CN113638097A - 一种氨纶包覆丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及纺丝技术领域，尤其是涉及一种氨纶包覆丝的生产方法。本申请的氨纶包覆丝的生产方法，包括如下步骤：1）将皮丝与芯丝合并，得到合并丝；所述皮丝为锦纶丝或锦纶涤纶合并丝；所述芯丝为氨纶丝；2）将合并丝经喷气粘合，即得；所述喷气粘合时的压力为0.4‑0.6MPa。本申请的氨纶包覆丝的生产方法以锦纶丝或锦纶涤轮合并丝为皮丝，以氨纶丝为芯丝，采用较高的气体压力进行喷气粘合，使皮丝和芯丝相互交缠，制得的氨纶包覆丝具有更高的强度。

Description

一种氨纶包覆丝的生产方法
技术领域
本申请涉及纺丝技术领域，尤其是涉及一种氨纶包覆丝的生产方法。
背景技术
氨纶为聚氨基甲酸酯纤维，是一种弹性纤维，具有良好的弹性和弹性回复率，还具有纤度细、强度高、比重小、耐疲劳性能好、密度低、抗老化性好等特点。为了提高氨纶的手感和力学性能，通常会将氨纶制成氨纶包覆丝，氨纶包覆丝是将外包纤维长丝与氨纶通过网络喷嘴，经压缩空气的喷压形成规律性网络点的纱线，具有弹力好、舒适性好等特点。
申请公布号为CN102767015A的中国发明专利公开了一种具有芳香味的聚酯/氨纶包覆丝，其是以聚酯切片和添加剂为原料，首先制备出细旦聚酯POY预取向丝，然后以裸体氨纶长丝为芯纱，以细旦聚酯POY预取向丝为外皮纱采用ATY工艺制备所述的聚酯/氨纶包覆丝。
针对上述的相关技术，发明人认为，这种氨纶包覆丝是在氨纶丝外包覆聚酯POY丝，最终制得的氨纶包覆丝的强度还有待提高。
发明内容
为了提高氨纶包覆丝的强度，本申请提供一种氨纶包覆丝的生产方法。
本申请提供的氨纶包覆丝的生产方法采用如下技术方案：
一种氨纶包覆丝的生产方法，包括如下步骤:
1)将皮丝与芯丝合并，得到合并丝；所述皮丝为锦纶丝或锦纶涤纶合并丝；所述芯丝为氨纶丝；
2)将合并丝经喷气粘合，即得；所述喷气粘合时的压力为0.4-0.6MPa。
通过采用上述技术方案，将锦纶丝或锦纶涤纶合并丝与氨纶丝合并后进行喷气粘合(空气包覆)，经高压气流吹捻后，丝间相互交缠，形成周期性的网络结构，具有较高的断裂强度。由于本申请采用锦纶丝或锦纶涤纶合并丝作为皮丝，对氨纶丝进行包覆，锦纶丝或合并丝相对于氨纶丝来说弹力略低，在采用喷气粘合时，开松段和交络段之间相间的长度的均匀性不易控制。本申请将喷气粘合时的压力设置得较高，在喷气粘合时，锦纶丝或锦纶涤纶合并丝在氨纶丝上更容易弯曲，各段之间的距离和均匀性更加容易控制，皮丝和芯丝之间的抱合力更大，最终制得的氨纶包覆丝的强度更高。
优选的，所述锦纶涤纶合并丝由包括如下步骤的方法制得：将锦纶POY丝和涤纶POY丝合并，然后变形加热处理，冷却，然后进行假捻。
通过采用上述技术方案，锦纶涤纶合并丝在制备时，不仅将两种丝合并，还进行了变形加热处理和假捻处理，除了能够利用涤纶丝提高锦纶丝的手感、降低回潮率外，还能够在变形加热处理时使两种丝同步变形，降低不同种类的丝引起的松弛，假捻处理后能够大大提高锦纶和涤纶之间的抱合力，减少了后续喷气粘合处理时导致的丝间松弛。
优选的，所述变形加热处理时的温度为180-190℃。
通过采用上述技术方案，变形加热处理时的温度设置的较高，使锦纶POY丝和涤纶POY丝都能很好地软化，便于提高变形效率和变形均匀度。
优选的，所述锦纶POY丝由包括如下步骤的方法制得：
a)将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混，挤出，造粒，得到尼龙母粒；尼龙切片、稳定剂、填料的质量比为1000:1-2:30-45；
b)将尼龙母粒熔融挤出，喷丝，冷却，上油，卷绕。
通过采用上述技术方案，锦纶POY丝制备时向熔融共混的物料中加入了较大量的填料，这对锦纶的弹性有一定程度的减弱，但是较多的填料能够降低锦纶丝的翘曲程度，进一步提高锦纶涤纶合并丝的均匀性。而且，填料还能改善锦纶的表面状态，提高锦纶涤纶合并丝以及最终制得的氨纶包覆丝的上色率。
优选的，步骤a)中填料为硬质酸钙、硬质酸铝中的至少一种。
通过采用上述技术方案，填料均选用了硬脂酸盐，硬脂酸盐中处于中心金属离子周围的有机基团能够与其他成分中的基团有很好的相容性，提高了填料在尼龙料中分散的均匀程度，实现了填料对锦纶的混杂增强作用。
优选的，步骤a)中填料由硬质酸钙、硬质酸铝以质量比2-3:1组成。
通过采用上述技术方案，硬脂酸铝中在铝离子周围有较多的硬脂酸根基团，与尼龙等其他成分能够结合得更好，进而提高填料的分散均匀度，采用硬脂酸钙与硬脂酸铝以上述比例配合，还能够降低填料的总体成本。
优选的，步骤b)中熔融挤出时的温度280-290℃。
通过采用上述技术方案，熔融挤出时的温度设置得更高，能够在较多的填料存在的情况下，保证尼龙的流动性，便于均匀挤出。
优选的，步骤b)中熔融挤出时采用螺杆挤出机进行，螺杆挤出机的五段温度分别为280-282℃、282-283℃、283-285℃、288-289℃、289-292℃。
通过采用上述技术方案，螺杆挤出机的五段温度均比较接近，物料能够始终保持较好的流动性，提高了熔融、混炼、排气等的效率，物料中的填料等成分在尼龙中的分散也更加均匀。
优选的，步骤a)中将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混时还加入了纳米硅、氮化铝，尼龙切片、纳米硅、氮化铝的质量比为1000:8-10:3-5。
通过采用上述技术方案，在将尼龙切片熔融共混时，还加入了纳米硅和氮化铝，纳米硅能够对填料的作用进行补充，进一步对锦纶丝起到增强作用，而氮化铝加入可以改善物料丝对环境温度的适应能力，在后续热处理时仍能保持较好的稳定性和一致性。
优选的，步骤a)中将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混时还加入了有机硅树脂，尼龙切片与有机硅树脂的质量比为1000:2-3；所述有机硅树脂具有如下的结构：
Figure BDA0003229720890000041
其中，R为甲基或乙基，m、n为正整数。优选的，R为甲基，m＝n。
通过采用上述技术方案，在尼龙切片熔融共混时加入有机硅树脂，其中的“Si-O-Si”键稳定性好，能够提高锦纶丝的耐热性和耐辐射性，还可以与物料中的尼龙等成分结合，对锦纶丝的强度和断裂伸长率都有较大幅度的提高。当R为甲基时，锦纶丝的强度比R为乙基时的略高。有机硅树脂的分子量为8000-50000，优选的，有机硅树脂的分子量为10000-15000。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请的氨纶包覆丝的生产方法以锦纶丝或锦纶涤轮合并丝为皮丝，以氨纶丝为芯丝，采用较高的气体压力进行喷气粘合，使皮丝和芯丝相互交缠，制得的氨纶包覆丝具有更高的强度。
2.本申请的氨纶包覆丝的生产方法中优选采用锦纶涤纶合并丝对氨纶丝进行包覆，并在合并后进行变形加热处理，降低了锦纶丝和涤纶丝之间的松弛，提高了锦纶丝与涤纶丝之间的抱合力。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的氨纶包覆丝的生产方法中，优选的，氨纶丝为40D或70D氨纶丝，优选为70D氨纶丝。涤纶POY丝为市售涤纶POY丝，规格为75D或150D，优选的，涤纶POY丝的规格为75D。
锦纶POY丝为市售锦纶POY丝或自制锦纶POY丝，优选的，市售锦纶POY丝为70D、100D或120D锦纶丝，进一步优选的，市售锦纶丝为120D锦纶丝。自制锦纶POY丝在制备时，尼龙切片为尼龙6切片。
锦纶POY丝制备时，稳定剂为N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺。
优选的，填料由硬质酸钙、硬质酸铝以质量比2:1组成。纳米硅的粒径优选为5nm。
锦纶POY丝制备时，尼龙切片在熔融共混前先进行干燥，干燥是采用80-90℃的热风干燥18-24h。优选的，干燥是采用85℃的热风干燥20h。尼龙切片的泵供量为80g/min。
螺杆挤出机的五段分别为输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段，螺杆挤出机的五个区的温度优选为282℃、283℃、285℃、289℃、291℃。制备时，螺杆转速为35r/min，螺杆压力为,100kg/cm2。
锦纶POY丝制备时，喷丝后进行冷却，冷却包括环吹风冷却和侧吹风冷却，环吹风的温度为30-35℃，侧吹风的温度为20-25℃。冷却上油后进行卷绕时，卷绕的速度为3700-4300m/min。
锦纶涤纶合并丝制备时，变形加热处理在变形热箱中进行。假捻时假捻器的速度为6000r/min。第一罗拉的速度为500-600m/min。第二罗拉的速度为550-650m/min。
锦纶POY丝的制备例1
本制备例的锦纶POY丝由包括如下步骤的方法制得：
a)将尼龙切片用85℃的热空气干燥20h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙按照质量比1000:2:35熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒；
b)将步骤a)制得的尼龙母粒加入螺杆挤出机，熔融共混，挤出，螺杆挤出机的五个区的温度分别为280℃、282℃、283℃、288℃、289℃；然后经计量泵泵入喷丝组件，过滤后进行喷丝，然后经过环吹风冷却、侧吹风冷却，环吹风的温度为35℃，侧吹风的温度为25℃；
c)冷却后的丝经过上油，然后进行卷绕，卷绕速度为3700m/min，制得锦纶POY丝。
锦纶POY丝的制备例2
本制备例的锦纶POY丝由包括如下步骤的方法制得：
a)将尼龙切片用80℃的热空气干燥24h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙按照质量比1000:2:35熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒；
b)将步骤a)制得的尼龙母粒加入螺杆挤出机，熔融共混，挤出，螺杆挤出机的五个区的温度分别为280℃、282℃、283℃、288℃、289℃；然后经计量泵泵入喷丝组件，过滤后进行喷丝，然后经过环吹风冷却、侧吹风冷却，环吹风的温度为30℃，侧吹风的温度为20℃；
c)冷却后的丝经过上油，然后进行卷绕，卷绕速度为4000m/min，制得锦纶POY丝。
锦纶POY丝的制备例3
本制备例的锦纶POY丝由包括如下步骤的方法制得：
a)将尼龙切片用90℃的热空气干燥18h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙按照质量比1000:2:35熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒；
b)将步骤a)制得的尼龙母粒加入螺杆挤出机，熔融共混，挤出，螺杆挤出机的五个区的温度分别为280℃、282℃、283℃、288℃、289℃；然后经计量泵泵入喷丝组件，过滤后进行喷丝，然后经过环吹风冷却、侧吹风冷却，环吹风的温度为35℃，侧吹风的温度为22℃；
c)冷却后的丝经过上油，然后进行卷绕，卷绕速度为4300m/min，制得锦纶POY丝。
锦纶POY丝的制备例4
本制备例与上述制备例1的区别之处在于，步骤a)中尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙的质量比为1000:1:38，其他的均与制备例1中的相同。
锦纶POY丝的制备例5
本制备例与上述制备例1的区别之处在于，步骤a)中尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙的质量比为1000:1.5:45，其他的均与制备例1中的相同。
锦纶POY丝的制备例6
本制备例与上述制备例5的区别之处在于，步骤b)中制得的尼龙母粒加入螺杆挤出机，熔融共混，挤出，螺杆挤出机的五个区的温度分别为282℃、283℃、285℃、289℃、291℃，其他的均与制备例5中的相同。
锦纶POY丝的制备例7
本制备例与上述制备例6的区别之处在于，步骤a)中，将尼龙切片用85℃的热空气干燥20h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸铝按照质量比1000:1.5:30:15熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒，其他的均与制备例6中的相同。
锦纶POY丝的制备例8
本制备例与上述制备例7的区别之处在于，步骤a)中，将尼龙切片用85℃的热空气干燥20h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸铝、纳米硅、氮化铝按照质量比1000:1.5:30:15:10:5熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒，其他的均与制备例7中的相同。
锦纶POY丝的制备例9
本制备例与上述制备例8的区别之处在于，步骤a)中，干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸铝、纳米硅、氮化铝的质量比为1000:1.5:30:15:8:3，其他的均与制备例8中的相同。
锦纶POY丝的制备例10
本制备例与上述制备例9的区别之处在于，步骤a)中，将尼龙切片用85℃的热空气干燥20h，然后将干燥后的尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸铝、纳米硅、氮化铝、有机硅树脂按照质量比1000:1.5:30:15:8:3:2.5熔融共混，挤出，造粒，制得尼龙母粒，其他的均与制备例9中的相同。有机硅树脂的结构如下式所示：
Figure BDA0003229720890000091
其中m、n为正整数，且m＝n，有机硅树脂的分子量为12000。
实施例1
本实施例的氨纶包覆丝的生产方法，包括如下步骤:
1)以锦纶POY丝为皮丝，以氨纶丝为芯丝，将锦纶POY丝和氨纶丝引入假捻变形机，通过卷绕合并罗拉卷绕合并，得到合并丝；卷绕合并罗拉的速度为500m/min；锦纶POY丝为上述锦纶POY丝的制备例1中的锦纶POY丝；
2)将步骤1)制得的合并丝送入网络喷嘴进行喷气粘合，网络喷嘴的气体压力为0.4MPa；然后进行卷绕成型，即得。
实施例2
本实施例的氨纶包覆丝的生产方法，包括如下步骤:
1)将锦纶POY丝和涤纶POY丝引至假捻变形机，然后通过第一罗拉卷绕合并；第一罗拉的速度为500m/min，锦纶POY丝为上述锦纶POY丝的制备例1中的锦纶POY丝；然后进行变形加热处理，冷却，假捻，得到锦纶涤纶合并丝；变形加热处理时的温度为180℃；
2)以步骤1)制得的锦纶涤纶合并丝为皮丝，以氨纶丝为芯丝，将步骤1)制得的锦纶涤纶合并丝与氨纶丝一起引入假捻变形机，通过第二罗拉卷绕合并，得到合并丝；卷绕合并罗拉的速度为550m/min；
3)将步骤2)制得的合并丝送入网络喷嘴进行喷气粘合，网络喷嘴的气体压力为0.4MPa；然后进行卷绕成型，即得。
实施例3
本实施例的氨纶包覆丝的生产方法，包括如下步骤:
1)将锦纶POY丝和涤纶POY丝引至假捻变形机，然后通过第一罗拉卷绕合并；第一罗拉的速度为600m/min，锦纶POY丝为上述锦纶POY丝的制备例1中的锦纶POY丝；然后进行变形加热处理，冷却，假捻，得到锦纶涤纶合并丝；变形加热处理时的温度为190℃；
2)以步骤1)制得的锦纶涤纶合并丝为皮丝，以氨纶丝为芯丝，将步骤1)制得的锦纶涤纶合并丝与氨纶丝一起引入假捻变形机，通过第二罗拉卷绕合并，得到合并丝；卷绕合并罗拉的速度为650m/min；
3)将步骤2)制得的合并丝送入网络喷嘴进行喷气粘合，网络喷嘴的气体压力为0.4MPa；然后进行卷绕成型，即得。
实施例4
本实施例的氨纶包覆丝的生产方法与实施例3的不同之处在于，步骤3)中网络喷嘴的气体压力为0.6MPa，其他的均与实施例3中的相同。
实施例5-13的氨纶包覆丝的生产方法与实施例4的不同之处在于，步骤1)中，锦纶POY丝分别为上述锦纶POY丝的制备例2-10中的锦纶POY丝，其他的均与实施例4中的相同。
对比例1
本对比例中的氨纶包覆丝的生产方法与实施例1的不同之处在于，锦纶POY丝的制备例1中，尼龙切片、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、硬脂酸钙的质量比为1000:2:15，其他的均与实施例1中的相同。
对比例2
本对比例中的氨纶包覆丝的生产方法与实施例1的不同之处在于，锦纶POY丝的制备例1中，尼龙母粒加入螺杆挤出机中熔融共混挤出，螺杆挤出机的五个区的温度分别为275℃、278℃、282℃、285℃、289℃，其他的均与实施例1中的相同。
性能检测试验
取实施例1-13和对比例1-2中制得的氨纶包覆丝，按照GB/T14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》中的方法测试其力学性能；采用市售红色溶剂染料配制成染料液，对实施例1-13和对比例1-2中制得的氨纶包覆丝进行染色，按照GB/T23976.1-2009《上色率测定法》测试上色率。测试结果如下表所示。
表1实施例1-13及对比例1-2中制得的氨纶包覆丝的性能
Figure BDA0003229720890000111
Figure BDA0003229720890000121
根据实施例1、对比例1并结合上表的内容可知，本申请的氨纶包覆丝的生产方法制得的氨纶包覆丝的断裂强度较高，这可能与本申请实施例1中采用的锦纶POY丝制备时添加的填料的量较大有关。
根据实施例1、对比例2并结合上表的内容可知，本申请的氨纶包覆丝的生产方法采用的锦纶POY丝在制备时，尼龙母粒熔融挤出时的温度分段设置得更加优化，最终制得的氨纶包覆丝的断裂强度高，断裂伸长率也较高。
根据实施例1、实施例2并结合上表的内容可知，本申请的氨纶包覆丝的生产方法制得的氨纶包覆丝在采用了锦纶涤纶合并丝对氨纶丝进行包覆时，得到的氨纶包覆丝的断裂强度和断裂伸长率均有较大幅度的提高，而且最终制得的氨纶包覆丝的上色率也有一定程度的提高。

Claims (10)

1.一种氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将皮丝与芯丝合并，得到合并丝；所述皮丝为锦纶丝或锦纶涤纶合并丝；所述芯丝为氨纶丝；
2)将合并丝经喷气粘合，即得；所述喷气粘合时的压力为0.4-0.6MPa。
2.根据权利要求1所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，所述锦纶涤纶合并丝由包括如下步骤的方法制得：将锦纶POY丝和涤纶POY丝合并，然后变形加热处理，冷却，然后进行假捻。
3.根据权利要求2所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，所述变形加热处理时的温度为170-180℃。
4.根据权利要求2所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，所述锦纶POY丝由包括如下步骤的方法制得：
a)将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混，挤出，造粒，得到尼龙母粒；尼龙切片、稳定剂、填料的质量比为1000:1-2:30-45；
b)将尼龙母粒熔融挤出，喷丝，冷却，上油，卷绕。
5.根据权利要求4所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤a)中填料为硬质酸钙、硬质酸铝中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤a)中填料由硬质酸钙、硬质酸铝以质量比2-3:1组成。
7.根据权利要求4所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤b)中熔融挤出时的温度280-290℃。
8.根据权利要求7所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤b)中熔融挤出时采用螺杆挤出机进行，螺杆挤出机的五段温度分别为280-282℃、282-283℃、283-285℃、288-289℃、289-292℃。
9.根据权利要求4所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤a)中将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混时还加入了纳米硅、氮化铝，尼龙切片、纳米硅、氮化铝的质量比为1000:8-10:3-5。
10.根据权利要求9所述的氨纶包覆丝的生产方法，其特征在于，步骤a)中将尼龙切片、稳定剂、填料熔融共混时还加入了有机硅树脂，尼龙切片与有机硅树脂的质量比为1000:2-3；所述有机硅树脂具有如下的结构：
Figure FDA0003229720880000021
其中，R为甲基或乙基，m、n为正整数。
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