺丝装置的结构示意图。
图2是本发明实施例一熔体纺丝装置的辅助脉冲磁场系统结构示意图。
图3是对比例中制备的尼龙6纤维扫描电子显微镜照片。
图4是本发明实施例一中制备的尼龙6纤维扫描电子显微镜照片。
图5是本发明实施例二中制备的尼龙6纤维扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1、图2和图4，一种外场条件下的熔体纺丝方法的熔体纺丝装置，包括熔融加热装置 1、盛料装置2、送料装置3、喷丝头4和纤维收集板5，熔融加热装置 1设置于盛料装置2的外围，对进入盛料装置2中的尼龙6材料进行加热，使尼龙6材料加热至熔融形成尼龙6熔体，喷丝头4安装于盛料装置2底部，送料装置3将盛料装置2内的液态材料下压推送至喷丝头4中喷出，在室温下形成的纺丝在纤维收集板5上进行接收，在盛料装置2外围和喷丝头4的外部还设置可调控辅助脉冲磁场装置6，辅助脉冲磁场装置6为脉冲线圈61，通过冷却循环水套62对辅助脉冲磁场装置6进行降温，开启辅助脉冲磁场装置6，向盛料装置内部2和喷丝头4内部的尼龙6熔体和施加辅助脉冲磁场，并通过调节辅助脉冲磁场的磁场强度和磁场频率，纺丝过程通过调节辅助脉冲磁场的施加电压来改变辅助脉冲磁场的强度，将辅助脉冲磁场向喷丝头4下方喷射出的尚未完全凝固的初生纤维施加，从而在盛料装置2内部和下方形成辅助脉冲磁场有效区域63，经辅助脉冲磁场处理的尼龙6熔体经喷丝头4喷出，并保持尼龙6纤维丝再其整个凝固过程都处在辅助脉冲磁场的作用下，控制辅助脉冲磁场的强度和频率分别为2T和 25次/min，喷丝头 4采用单孔喷丝头与盛料装置2相连接，熔融纺丝过程在辅助脉冲磁场有效区域63内实施，喷丝头1内径为1.22mm，长径比L=10.74。
在本实施例中，参见图1和图2，本实施例以尼龙6纤维的熔体纺丝过程为例，对外场条件下的熔体纺丝的方法加以说明：本实施例纺丝装置包括熔融加热装置1、盛料装置2、送料装置3、喷丝头4、纤维收集板5和可调控辅助脉冲磁场装置6。
在本实施例中，参见图1和图2，外场条件下的熔体纺丝的方法的步骤包括：将尼龙6切片加热熔融后经可调的辅助脉冲磁场处理6，然后由送料装置3推至喷丝头4喷出，在纤维收集板5上在室温下进行纺丝接收，形成初生纤维，得到直径分布均匀的尼龙6纤维，在尼龙6熔体纺丝工艺的尼龙6凝固过程中，使尼龙6受到辅助脉冲磁场的作用。
本实施例尼龙6切片牌号为SA-30，石家庄化纤有限责任公司生产。本实施例在熔融阶段，开启辅助脉冲磁场装置6并设置强度和频率，磁场强度为0.5T，频率为25次/min。本实施例整个纺丝过程主要分为五个部分：尼龙6切片熔融，尼龙6切片的均匀熔融于聚合物熔融加热装置中熔融，温度控制在205~280℃之间；辅助脉冲磁场对尼龙6熔体进行处理；将尼龙6熔体从喷丝孔压出形成细流；冷却成型于室温下实施，熔体细流冷却成初生纤维；初生纤维的收集。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图4，在熔融阶段，开启脉冲磁场装置并设置强度和频率，磁场强度为1.5T，频率为25次/min。
对比例：
在本对比例中，参见图3， 熔体纺丝的熔体纺丝装置，包括熔融加热装置 1、盛料装置2、送料装置3、喷丝头4和纤维收集板5，熔融加热装置 1设置于盛料装置2的外围，对进入盛料装置2中的尼龙6材料进行加热，使尼龙6材料加热至熔融形成尼龙6熔体，喷丝头4安装于盛料装置2底部，送料装置3将盛料装置2内的液态材料下压推送至喷丝头4中喷出，在室温下形成的纺丝在纤维收集板5上进行接收。在本对比例中，将质量5g的尼龙6切片加入盛料装置2中，将熔融加热结构1的温度设定为235℃，熔融10min后，送料装置3以恒定推进力使熔体到达喷丝头4纺丝成型，最后在卷绕装置5收集得到直径分布均匀的尼龙6纤维。
实验对比分析：
通过上述实施例和对比例的实验对比，测试得到在有无脉冲磁场情况下尼龙6熔体纺丝的实验数据，见表1. 尼龙6纤维直径与抗拉强度对比表。
通过上述实施例和对比例的实验对比，结合表1和图3~图5，可以发现，与传统熔体纺丝装置相比，利用本发明的熔体纺丝装置所得纤维直径明显减小，抗拉强度提高。通过实验发现，实施例一和实施例二过程中熔体流变性比实施例一好。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明外场条件下的尼龙6熔体纺丝方法及熔体纺丝装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种外场条件下的尼龙6熔体纺丝的方法，其特征在于，步骤如下：首先将尼龙6切片加热熔融后经可调的辅助脉冲磁场处理，然后由送料装置推至喷丝头喷出，在纤维收集板上在室温下进行纺丝接收，在尼龙6熔体纺丝工艺的尼龙6凝固过程中，使尼龙6受到辅助脉冲磁场的作用，所述辅助脉冲磁场的强度调节范围为0~2T，所述辅助脉冲磁场的频率控制范围为 0~60次/min。
2.一种实施权利要求1所述外场条件下的熔体纺丝方法的熔体纺丝装置，包括熔融加热装置 （1）、盛料装置（2）、送料装置（3）、喷丝头（4）和纤维收集板（5），所述熔融加热装置 （1）设置于所述盛料装置（2）的外围，对进入所述盛料装置（2）中的尼龙6材料进行加热，使尼龙6材料加热至熔融形成尼龙6熔体，所述喷丝头（4）安装于所述盛料装置（2）底部，所述送料装置（3）将所述盛料装置（2）内的液态材料下压推送至喷丝头（4）中喷出，在室温下形成的纺丝在所述纤维收集板（5）上进行接收，其特征在于：在所述盛料装置（2）外围和所述喷丝头（4）的外部还设置可调控辅助脉冲磁场装置（6），通过冷却循环水套（62）对所述辅助脉冲磁场装置（6）进行降温，开启所述辅助脉冲磁场装置（6），向所述盛料装置内部（2）和所述喷丝头（4）内部的尼龙6熔体和施加辅助脉冲磁场，并通过调节辅助脉冲磁场的磁场强度和磁场频率，将辅助脉冲磁场向所述喷丝头（4）下方喷射出的尚未完全凝固的初生纤维施加，从而在所述盛料装置（2）内部和下方形成辅助脉冲磁场有效区域（63），经辅助脉冲磁场处理的尼龙6熔体经所述喷丝头（4）喷出，并保持尼龙6纤维丝再其整个凝固过程都处在辅助脉冲磁场的作用下，控制辅助脉冲磁场的强度和频率分别为0~2T和 0~60次/min。
3.根据权利要求2所述熔体纺丝装置，其特征在于：将所述控辅助脉冲磁场装置（6）的脉冲线圈（61）设置于所述盛料装置（2）外围和所述喷丝头（4）的外部。
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