CN106400132A - 一种单板双色丙纶长丝的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，属于长丝生成技术领域。以纤维级聚丙烯作为原料，分别经不同的螺杆挤压机中加入色母粒并熔融挤出后，进入复合纺丝箱体进行复合纺丝，并通过同一喷丝板上相互独立的区域喷出不同的熔体，经冷却、上油、多道牵伸热定型、卷绕，得到单板双色丙纶长丝。将发明应用于双色聚丙烯加工，具有一步成型等优点。

Description

一种单板双色丙纶长丝的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，属于长丝生成技术领域。
背景技术
聚丙烯纤维(即丙纶)作为合成纤维中的一个重要品种，由于原料纤维级聚丙烯的来源丰富、生产和纺丝过程简单、综合能耗低、无污染和应用广泛等优点，自工业化以来得到了较大的发展，广泛用于家用纺织品、装饰品、卫生用品、非织造布等领域。但由于聚丙烯纤维手感呈蜡状，透气性吸湿性差，加上纯丙纶染色性能差，使得长期以来，其在服用方面未能获得广泛应用。近几年来，随着人们对聚丙烯认识的加深和纺丝技术的提高，聚丙烯纤维已由粗旦向细旦化发展，其应用也进入了较高的层次。细旦化后的丙纶长丝除具有其他细旦纤维的共同特性如柔软、织物飘逸和质感好外，还具有良好的保暖、透气、导湿、卫生等性能，尤为独特的是当纤度低于一定值时，织物手感柔软，并具有芯吸导湿的毛细现象，这赋予了丙纶织物显著的透湿排汗性能，因而被服装界誉为“人体服装空调器”，被广泛用来制作新颖的高品质针织运动服装、内衣和登山服等。
当丙纶作为服用或装饰纤维时，其解决染色问题主要是通过原液着色来实现的，即将颜料或色母粒混入聚丙烯切片中进行添加纺丝，使纤维具有各种颜色(简称有色丝)。如申请号CN200910045586.2公开了“一种有色阻燃丙纶纤维及其制备方法和应用”。但随着织物风格的多样性，常需要将两种甚至两种以上的不同颜色、纤度或截面纤维合股后使用，而其普遍的方法是先生产出单一颜色的纤维，然后再根据产品开发的需要，最后将不同颜色的纤维进行网络合股，但在这个过程中，纤维经反复的退卷—卷绕，纤维表面毛丝增加、性能指标下降，而且成本也增加。如何开发更经济、合理的生产方式，并克服毛丝等技术问题，成为研究的重点。
基于此，做出本申请。
发明内容
针对现有丙纶加工中所存在的上述缺陷，本申请提供一种可实现单板双色加工、纤维可纺性好的单板双色丙纶长丝的加工工艺。
为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，以纤维级聚丙烯作为原料，分别经不同的螺杆挤压机中加入色母粒并熔融挤出后，进入复合纺丝箱体进行复合纺丝，并通过同一喷丝板上相互独立的区域喷出不同的熔体，经冷却、上油、多道牵伸热定型、卷绕，得到单板双色丙纶长丝，该单板双色丙纶长丝规格为50～200dtex/24～48f的FDY。
进一步的，作为优选：
所述的螺杆挤压机设置有两组或多组，对应的复合纺丝箱体为双组份或多组分复合纺丝组件。螺杆挤压机可设置不少于一组，各组之间相互独立，并同时为复合纺丝箱体供应挤出的熔体，从而实现不同特性双色甚至多色聚丙烯的加工。
所述的纤维级聚丙烯熔融指数为30～50g/10min。主原料聚丙烯的熔融指数会直接影响其可纺性以及可容纳的添加剂浮动空间，选择在熔融指数为30～50g/10min区间的聚丙烯时，既能保证色母粒的添加不会显著影响可纺性，又能避免熔融指数不当所引起的可纺性差。
所述的每个螺杆挤压机中，颜料添加量为熔体总质量的1.0～3.0％。成品纤维的多色是通过熔体来实现的，色母粒的添加量会影响色泽的深浅以及可纺性：色母粒添加过少，虽然对熔体的可纺性影响较小，则所形成的纤维色泽不足，无法达到实际的双色效果；色母粒添加过多，则熔体的可纺性降低，成纤困难，尤其是对于要实现单板双色时，不同区域的熔体最终会自发的合股，这种影响会更加显著，当颜料添加量控制在1.0～3.0％，纤维自身的微细结构并未发生破坏，且熔体均匀性好，因此纺丝成型过程中毛丝现象较少，纺况良好，所形成的纤维条干均匀度高，其断裂强度在3.0cN/dtex以上，而断裂伸长率则控制在30％左右，熔体可纺性、色泽的充足度、纤维的物理机械性能均达到最佳，满足GBT-14344-2008中对纤维质量的要求。
所述的喷丝板上设置有内圈和外圈，内圈与外圈相互独立，分别喷出颜色、纤度及(或)截面不同的熔体。更优选的，所述的内圈与外圈之间设置有中圈，形成喷丝板。在喷丝板上形成相互独立的喷丝孔区，从而确保不同螺杆挤压机挤出的熔体进入到不同的喷丝孔区，并由喷丝孔区挤出形成纤度、颜色及(或)截面不同的熔体，再经冷却、上油、牵伸热定型和卷绕，一步纺丝形成双色丙纶FDY。
所述的纺丝工艺为：螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为260～280℃。添加有色母粒的聚丙烯，其温度范围不应波动过大，否则极易引起挤出不匀。
所述的冷却采用侧吹风，侧吹风风速0.4～0.6m/s。
所述的上油工序中，上油率0.8～1.0％。纤维表面的毛丝量与上油率也有一定的关联，上油率控制在0.8～1.0％，在加工中即确保形变的需求，保证纤维表面光滑，又避免油量过量，增加成本。
所述的牵伸热定型工序中，第一热辊速度1500～2000m/min，温度70～90℃；第二热辊速度3500～4000m/min，温度90～110℃；第三热辊速度4200～4600m/min，温度100～120℃；第四热辊速度4000～4400m/min，温度110～130℃。牵伸热定型是影响纤维毛圈丝的关键因素，要控制毛丝，牵伸热定型控制恰当，初始状态即第一热辊是预成型阶段，速度不宜过大，温度要逐渐从室温转到中温，即高于50℃、低于100℃，纤维可以缓慢而有效地形变，第二热辊与第三热辊是形变的主要发生阶段，两区得速度可以提高，但两区温差不宜较大，第四热辊处时形变基本发生完毕，主要是定型过程，其温度、速度均可提高。不同位置、不同区域的温度、速度相互配合，才能实现规格为50～200dtex/24～48f的单板双色聚丙烯FDY的加工，加工的纤维断裂强度控制在3.0cN/dtex左右，断裂伸长率控制在30-32％之间。
本申请通过不同的螺杆挤压机进行色母粒和熔体的加工，再将其在复合纺丝箱体中通过特殊设计的喷丝板喷出，从同一块喷丝板喷出两种不同颜色、不同纤度及(或)不同截面的PP熔体，经冷却、上油、多道牵伸热定型、卷绕的一步法纺丝方法，制得双色丙纶FDY；采用多道牵伸热定型，可有效的调控丝束的内应力，改善有色丙纶易出现的成形不良问题。与一般网络合股的二步法不同，本发明生产工艺流程缩短、产品质量提高、成本降低。
附图说明
图1为本申请的加工流程图；
图2为本申请中喷丝板的结构示意图。
其中标号：1.喷丝板；2.喷丝孔区；21.外圈；22.内圈；3.非喷丝孔区。
具体实施方式
本实施例下面通过具体实施例，对本发明作进一步的描述，其中：
PP熔指：按GB-T3682-2000热塑性塑料熔体流动速率测试方法测试，试验温度230℃、负荷2.16kg。
纤维的断裂强度和断裂伸长率：按GBT--14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法测试。
实施例1
采用熔指50g/10min纤维级PP，使用前经100℃干燥约4Hr。A组分选用红色母粒，颜料占熔体的比例为1％(质量百分比，以下均同)，B组分选用黄色母粒，颜料占熔体的比例为1.5％。
螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为260℃，A、B组分的喷丝孔均为圆形，孔数均为12孔，单丝纤度相同，分别从外圈21、内圈22喷出。侧吹风风速0.4m/s，第一热辊速度2000m/min，温度70℃，第二热辊速度4000m/min，温度90℃，第三热辊速度4600m/min，温度100℃，第四热辊速度4400m/min，温度110℃，上油率0.8％，制得50dtex/24f的双色丙纶FDY。实施例2
采用熔指40g/10min纤维级PP，使用前经100℃干燥约4Hr。A组分选用蓝色母粒，颜料占熔体的比例为1.5％，B组分选用橙色母粒，颜料占熔体的比例为2.0％。
螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为270℃，A组分的喷丝孔均为圆形、B组分的喷丝孔为三角形，孔数均为18孔，单丝纤度相同，分别从外圈21、内圈22喷出。侧吹风风速0.5m/s，第一热辊速度1750m/min，温度80℃，第二热辊速度3750m/min，温度100℃，第三热辊速度4400m/min，温度110℃，第四热辊速度4200m/min，温度120℃，上油率0.9％，制得100dtex/36f的双色丙纶FDY。
实施例3
采用熔指40g/10min纤维级PP，使用前经100℃干燥约4Hr。A组分选用绿色母粒，颜料占熔体的比例为2.0％，B组分选用紫色母粒，颜料占熔体的比例为2.5％。
螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为270℃，A组分的喷丝孔均为圆形、B组分的喷丝孔为三角形，孔数均为18孔，A组分、B组分分别从外圈21、内圈22喷出，A组分单丝纤度是B组分单丝纤度的1倍。侧吹风风速0.5m/s，第一热辊速度1750m/min，温度80℃，第二热辊速度3750m/min，温度100℃，第三热辊速度4400m/min，温度110℃，第四热辊速度4200m/min，温度120℃，上油率0.9％，制得150dtex/36f的双色丙纶FDY。
实施例4
采用熔指30g/10min纤维级PP，使用前经100℃干燥约4Hr。A组分不添加母粒，B组分选用黑色母粒，颜料占熔体的比例为3.0％。
螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为280℃，A、B组分的喷丝孔为三角形，孔数均为24孔，单丝纤度相同，A组分、B组分分别从外圈21、内圈22喷出。侧吹风风速0.6m/s，第一热辊速度1500m/min，温度90℃，第二热辊速度3500m/min，温度110℃，第三热辊速度4200m/min，温度120℃，第四热辊速度4000m/min，温度130℃，上油率0.9％，制得200dtex/48f的双色丙纶FDY。
表1主要制备工艺与纤维物理指标
上述实施例通过不同的螺杆挤压机进行色母粒和熔体的加工，再将其在复合纺丝箱体中通过特殊设计的喷丝板喷出，从同一块喷丝板喷出两种不同颜色、不同纤度及(或)不同截面的PP熔体，经冷却、上油、多道牵伸热定型、卷绕的一步法纺丝方法，制得双色丙纶FDY；采用多道牵伸热定型，可有效的调控丝束的内应力，改善有色丙纶易出现的成形不良问题。与一般网络合股的二步法不同，本发明生产工艺流程缩短、产品质量提高、成本降低。
以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：以纤维级聚丙烯作为原料，分别经不同的螺杆挤压机中加入色母粒并熔融挤出后，进入复合纺丝箱体进行复合纺丝，并通过同一喷丝板上相互独立的区域喷出不同的熔体，经冷却、上油、牵伸热定型、卷绕，得到单板双色丙纶长丝。
2.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的螺杆挤压机设置有两组或多组，对应的复合纺丝箱体为双组份或多组分复合纺丝组件。
3.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的纤维级聚丙烯熔融指数为30～50g/10min。
4.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的每个螺杆挤压机中，颜料添加量为熔体总质量的1.0～3.0%。
5.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的喷丝板上设置有内圈和外圈，内圈与外圈相互独立。
6.如权利要求1或5所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的内圈与外圈之间设置有中圈，形成三组分喷丝板。
7.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的纺丝工艺为：螺杆挤压机各区温度设定为250～270℃，纺丝箱体温度设定为260～280℃。
8.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的冷却采用侧吹风，侧吹风风速0.4～0.6m/s。
9.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的上油工序中，上油率0.8～1.0%。
10.如权利要求1所述的一种单板双色丙纶长丝的加工工艺，其特征在于：所述的牵伸热定型工序中，第一热辊速度1500～2000 m/min，温度70～90℃；第二热辊速度3500～4000m/min，温度90～110℃；第三热辊速度4200～4600 m/min，温度100～120℃；第四热辊速度4000～4400 m/min，温度110～130℃。
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