技术领域
本发明涉及纺丝材料领域，尤其涉及一种多孔微细旦尼龙6三异纤维的生产方法。
背景技术
目前，纺织纤维的粗细可用单丝纤度加以表征，通常单丝纤度为1.1dtex左右的化学纤维叫细旦纤维，而单丝纤度为0.55dtex左右的化学纤维称为超细旦纤维。单丝纤度为0.33dtex级以下的纤维称为微细旦纤维。尼龙纤维织物具有吸汗、轻质、韧性佳、回弹性好、抗酸碱等特点，是最适合人类穿着的人造织物之一。在服装上的应用也是尼龙纤维的主要用途之一。使用直接熔融纺丝方法得到的尼龙6纤维的单丝纤度可达到0.80dtex。用这样纤度的纤维纺织而得的产品，例如服装面料等，具有很多优点，因此市场应用空间广阔。然而，随着人们生活水平的提高，对于纺织品的要求也越来越高，亟需能克服纺织品的一些现有缺陷。例如现有的化纤服装面料，由于其纤维单丝纤度稍大，而导致其手感发硬、舒适性差、吸水透气性差、等问题。为了解决这些问题，纺织纤维的超细旦或微细旦化成为一个重要研究课题。
超细旦纤维和微细旦纤维的直径比常规化学纤维(单丝纤度一般为3-6dtex左右)细得多，制造这类化学纤维的技术难度相当大，需要选用恰当的纺丝原料和助剂。还需要合理的选择纺丝技术方案和严格控制熔融、纺丝、冷却、上油、牵伸、卷绕等各项生产工艺过程。但对尼龙6纤维而言，目前运用熔融直接纺丝方法制造超细旦或微细旦尼龙6纤维的技术尚不成熟。
目前，制备多孔细旦尼龙6POY/DTY复合纤维的生产工艺，一般采用二步法生产工艺技术路线：先采用熔纺POY的生产工序，再将POY制成DTY，之后再将POY与DTY进行交络复合。常规的两步法的工艺流程长，加工工序复杂，染色性能及效果较差、产品质量差，生产成本高，效率低。
申请号为201110337465.2的中国专利公开了一种多孔微细旦聚酯POY、FDY交络复合丝的制备方法，它是一种同时生产POY丝和FDY丝并且将他们直接复合起来的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：a、聚酯切片进行干燥；b、干燥后的聚酯切片进入螺杆加热熔融，形成聚酯熔体；c、聚酯熔体由两个计量泵进 行流量计量，然后由两块喷丝板分别同时拉出形成两束丝，并冷却固化成形；d、经上油后，其中一束经预网络、拉伸和热定型后得到FDY丝，另一束被牵引到两个导丝辊得到POY丝；e、FDY丝和POY丝同时输入喷嘴进行交络复合，并经所述卷绕装置卷绕成型。但是该发明的对象是聚酯纤维，与尼龙纤维纺丝要求存在明显不同：包括螺杆结构、熔融温度、纺丝组件配置、单体抽吸、缓冷工艺、油剂、定型温度、纺丝速度等均存在明显差别，尼龙纤维的纺丝工艺要求更高，更难实现。
发明内容
为解决现有技术中二步法生产多孔细旦尼龙6POY/DTY交络复合纤维的工艺技术方法存在的染色性差、质量差、手感差、工艺复杂、流程长、成本高等问题，本发明提供了一种多孔微细旦尼龙6三异纤维及其制备方法与应用，本发明的纤维成本低、产量高、产品质量好、附加值高、生产工艺技术易于调控。
本发明是通过以下技术方案实现：一种多孔微细旦尼龙6三异纤维，所述纤维的断裂强度为3.8～4.8cN/dtex，断裂伸长率为20～40％；沸水收缩率为25～40％；卷曲收缩率为8～20％。
所述的三异是指异纤度、异伸长及异收缩。
本发明所述的多孔微细旦尼龙6三异纤维的制备方法为：
(1)制备功能性尼龙6切片；
功能性尼龙6切片的制备方法为：将己内酰胺单体聚合前添加第二主族金属盐类化合物，经熔融混合除水后原位引发聚合得到功能性尼龙6切片，其中第二主族金属盐类化合物的重量为己内酰胺单体重量的0.001～0.05％。
己内酰胺单体聚合前添加改性剂第二主族金属盐类化合物，保证金属化合物在尼龙6基体中均匀分散，并充分发挥出金属盐与尼龙分子间的相互作用以强化改性能力，聚合完成后制得微细旦专用尼龙6树脂并纺出多孔微细旦尼龙6长丝；具体的制备方法如CN102161755B专利所述：通过进料泵不断地将均匀溶解有第二主族金属盐类化合物的己内酰胺单体熔体送入常压直型连续聚合管(简称直型VK管)中，物料由开环剂引发聚合，聚合物熔体经过层层挡板下流至VK管底部，由出料泵将其带出，以保持管中液面高度。将所得聚合物熔体经水洗切粒，经真空干燥，以除去水分和小分子物质。
(2)功能性尼龙6切片、经干燥、螺杆熔融、箱体、单体抽吸、缓冷、环吹、高速纺丝、卷绕后制得多孔微细旦尼龙6预取向丝(POY)；
具体方法为将功能性尼龙6切片树脂在单螺杆挤出机中加热熔融并挤出后进入纺丝箱体再经计量泵将熔融体定量压入纺丝组件中，通过特定的喷丝孔喷出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置以及环吹风冷却成型，再经上油集束和卷绕得到一种多孔微细旦尼龙6POY长丝。
熔融纺丝(功能性尼龙6切片树脂加热熔融)温度为250～280℃，所述螺杆机熔融时的螺杆压力为120～160kg/cm2，螺杆转速为15～30r/min，螺杆机的螺杆直径35～66mm，长径比28～35。作为优选，螺杆机内含有静态、动态混合器。
所述的纺丝箱体温度为250～260℃。
功能性尼龙6切片经熔融纺丝，其中纺丝组件里喷丝板的孔数为68～196个，孔径为0.10～0.25mm，喷丝板长径比为3.0～5.0，喷丝板长径比为微孔长度与微孔直径之比。丝束经单体抽吸、缓冷装置、环吹冷却，再经上油集束和卷绕成型，其中卷绕速度为2900～4300m/min，得到多孔微细旦尼龙6预取向丝(POY)。
缓冷装置长度为15～20cm，所述缓冷装置为安装在喷丝头及单体抽吸装置下方的一个长方形的金属隔板，并与单体抽吸装置紧密连接。因所纺纤维单丝纤度很小，丝束比表面积较大，冷却速度较快，致使纤维结晶变脆，不宜进一步拉伸，需添加缓冷装置。
另外，尼龙6纺丝时，易分解产生己内酰胺单体或低聚物。若不及时除去，会对纤维条干和后续染整应用产生影响；尤其对于多孔微细旦尼龙6纤维，影响更为明显，因此需添加单体抽吸装置。
吹风吹出的风温18～30℃，湿度60～80％，风速0.2～0.5m/s。由于丝束为多孔，为了更好的控制纤维的条干，喷丝头需采用内环吹风装置冷却，以使丝束冷却均匀，条干均一，染色性能好。
经环吹风冷却的纤维经油雾喷嘴集束上油，所述的上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的8～12％。
得到的多孔微细旦尼龙6预取向丝的单丝纤度为0.11～0.55dtex，断裂伸长率为60～90％，断裂强度为3.2～4.3cN/dtex。
(3)多孔微细旦尼龙6预取向丝(POY)经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、 冷却板冷却、假捻后的丝束与另一未经处理的多孔微细旦尼龙6预取向丝纤维一起进入网络喷嘴进行复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型后得到多孔微细旦尼龙6三异纤维。
第一热箱温度为70～120℃，第二热箱温度为110～155℃，D/Y比值为1.20～1.55，摩擦盘材质为陶瓷，牵伸倍数为1.10～1.35，加工速度为350～700m/min。
本发明的制备方法，工序简单，便于操作，可得到纤度小于0.50dtex的多孔微细旦尼龙6三异纤维，而且在制备过程中，尼龙6纤维丝束基本上不会发生断裂，所得的多孔微细旦尼龙6三异纤维的力学性能很好，纤度最低可以达到0.10dtex。明显改善了传统方法中工艺流程长，加工工序复杂，染色性能及效果较差、产品质量差，生产成本高，效率低等不足，提升了微细旦尼龙6纤维产品的科技含量及附加值。
本发明所述的多孔微细旦尼龙6三异纤维在高端化纤市场和保暖内衣、功能束身面料领域中的应用。所述的多孔微细旦尼龙6三异纤维是一种由一股或多股微细旦尼龙6POY长丝经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、冷却板冷却、假捻后的丝束与另一股或多股未经处理的微细旦尼龙6POY纤维一起进入变形网络喷嘴，在气流作用下进行网络复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型而得到的。该多孔微细旦尼龙6三异纤维具有特殊纤维网络微细结构、多层结构以及与天然棉纤维相似的外观。与一般纤维织成的织物相比，该纤维做成的织物具有吸湿排汗佳、异色性佳、保暖性好、蓬松性佳、手感滑糯、弹性束身、穿着干爽等特点，色牢度、耐磨性、弹性回复性等性能超越天然纤维，附加值高，因此被广泛应用于中高端化纤市场和保暖内衣、功能束身面料领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的三异纤维是一种生产成本低、产量高、产品质量好、附加值高；
(2)生产工艺技术易于调控。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。在实施例中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的；下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
主要原料：
己内酰胺单体：浙江恒逸己内酰胺有限公司。
按照CN102161755B专利的制备方法制备功能性尼龙6切片，将第二主族金属化合物引入到己内酰胺单体中，经熔融混合除水后原位引发聚合得到。其中，基于己内酰胺单体总重量计，第二主族金属的化合物的重量为0.001～0.05％。本实施例中所述的功能性尼龙6切片为己内酰胺单体与CaCl2原位聚合而成，配方如表1所示。
表1：含CaCl2的尼龙6树脂配方
实施例1
将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的的温度分别是255℃、258℃、259℃、259℃，纺丝温度是257℃；采用的喷丝板孔数为68个，孔径为0.25mm，长度为0.7mm；缓冷装置长度为15cm，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.55dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维。上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的9％，卷绕速度为4200m/min，力学性能测试强度达到4.3cN/dtex，断裂伸长率在60％。随后将所生产的多孔微细旦尼龙6POY长丝经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、冷却板冷却、假捻后的丝束与另一未经处理的多孔微细旦尼龙6POY纤维一起进入网络喷嘴进行复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型。其中第一热箱温度为70℃，第二热箱温度控制在155℃；D/Y比值选择一般在1.55；摩擦盘材质为陶瓷；牵伸倍数为1.10；加工速度为700m/min，得到一种多孔微细旦尼龙6三异纤维1。
多孔微细旦尼龙6三异纤维1的断裂强度为4.7cN/dtex，断裂伸长率为35％；沸水收缩率为38％；卷曲收缩率为18％。
实施例2
将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的的温度分别是257℃、260℃、261℃、261℃，纺丝温度是259℃；采用的喷丝板孔数为96个，孔径为0.22mm，长度为0.7mm；卷绕速度为3900m/min，缓冷装置长度为20cm，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.40dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维，上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的10％，力学性能测试强度达到3.9cN/dtex，断裂伸长率在70％。随后将所生产的多孔微细旦尼龙6POY长丝经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、冷却板冷却、假捻后的丝束与另一未经处理的多孔微细旦尼龙6POY纤维一起进入网络喷嘴进行复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型。其中第一热箱温度为100℃，第二热箱温度控制在120℃；D/Y比值选择一般在1.40；摩擦盘材质为陶瓷；牵伸倍数为1.20；加工速度为550m/min，得到一种多孔微细旦尼龙6三异纤维2。
多孔微细旦尼龙6三异纤维2的断裂强度为4.45cN/dtex，断裂伸长率为30％；沸水收缩率为32％；卷曲收缩率为15％。
实施例3
将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的的温度分别是257℃、260℃、261℃、261℃，纺丝温度是259℃；采用的喷丝板孔数为136个，孔径为0.22mm，长度为0.7mm；缓冷装置长度为18cm，卷绕速度为3500m/min，规格为单丝纤度0.28dtex，上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的12％，力学性能测试强度达到3.6cN/dtex，断裂伸长率在80％。随后 将所生产的多孔微细旦尼龙6POY长丝经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、冷却板冷却、假捻后的丝束与另一未经处理的多孔微细旦尼龙6POY纤维一起进入网络喷嘴进行复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型。其中第一热箱温度为120℃，第二热箱温度控制在130℃；D/Y比值选择一般在1.30；摩擦盘材质为陶瓷；牵伸倍数为1.25；加工速度为450m/min，得到一种多孔微细旦尼龙6三异纤维3。
多孔微细旦尼龙6三异纤维3的断裂强度为4.15cN/dtex，断裂伸长率为24％；沸水收缩率为28％；卷曲收缩率为12％。
实施例4
将功能性尼龙6切片熔融体通过螺杆挤出机挤出后送至纺丝机，经计量泵将熔融体定量压入纺丝部件中，通过喷丝板上的喷丝孔使尼龙6熔体以细丝态挤出，预固丝束经单体抽吸装置、缓冷装置、再经环吹风，冷却成型，上油集束和卷绕得到多孔微细旦尼龙6POY纤维成品，其中，熔体在螺杆挤出机中各区的温度分别是259℃、262℃、262℃、262℃，纺丝温度是259℃；采用的喷丝板孔数为196个，孔径为0.15mm，长度为0.6mm；缓冷装置长度为17cm，卷绕速度为2900m/min，通过调整计量泵转速，得到卷绕丝纤度为0.137dtex的多孔微细旦尼龙6POY纤维。上油集束中所用的油剂为占油剂蒸馏水乳液重量的8％，力学性能测试强度达到3.3cN/dtex，断裂伸长率在87％。随后将所生产的多孔微细旦尼龙6POY长丝经导丝、第一罗拉、第一热箱加热、冷却板冷却、假捻后的丝束与另一未经处理的多孔微细旦尼龙6POY纤维一起进入网络喷嘴进行复合，后再经第二罗拉进行牵伸、第二热箱加热、上油辊上油后进行卷绕成型。其中第一热箱温度为90℃，第二热箱温度控制在110℃；D/Y比值选择一般在1.25；摩擦盘材质为陶瓷；牵伸倍数为1.35；加工速度为350m/min，得到一种多孔微细旦尼龙6三异纤维4。
多孔微细旦尼龙6三异纤维4的断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长率为20％；沸水收缩率为25％；卷曲收缩率为9％。
上述优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制。尽管发明人已经对本发明做了较为详细地列举，但是，本领域的技术人员根据发明内容部分和实施例所揭示的内容，能对所描述的具体实施例做各种各 样的修改或/和补充或采用类似的方式来替代是显然的，并能实现本发明的技术效果，因此，此处不再一一赘述。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。
