專利名稱：衛星型超細旦聚酰胺短纖維及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種化學纖維，具體地說是一種超細旦的聚酰胺復合短纖維和 制備方法。
技術背景海島型復合纖維是制造超細纖維的新技術，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。海島型復合纖維由兩種聚合物通過雙螺桿復合紡絲機分別熔融，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 法生產滌綸、錦綸等超細纖維，早在二十世紀七十年代就已有生產。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，因此海島纖維的發展比較迅速。這種化纖新產品，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)具有優越的物理性能，廣泛應用于針織內衣、連褲襪、 彈性絲襪、運動衣、緊身衣、襪口等領域。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合紡絲 技術。近年來，這一工藝日趨成熟，其優點是產品質量穩定，海組分溶解充分。 然而，由于在后續的減量工藝中，聚酯經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境污染，已經成為這一技術的最大障礙。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熔融紡絲技術，這種 技術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構， 這種技術的島結構不穩定造成物理性能指標不穩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構)。 發明內容本發明目的是提供一種衛星型超細旦聚酰胺短纖維及其生產方法。以增加 有效組份的含量；海組份的粘度，使島不容易粘連，并且在紡絲過程中改善可 紡性，使海組份和島組份不容易分離。按照本發明提供的技術方案，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，其特征是所述海組分是低密度聚乙烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍形成若干衛星島，所述衛星島的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1: 0.4~2.3，海組分中聚酰胺和低密 度聚乙烯的比例是l: 0.667-4，其島分離后的單絲纖度為0.05 0.3dtex，單位為重量比。海島型單絲纖度為3.0 6.0 dtex,纖維斷裂強度為2.2 5.2CN/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，其特征在于，步驟一，紡絲采用雙螺桿海島型復合紡絲法，將熔融的聚酰胺經海島型 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和聚酰胺得混合物 分別包裹、擠出的絲束步驟二，冷卻在噴絲頭環吹風，風溫，18 25°C;步驟三，上油巻繞在巻繞中，導絲盤速度300 1200m/min，上油盤轉速 18~20r/min，油劑為4~5%丙綸油劑的水溶液，巻繞速度300~1200m/min;步驟四，集束浸油在集束機構上對巻繞后的絲束進行集束，集束后絲束的旦數為4 4.5萬旦，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；步驟五，拉伸在空氣介質中進行拉伸，第一牽伸輥速度18 22m/min，第 二牽伸輥速度60~90m/min，牽伸倍數2.5-4倍；步驟六，巻曲；拉伸后的絲束再在巻曲機上進行巻曲，巻曲時，經65 70。C 預熱，巻曲機速度60 70m/min，然后室溫冷卻；步驟七，松弛熱定型巻曲后的絲束再在熱定型機上進行熱定型，溫度 70 75°C，時間8 12min;步驟八，切斷在切斷機將松弛熱定型后的絲束按照要求的規格切斷；所述海組分是低密度聚乙烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍 形成若干衛星島，所述衛星島的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1: 0.4-2.3，海組分中聚酰胺和低密度聚乙烯的比例是1: 0.667-4，其島分離后的 單絲纖度為0.05 0.3dtex，單位為重量比。所述的紡絲中，熔融島組分聚酰胺的螺桿壓力為60 90kg/cm2，轉速為 10~20r/min，熔融紡絲溫度為220~27(TC;熔融f，密度聚乙烯和聚酰胺混合物的 螺桿壓為45 65kg/cm2，轉速為20~30r/min，熔融紡絲溫度為170~275°C，紡絲 速度300 1100m/min。在切斷時，切斷機的速度為20~30m/min，切斷長度為38~64mm。本發明具有如下優點1、增加有效組份的含量；2、增加海組份的粘度，使島不容易粘連，并且在紡絲過程中增可紡性，使海組份和島組份不容易分離;3、本發明采用復合紡生產聚酰胺超細短纖維，比混合熔融法生產的海島纖維結構穩定，物性穩定，容易染色，海島組分(有效成分)含量提高。4、本發明釆用復合紡生產聚酰胺超細短纖維比聚酰胺/聚酯復合短纖維減量成本低，回收的聚乙烯可實現再利用，并且大量減少有機物的排放。5、本發明所得到的聚酰胺海島復合短纖維性能，可滿足一般短纖維紡織后加工的需要，開發聚酰胺短纖維及其混紡紗線的新型紡織材料，并可生產非織造布，擴大了聚酰胺機織物、針織品、仿鹿皮、人造皮革等領域的應用范圍。6、本發明的制備方法簡便，適合工業化生產。
圖l是本發明的工藝路線圖。
具體實施方式
本發明的所述纖維是一種以低密度聚乙烯和聚酰胺混合物為海的組分、聚 酰胺為島的組分的海島型短纖維，其特征是所述海組分是低密度聚乙烯與聚 酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍形成若干衛星島，所述衛星島的纖度 小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1: 0.4-2.3,海組分中聚酰胺和低密度 聚乙烯的比例是l: 0.667-4，其島分離后的單絲纖度為0.05 0.3dtex，單位為重海島型單絲纖度為3.0~6.0 dtex，纖維斷裂強度為2.2 4.5CN/dtex，斷裂伸 長率為100~160%。所述衛星型超細旦聚酰胺短纖維及其生產方法是采用雙螺桿海島型復合紡 絲法，將熔融的聚氨醋經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、擠出的絲束經冷卻、上油、導絲盤、巻繞、集束后， 再經浸油槽、進行拉伸、巻曲、松弛熱定型和切斷；所述海組分是低密度聚乙 烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍形成若干衛星島，所述衛星島 的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1: 0.4-2.3，海組分中聚酰胺和 低密度聚乙烯的比例是l: 0.667~4，其島分離后的單絲纖度為0.05 0.3dtex，單 位為重量比。本發明釆用的雙螺桿海、島復合短纖維紡絲方法，在兩種聚合物熔體加工 中，聚酰胺熔體被聚乙烯熔體包圍，在每一根復合纖維中，聚酰胺熔體被分割 為十多股至數十股連續細流，由形成島的噴絲板的針管數量決定股數，每股細 流在海組分熔體的包圍之中。本發明在原料組分的匹配方面，選擇低密度聚乙 烯為海的組分之一，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生反應，而且紡絲溫度方面比較接近。(1) 本發明的工藝路線如圖l所示。(2) 原科本發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215-225。C。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 與聚酰胺不發生反應；(D紡絲溫度與聚酰胺接近。根據以上要求選擇。根據試 驗情況，采用熔融指數為26~50的低密度聚乙烯切片，熔點108°C，軟化點80°C， 密度0.92g/cm3。(3) 紡絲設備本發明使用雙螺桿復合紡絲機試驗，海島紡絲板可按需調整其板徑、孔徑、 孔數和島數。在實施例中采用的規格孔徑x孔數x島數為0.3mmxl6xl6。螺桿 各區和箱體溫度自動控制。螺桿和計量泵由變頻調速控制。(4) 工藝參數 ①切片干燥聚酰胺切片使用真空干燥箱，干燥溫度90 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熱風干燥數小時，將切片表面吸附的水份去除。② 紡絲工藝參數原料重量配比聚酰胺/聚乙烯重量比為1: 0.4~2.3;計量泵規格0.6ml/rep;計量泵轉速根據成品纖度、原料配比、紡絲速度、拉伸倍率計算，聚酰胺熔體密度以U4g/cm3，聚乙烯熔體密度以0.85g/cm3計算；螺桿轉速根據熔體粘度情況，PA6螺桿壓力較高，調節到60-90 kg/cm2， 螺桿轉速10~20r/min。海組分LDPE和聚酰胺得混合物螺桿壓力較低，調節到 45~65kg/cm2，螺桿轉速為20~30r/min;紡絲速度300~1200m/min;紡絲溫度PA6為220-270°C;海組分為170~275°C;冷卻溫度10~20°C。③ 巻繞工藝參數 導絲盤速度..300~1200m/min; 上油盤轉速18~20r/min;油劑濃度4 5。/。丙綸油劑的水溶液(w/w); 巻繞速度300~1200m/min。④ 后加工工藝參數 集束旦數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; 牽伸介質空氣； 牽伸溫度室溫； 牽伸倍數2.5~4倍； 巻曲預熱箱溫度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lOmin; 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 5.2;③ 斷裂伸長率(％) 120; ⑥巻曲率(％) 11.8;⑦ 巻曲數(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明，但并不能限制本發明的內容。 下述實施例工藝如圖1所述，工藝參數除實施例描述外，同前的發明內容所述。實施例lPA6/LDPE+PA6 (LDPEMI=50)紡絲工藝PA6泵供量13.5g/min，熔融紡絲溫度220-270°C ，螺桿轉速12r/min,螺桿 壓力70kg/cm3。海組分(PA6: LDPE=1: 1)泵供量9.56g/mim，熔融紡絲溫度170~275°C， 螺桿轉速21~22r/min，螺桿壓力52~62 kg /cm2。紡絲速度300m/min,在紡絲正常后，繼續提高紡絲速度至900m/min和 1100m/min都能順利巻繞。當紡絲速度提高到1200m/min時出現毛絲，因此紡 絲速度應控制在llOOm/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3.09CN/dtex， 斷裂伸長率為140.0%。拉伸3倍，纖維斷裂強度為3.72CN/dtex，斷裂伸長率為 115.7%。拉伸3.5倍，纖維斷裂強度為4.48CN/dtex，斷裂伸長率為103.1%。在上述拉伸范圍，纖維斷裂強度隨拉伸倍數增加而增強，而斷裂伸長隨拉 伸倍數增加而下降。 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 ，螺桿轉速12r/min，螺桿 壓力97kg/cm3。海組分(PA6: LDPE=1: 2)泵供量11.5g/min，熔融紡絲溫度170~275°C， 螺桿轉速29r/min，螺桿壓力60 kg/cm2。以上紡絲工藝拉伸3.5倍，纖維斷裂強度為3.91CN/dtex，斷裂伸長率為 104.8%。將以上巻繞絲集束成4萬旦，經浸油槽(油劑濃度為4 5%)，進入一道 和二道牽伸輥進行室溫拉伸，然后絲束通過7(TC預熱箱迸入巻曲機。巻曲絲束 通過鏈板干燥機在70 75'C干燥溫度下松弛定型10分鐘，至切斷機切斷，巻曲 數為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 ，螺桿轉速12~13r/min，螺 桿壓力67kg/cm3。海組分(PA6: LDPE=1: 1)泵供量8.5g/min，熔融紡絲溫度170-275°C， 螺桿轉速29r/min，所得纖維經拉仲3.3倍，單絲纖度為6dtex，纖維斷裂強度為 4.50CN/dtex，斷裂伸長率為110.0%，該纖維PA6含量為80%，纖維強度較高， 伸長率較大。產品經甲苯萃取，海組分溶解，衛星島得單絲細度0.03dtex，主島單絲纖度0.22dtex。 實施例4PA6/LDPE (MI=38)紡絲工藝PA6泵供量9.5g/min,熔融紡絲溫度1卯 245。C，螺桿轉速12r/min，螺桿 壓力58kg/cm3。 —海組分(PA6: LDPE二1: 3)泵供量11.9g/min，熔融紡絲溫度190~275°C， 螺桿轉速28r/min，螺桿壓力46 kg/cm2。上述巻繞絲，拉伸3倍，纖維斷裂強度 為2.54CN/dtex。斷裂伸長率為127.6%，該纖維PA6含量為54%，可以紡絲， 但成品絲斷裂強度偏低。
權利要求
1、一種衛星型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，其特征是所述海組分是低密度聚乙烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍形成若干衛星島，所述衛星島的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1∶0.4～2.3，海組分中聚酰胺和低密度聚乙烯的比例是1∶0.667～4，其島分離后的單絲纖度為0.05～0.3dtex，單位為重量比。
2、 如權利要求1所述的衛星型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2.2~5.2CN/dtex，斷裂伸長率為100~160%。
3、 一種如權利要求1或2所述的衛星型超細旦聚酰胺短纖維的生產方法， 其特征在于，步驟一，紡絲采用雙螺桿海島型復合紡絲法，將熔融的聚酰胺經海島型 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和聚酰胺得混合物 分別包裹、擠出的絲束步驟二，冷卻在噴絲頭環吹風，風溫，18~25°C;步驟三，上油巻繞在巻繞中，導絲盤速度300~1200m/min，上油盤轉速 18~20r/min，油劑為4~5%丙綸油劑的水溶液，巻繞速度300 1200m/min;步驟四，集束浸油在集束機構上對巻繞后的絲束進行集束，集束后絲束的旦數為4 4.5萬旦，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；步驟五，拉伸在空氣介質中進行拉伸，第一牽伸輥速度18~22m/min，第 二牽伸輥速度60~90m/min，牽伸倍數2.5 4倍；步驟六，巻曲；拉伸后的絲束再在巻曲機上進行巻曲，巻曲時，經65 7(TC 預熱，巻曲機速度60 70m/min，然后室溫冷卻；步驟七，松弛熱定型巻曲后的絲束再在熱定型機上進行熱定型，溫度 70~75°C，時間8~12min;步驟八，切斷在切斷機將松弛熱定型后的絲束按照要求的規格切斷；所述海組分是低密度聚乙烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍 形成若干衛星島，所述衛星島的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1: 0.4~2.3，海組分中聚酰胺和低密度聚乙烯的比例是1: 0.667~4，其島分離后的 單絲纖度為0.05 0.3dtex，單位為重量比。
4、 如權利要求3所述衛星型超細旦聚酰胺短纖維的生產方法，其特征在于， 所述的紡絲中，熔融島組分聚酰胺的螺桿壓力為60 90kg/cm2，轉速為 10 20r/min，熔融紡絲溫度為220-270°C;熔融f，密度聚乙烯和聚酰胺混合物的 螺桿壓為45~65kg/cm2，轉速為20~30r/min，熔融紡絲溫度為170-275°C，紡絲 速度300-1100m/min。
5、 如權利要求3所述衛星型超細旦聚酰胺短纖維的生產方法，其特征是在切斷時，切斷機的速度為20 30m/min，切斷長度為38 64mm。
全文摘要
本發明涉及一種化學纖維，具體地說是一種衛星型超細旦聚酰胺短纖維及其生產方法。按照本發明提供的技術方案，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，其特征是所述海組分是低密度聚乙烯與聚酰胺的混合物，其中的聚酰胺在島的周圍形成若干衛星島，所述衛星島的纖度小于島的纖度；島組分與海組分的比例為1∶0.4～2.3，海組分中聚酰胺和低密度聚乙烯的比例是1∶0.667～4，其島分離后的單絲纖度為0.05～0.3dtex，單位為重量比。本發明可以增加有效組分的含量；海組分的粘度，使島不容易粘連，并且在紡絲過程中改善可紡性，使海組分和島組分不容易分離。
文檔編號D01D5/30GK101333694SQ20081002155
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月5日 優先權日2008年8月5日
發明者劉安秦, 雷 尉, 李學彥, 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