CN117127271A - 一种中空皮芯凉感纤维的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压，所形成的两种熔体分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后，制成中空皮芯凉感纤维；芯层与皮层质量比为3:7‑6:4。本发明方法能够获得具有高中空度、高导热性、低密度的凉感纤维，提高了纤维生产良品率。
Description
技术领域
本发明涉及纤维加工生产技术领域，特别是涉及一种中空皮芯凉感纤维的加工方法。
背景技术
现有技术中，凉感纤维加工通常是采用添加凉感母粒的方法，凉感母粒的成分主要为玉石粉、纳米云母、氮化铝等。母粒添加量、分散均匀性都对纤维的性能及可纺性具有较大影响。母粒添加过少则凉感达不到要求，添加过多则生产状态差、制成率低，生产成本高；母粒分散不均匀则会降低纤维力学性能，实际生产中往往存在因母粒分散较差而致使纤维良品率低的现状。因此，若能开发一种非母粒添加法制造凉感纤维的方法，就能解决当前凉感纤维生产中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，获得具有高中空度、高导热性、低密度的纤维，提高了纤维生产良品率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压，所形成的两种熔体分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后，制成中空皮芯凉感纤维；芯层与皮层质量比为3:7-6:4。
纺丝组件包括复合喷丝板，所述复合喷丝板包括上下连接的分配板和喷丝板，所述分配板包括位于中心的皮料分配孔、与皮料分配孔下端连通的皮料分配槽、位于皮料分配孔上部外圈的环形芯料分配槽、圆周均布在分配板内的芯管，所述芯料分配槽与各芯管上下连通，所述喷丝板包括圆周均布的喷丝孔，所述皮料分配槽与各喷丝孔上下相对连通，所述芯管穿出皮层槽并一一对应伸入喷丝孔，每个所述喷丝孔均包括一对相互间隔且围成圆形的C形出料孔。
所述皮料分配孔直径为10mm，所述芯管外径为1.26mm，芯管内径为0.9mm；喷丝孔的一对所述出料孔的端部间距为0.1mm，出料孔的外圈半径为0.5mm、内圈半径为0.38mm。
PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm。
HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm。
PA6切片的熔体挤出温度为260-275℃，HDPE切片熔体挤出温度为240-260℃。
所形成的HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml。
纺丝温度为270-275℃。
侧吹风温度为18-22℃，风速为0.6-0.8m/s；上油率为0.8-1.2％；预网络压力为0.08-0.15MPa；第一热辊速度为800-1200m/min，温度为72-83℃；第二热辊速度为3300-3900m/min，温度为120-130℃；卷绕速度为3200-3800m/min。
本发明的有益效果是：采用纺中空皮芯法替代传统的母粒添加法生产凉感纤维，减轻了纤维密度(常规纤维PET熔体密度为1.18-1.2g/ml，本发明产品原料HDPE熔体密度为0.7g/ml，PA6熔体密度为1.0g/ml，很低的熔体密度配合30％-40％的中空度，制成的纤维密度只有常规PET纤维的45％-55％)，纤维拥有极好的轻便感，并使得纤维具有高中空度和高导热性，提高了纤维生产良品率，改善了面料穿着舒适性。
附图说明
图1为本发明复合喷丝板的结构图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明分配板的俯视图；
图4为本发明喷丝板的俯视图；
图5为本发明出料孔的截面图；
图6为本发明所采用的改进后热辊组件的结构图；
图7为图6中B处的放大图；
图8为图6中C处的放大图。
图中:分配板1、皮料分配孔11、皮料分配槽12、芯料分配槽13、芯管14、喷丝板2、喷丝孔21、出料孔211、过渡孔212、主孔道213、倒角孔214、外辊筒3、辊体31、辊轴体32、A伞齿轮321、叶片33、滚珠34、内转件4、出料管部41、通孔411、轴筒部42、贯穿孔421、转叶部43、传动组件44、齿圈441、A齿轮442、B齿轮443、齿轮轴444、滑轨445、滑盘446、安装环件45、连接件5、进管51、出管52、旋转接头53、套管件6、孔道61、电热丝7、电机8、B伞齿轮81、机架9、第一架部91、第二架部92。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述:
实施例1
一种中空皮芯凉感纤维的加工方法：将PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm，HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm；以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压(PA6切片的熔体挤出温度为260℃，HDPE切片熔体挤出温度为240℃)，所形成的两种熔体(HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml)分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝(纺丝温度为270℃)，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后(侧吹风温度为20℃，风速为0.6m/s；上油率为1％；预网络压力为0.08MPa；第一热辊速度为900m/min，温度为80℃；第二热辊速度为3880m/min，温度为128℃；卷绕速度为3800m/min)，制成中空皮芯凉感纤维；芯层占凉感纤维总质量的30％，皮层占凉感纤维总质量的70％。
纺丝组件包括复合喷丝板，如图1～图5所示，所述复合喷丝板包括上下连接的分配板1和喷丝板2，所述分配板1包括位于中心的皮料分配孔11、与皮料分配孔11下端连通的皮料分配槽12、位于皮料分配孔11上部外圈的环形芯料分配槽13、圆周均布在分配板1内的芯管14，所述芯料分配槽13与各芯管14上下连通，所述喷丝板2包括圆周均布的喷丝孔21，所述皮料分配槽12与各喷丝孔21上下相对连通，所述芯管14穿出皮层槽12并一一对应伸入喷丝孔21，所述芯管14外壁与喷丝孔21内壁之间留有间隙，每个所述喷丝孔21均包括一对相互间隔且围成圆形的C形出料孔211。
所述皮料分配槽12由分配板1下表面凹陷形成，所述皮料分配孔11与皮料分配槽12上下垂直连通，皮料分配孔11直径为10mm，皮料分配槽12直径为75mm。芯料分配槽13由分配板1上表面凹陷形成，芯料分配槽13环形内侧壁直径为20mm、环形外侧壁直径为75mm，芯料分配槽13槽宽27.5mm。
所述芯管14与喷丝孔21一一上下对应并同中心轴设置。所述喷丝孔21还包括上下依次连通的倒角孔214、圆柱形主孔道213、倒圆台形过渡孔212，所述过渡孔212与一对出料孔211上下连通。
所述芯料分配槽13的槽底面中心处设置芯管14。芯管14外径为1.26mm，芯管14内径为0.9mm。喷丝孔21的主孔道213外径为2.5mm。喷丝孔21的一对所述出料孔211的端部间距为0.1mm，出料孔211的外圈半径为0.5mm、内圈半径为0.38mm。
纺丝时，PA6熔体自芯料分配槽13进入，在压力作用下进入芯管14进而流入主孔道213；HDPE熔体自皮料分配孔11进入，在压力作用下进入皮料分配槽12并流动铺展开，进而流经芯管14与倒角孔214的间隙、芯管14与主孔道213的间隙，并与PA6熔体同步进入主孔道213，从而一并流经过渡孔212自出料孔211射出，从而形成中空皮芯丝。
实施例2
一种中空皮芯凉感纤维的加工方法：将PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm，HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm；以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压(PA6切片的熔体挤出温度为265℃，HDPE切片熔体挤出温度为245℃)，所形成的两种熔体(HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml)分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝(纺丝温度为270℃)，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后(侧吹风温度为18℃，风速为0.8m/s；上油率为1％；预网络压力为0.11MPa；第一热辊速度为800m/min，温度为72℃；第二热辊速度为3300m/min，温度为125℃；卷绕速度为3450m/min)，制成中空皮芯凉感纤维；芯层占凉感纤维总质量的40％，皮层占凉感纤维总质量的60％。
纺丝组件包括复合喷丝板，同实施例1中所述。
实施例3
一种中空皮芯凉感纤维的加工方法：将PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm，HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm；以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压(PA6切片的熔体挤出温度为270℃，HDPE切片熔体挤出温度为255℃)，所形成的两种熔体(HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml)分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝(纺丝温度为275℃)，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后(侧吹风温度为20℃，风速为0.6m/s；上油率为1.0％；预网络压力为0.12MPa；第一热辊速度为1200m/min，温度为80℃；第二热辊速度为3900m/min，温度为130℃；卷绕速度为3800m/min)，制成中空皮芯凉感纤维；芯层占凉感纤维总质量的50％，皮层占凉感纤维总质量的50％。
纺丝组件包括复合喷丝板，同实施例1中所述。
实施例4
一种中空皮芯凉感纤维的加工方法：将PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm，HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm；以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压(PA6切片的熔体挤出温度为275℃，HDPE切片熔体挤出温度为260℃)，所形成的两种熔体(HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml)分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝(纺丝温度为275℃)，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后(侧吹风温度为22℃，风速为0.6m/s；上油率为1.2％；预网络压力为0.15MPa；第一热辊速度为950m/min，温度为83℃；第二热辊速度为3580m/min，温度为130℃；卷绕速度为3800m/min)，制成中空皮芯凉感纤维；芯层占凉感纤维总质量的60％，皮层占凉感纤维总质量的40％。
纺丝组件包括复合喷丝板，同实施例1中所述。
实施例5-8
分别按照实施例1-4的方法加工生产中空皮芯凉感纤维，不同之处在于，对实施例1-4中采用的现有技术中的第一热辊和第二热辊进行改进，以生产中空皮芯凉感纤维。
目前现有技术中热辊的加热方式多采用电磁加热，是利用感应加热的原理对加热辊进行加热。但电磁感应加热辊的技术难点在于线圈排布，由于通交变电流的线圈产生的交变磁场的磁力线在空间中不是均匀分布的，加热辊各处的磁通量不可能完全相同，磁通量多的部分加热速度快、磁通量少的部分加热速度慢，从而导致了加热辊表面的温度不均匀，影响产品质量。此外，由于纺丝车间内通常温度较高，当电磁加热热辊温度过高时，只能依靠自然散热降温，散热很慢，很难对其进行快速降温调节，以及时保证热辊温度，影响生产效率。
实施例5-8中采用改进后的热辊组件替代实施例1-4中的第一热辊组件和第二热辊组件进行牵伸定型。如图6-8所示，改进后的热辊组件包括可转动外辊筒3和位于外辊筒3内的通过外辊筒3驱动反向转动的中空内转件4，所述内转件4包括位于中心的横向出料管部41、固连在出料管部41上的中空轴筒部42、圆周分布连接在轴筒部42外壁的若干列中空转叶部43，所述出料管部41外端与轴筒部42连通，所述转叶部43与轴筒部42连通。每列转叶部43包括沿轴筒部42长度方向间隔分布的多个。所述出料管部41内端固定穿过轴筒部42，出料管部41外端固连至轴筒部42，出料管部41外端开设有圆周均布的通孔411，进而与轴筒部42连通。
所述外辊筒3内端转动安装在机架9上。所述外辊筒3内端嵌设有固定安装在机架9上的连接件5，外辊筒3内端与连接件5转动连接。具体的，所述外辊筒3包括内端开口的辊体31和固连在辊体31开口端的T形中空辊轴体32，机架9包括间隔分布的第一架部91和第二架部92，所述辊轴体32转动穿过第一架部91，所述连接件外5端伸出辊轴体32后固连至第二架部92，所述外辊筒3通过电机8驱动转动，所述辊轴体32上固装有A伞齿轮321，A伞齿轮321的齿斜面朝向第一架部91，电机8轴上连与A伞齿轮321配合啮合的B伞齿轮81。通过上述设置实现了外辊筒3的稳定安装，同时又保证了连接件5的固定安装，伞齿轮传动结构的设置更利于外辊筒3的稳定安装。
所述连接件5外端固连有圆环形中空套管件6，所述轴筒部42内端与套管件6转动连接且轴筒部42与套管件6连通，所述连接件5中固定穿设有进管51和出管52，所述进管51与套管件6内腔连通，所述出料管部41内端通过旋转接头53与出管52连通。具体的，套管件6圆环形内侧壁上开设有与其内腔连通的圆环形孔道61，所述轴筒部42内端开设有圆周分布的贯穿孔421，轴筒部42嵌入套管件6内圈并通过贯穿孔421与孔道61连通。轴筒部42与套管件6间通过轴承转动连接，轴筒部42与套管件6还通过密封圈密封，密封圈分别嵌设在孔道61两侧的套管件6内侧壁上。所述进管51、出管52均为穿过第二架部92后穿入连接件5。
所述外辊筒3环形内壁安装有电热丝7和圆周分布的多列叶片33。每列叶片33包括沿外辊筒3长度方向间隔分布的多个。一列叶片33与一列转叶部43呈横向依次交错分布。
所述外辊筒3与轴筒部42间通过传动组件44传动连接。具体的，传动组件44包括固装在外辊筒3内端内壁的环形齿圈441、固定套设在轴筒部42内端外壁的A齿轮442、分布于A齿轮442外圈且分布于齿圈441内圈的多个B齿轮443，每个B齿轮443均同时与齿圈441、A齿轮442啮合，所述套管件6外壁固定套设有安装环件45，所述安装环件45上穿设有圆周均布的齿轮轴444，每个齿轮轴444内端均与安装环件45转动连接，多个齿轮轴444外端与多个B齿轮443一一对应连接；所述传动组件44还包括固装在外辊筒3外端内壁的环形滑轨445、固定套设在轴筒部42外端外壁的滑盘446，所述滑盘446边缘与滑轨445周向滑动连接。基于B齿轮443通过为齿轮轴444安装至安装环件45，当外辊筒3转动时，外辊筒3同步带动齿圈441转动，进而带动B齿轮443同向转动，再进一步驱动A齿轮、内转件4反向转动。滑轨445与滑盘446的周向滑动连接，可进一步维持外辊筒3、内转件4正反向转动的稳定性。
所述外辊筒3外端与轴筒部42外端间通过一圈滚珠34滑动抵接，与内齿圈齿轮结构配合进一步保证了内转件4转动的稳定性。
当进行纤维牵伸定型时，电机8驱动外辊筒3转动，基于传动组件44的设置，内转件4作与外辊筒3转动方向相反的转动，叶片33和转叶部43起到同步反向搅拌的作用，能够使电热丝7加热产生的热量分布更均匀，从而保证热辊的温度稳定。当热辊温度过高需适当降温，可通过进管51向内转件4内通入冷却液或冷却气体，并自出管52流出，从而对外辊筒3内的过热气体进行快速热交换而快速降低温度。采用上述改进后的热辊组件进行牵伸定型后，使得热辊表面温度更加均匀稳定，纤维受热更均匀，从而降低了纤维的条干均匀率和毛丝、断头率，提升产品的力学性能。
对实施例1-8生产的中空皮芯凉感纤维进行性能测试，结果如表1所示。
在批量生产过程中，发现本发明方法生产的纤维良品率比常规母粒添加法生产的纤维良品率要高2.32％；此外，还发现实施例5-8生产的纤维条干均匀率分别比实施例1-4提高5.11％、5.06％、4.85％、5.08％，毛丝率分别降低8.14％、8.2％、8.09％、7.95％，断头率分别降低5.43％、5.52％、5.11％、5.06％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：以PA6为芯层成份、HDPE为皮层成份，将干燥后的PA6切片和HDPE切片分别输入不同螺杆挤出机中进行熔融挤压，所形成的两种熔体分别计量后输入纺丝组件中进行纺丝，获得的初生纤维经侧吹风冷却、上油、预网络、第一热辊和第二热辊牵伸、卷绕、冷盘冷却后，制成中空皮芯凉感纤维；芯层与皮层质量比为3:7-6:4。
2.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：纺丝组件包括复合喷丝板，所述复合喷丝板包括上下连接的分配板(1)和喷丝板(2)，所述分配板(1)包括位于中心的皮料分配孔(11)、与皮料分配孔(11)下端连通的皮料分配槽(12)、位于皮料分配孔(11)上部外圈的环形芯料分配槽(13)、圆周均布在分配板(1)内的芯管(14)，所述芯料分配槽(13)与各芯管(14)上下连通，所述喷丝板(2)包括圆周均布的喷丝孔(21)，所述皮料分配槽(12)与各喷丝孔(21)上下相对连通，所述芯管(14)穿出皮层槽(12)并一一对应伸入喷丝孔(21)，每个所述喷丝孔(21)均包括一对相互间隔且围成圆形的C形出料孔(211)。
3.如权利要求2所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：所述皮料分配孔(11)直径为10mm，所述芯管(14)外径为1.26mm，芯管(14)内径为0.9mm；喷丝孔(21)的一对所述出料孔(211)的端部间距为0.1mm，出料孔(211)的外圈半径为0.5mm、内圈半径为0.38mm。
4.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：PA6切片在95℃下干燥至水分含量<200ppm。
5.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：HDPE切片在60℃下干燥至水分含量<80ppm。
6.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：PA6切片的熔体挤出温度为260-275℃，HDPE切片熔体挤出温度为240-260℃。
7.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：所形成的HDPE熔体密度为0.7g/ml、PA6熔体密度为1.0g/ml。
8.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：纺丝温度为270-275℃。
9.如权利要求1所述一种中空皮芯凉感纤维的加工方法，其特征在于：侧吹风温度为18-22℃，风速为0.6-0.8m/s；上油率为0.8-1.2％；预网络压力为0.08-0.15MPa；第一热辊速度为800-1200m/min，温度为72-83℃；第二热辊速度为3300-3900m/min，温度为120-130℃；卷绕速度为3200-3800m/min。
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