一种聚酰胺着色纤维的制备方法及设备与流程

本发明涉及聚酰胺纤维领域，具体讲，涉及一种聚酰胺着色纤维的制备方法及设备。

背景技术：

聚酰胺(polyamide，简称pa)纤维以其优良的强度、耐磨性、弹性回复率、湿吸收性等均在服装和产业用途方向有重要用途。聚酰胺纤维单体是一种呈白色片状结晶体，通过聚合后可以制成高分子材料，经纺丝后可制成无色透明单丝。原液着色纤维就是先对聚酰胺熔体着色后再进行纺丝而成的纤维，与常规染色方法相比，原液着色纤维不再需要进行后道染色，降低了纤维色丝的生产成本，减少了水和能源的消耗，节能减排优势明显，同时，原液着色技术生产的着色纤维颜色均匀、色牢度高，原液着色技术符合循环经济发展的要求。

目前，聚酰胺原液着色技术主要还是参照pet纤维和pp纤维的色母粒注入技术，存在着准确度和精密度低,不均匀度差等缺陷。

鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的首要发明目的在于提出一种聚酰胺着色纤维的制备方法

本发明的第二发明目的在于提出制备聚酰胺着色纤维的设备。

为了完成本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明涉及一种聚酰胺着色纤维的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

将聚酰胺主料经主料螺杆挤出机制备成主料熔体；将聚酰胺母粒和染料经母粒螺杆挤出机制备成母粒熔体；

所述主料熔体与所述母粒熔体同时经过熔体管道混合后，进入动态混合器再次进行混合，得到混合熔体；

所述混合熔体进行纺丝，得到所述聚酰胺着色纤维。

优选的，所述聚酰胺选自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一种；所述聚酰胺主料选自聚酰胺切片。

优选的，所述聚酰胺母粒和/或所述染料经干燥后进入所述母粒螺杆挤出机。

优选的，所述主料熔体与所述母粒熔体的质量比为90～99：1～10。

优选的，所述主料螺杆挤出机以固定流速挤出所述主料熔体，控制所述母粒熔体的添加量。

优选的，所述主料螺杆挤出机的挤出温度为250～280℃，优选260～270℃；所述母粒螺杆挤出机的挤出温度为250～280℃，优选260～270℃。

优选的，所述动态混合器的混合温度为250～280℃，优选260～270℃；所述动态混合器的转速为10～50转/分钟，优选20～30转/分钟。

本发明还涉及一种用于制备聚酰胺着色纤维的设备，所述设备包括主料螺杆挤出机、母粒螺杆挤出机、熔体管道、动态混合器和纺丝组件，

所述主料螺杆挤出机的输出端和所述母粒螺杆挤出机的输出端与所述熔体管道的一端连接，

所述熔体管道的另一端与所述动态混合器的输入端相连接，

所述动态混合器的输出端与所述纺丝组件相连接。

优选的，所述设备还包括母粒储存部件和母粒干燥器，所述母粒储存部件与所述母粒干燥器连接后，再连接于所述母料螺杆挤出机上；所述设备还包括主料储存部件，所述主料储存部件连接于所述主料螺杆挤出机上。

优选的，所述母粒螺杆挤出机与所述熔体管道之间的连接管路上设置有母粒熔体计量泵。

优选的，所述动态混合器为球窝型动态混合器。

本发明的技术方案至少具有以下有益的效果：

本发明的制备工艺不仅保证了母粒熔体计量精确度，并且提高了主料熔体与母粒熔体混合均匀度，所制备产品的着色均匀度5.0级，m率≥99％，全面提升了原液着色聚酰胺纤维产品的质量稳定性。

附图说明

图1为本申请某一具体实施方式的用于制备聚酰胺着色纤维设备的结构示意图；

其中：

1-母粒储存部件；

2-主料储存部件；

3-母粒干燥器；

4-氮气管；

5-母粒下料阀；

6-母粒螺杆挤出机；

7-主料下料阀；

8-玻璃视镜；

9-膨胀节；

10-母粒熔体计量泵；

11-主料螺杆挤出机；

12-动态混合器；

13-纺丝头计量泵；

14-纺丝箱体；

15-熔体管道。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明涉及一种聚酰胺着色纤维的制备方法，至少包括以下步骤：

步骤一、将聚酰胺主料加入主料螺杆挤出机，通过挤出制备成主料熔体；将聚酰胺母粒和染料同时加入母粒螺杆挤出机，经挤出制备成母粒熔体；

步骤二、主料熔体与母粒熔体同时经过熔体管道进行初步混合，进入动态混合器再次进行二次混合，得到混合熔体；

步骤三、混合熔体进行纺丝，得到聚酰胺着色纤维。

本发明通过采用将主料和母粒分别制备成熔体后，再进行二次混合的方法。首先，采用将主料和母粒分别制备成熔体的方法，通过控制熔体的投料量从而保证母粒熔体计量精确度；其次，采用二次混合的方法，确保了高聚物熔体混合绝对均匀，确保纺丝无色差，全面提升了原液着色聚酰胺纤维产品的质量稳定性。

作为本发明制备方法的一种改进，聚酰胺选自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一种；优选的，聚酰胺选自pa6。

作为本发明制备方法的一种改进，聚酰胺主料选自聚酰胺切片，采用聚酰胺切片具有操作简单方便的优势，并且更加节能、环保。

作为本发明制备方法的一种改进，聚酰胺母粒和/或染料先经干燥后，再进入母粒螺杆挤出机。优选的，将聚酰胺母粒和染料都进行干燥。

作为本发明制备方法的一种改进，主料熔体与母粒熔体的质量比为90～99：1～10，优选为93～97：3～7；更优选为94～97：4～6；进一步优选为95：5。本申请通过控制主料熔体与母粒熔体的质量比可灵活生产出不同风格的着色纤维，满足不同客户的需求。

作为本发明制备方法的一种改进，由于主料熔体的投料量大，因此，主料螺杆挤出机以固定流速将主料熔体挤出，通过母粒熔体计量泵对母粒熔体的添加量进行控制，母粒熔体计量精度可控制在0.1％以内，从而实现了连续生产，避免了分批次生产造成的不同批次之间的色差问题。

作为本发明制备方法的一种改进，聚酰胺母粒与染料的质量比为6～8:2～4；优选7:3，染料可选用常用的聚酰胺染料。

作为本发明制备方法的一种改进，主料螺杆挤出机的挤出温度为250～280℃，优选260～270℃，更优选为265℃。在该温度下，可将主料制备成稳定的熔体，用于下一步的混合。

作为本发明制备方法的一种改进，母粒螺杆挤出机的挤出温度为250～280℃，优选260～270℃，更优选为265℃。在该温度下，可将含有染料的母粒制备成稳定的熔体，用于下一步的混合。

作为本发明制备方法的一种改进，动态混合器优选为球窝型动态混合器；球窝型动态混合器可使两种熔体混合更均匀，确保产品零色差，5.0级判色标准m率可达100％。动态混合器的混合温度为250～280℃，优选260～270℃；动态混合器的转速为10～50转/分钟，优选20～30转/分钟。主料熔体和母料熔体首先汇集于熔体管道中进行了初步的混合后，再进入动态混合器中进行二次混合。在混合过程中，动态混合器内形成的导流通道，对混合熔体进行多次剪切分割，从而保证了混合绝对均匀。

本发明还涉及用于制备聚酰胺着色纤维的设备，其结构示意图如图1所示；设备包括主料螺杆挤出机11、母粒螺杆挤出机6、熔体管道15、动态混合器12和纺丝组件，

主料螺杆挤出机11的输出端和母粒螺杆挤出机6的输出端与熔体管道15的一端连接，从而可将主料熔体与母粒熔体输送到熔体管道15内；熔体管道有两个作用，首先，起到熔体的转运作用，将熔体汇集起来用于向动态混合器12转运，其次，还起到了初步混合的作用，由于从挤出机挤出的熔体具有较高的温度和自旋作用，因此，在熔体管道内可进行初步的混合；

熔体管道15的另一端与动态混合器12的输入端相连接，从而对经过初步混合的熔体进行完全、彻底的混合；

动态混合器12的输出端与纺丝组件相连接，采用纺丝组件进行纺丝，纺丝组件包括有纺丝箱体14，纺丝箱体内设置有纺丝头和纺丝头计量泵13。

作为本发明设备的一种改进，还包括母粒储存部件1和母粒干燥器3，母粒储存部件1与母粒干燥器3连接后，再连接于母料螺杆挤出机上。母粒干燥器3上设置有氮气管4，采用氮气进行干燥。母粒干燥器3与母料螺杆挤出机之间的的连接管路上设置有用于控制下料的母粒下料阀5。

作为本发明设备的一种改进，设备还包括主料储存部件2，主料储存部件2连接于主料螺杆挤出机11上。主料储存部件2与主料螺杆挤出机11之间的连接管路上设置有用于控制下料的主料下料阀7。主料储存部件2与主料螺杆挤出机11之间的连接管路上还可设置膨胀节9，用于吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化。主料储存部件2与主料螺杆挤出机11之间的连接管路上还可设置用于观察物料变化的玻璃视镜8。

作为本发明设备的一种改进，母粒螺杆挤出机6与熔体管道15之间的连接管路上设置有母粒熔体计量泵10，用于对母料熔体的投料量进行精细控制。

作为本发明设备的一种改进，动态混合器12为球窝型动态混合器，主料熔体与母粒熔体经过球窝型动态混合器，使得主料熔体与母粒熔体在动态混合器中实现物料的重新排列和分配界面面积远远大于一般的剪切流动，还能使熔体在流动过程中产生数倍于一般剪切流动的形变能力，从而大大提高熔体分布混合和分散混合的效果。

实施例1

采用图1所示的设备进行制备，具体的工艺步骤和条件为：

1、将pa6切片经主料螺杆挤出机制备成主料熔体，主料螺杆挤出机的挤出温度为265℃；

2、将pa6母粒和染料干燥，将pa6母粒和染料经母粒螺杆挤出机制备成母粒熔体；母粒螺杆挤出机的挤出温度为265℃；

3、主料熔体以固定流速流入熔体管道中，同时通过母粒熔体计量泵控制母粒熔体的添加量，控制主料熔体与母粒熔体的质量比为95：5；母粒熔体计量精度可控制在0.1％以内；

4、主料熔体与母粒熔体同时经过熔体管道进行初步混合；

5、经过初步混合的熔体进入球窝型动态混合器再次进行二次混合，动态混合器的温度为265℃，转速为25转/分钟，得到混合熔体；

6、混合熔体进行纺丝，得到聚酰胺着色纤维。

实施例2

采用图1所示的设备进行制备，具体的工艺步骤和条件为：

1、将pa6切片经主料螺杆挤出机制备成主料熔体，主料螺杆挤出机的挤出温度为260℃；

2、将pa6母粒和染料干燥，将pa6母粒和染料经母粒螺杆挤出机制备成母粒熔体；母粒螺杆挤出机的挤出温度为260℃；

3、主料熔体以固定流速流入熔体管道中，同时通过母粒熔体计量泵控制母粒熔体的添加量，控制主料熔体与母粒熔体的质量比为90：10；母粒熔体计量精度可控制在0.1％以内；

4、主料熔体与母粒熔体同时经过熔体管道进行初步混合；

5、经过初步混合的熔体进入球窝型动态混合器再次进行二次混合，动态混合器的温度为260℃，转速为30转/分钟，得到混合熔体；

6、混合熔体进行纺丝，得到聚酰胺着色纤维。

实施例3

采用图1所示的设备进行制备，具体的工艺步骤和条件为：

1、将pa6切片经主料螺杆挤出机制备成主料熔体，主料螺杆挤出机的挤出温度为270℃；

2、将pa6母粒和染料干燥，将pa6母粒和染料经母粒螺杆挤出机制备成母粒熔体；母粒螺杆挤出机的挤出温度为270℃；

3、主料熔体以固定流速流入熔体管道中，同时通过母粒熔体计量泵控制母粒熔体的添加量，控制主料熔体与母粒熔体的质量比为99：1；母粒熔体计量精度可控制在0.1％以内；

4、主料熔体与母粒熔体同时经过熔体管道进行初步混合；

5、经过初步混合的熔体进入球窝型动态混合器再次进行二次混合，动态混合器的温度为260℃，转速为35转/分钟，得到混合熔体；

6、混合熔体进行纺丝，得到聚酰胺着色纤维。

对比例1

1、将pa6切片称重后加入反应釜，将pa6母粒和染料干燥后称重后加入也反应釜；

2、将反应釜加热至265℃制备得到混合物熔体；

3、混合物熔体经过熔体管道进行初步混合；

4、经过初步混合的熔体进入球窝型动态混合器再次进行二次混合，动态混合器的温度为265℃，转速为25转/分钟，得到混合熔体；

5、混合熔体进行纺丝，得到聚酰胺着色纤维。

对比例2

采用实施例1的方法进行制备，区别在于，不进行二次混合。

对比例3

采用实施例1的方法进行制备，区别在于，在步骤3中，主料熔体与母粒熔体的质量比为85：15。

对比例4

采用实施例1的方法进行制备，区别在于，在步骤1中，主料螺杆挤出机的挤出温度为245℃；在步骤2中，母粒螺杆挤出机的挤出温度为245℃；在步骤5中，动态混合器的温度为245℃。

对比例5

采用实施例1的方法进行制备，区别在于，在步骤1中，主料螺杆挤出机的挤出温度为285℃；在步骤2中，母粒螺杆挤出机的挤出温度为285℃；在步骤5中，动态混合器的温度为285℃。

对比例6

采用实施例1的方法进行制备，区别在于，在步骤5中，不采球窝型动态混合器，采用行星齿轮动态混合器。

采用染色均匀度方法(astmz7667—1999)测定上述制备方法制备得到聚酰胺着色纤维的着色均匀度，采用5级判色标准方法测定m率，实验结果过如表1所示。

其中，m率的计算方法为：

表1

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围准。