專利名稱：超細旦聚酰胺短纖維及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)纖維，具體地說是一種超細旦聚酰胺短纖維及其生產(chǎn) 方法。
技術(shù)背景海島型復(fù)合纖維是制造超細纖維的新技術(shù)，它是一種聚合物以多個極細的 微纖(稱之為島)的形式分布在另一種聚合物(稱之為海)之中。該類纖維做 成機織物或針織物后，將海組分溶解，留在織物中的島組分微纖就成為超細纖 維。海島型復(fù)合纖維由兩種聚合物通過雙螺桿復(fù)合紡絲機分別熔融，進入海島 型噴絲組件，通過各自的流道，在噴絲孔入口處匯合， 一并擠出成型。用海島 法生產(chǎn)滌綸、錦綸等超細纖維，早在二十世紀七十年代就已有生產(chǎn)。但到二十 世紀后期，由于水溶性聚酯的合成，使海組分的溶解比較方便，因此海島纖維的發(fā)展比較迅速。這種化纖新產(chǎn)品，纖維很細，島分離后單絲纖度可達到0.1dtex 以下，所得合成革、人工皮革、機織物和針織物特別柔軟，是仿鹿皮革、桃皮 絨等高級紡織品的重要原料。聚酰胺纖維(錦綸)具有優(yōu)越的物理性能，廣泛應(yīng)用于針織內(nèi)衣、連褲襪、 彈性絲襪、運動衣、緊身衣、襪口等領(lǐng)域。它是聚酰胺通過干法紡絲法制成的 纖維。1970年日本的東麗公司研制了聚酰胺為島聚酯為海的超細纖維復(fù)合紡絲 技術(shù)。近年來，這一工藝日趨成熟，其優(yōu)點是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，海組分溶解充分。 然而，由于在后續(xù)的減量工藝中，聚酯經(jīng)過堿液溶解后生成對本二甲酸，回收 困難，造成大量有機物的排放和環(huán)境污染，已經(jīng)成為這一技術(shù)的最大障礙。日 本可樂麗公司研制了聚酰胺為島聚酯為海的超細纖維混合烙融紡絲技術(shù)，這種 技術(shù)將兩種組分混合后進入同一根螺桿，通過不同的混合程度形成海島結(jié)構(gòu)， 這種技術(shù)的島結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定造成物理性能指標(biāo)不穩(wěn)定和減量后纖維的染色性能 差，島組分(有效組分)含量低于60%(超過60%將無法形成清晰的海島結(jié)構(gòu))。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種超細旦聚酰胺短纖維及其生產(chǎn)方法，使海島纖維結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定，物性穩(wěn)定，容易染色，海島組分的有效成分含量提高。所述纖維是一種以低密度聚乙烯為海的組分、聚酰胺為島的組分的海島型 短纖維，其特征是聚酰胺和低密度聚乙烯的重量比為1: 0.4~2.3，其島分離后 單絲纖度為0.05 0.3dtex。海島型單絲纖度為3.0~6.0 dtex，纖維斷裂強度為2.2~4.2CN/dtex，斷裂伸 長率為100-160%。一種超細旦聚酰胺短纖維的制造方法，其特征是所述方法包括如下步驟 步驟一，紡絲采用雙螺桿海島型復(fù)合紡絲法，將熔融的聚酰胺經(jīng)海島型 紡絲板成為多股細流在噴絲孔入口處被熔融的低密度聚乙烯分別包裹、擠出，形成絲束；其中聚酰胺與低密度聚乙烯重量比h 0.4 2.3;步驟二，冷卻噴絲頭環(huán)吹風(fēng)裝置，吹出的風(fēng)的溫度是20 25'C 步驟三，上油巻繞冷卻后的絲束通過導(dǎo)絲盤后，在上油盤上上油，然后 再在巻繞盤上巻繞；其中，導(dǎo)絲盤速度300~800m/min，上油盤轉(zhuǎn)速18~20r/min， 上油時所用的油劑為4~5%丙綸油劑的水溶液，巻繞速度300~800m/min。步驟四，集束上油后的絲束再通過集束架集束，集束后絲束的旦數(shù)為4~4.5 萬旦；步驟五，浸油絲束經(jīng)集束后再經(jīng)浸油槽浸油，浸油槽中的油劑是含有4~5% 的丙綸油劑的水溶液，單位為重量百分數(shù)；步驟六，拉伸經(jīng)過浸油后的絲束再在空氣介質(zhì)中進行拉伸，拉伸時，第 一牽伸輥速度18~22m/min，第二牽伸輥速度60 90m/min，牽伸倍數(shù)2.5 4倍；步驟七，巻曲拉伸后的絲束再經(jīng)65 7(TC預(yù)熱，然后在巻曲機上巻曲，巻 曲機速度60~70m/min,巻曲后的絲束在室溫下冷卻；步驟八，松弛熱定型巻曲后的絲束在定型機內(nèi)，70 75。C下松弛熱定型， 時間8-12min;步驟九，切斷松弛熱定型后的絲束在切斷機上按照要求的長度切斷，切 斷機速度為25m/min，切斷長度為38~64mm。所述的紡一絲步驟中，熔融聚酰胺的一螺桿壓力為60~90 kg/cm2，轉(zhuǎn)速 10~20r/min，熔融紡絲溫度為220~270°C ;熔融低密度聚乙烯的螺桿壓力為40~60 kg/cm2，轉(zhuǎn)速為20~30r/min，烙融紡絲溫度為170~275°C ，紡絲速度 300 800m/min。本發(fā)明具有如下優(yōu)點① 本發(fā)明采用復(fù)合紡生產(chǎn)聚酰胺超細短纖維，比混合熔融法生產(chǎn)的海島纖 維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，物性穩(wěn)定，容易染色，海島組分(有效成分)含量提高。② 本發(fā)明采用復(fù)合紡生產(chǎn)聚酰胺超細短纖維比聚酰胺/聚酯復(fù)合短纖維減 量成本低，回收的聚乙烯可實現(xiàn)再利用，并且大量減少有機物的排放。③ 本發(fā)明所得到的聚酰胺海島復(fù)合短纖維性能，可滿足一般短纖維紡織后 加工的需要，開發(fā)聚酰胺短纖維及其混紡紗線的新型紡織材料，并可生產(chǎn)非織 造布，擴大了聚酰胺機織物、針織品、仿鹿皮、人造皮革等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。④ 本發(fā)明的制備方法簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖l是本發(fā)明的工藝路線圖。
具體實施方式
本發(fā)明的超細旦聚酰胺短纖維由聚酰胺為島組分，低密度聚乙烯為海組分 構(gòu)成的超細旦聚酰胺復(fù)合短纖維，聚酰胺和低密度聚乙烯的重量比為1:0.4~2.3。 島分離后該纖維的單絲纖度為0.05 0.3dtex。本發(fā)明采用的雙螺桿海、島復(fù)合短纖維紡絲方法，在兩種聚合物熔體加工 中，聚酰胺熔體被聚乙烯熔體包圍，在每一根復(fù)合纖維中，聚酰胺熔體被分割 為十多股至數(shù)十股連續(xù)細流，由形成島的噴絲板的針管數(shù)量決定股數(shù)，每股細流在聚乙烯熔體的包圍之中。另一萬面，由于非彈性的聚乙烯成份的摻入，使 聚酰胺纖維的高回彈性在拉伸過程中產(chǎn)生的高張力得以緩解，有利于纖維拉伸 變細。本發(fā)明在原料組分的匹配方面，選擇低密度聚乙烯為海的組分，可以用 甲苯為溶劑，進行萃取，而該溶劑對聚酰胺沒有影響，同時在紡絲過程中兩組 分不發(fā)生反應(yīng)，而且紡絲溫度方面比較接近。(1) 本發(fā)明的工藝路線如圖l所示。(2) 原科本發(fā)明采用的原料是聚酰胺6切片(PA6)作為島組分。切片相對粘度2.80， 密度1.14g/cm3，熔點215 225t:。海組分的選擇條件是①易溶解于某種溶劑中，但該溶劑不溶解聚酰胺；② 與聚酰胺不發(fā)生反應(yīng)；③紡絲溫度與聚酰胺接近。根據(jù)以上要求選擇。根據(jù)試 驗情況，采用熔融指數(shù)為26 50的低密度聚乙烯切片，熔點108°C，軟化點8CTC， 密度0.92g/cm3。(3) 紡絲設(shè)備-本發(fā)明使用雙螺桿復(fù)合紡絲機試驗，海島紡絲板可按需調(diào)整其板徑、孔徑、 孔數(shù)和島數(shù)。在實施例中采用的規(guī)格孔徑x孔數(shù)x島數(shù)為0.3x16x16 (mm)。螺 桿各區(qū)和箱體溫度自動控制。螺桿和計量泵由變頻調(diào)速控制。(4) 工藝參數(shù)① 切片干燥聚酰胺切片使用真空干燥箱，干燥溫度卯 95。C;真空度6xl0，a，時間48小時。切片含水率控制在0.01%以下； 低密度聚乙烯切片由于聚乙烯本身不含水，為了確保紡絲順利進行，用 7(TC熱風(fēng)干燥數(shù)小時，將切片表面吸附的水分去除。② 紡絲工藝參數(shù)原料重量配比聚酰胺凍乙烯重量比為l: 0.4~2.3; 計量泵規(guī)格0.6ml/rep;計量泵轉(zhuǎn)速根據(jù)成品纖度、原料配比、紡絲速度、拉伸倍率計算，聚酰 胺熔體密度以1.14g/cm3，聚乙烯熔體密度以0.85g/cm3計算；螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)熔體粘度情況，PA6螺桿壓力較高，調(diào)節(jié)到60~90 kg/cm2， 螺桿轉(zhuǎn)速10~20r/min。 LDPE螺桿壓力較低，調(diào)節(jié)到40 60kg/cm2，螺桿轉(zhuǎn)速為 20~30r/min;紡絲速度300~800m/min;紡絲溫度PA6為220~270°C;LDPE為170 275°C;冷卻溫度10~20°C。③ 巻繞工藝參數(shù)導(dǎo)絲盤速度300 800m/min;上油盤轉(zhuǎn)速18~20r/min;油劑濃度4 5M丙綸油劑的水溶液(w/w);巻繞速度300~800m/min。④后加工工藝參數(shù)集束旦數(shù)4 4.5萬旦；浸油槽油劑濃度4~5%丙綸油劑的水溶液(W/W);第一牽伸輥速度20m/min;第二牽伸輥速度60~90m/min;牽伸介質(zhì)空氣；牽伸溫度室溫；牽伸倍數(shù)2.5~4倍；巻曲預(yù)熱箱溫度65 70°C;巻曲機速度64m/min;巻曲冷卻油溫度室溫； 松弛熱定型溫度70~75°C;松弛熱定型時間10min; 切斷機速度25m/min; 切斷長度38 64mm。 (5)纖維成品性能① 單絲纖度(dtex) 3.0~6.0，島分離后單絲纖度為0.05 0.3dtex;② 斷裂強度(CN/dtex) 2.2~4.2;③ 斷裂伸長率(％) 120;⑦ 巻曲數(shù)(個/25mm) 11.5;⑧ 含水率(％) 0.98;⑨ 含油率(％) 1.1。通過下述實施例將有助于理解本發(fā)明，但并不能限制本發(fā)明的內(nèi)容。 下述實施例工藝如圖1所述，工藝參數(shù)除實施例描述外，同前的發(fā)明內(nèi)容所述。實施例lPA6/LDPE (MI-50)紡絲工藝PA6泵供量13.5g/min,熔融紡絲溫度220-270。C ，螺桿轉(zhuǎn)速12r/min，螺桿 壓力70kg/cm3。LDPE泵供量9.56g/mim，熔融紡絲溫度170~275°C，螺桿轉(zhuǎn)速21~22r/min， 螺桿壓力52~62kg/cm2。紡絲速度300m/min，在紡絲正常后，繼續(xù)提高紡絲速度至600m/min和 800m/min都能順利巻繞。當(dāng)紡絲速度提高到900m/min時出現(xiàn)毛絲，因此紡絲 速度應(yīng)控制在800m/min以下。上述300m/min紡速的巻繞絲，拉伸2.5倍，纖維斷裂強度為2.26CN/dtex， 斷裂伸長率為145.5%。拉伸3倍，纖維斷裂強度為2.73CN/dtex，斷裂伸長率為 121.7%。拉伸3.5倍，纖維斷裂強度為3.28CN/dtex，斷裂伸長率為105.7%。在上述拉伸范圍，纖維斷裂強度隨拉伸倍數(shù)增加而增強，而斷裂伸長隨拉伸倍數(shù)增加而下降。實施例2PA6/LDPE (MI=50)紡絲工藝PA6泵供量13.5g/min,熔融紡絲溫度220~270°C ，螺桿轉(zhuǎn)速12r/min，螺桿 壓力97kg/cm3。LDPE泵供量11.5g/min，熔融紡絲溫度170~275°C ，螺桿轉(zhuǎn)速29r/min，螺 桿壓力60kg/cm2。以上紡絲工藝拉伸3.5倍，纖維斷裂強度為3.05CN/dtex，斷裂伸長率為 122.7%。將以上巻繞絲集束成4萬旦，經(jīng)浸油槽(油劑濃度為8~10%)，進入一道 和二道牽伸輥進行室溫拉伸，然后絲束通過70。C預(yù)熱箱迸入巻曲機。巻曲絲束 通過鏈板干燥機在70 75r干燥溫度下松弛定型10分鐘，至切斷機切斷，巻曲 數(shù)為11.5個/25mm。 實施例3PA6/LDPE (MI=38)紡絲工芝PA6泵供量13g/min，熔融紡絲溫度220 270°C ，螺桿轉(zhuǎn)速12~13r/min，螺 桿壓力67kg/cm3。LDPE泵供量8.5g/min，熔融紡絲溫度170 275°C ，螺桿轉(zhuǎn)速29r/min，所得 纖維經(jīng)拉仲3.3倍，單絲纖度為6dtex,纖維斷裂強度為3.37CN/dtex，斷裂伸長 率為115.6%，該纖維PA6含量為60%，纖維強度較高，伸長率較大。產(chǎn)品經(jīng)甲 苯萃取，海組分溶解，島單絲纖度0.3dtex。 實施例4PA6/LDPE (MI=38)紡絲工藝PA6泵供量9.5g/min，熔融紡絲溫度190~245°C，螺桿轉(zhuǎn)速12r/min，螺桿 壓力58 kg/cm3。LDPE泵供量11.9g/min，熔融紡絲溫度190 275°C,螺桿轉(zhuǎn)速28r/min，螺 桿壓力46kg/cm2。上述巻繞絲，拉伸3倍，纖維斷裂強度為2.06CN/dtex。斷裂 伸長率為131.4%,該纖維PA6含量為44。/。，可以紡絲，但成品絲斷裂強度偏低。
權(quán)利要求
1、一種超細旦聚酰胺短纖維，所述纖維是一種以低密度聚乙烯為海的組分、聚酰胺為島的組分的海島型短纖維，其特征是聚酰胺和低密度聚乙烯的重量比為1∶0.4～2.3，其島分離后單絲纖度為0.05～0.3dtex。
2、 如權(quán)利要求1所述的超細旦聚酰胺短纖維，其特征是海島型單絲纖度為3.0~6.0 dtex，纖維斷裂強度為2.2~4.2CN/dtex，斷裂伸長率為100 160°/0。
3、 一種如權(quán)利要求1或2所述的超細旦聚酰胺短纖維的生產(chǎn)方法，其特征 是所述方法包括如下步驟步驟一，紡絲采用雙螺桿海島型復(fù)合紡絲法，將熔融的聚酰胺經(jīng)海島型 紡絲板成為多股細流在噴絲孔入口處被熔融的低密度聚乙烯分別包裹、擠出， 形成絲束；其中聚酰胺與低密度聚乙烯重量比l: 0.4~2.3;步驟二，冷卻噴絲頭環(huán)吹風(fēng)裝置，吹出的風(fēng)的溫度是20 25'C步驟三，上油巻繞冷卻后的絲束通過導(dǎo)絲盤后，在上油盤上上油，然后再在巻繞盤上巻繞；其中，導(dǎo)絲盤速度300~800m/min，上油盤轉(zhuǎn)速18~20r/min， 上油時所用的油劑為4~5%丙綸油劑的水溶液，巻繞速度300~800m/min。步驟四，集束上油后的絲束再通過集束架集束，集束后絲束的旦數(shù)為4 4.5 萬旦；步驟五，浸油絲束經(jīng)集束后再經(jīng)浸油槽浸油，浸油槽中的油劑是含有4~5% 的丙綸油劑的水溶液，單位為重量百分數(shù)；步驟六，拉伸經(jīng)過浸油后的絲束再在空氣介質(zhì)中進行拉伸，拉伸時，第 一牽伸輥速度18~22m/min，第二牽伸輥速度60~90m/min，牽伸倍數(shù)2.5 4倍；步驟七，巻曲拉伸后的絲束再經(jīng)65 7(TC預(yù)熱，然后在巻曲機上巻曲，巻 曲機速度60~70m/min，巻曲后的絲束在室溫下冷卻；步驟八，松弛熱定型巻曲后的絲束在定型機內(nèi)，70 75'C下松弛熱定型， 時間8 12min;步驟九，切斷松弛熱定型后的絲束在切斷機上按照要求的長度切斷，切 斷機速度為25m/min，切斷長度為38~64mm。
4、 如權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征是所—述的紡絲步驟中，熔融聚 酰胺的螺桿壓力為60-90 kg/cm2，轉(zhuǎn)速10~20r/min，熔融紡絲溫度為220~270°C; 熔融低密度聚乙烯的螺桿壓力為40 60kg/cm2，轉(zhuǎn)速為20~30r/min，熔融紡絲溫 度為170 275。C，紡絲速度300~800m/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)纖維，具體地說是一種超細旦聚酰胺短纖維及其生產(chǎn)方法。所述纖維是一種以低密度聚乙烯為海的組分、聚酰胺為島的組分的海島型短纖維，其特征是聚酰胺和低密度聚乙烯的重量比為1∶0.4～2.3，其島分離后單絲纖度為0.05～0.3dtex。海島型單絲纖度為3.0～6.0dtex，纖維斷裂強度為2.2～4.2CN/dtex，斷裂伸長率為100～160％。本發(fā)明可使海島纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，物性穩(wěn)定，容易染色，海島組分的有效成分含量提高。
文檔編號D01F8/06GK101333693SQ20081002155
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者劉安秦, 雷 尉, 李學(xué)彥, 石祥硌, 梅 金, 偉 陸, 顧宇霆 申請人:無錫雙象超纖材料股份有限公司