专利名称：一种多孔微细旦锦纶6预取向丝、制备方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子聚合物的熔融纺丝技术，特别涉及一种制备多孔微细旦锦纶6预取向丝的工艺及其设备。
背景技术：
常规品种的锦纶6预取向丝可被加工成全拉伸丝、假捻变形丝和喷气变形丝，具有一系列的优良性能，被广泛应用于人民的生活和社会经济的各个方面，其主要用途可分为三大领域，即服装用，产业用和装饰地毯用。服装用主要是作为衣料，在运动衣、游泳衣、 健美服、袜类等方面占有稳定的市场，并日益发展；产业用涉及工农业、交通运输业、渔业等领域；在地毯方面主要用于家居、宾馆、车内装饰等领域。
目前，国内外主要采用高速纺丝技术途径来制备获得锦纶6预取向丝常规品种， 存在着一些不足，如单丝纤度粗、抗静电性、染色性及吸湿保湿性、透气干爽性较差，手感柔软性亦较差等，严重影响了它的穿着舒适性。因此，如何利用现有FDY设备生产性能稳定的且可柔性化操作的多孔微细旦锦纶6 POY对于发展化纤企业具有重大意义。发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，通过改造FDY设备生产和调整生产工艺，提供一种具有超高延伸性能、易染勻染、均勻上染率和高显色性、柔韧性好的功能化多孔微细旦锦纶6预取向丝，及其工艺和设备。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种多孔微细旦锦纶6预取向丝，规格为75dtex/144f 110dtex/144f，它包括质量分数为0. 5 5. 0%的添加剂，所述的添加剂为甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的纳米随机共聚物，按重量百分比，甲基丙烯酸酯的含量为75 85%，马来酸酐的含量为10 12%，其余为苯已烯；预取向丝的断裂强度为 3. 45 士 0.25 cN/dex，断裂伸长率为 80 士 20 %。
一种制备本发明所述的多孔微细旦锦纶6预取向丝的设备，基于生产常规品种的 FDY设备，包括预结晶、干燥、螺杆熔融挤压装置，纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板纺丝装置，冷却固化装置和卷绕成形装置；在所述螺杆熔融挤压装置的进料口上安装添加剂注入器；所述的冷却固化装置为徐冷和环吹风冷却；在喷丝板的下方安装徐冷加热器，加热区域高度为100 120mm ；徐冷加热器的下方安装环吹风冷却装置；上油集束油架安装在环吹风冷却装置的下方，离开喷丝板的距离为800士50 mm处；卷绕成形装置包括第一、第二导丝辊，预网络器和卷绕机，所述的预网络器置于第一导丝辊与第二导丝辊的中间。
—种制备本发明所述的多孔微细旦锦纶6预取向丝的方法，包括切片干燥、熔融挤压、熔体挤出、冷却固化、油嘴上油和卷绕成形工序，工艺条件如下1、在锦纶6切片中加入质量分数为0. 5 5. 0%的添加剂，所述的添加剂为甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的纳米随机共聚物，按重量百分比，甲基丙烯酸酯的含量为75 85%，马来酸酐的含量为10 12%，其余为苯已烯；2、切片与添加剂在螺杆中充分混合后，采用5级螺杆熔融挤压工艺，5级螺杆的温度分别为 248士2°C、258士2°C、260士2°C、259士2°C和 259士2°C ；3、熔体经喷丝板挤出成为熔体细流后，采用徐冷和环吹风冷却工艺凝固成为丝条；徐冷装置的加热温度为230士2°C ；环吹风的工艺条件为压力550Pa，风温21 士2°C，湿度 90 士 5%，风速 0. 40 0. 50 m/s ；4、经喷嘴上油集束后的丝束输入速度为3945 4455m/min的第一导丝辊，经压力为0.7士0.05 bar的预网络器进行预网络后，再进入速度为4050 4565 m/min的第二导丝辊，导丝辊为冷辊；以4000 4500 m/mi的卷绕速度进行卷绕成型，制成规格为 75dtex/144f 110dtex/144f的多孔微细旦锦纶6预取向丝丝饼。
本发明的原理是采用常规的聚酰胺6 (锦纶6)原料，在原料中加入添加剂，使其勻细地分布于聚酰胺6 (锦纶6)熔体中，所产生的作用是(1)破坏纤维中分子结构有序排列的规整性，降低大分子的取向度和结晶度；(2)在聚酰胺6 (锦纶6)分子链上对取向和结晶形成位阻，在高速纺丝速度下获得低结晶速率和低取向速率的超分子结构，使高速纺丝线上纤维取向和结晶发展得到有效的抑制，可以控制纺程应力和纤维的取向、结晶度； (3)在纤维形成的过程中形成微纤维结构，使这些微纤维部分地吸收高卷绕速度下多余的纺程应力，从而使在高卷绕速度下的取向和结晶得到了抑制。在此条件下，采用合适的纺丝和拉伸成形工艺条件，在纤维形成的过程中形成微纤维，所添加的微纤维部分地吸收高卷绕速度下多余的纺程应力，同时，聚酰胺6 (锦纶6)基体中的应力有效地减少，因此，在高卷绕速度下的取向和结晶通过添加剂得到了抑制。在本发明技术方案中，可根据添加剂的添加量来调整和控制加工过程中结晶、取向的超分子结构，采用合理的工艺条件，实现获得具有超高延伸性能、易染勻染、均勻上染率和高显色性、柔韧性好等性能优良的功能化细旦、微细旦、超细旦锦纶6系列产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是1、本发明选择了一种高效、低价的聚合物添加剂，采用合理的添加速率和最佳添加量， 改进了装置及相关的生产工艺条件，有效地控制了喷丝头拉伸成形过程中聚集态结构调整、高次取向和结晶的超分子结构；同时，通过改造FDY设备生产，进一步提高熔体混合均勻性和压力稳定性，有效调整和控制丝条的卷绕张应力和条干不均勻率，提高多孔微细旦锦纶6 POY的后拉伸性能。
3、本发明合理利用了现有的FDY设备资源，通过丝路调整的柔性化设计和合理选择最佳的工艺条件，生产75dtex/144f 110dtex/144f多孔微细旦锦纶6预取向丝产品， 具有生产成本低、产量高、生产易于控制，产品质量好、附加值高等特点。提供的产品比表面积较高，其纤维结构体有毛细芯吸作用而形成吸水导湿功能、具有较好的超高仿真丝效果， 使其织物具有吸湿透气、缩水率低、着色强、折迭性好、耐腐性强、触感丰满柔软、易洗快干、 免烫、悬垂性佳、舒适性好等优良性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步的描述。
实施例1本实施例提供一种75dtex/144f多孔微细旦锦纶6预取向丝。它基于生产常规品种的FDY设备，包括预结晶、干燥、螺杆熔融挤压装置，在螺杆熔融挤压装置的进料口上安装添加剂注入器，纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板纺丝装置，在喷丝板的下方安装徐冷加热器，加热区域高度为100 120mm ；徐冷加热器的下方安装环吹风冷却装置；上油集束油架安装在环吹风冷却装置的下方，离开喷丝板的距离为800士50 mm处；卷绕成形装置包括第一、第二导丝辊，预网络器和卷绕机，所述的预网络器置于第一导丝辊与第二导丝辊的中间。
生产工艺及条件如下锦纶6切片相对黏度为2. 70 3. 10，相对分子量为16000 18000，切片在145°C下预结晶30分钟左右，送至干燥塔内干燥6 8小时，干燥温度为155°C，保证切片含水率小于 30ppm，干燥后的锦纶6干切片进入螺杆，在锦纶6切片中加入质量分数为0. 5%的添加剂， 所述的添加剂为甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的纳米随机共聚物，按重量百分比，甲基丙烯酸酯的含量为75%，马来酸酐的含量为10%，其余为苯已烯；切片与添加剂在螺杆中充分混合后，采用5级螺杆熔融挤压工艺，加热熔融，经混合、计量、过滤后进入纺丝箱体， 经计量泵、纺丝组件、喷丝板挤出成为熔体细流，经徐冷并在环吹风冷却空气中凝固成为丝条，然后经喷嘴上油集束、纺丝甬道被牵引到第一导丝辊，然后进行预网络后再被牵引到第二导丝辊，以4000m/min速度经卷绕装置进行卷绕成型，制成75dtex/144f多孔微细旦锦纶 6预取向丝(POY)丝饼。
75dtex/144f多孔微细旦锦纶6预取向丝工艺参数见表1 ； 75dtex/144f多孔微细旦锦纶6 POY性能见表2。
表 1权利要求
1.一种多孔微细旦锦纶6预取向丝，规格为75dtex/144f 110dtex/144f，其特征在于它包括质量分数为0. 5 5. 0%的添加剂，所述的添加剂为甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的纳米随机共聚物，按重量百分比，甲基丙烯酸酯的含量为75 85%，马来酸酐的含量为10 12%，其余为苯已烯；预取向丝的断裂强度为3. 45士0. 25 cN/dex，断裂伸长率为 80士20 %。
2.一种制备如权利要求1所述的多孔微细旦锦纶6预取向丝的设备，基于生产常规品种的FDY设备，包括预结晶、干燥、螺杆熔融挤压装置，纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板纺丝装置，冷却固化装置和卷绕成形装置，其特征在于在所述螺杆熔融挤压装置的进料口上安装添加剂注入器；所述的冷却固化装置为徐冷和环吹风冷却；在喷丝板的下方安装徐冷加热器，加热区域高度为100 120mm ；徐冷加热器的下方安装环吹风冷却装置；上油集束油架安装在环吹风冷却装置的下方，离开喷丝板的距离为800士50 mm处；卷绕成形装置包括第一、第二导丝辊，预网络器和卷绕机，所述的预网络器置于第一导丝辊与第二导丝辊的中间。
3.一种制备如权利要求1所述的多孔微细旦锦纶6预取向丝的方法，包括切片干燥、熔融挤压、熔体挤出、冷却固化、油嘴上油和卷绕成形工序，其特征在于工艺条件如下(1)在锦纶6切片中加入质量分数为0.5 5. 0%的添加剂，所述的添加剂为甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的纳米随机共聚物，按重量百分比，甲基丙烯酸酯的含量为75 85%，马来酸酐的含量为10 12%，其余为苯已烯；(2)切片与添加剂在螺杆中充分混合后，采用5级螺杆熔融挤压工艺，5级螺杆的温度分别为 248士2°C、258士2°C、260士2°C、259士2°C和 259士2°C ；(3)熔体经喷丝板挤出成为熔体细流后，采用徐冷和环吹风冷却工艺凝固成为丝条； 徐冷装置的加热温度为230士2°C ；环吹风的工艺条件为压力550Pa，风温21 士2°C，湿度 90 士 5%，风速 0. 40 0. 50 m/s ；(4)经喷嘴上油集束后的丝束输入速度为3945 4455m/min的第一导丝辊，经压力为0.7士0.05 bar的预网络器进行预网络后，再进入速度为4050 4565 m/min的第二导丝辊，导丝辊为冷辊；以4000 4500 m/mi的卷绕速度进行卷绕成型，制成规格为 75dtex/144f 110dtex/144f的多孔微细旦锦纶6预取向丝丝饼。
全文摘要
本发明涉及一种高分子聚合物的熔融纺丝技术，提供一种多孔微细旦锦纶6预取向丝、制备工艺及其设备。在螺杆熔融挤出步骤中加入以甲基丙烯酸酯、马来酸酐和苯已烯的随机共聚物添加剂；得到的预取向丝的断裂强度为3.45±0.25cN/dex，断裂伸长率为80±20%。本发明改进了常规的FDY设备及相关的生产工艺条件，有效地控制了喷丝头拉伸成形过程中聚集态结构调整、高次取向和结晶的超分子结构，进一步提高熔体混合均匀性和压力稳定性，有效调整和控制丝条的卷绕张应力和条干不均匀率，提高多孔微细旦锦纶6POY的后拉伸性能。该技术方案提供的产品可达到企业利益的最大化。
文档编号D01D13/00GK102517679SQ201110432639
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者李海涛, 管新海, 赵广兵 申请人:苏州大学