一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，聚酰胺原料干燥后，经螺杆熔融和挤压并经纺丝箱体挤出，冷却吹风冷却后形成初生纤维，初生纤维经过一级拉伸和二级拉伸后卷绕而获得差别化聚酰胺纤维；熔融纺丝过程中，所述冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝S+sinωt。通过熔体挤出喷丝板下冷却风风速的程序化控制，也就是通过脉冲泵调节风速来制备出差别化凝聚态结构和形态结构的聚酰胺纤维。本发明是在聚酰胺熔融纺丝冷却成形的关键区域，采用风冷差别化的方法，解决了既能保证聚酰胺原丝成形、卷绕正常进行，又能保证聚酰胺纤维内在结晶取向的差别，聚酰胺纤维形态结构异形度和差别化的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，尤其是涉及一种新型的差别化 PA6纤维，PA66和PA1010纤维的制备方法。

背景技术

差别化纤维由于内应力、结晶度、取向度、异形度等的差别，制备出的纤维具有自然卷 曲的特性。该纤维制备的织物蓬松性、透气性能好，因而差别化纤维受到广泛的关注。而由 于聚酰胺纤维具有优良的弹性和恢复性，被广泛地用在差别化纤维的制备过程中。

根据不同原料在一定纺丝条件下的收缩率不同，通过双组份或多组份纺丝等方法可以成 功制备出多种自然卷曲的差别化纤维。申请号为201010023178.X和201010137924.8的专利 中提到一种以PP等为芯层材料，PA等为皮层材料，进行复合纺丝后形成一种能够自然卷曲 的多组分复合偏心纤维。专利号200520001791.6中提到在纤维牵伸过程中使用具有凸凹状的 牵伸凸轮而使纤维的顺向度和结晶度不同，制备出差别化纤维。申请号98100532.2的专利中 提到将一种低收缩的超细纤维和高收缩低卷缩原丝进行空气喷捻混纤而得到差别化超细纤维 假捻加工纱，织物具有良好的丰厚感和垂性。而本发明是在纤维制备过程中采用冷却吹风风 速的差别化的程序化控制，单根纤维中的结晶度、取向度、内应力或者中空度的不同而制备 出差别化纤维。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，通过熔体挤出喷丝板下 冷却风风速的程序化控制，也就是通过脉冲泵调节风速来制备出差别化凝聚态结构和形态结 构的聚酰胺纤维。由于冷却风风速按照一定程序控制，引起聚酰胺纤维的内部应力不均匀也 呈现一定的规律分布而导致纤维差别化，且该差别化呈现一定的规律分布。本发明是在熔融 纺丝冷却成形的关键区域，采用风冷差别化的方法，解决了既能保证原丝成形、卷绕正常进 行，又能保证纤维内在结晶取向的差别，纤维形态结构异形度和中空度、异形度差别化的问 题。

本发明的技术方案是：

本发明的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，聚酰胺原料在干燥后，经螺杆熔融 和挤压并经纺丝箱体挤出，冷却吹风冷却后形成初生纤维，初生纤维经过一级拉伸和二级拉 伸后卷绕而获得所制备的差别化聚酰胺纤维；熔融纺丝过程中，所述冷却吹风的风速由脉冲 信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝S+sinωt，其中V(t)为风速， 单位可为m/s；S为固定常数，单位可为m/s；ω为脉冲信号角频率，单位可为rad/s；t为吹 风脉冲时间，单位可为s。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的聚酰胺是指PA，PA66和 PA1010中的一种，也可以是PA66和PA1010的共混物。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的固定常数S主要是根据冷 却吹风温度确定的固定常数，所述的固定常数S在吹风温度为21℃时，其值为0.95；冷却吹 风温度每升高或降低1℃，S值相应的增大或减小0.06。

所述的固定常数S还与冷却吹风的吹风区域和卷绕速度有关，所述的固定常数S随冷却 吹风的吹风区域的增大而增大，反之S则减小；

所述的固定常数S随着卷绕速度每升高100m/min，S则增大0.001，反之，S则减小0.001。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述脉冲信号角频率ω根据纤维 产品卷曲数目为40～600；当纤维卷曲数为10-16个/25mm，占卷曲数总分布比例的41％～55％ 时，ω为40～400；当卷曲数15～19个/25mm，占卷曲数总分布比例的50～80％时，ω为150～ 600。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的原料干燥为：制备PA6纤 维时，在-0.095±0.005MPa真空环境下，60～70℃保温2～5小时后，在110～120℃保温10～ 20小时；制备PA66纤维和PA1010时，在真空环境下，60～75℃保温2～5小时后，在115～ 130℃保温10～20小时。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的冷却风风温为16～26℃， 冷却吹风的吹风区域为喷丝板下方300～1850mm。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的螺杆温度为：制备PA6纤 维时，螺杆进料区170～200℃，熔融区260～285℃，压缩区260～280℃，纺丝箱体温度260～ 280℃；制备PA66和PA1010纤维时，螺杆进料区180～205℃，熔融区280～300℃，压缩区 280～310℃，纺丝箱体温度280～300℃。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的卷绕速度为600～ 3200m/min。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的一级拉伸温度为50～75℃， 拉伸倍数为1.2～4.2，所述的二级拉伸温度为110～140℃，拉伸倍数为1.2～1.8。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的差别化聚酰胺纤维截面为 圆形、中空或者异形截面，所述的异形截面为扁平、十字形、花瓣形、三叶形、三角形或星 形；所述异形截面的纤维的异形度为10～70％。

如上所述的一种新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，所述的中空截面的纤维的中空度 为6～32％；所述的中空截面的纤维为单根纤维单孔同心结构或者偏心结构或单根纤维的多中 孔结构。

有益效果：

1、通过冷却风改变纺丝冷却成型区域环境的差别化来制备差别化聚酰胺纤维，而冷却风 小气候的差别化由计算机程序控制，纤维的差别化也呈现规律性变化

2、本发明制备的聚酰胺纤维的差别化无需调整现有生产工序，工艺简单，运行成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，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。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。

实施例1

在PA6熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.6+sin40t。冷却 风风温16℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃ 保温2小时后，在120℃保温10小时。螺杆进料区170℃，熔融区280℃，压缩区285℃，纺 丝箱体温度280℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为1.4，二级拉伸温度为110℃，拉伸倍 数为1.2，卷绕速度为600m/min。制备的PA6纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占34％，大于16个/25mm的占25％，11～16个/25mm的占41％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例2

在PA6熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.2+sin600t。冷 却风风温26℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，60℃ 保温5小时后，在110℃保温20小时。螺杆进料区200℃，熔融区260℃，压缩区260℃，纺 丝箱体温度260℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为1.2，二级拉伸温度为120℃，拉伸倍 数为1.2，卷绕速度为3200m/min。制备的PA6纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm 的占5％，大于19个/25mm的占15％，15～19个/25mm的占80％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例3

在PA6熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.96+sin400t。冷 却风风温22℃，吹风区域为300～1800mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，60℃ 保温5小时后，在110℃保温20小时。螺杆进料区170℃，熔融区280℃，压缩区280℃，纺 丝箱体温度260℃。一级拉伸温度为70℃，拉伸倍数为4.2，二级拉伸温度为140℃，拉伸倍 数为1.3，卷绕速度为1000m/min。制备的PA6纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占25％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例4

在PA66熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.84+sin600t。冷 却风风温20℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，75℃ 保温5小时后，在130℃保温10小时。螺杆进料区205℃，熔融区290℃，压缩区310℃，纺 丝箱体温度300℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为4.2，二级拉伸温度为140℃，拉伸倍 数为1.2，卷绕速度为3200m/min。制备的PA66纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm 的占25％，大于19个/25mm的占25％，15～19个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例5

在PA66熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.2+sin150t。冷 却风风温26℃，吹风区域为300～1550mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃ 保温5小时后，在130℃保温10小时。螺杆进料区180℃，熔融区300℃，压缩区310℃，纺 丝箱体温度300℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为3.0，二级拉伸温度为140℃，拉伸倍 数为1.5，卷绕速度为2800m/min。制备的PA66纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15个/25mm 的占30％，大于19个/25mm的占20％，15～19个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例6

在PA66熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风 速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.2+sin300t。冷 却风风温26℃，吹风区域为300～1700mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃ 保温5小时后，在115℃保温20小时。螺杆进料区200℃，熔融区280℃，压缩区280℃，纺 丝箱体温度280℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为3.2，二级拉伸温度为130℃，拉伸倍 数为1.8，卷绕速度为3200m/min。制备的PA1010纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占30％，大于16个/25mm的占25％，11～16个/25mm的占45％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例7

在PA1010熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的 风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.6+sin40t。冷 却风风温16℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃ 保温5小时后，在130℃保温20小时。螺杆进料区180℃，熔融290℃，压缩区300℃，纺丝 箱体温度290℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为2.2，二级拉伸温度为110℃，拉伸倍数 为1.4，卷绕速度为1200m/min。制备的PA1010纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占36％，大于16个/25mm的占23％，11～16个/25mm的占41％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例8

在PA1010熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的 风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.74+sin600t。 冷却风风温18℃，吹风区域为300～1750mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下， 65℃保温5小时后，在120℃保温20小时。螺杆进料区200℃，熔融区295℃，压缩区310℃， 纺丝箱体温度300℃。一级拉伸温度为70℃，拉伸倍数为2.3，二级拉伸温度为115℃，拉伸 倍数为1.3，卷绕速度为3200m/min。制备的PA1010纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于15 个/25mm的占20％，大于19个/25mm的占20％，15～19个/25mm的占60％。纤维蓬松性好， 手感佳。

实施例9

在PA1010熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的 风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.96+sin400t。 冷却风风温22℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下， 75℃保温4小时后，在120℃保温15小时。螺杆进料区205℃，熔融区280℃，压缩区280℃， 纺丝箱体温度285℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为4.0，二级拉伸温度为130℃，拉伸 倍数为1.2，卷绕速度为1500m/min。制备的PA1010纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个 /25mm的占30％，大于16个/25mm的占25％，11～16个/25mm的占45％。纤维蓬松性好， 手感佳。

实施例10

在PA6熔融纺丝制备中空纤维过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中 冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.6 +sin40t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1850mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真 空环境下，70℃保温2小时后，在120℃保温10小时。螺杆进料区170℃，熔融区270℃， 压缩区270℃，纺丝箱体温度268℃。一级拉伸温度为70℃，拉伸倍数为1.8，二级拉伸温度 为115℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为500m/min。制备的PA6中空纤维呈现卷曲状，纤维 卷曲数小于11个/25mm的占33％，大于16个/25mm的占26％，11～16个/25mm的占41％。 纤维蓬松性好，手感佳。

实施例11

在PA6熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为扁平形，采用新型的差别 化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律 是指所述风速满足方程V(t)＝0.6+sin90t。冷却风风温16℃，吹风区域为300～1850mm。干 燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃保温2小时后，在120℃保温10小时。螺 杆进料区170℃，熔融区265℃，压缩区267℃，纺丝箱体温度265℃。一级拉伸温度为70℃， 拉伸倍数为1.8，二级拉伸温度为115℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为700m/min。制备的PA6 扁平纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占25％，大于16个/25mm的占20％， 11～16个/25mm的占55％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例12

在PA6熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为十字形，采用新型的差别化 聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是 指所述风速满足方程V(t)＝1.05+sin200t。冷却风风温24℃，吹风区域为300～1850mm。干 燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃保温2小时后，在120℃保温10小时。螺 杆进料区200℃，熔融区275℃，压缩区275℃，纺丝箱体温度270℃。一级拉伸温度为75℃， 拉伸倍数为1.9，二级拉伸温度为115℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为900m/min。制备的PA6 十字异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占36％，大于16个/25mm的占20％， 11～16个/25mm的占44％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例13

在PA6熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截面为花瓣形，采用新型的差别化 聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是 指所述风速满足方程V(t)＝0.78+sin60t。冷却风风温19℃，吹风区域为300～1720mm。干燥 工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃保温2小时后，在120℃保温10小时。螺杆 进料区190℃，熔融区280℃，压缩区280℃，纺丝箱体温度278℃。一级拉伸温度为70℃， 拉伸倍数为1.9，二级拉伸温度为115℃，拉伸倍数为1.3，卷绕速度为600m/min。制备的PA6 花瓣形异形纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占40％，大于16个/25mm的占 10％，11～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例14

在PA1010熔融纺丝过程中，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的 风速由脉冲信号控制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝0.6+sin40t。冷 却风风温16℃，吹风区域为300～1600mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃ 保温5小时后，在130℃保温20小时。螺杆进料区180℃，熔融290℃，压缩区300℃，纺丝 箱体温度290℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为2.2，二级拉伸温度为110℃，拉伸倍数 为1.4，卷绕速度为1200m/min。制备的PA1010纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm 的占40％，大于16个/25mm的占20％，11～16个/25mm的占40％。纤维蓬松性好，手感佳。

实施例15

在PA6和PA1010(质量比为6∶4)共混熔融纺丝制备异形纤维过程中，其中异形纤维截 面为三叶形，采用新型的差别化聚酰胺纤维的制备方法，其中冷却吹风的风速由脉冲信号控 制而按规律变化，所述的规律是指所述风速满足方程V(t)＝1.12+sin200t。冷却风风温25℃， 吹风区域为300～1680mm。干燥工艺为在-0.095±0.005MPa真空环境下，70℃保温2小时 后，在120℃保温10小时。螺杆进料区175℃，熔融区265℃，压缩区265℃，纺丝箱体温度 260℃。一级拉伸温度为75℃，拉伸倍数为2.5，二级拉伸温度为115℃，拉伸倍数为1.3，卷 绕速度为800m/min。制备的PA6三叶纤维呈现卷曲状，纤维卷曲数小于11个/25mm的占25％， 大于16个/25mm的占25％，11～16个/25mm的占50％。纤维蓬松性好，手感佳。