技术领域

本发明涉及一种合成纤维，具体地说是一种以常规纺丝法生产超细旦锦纶短纤的方法。

背景技术

超细纤维特有的结构性能，正越来越多的引起人们的兴趣，对该类型纤维的研究也快速广泛的开展起来。目前制造超细纤维的方法有几种，包括常规纺丝改良法，海岛型复合纺丝法，剥离型复合纺丝等方法。常规纺丝改良法是通过选择适宜相对分子质量的原料、优化纺丝工艺等条件及进行必要的关键设备改造，对传统的纺丝方法加以改造而是先超细纤维纺丝的一种方法，该方法具有设备简单、后加工工艺过程简单，生产成本低，生产质量稳定等特点，但是，该方法对原料切片、纺丝组件及纺丝工艺条件要求很高，而且由于纤维细，易产生断头毛丝，大大限制了推广应用。而且该方法仅适用于超细涤纶及丙纶的生产。海岛型复合纺丝法是一种将一种聚合物以多个极细微纤(岛)的形式分布在另一种聚合物(海)之中，该类纤维做成织物后，用特定溶剂将海组分溶解，剩下“岛”组分即为超细纤维。该方法生产的纤维更细，但是由于使用有机溶剂，造成纺丝成本大幅增加，还面临环境污染问题。剥离型复合纺丝法采用机械剥离法，有效成分利用率高，但是设备投资大，纺丝加工难度也大，推广有难度。

锦纶具有优越的物理性能，广泛用于针织内衣、袜类、运动衣、滑雪衫、紧身衣等领域。与聚烯烃、聚酯纤维相比，锦纶的分子结构特性(含有酰胺基团，类似蛋白质结构)，具有良好的亲水亲肤性，吸湿性，透气性等优异性能；锦纶的细旦化可进一步提高纤维的品质和价值，制造出符合流行趋势和时尚品味的高档服用产品。1970年日本东丽公司利用海岛法生产细旦锦纶技术，并慢慢得以完善推广。但利用海岛型纺丝法生产工艺复杂，成本高昂，还会造成大量有机物排放和环境污染，已经限制了其推广应用。

目前利用常规纺丝改良法直接纺成细旦及超细旦锦纶还未见报道。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，使超细旦锦纶生产可以在常规纺丝设备上轻松实现，而且纺出的超细锦纶性能稳定，易染色，生产成本大幅降低，易于广泛推广应用。

所述纤维是一种常规纺丝法生产的超细短纤，其特征是：利用母粒添加剂技术，所述母粒为自行研制的母粒，母粒包含尼龙基体改性剂、抗氧化剂、助剂等。母粒添加量为1～10％，直接将切片熔融后纺丝，所得纤维单丝纤度为0.22～0.55dtex。纤维断裂强度为3.3～3.8cN/dtex，断裂伸长率为60～120％。后将多条丝束进行集束，再进行上油、拉伸卷绕后切断，所得短纤长度为3～40mm。本发明可在常规纺丝设备上生产锦纶短纤，该工艺简单，操作方便，大大降低了生产成本，所得短纤产品稳定，染色效果良好，是一种绿色环保的生产技术。

本发明的超细旦锦纶短纤及生产方法，其特征是按如下步骤：

1)纺丝，在双螺杆熔融纺丝设备上，添加母粒与尼龙(尼龙6或尼龙66)切片混合，使母粒含量为1～10％，将熔融的混合物熔体经螺杆挤压入喷丝组件，经海砂过滤后经喷丝孔挤出，形成丝束；其中喷丝孔直径为0.15～0.35mm，长径比为2～4；所述的螺杆压力为80～100kg/cm²；所述的海砂为60目、80目或100目；过滤网为250目或400目；

2)冷却，喷丝头环吹风装置，吹出的风温28～40℃，湿度40～60％，风速0.3～0.5m/s；

3)上油卷绕，冷却后的丝束通过导丝盘后，在上油盘上油，后经下油盘在卷绕盘上卷绕；其中导丝盘速度为200～800m/min；上油盘转速为12～15r/min；上油所用油剂是锦纶油剂含量为8～10％的二次水乳液，卷绕速度为200～800m/min；

4)集束，上油后的丝束再经过集束架集束，集束后的丝束的旦数为2～3万旦；

5)浸油，丝束经集束后再经浸油槽浸油，油剂是锦纶油剂含量为8～10％的二次水乳液；

6)拉伸，经过浸油后的丝束再在空气介质中进行二次拉伸，室温拉伸时，第一、二牵伸辊速度分别为15～20m/min和50～80m/min，牵伸倍数为2.3～3.8倍；

7)卷曲，拉伸后的丝束再经60～65℃预热，然后在卷曲机上卷曲，卷曲机速度55～65m/min，卷曲后的丝束在室温下冷却；

8)松弛热定型：卷曲后的丝束在定型机内，65～70℃下松弛热定型，时间为6～10min；

9)切断，将松弛热定型好的丝束经切断机切断，长度为3～40mm，即得产品。

上述的母粒以尼龙为基体，其中改性剂含量为1％～10％，抗氧化剂含量为0.01％～1％；其它助剂——分散剂和/或稳定剂含量为0.01％～1％；所述的改性剂为第一或第二主族的元素盐中的一种或多种；所述的抗氧化剂选自抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂163、抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂DLTP和抗氧剂TNP中的一种或多种；

所述第一主族金属元素选自锂、钠、钾、铷或铯；第一主族金属的化合物是第一主族金属盐或/和络合物，其中金属盐的阴离子或络合物的配体选自磷酸根、碳酸根、羧酸根、硝酸根、硫酸根、磺酸根、亚硫酸根、卤素阴离子、拟卤素离子以及其他含氮和/或含氧和/或含硫有机配体；所述第二主族金属元素选自镁、钙或锶，第二主族金属的化合物是第二主族金属盐或/和络合物，其中金属盐的阴离子或络合物的配体选自磷酸根、碳酸根、羧酸根、硝酸根、硫酸根、磺酸根、亚硫酸根、卤素阴离子、拟卤素离子以及其他含氮和/或含氧和/或含硫有机配体；

所述的分散剂为聚乙二醇，聚乳酸或聚乙烯醇中的一种或多种；

所述的稳定剂为液体石蜡，正己烷，环己烷中的一种或多种。

所述的步骤1)中，与尼龙切片混合的母粒含量为2～8％，螺杆转速为15～30r/min，熔融纺丝温度为230～290℃。

本发明具有如下优点：

①本发明采用添加母粒方法，在常规纺丝机上生产锦纶短纤，与海岛法、剥离法等复合纺丝法相比，工艺简单，是一种环境友好的高性能纤维生产技术；

②本发明利用常规纺丝设备进行生产，成本大幅下降；

③本发明所得到的超细纤维有多种规格，部分规格产品经浙江省纤维检验所检验，各种性能均达到优等或一等品规格要求；可满足后制造整理加工不同需求，此种技术开发的超细纤维品种，也可生产非织造布，医用、过滤材料等，扩大其应用范围。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本发明采用常规纺丝生产方法，通过添加自行研制母粒，与尼龙分子发生相互作用，以改变尼龙熔体的分子结构，从而最终达到在利用常规纺丝法生产超细锦纶的目的。

(1)原材料：见实施例1。

(2)纺丝设备：

本发明使用的是双螺杆常规纺丝机(机型为ASKV102A型长丝纺丝机)，采用母粒计量泵精确控制母粒添加比例，利用特定的喷丝组件，过滤材料以控制组件压力，及适宜的喷丝板孔径比等。螺杆各区温度及箱体温度自动控制，螺杆、计量泵转速及熔体压力变频自动控制。

(3)常用工艺参数：

a)尼龙切片：真空转鼓干燥，干燥温度85～95℃，干燥时间在18～24小时，切片含水率控制在600ppm以内。

b)纺丝工艺参数

计量泵规格：0.6ml/rep；其转速根据成品纤度、原料配比、纺丝速度、拉伸倍率等计算

纺丝速度：200～800m/min；

纺丝温度：230～290℃

侧吹风冷却：温度，28～40℃，湿度40～60％，风速0.3～0.5m/s。

c)卷绕工艺参数

导丝盘速度：200～800m/min；

上油盘转速：12～15r/min；

油剂浓度：重量分数为8～10％的锦纶油剂二次水乳液。

卷绕速度：200～800m/min；

d)后加工工艺参数

浸油槽油剂浓度：重量分数为8～10％的锦纶油剂二次水乳液

第一牵伸辊速度：15～20m/min

第二牵伸辊速度：50～80m/min，

牵伸倍数为2.3～3.8倍

卷曲预热箱温度：60～65℃

卷取机速度：55～65m/min

松弛热定型温度：65～70℃，时间10min

剪切机速度：20～25m/min，长度为3～40mm可调

(4)成品丝性能

①单丝纤度：0.22～0.55dtex；

②断裂强度：3.3～3.8cN/dtex；

③断裂伸长率为60～120％；

④卷曲数(个/25mm)：10～15；

⑤含水率：0.9～1.1％；

⑥含油率：1.0～1.2％；

⑦长度：3～40mm。

实施例1：

本例按如下步骤。

1)纺丝，在双螺杆熔融纺丝设备上，添加母粒与尼龙6切片混合，将熔融的混合物熔体经螺杆挤压入喷丝组件，经海砂过滤后经喷丝孔挤出，形成丝束；母粒添加量是两原料总重量的5％；

本例采用的原料是尼龙6切片，相对粘度2.47±0.02，密度1.14g/cm³，熔点为215～222℃。专用母粒是以尼龙6切片为基体，加入含量为0.5％的抗氧化剂——抗氧剂168和抗氧剂1010(两者重量比1∶1)，含量为0.5％的分散剂——聚乙二醇，含量为0.5％的稳定剂——液体石蜡，含量为4％的改性剂——K₂5O₄和SrCl₂(两者重量比1∶3)在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，所得母粒熔融流动指数5～15g/10min，熔程为100～200℃；

其中喷丝孔直径为0.20mm，长径比为3；所述的海砂为60目、80目或100目；过滤网为250目或400目；

尼龙切片泵供量为86.4g/min，母粒泵供流量为4.32g/min，熔融纺丝温度为240～270℃；螺杆转速为25r/min；螺杆压力为80～100kg/cm²。纺丝速度为400m/min；

2)冷却，喷丝头环吹风装置，吹出的风温35℃，湿度50％，风速0.4m/s；

3)上油卷绕，冷却后的丝束通过导丝盘后，在上油盘上油，后经下油盘在卷绕盘上卷绕；其中导丝盘速度为400m/min；上油盘转速为12～15r/min；上油所用油剂是锦纶油剂含量为10％的二次水乳液，卷绕速度为400m/min；

4)集束，上油后的丝束再经过集束架集束，集束后的丝束的单旦数位2.5万旦；

5)浸油，丝束经集束后再经浸油槽浸油，油剂是锦纶油剂含量为8％的二次水乳液；

6)拉伸，经过浸油后的丝束再在空气介质中进行二次拉伸，室温拉伸时，第一、二牵伸辊速度分别为18～20m/min和50～60m/min，牵伸倍数为3倍；

7)卷曲，拉伸后的丝束再经60～65℃预热，然后在卷曲机上卷曲，卷曲机速度55～65m/min，卷曲后的丝束在室温下冷却；

8)松弛热定型：卷曲后的丝束在定型机内，65～70℃下松弛热定型，时间为8min；

9)切断，将松弛热定型好的丝束经切断机切断，长度为10mm，即得产品。

上述400m/min纺速的卷绕丝，拉伸2.5倍，纤维断裂强度为3.65cN/dtex，断裂伸长率为90％。拉伸3倍，纤维断裂强度为3.95cN/dtex，断裂伸长率为70％。拉伸3.5倍，纤维断裂强度为4.10cN/dtex，断裂伸长率为54％。所得纤维单丝纤度为0.35dtex。