CN115404560A - 一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝及其生产方法，属于聚酰胺6的生产技术领域。该生产方法，将聚酰胺切片依次经过加热熔融、挤出、计量、喷丝和吹风冷却后，形成十字空心纤维；十字空心纤维上油后，进行螺旋扭曲，然后并股、卷绕，得到聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。该生产方法将十字空心纤维进行螺旋扭曲，得到具有保温和吸湿排汗的作用，触感柔和亲肤，弹性好，手感蓬松的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺6的生产技术领域，特别涉及一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝及其生产方法。
背景技术
聚酰胺是在世界范围内大规模制备应用的聚合物之一，在聚酰胺中，聚酰胺6(聚己内酰胺)为最普遍制备的聚合物，其制品拥有较高的力学性能和阻隔性能，可用以制备合成纤维，是工程塑料、复合薄膜、高强工业丝、工业滤毡等的优良原料。
公布号为CN102766979A的中国发明专利公开了一种聚酰胺6全牵伸丝的制备方法，采用螺杆挤出机-预过滤器-静态混合器-计量泵-纺丝组件-细流-侧吹风-上油-甬道-第一导丝辊-第二导丝辊-第三导丝辊-卷绕的工艺路线制备得到聚酰胺6全牵伸丝，但该聚酰胺6全牵伸丝为圆形截面，丝条为表面平滑的圆柱形，该纤维多应用于梭织织造用途，生产出来的面料平整、染色鲜艳，但样式较为单调、缺少变化，难以满足服装时尚变化的需求，而且无法满足户外运动的保温或吸湿排汗需求。而且传统全牵伸丝各单丝间被集束后，纤维横项密度较大，纤维变形刚性大，不易弯曲、变形，故而纤维难以产生弹性且所织面料手感较硬，无亲肤感。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝及其生产方法，通过该方法制备得到的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝可满足保温和吸湿排汗的需求，且具有亲肤感。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，包括以下步骤：
S1：将聚酰胺切片依次经过加热熔融、挤出、计量、喷丝和吹风冷却后，形成十字空心纤维；
S2：十字空心纤维上油后，进行螺旋扭曲，然后并股、卷绕，得到聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
本发明的有益效果在于：本发明制备得到的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝在十字结构的基础上具有一定中空度，故而在环境温度较低时起到保温作用。该纤维在上油后进行了一定程度的相对方向的螺旋扭曲，使得纤维十字边沿产生一定角度的弯曲，增加纤维对皮肤的接触面积并且纤维边缘接触皮肤的时候会向内弯曲，使得纤维的触感柔和亲肤。
将螺旋扭曲后的多个单根纤维进行并股，避免了十字纤维单丝间挤压后十字菱角挤入十字空隙中，防止纤维排列过密降低了其吸湿排汗的功能效率。螺旋扭曲后的纤维间较少有重叠，具有较好的透气性能。
附图说明
图1所示为本发明的具体实施方式的生产流程图；
图2所示为本发明的具体实施方式的单根螺旋扭曲后的十字空心纤维的横截面图；
图3所示为本发明的具体实施方式的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的横截面图；
图4所示为本发明的具体实施方式的喷丝板结构示意图；
图5所示为本发明的具体实施方式的另一喷丝板结构示意图；
图6所示为本发明的螺旋变形器的结构图；
图7所示为本发明的对比例1的生产流程图；
标号说明：1、螺杆；2、叶片；21、凸起；3、十字空心纤维。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：将十字空心纤维进行螺旋扭曲，得到具有保温和吸湿排汗的作用，触感柔和亲肤，弹性好，手感蓬松的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
请参照图1至图3所示，本发明的一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，包括以下步骤：
S1：将聚酰胺切片依次经过加热熔融、挤出、计量、喷丝和吹风冷却后，形成十字空心纤维；
S2：十字空心纤维上油后，进行螺旋扭曲，然后并股、卷绕，得到聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明制备得到的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝在十字结构的基础上具有一定中空度，故而在环境温度较低时起到保温作用。该纤维在上油后进行了一定程度的相对方向的螺旋扭曲，使得纤维十字边沿产生一定角度的弯曲，增加纤维对皮肤的接触面积并且纤维边缘接触皮肤的时候会向内弯曲，使得纤维的触感柔和亲肤。
将螺旋扭曲后的多个单根纤维进行并股，避免了十字纤维单丝间挤压后十字菱角挤入十字空隙中，防止纤维排列过密降低了其吸湿排汗的功能效率。螺旋扭曲后的纤维间较少有重叠，具有较好的透气性能。
十字空心纤维经过上油系统进行上油作业，上油系统均匀恒定地对丝条进行上油，消除丝条与丝道的摩擦产生的静电，增加丝的抱合性，减少断纱，提升纺丝效率。
传统的弹性锦纶纤维需要先生产预取向丝(POY)，再通过加弹设备加工才能生产出具有弹力的弹力丝(DTY),但其强度低于全牵伸丝约1.3g/d，本发明的将十字空心结构的纤维进行螺旋扭曲，使得该类全牵伸丝具有一定的弹性，是传统全牵伸丝所不具有的。本发明的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝还具有很好的蓬松特性，丝束间的缠绕结构如同三维螺旋状态，是目前化纤行业的首创结构。
请参照图4和图5所示，进一步地，喷丝板的结构为十字中空形，喷丝板的具体结构为以下任意一种：
喷丝孔的横截面由相互垂直的两个长方形组成；
喷丝孔的横截面由四个上底朝向圆心的等腰梯形和四个半圆呈圆周形阵列而成，半圆连接着等腰梯形的下底。
从上述描述可知：喷丝板结构使用十字中空形，使纤维所织面料具有保温和吸湿排汗的功能。喷丝孔横截面采取的梯形加半圆形方式，能使熔体分配的均匀性进一步得到改善，有效的缓解了熔体的挤出胀大现象。
请参照图6所示，进一步地，螺旋扭曲在螺旋变形器中进行，螺旋变形器包括螺杆和设置在螺杆上的叶片，叶片由四个凸起组成，螺旋变形器旋转时每个凸起依次卡进十字空心纤维的十字空隙处。
从上述描述可知，螺旋变形器的凸起处接触纤维，使得纤维的十字边沿产生一定角度的弯曲，增加纤维对皮肤的接触面积并且纤维边缘接触皮肤的时候会向内弯曲，使得纤维的触感柔和亲肤，并增加了并股后纤维的透气性能。
进一步地，叶片至少为1个。
进一步地，叶片之间的距离为4～6cm。
从上述描述可知，多个叶片均匀分布可使得纤维在螺旋变形时均匀受力。
进一步地，螺旋扭曲时螺旋变形器的转速为1200～1500rpm。
从上述描述可知，螺旋扭曲时,速度太慢跟不上纤维的卷绕速度，螺旋变形器下方的纤维张力太高，使得纤维断裂；速度太高纤维扭曲幅度太大，导致纤维直接破裂断丝。
进一步地，吹风冷却时使用侧吹风装置，侧吹风装置的风向与喷丝后纤维的夹角为20～40°。
从上述描述可知，变更侧吹风装置的风向角度(垂直角度→沿横向角度为20-40度)使纤维冷却不匀同时在牵伸的过程形成弯曲，从而使得纤维具有一定的弹性。
进一步地，吹风冷却时的风速为0.48～0.52m/s。
从上述描述可知，风速过慢，冷却速率较慢；风速过快，纤维的均匀性较差。
进一步地，并股时依次经过预网络装置、两个导丝盘、主网络装置和牵伸导盘。
从上述描述可知，上油后的十字空心纤维进入预网络装置中，预网络装置使纤维丝条在较低气压条件下相互缠绕，改善上油的均匀性；通过预网络装置后经过两个导丝盘，利用两个导丝盘的不同速度对丝条进行拉伸和热定型，从而改变纤维丝条的内部结构，使其达到质量要求；再送入到主网络，通过主网络增加纤维丝条的抱合性，达到一定网络度，便于后续加工；经过主网络作业的纤维丝条再经过一个牵伸导盘导丝，牵伸至卷绕作业。
进一步地，预网络装置的压力为3.1～3.3kgf/cm2。
从上述描述可知，预网络压力太高，纤维在牵伸导盘上的热定型及二次拉伸会断纱，预网络压力太低，纤维松散不利于集束，后道加工容易断丝。
进一步地，主网络装置的压力为0.5～0.7kgf/cm2。
进一步地，喷丝时的纺速为4450～4550m/min。
从上述描述可知，纺速过快易出现断头等现象，纺速过慢生产效率低。
本发明的另一技术方案为：由上述生产方法制备得到的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
从上述描述可知，该聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝具有保温和吸湿排汗的作用，触感柔和亲肤，弹性好，手感蓬松。
请参照图1～4和图6所示，本发明的实施例1为：
本发明的一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，包括以下步骤：
S1：将聚酰胺切片依次经过加热熔融、挤出、计量、喷丝和吹风冷却后，形成十字空心纤维；
S2：十字空心纤维上油后，进行螺旋扭曲，然后并股、卷绕，得到聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。并股时依次经过预网络装置、两个导丝盘、主网络装置和牵伸导盘。
喷丝板的结构为十字中空形喷丝孔，横截面由相互垂直的两个长方形组成；
螺旋扭曲在螺旋变形器中进行，螺旋变形器包括螺杆1和设置在螺杆上的3个叶片2，叶片由四个凸起21组成，螺旋变形器旋转时每个凸起依次卡进十字空心纤维3的十字空隙处。
实施例1中的各工艺参数见表1。
表1
| 项目 | 工艺参数 |
| 联苯温度 | 255℃ |
| 熔体温度 | 253℃ |
| 纺压 | 120kgf/cm |
| GR2温度 | 160℃ |
| 侧吹风速 | 0.50m/s |
| 纺速 | 4500m/min |
| 油架高度 | 105cm |
| 螺旋变形器的转速 | 1350rpm |
| 牵伸比DR | 1.22 |
| 预网络压力 | 3.2kgf/cm<sup>2</sup> |
| 主网络压力 | 0.6kgf/cm<sup>2</sup> |
| 侧吹风装置的风向与喷丝后纤维的夹角 | 30° |
| 叶片之间的距离 | 4cm |
请参照图1～3和图5～6所示，本发明的实施例2为：
实施例2与实施例1的区别在于：喷丝孔的形状和工艺参数不同。
喷丝孔的横截面由四个上底朝向圆心的等腰梯形和四个半圆呈圆周形阵列而成，半圆连接着等腰梯形的下底。
实施例2的各工艺参数见表2。
表2
本发明的实施例3为：
实施例3与实施例1的区别在于：工艺参数不同。
实施例3的各工艺参数见表3。
表3
请参照图7所示，本发明的对比例1为：
对比例1与实施例1的区别在于：使用常规喷丝板，无螺旋变形步骤，且工艺参数不同。
对比例1的工艺参数见表4。
表4
| 项目 | 工艺参数 |
| 联苯温度 | 258℃ |
| 熔体温度 | 255℃ |
| 纺压 | 120kgf/cm |
| GR2温度 | 155℃ |
| 侧吹风速 | 0.45m/s |
| 纺速 | 4600m/min |
| 油架高度 | 125cm |
| 螺旋变形器的转速 | 无 |
| 牵伸比DR | 1.18 |
| 预网络压力 | 3.6kgf/cm<sup>2</sup> |
| 主网络压力 | 0.9kgf/cm<sup>2</sup> |
本发明的对比例2为：
对比例2与实施例1的区别在于：使用常规喷丝板。
本发明的对比例3为：
对比例3与实施例1的区别在于：无螺旋变形步骤。
本发明的对比例4为：
对比例4与实施例1的区别见表5。
表5
| 项目 | 工艺参数 |
| 联苯温度 | 258℃ |
| 熔体温度 | 255℃ |
| 纺压 | 120kgf/cm |
| GR2温度 | 155℃ |
| 侧吹风速 | 0.45m/s |
| 纺速 | 4600m/min |
| 油架高度 | 125cm |
| 牵伸比DR | 1.18 |
| 预网络压力 | 3.6kgf/cm<sup>2</sup> |
| 主网络压力 | 0.9kgf/cm<sup>2</sup> |
采用实施例1和对比例1～4分别制备得到全牵伸丝，分别测试其性能，测试结果见表5。
表5
柔软性(1级＝没有柔软感，5级＝最好的柔软感)
由表5可知，本发明采用将十字空心纤维可获得保温和吸湿排汗功能，将空心纤维进行螺旋扭曲并控制冷却吹风的角度，获得触感柔和亲肤，弹性好，手感蓬松，沸水收缩率低的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将聚酰胺切片依次经过加热熔融、挤出、计量、喷丝和吹风冷却后，形成十字空心纤维；
S2：十字空心纤维上油后，进行螺旋扭曲，然后并股、卷绕，得到聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述螺旋扭曲在螺旋变形器中进行，所述螺旋变形器包括螺杆和设置在螺杆上的叶片，所述叶片由四个凸起组成，所述螺旋变形器旋转时每个凸起依次卡进十字空心纤维的十字空隙处。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述螺旋扭曲时螺旋变形器的转速为1200～1500rpm。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述吹风冷却时使用侧吹风装置，所述侧吹风装置的风向与喷丝后纤维的夹角为20～40°。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述吹风冷却时的风速为0.48～0.52m/s。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述并股时依次经过预网络装置、两个导丝盘、主网络装置和牵伸导盘。
7.根据权利要求6所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述预网络装置的压力为3.1～3.3kgf/cm2。
8.根据权利要求6所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述主网络装置的压力为0.5～0.7kgf/cm2。
9.根据权利要求1所述的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法，其特征在于，所述喷丝时的纺速为4450～4550m/min。
10.一种聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝，其特征在于，所述聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝由权利要求1中的聚酰胺6十字螺旋全牵伸丝的生产方法的制备得到。
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