CN115896965A - 一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝及其制备方法，属于皮芯结构的长丝制备技术领域。为截面呈开口使芯层部分裸露的偏心皮芯结构，所述芯层为热塑性聚氨酯组份，皮层为锦纶6组份，皮芯层复合体积比为35‑50:65‑50。本申请全牵伸丝具有良好的螺旋卷曲弹性，强度高，皮芯结构的芯层具有偏心开口“裸露”，因开口小，可有效避免染色露白且染色均匀性好。

Description

一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝及其制备方法

技术领域

本申请涉及一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝及其制备方法，属于皮芯结构的长丝制备技术领域。

背景技术

锦纶与氨纶在织造中的交织使用，主要考虑到二者染整条件有许多相似性、以及锦纶优良的吸湿性与氨纶的高弹性，其交织面料被广泛应用于贴肤面料，如内衣、泳装及丝袜等。然而裸露氨纶直接用于织造，存在氨纶老化和染色色差问题。为了弥补这一缺陷，通常以锦纶包覆氨纶加工成氨纶包覆丝出现，但锦氨包覆丝存在着加工周期长、工序复杂、氨纶露白等问题。近年来，随着双组份复合纺丝技术的成熟、新材料的突破，开发出了像T400&T800双组份复合弹性纤维，T400&T800仍属于聚酯纤维，在吸湿性与手感上无法与锦纶相媲美，弹性也与锦氨包覆丝存在一定差距。

CN1936123A公开了一种PA6/PU复合三维卷曲纤维，纤维强度在2.8 cN/dtex以上，伸长在30 %以上，卷曲数在10个/25mm以上，弹性伸长在80 %以上，拉伸弹性在90 %以上，但缺陷在于：复合纤维的偏心皮芯结构为封闭型结构，纤维弹性会受到一定影响，纤维截面形状均匀性也难保证。

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发明内容

有鉴于此，本申请首先提供一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，为双组分产品，具有良好的螺旋卷曲弹性，强度高于3.5 cN/dtex，皮芯结构的芯层具有偏心开口“裸露”， 因开口小，可有效避免染色露白且染色均匀性好。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，由锦纶6组份与热塑性聚氨酯组份复合得到、截面呈开口使芯层部分裸露的偏心皮芯结构，所述锦纶6组份为皮层，热塑性聚氨酯组份为芯层，皮芯层复合体积比为35-50:65-50。

将本申请复合全牵伸丝作为替代锦氨包覆丝使用，是一种新型弹性纤维，克服了氨纶老化和包覆丝细旦化困难的问题，带开口的偏心皮芯结构不仅可以保持≥3.5 cN/dtex的较高强度，芯层合适的偏心开口“裸露”，还保证了染色的均匀性要求，双组份的不同热收缩和回复力赋予全牵伸丝以良好螺旋卷曲弹性。

进一步的，作为优选：

所述锦纶6组份的体积占比为50 %，热塑性聚氨酯组份的体积占比为50 %；或者，所述低粘度锦纶6组份的体积占比为35 %，热塑性聚氨酯组份的体积占比为65 %。

所述偏心开口的圆心角θ为10-35 °。芯层外露部分圆心角θ是影响染料浸入程度的关键指标，随着圆心角的增加，侵染越多，但圆心角太大，又会引起两种组分色差变大，控制在上述范围时，染色均匀度基本都保持在4级以上。

同时，申请人还提供了上述牵伸丝的制备方法，包括以下步骤：

（1）切片前处理：以低粘度锦纶6切片和热塑性聚氨酯切片为原料，将低粘度锦纶6切片经氮气加热干燥至含水率≤800 ppm、热塑性聚氨酯切片氮气加热干燥至含水率≤50ppm，干燥后的低粘度锦纶6切片和热塑性聚氨酯切片分别经投料输送至各自的干切片料仓，料仓内充入氮气保护，氮气压力为0.02 Mpa，备用。

（2）锦氨复合未牵伸丝制备：干燥后的低粘度锦纶6切片与热塑性聚氨酯切片按35-50:65-50的体积百分比分别供入主螺杆和副螺杆，主螺杆挤出机处熔融挤压形成锦纶6熔体，锦纶6熔体经计量泵计量，送入喷丝板的主通道；副螺杆挤出机处熔融、挤压形成热塑性聚氨酯熔体，经计量泵精确计量，经喷丝板的副通道供入并与主通道的锦纶6熔体复合后，经喷丝孔挤出、冷却、上油、卷绕制得UDY丝饼，即锦氨复合未牵伸丝。

主螺杆挤出机的熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为250-270 ℃，熔体压力10-15 Mpa，主箱体加热温度235-260 ℃。主螺杆挤出机加热温度和联苯蒸汽温度改变，可以适当调整锦纶6熔体的性能，并进而反映为与热塑性聚氨酯熔体的差异，在性能指标上表现为全牵伸丝的断裂伸长率、断裂强度、沸水收缩率和纤维卷曲数改变。

副主螺杆挤出机的熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为215-235 ℃，熔体压力10-15 Mpa，熔体停留时间≤15 min，副箱体加热温度220-240 ℃。副螺杆挤出机加热温度和联苯蒸汽温度改变，可以适当调整热塑性聚氨酯熔体的性能，并进而反映为与锦纶6熔体的差异，在性能指标上表现为全牵伸丝的断裂伸长率、断裂强度、沸水收缩率和纤维卷曲数改变。

（3）后加工：锦氨复合未牵伸丝经牵伸、加热松弛定型、上油卷绕，得到锦氨复合全牵伸丝。

锦纶6熔体、热塑性聚氨酯熔体先在各自通道内流动，最后流至喷丝板内，以热塑性聚氨酯熔体注射入锦纶6熔体内的方式复合，解决了锦氨包覆丝加工工序多、时间长、织造加工不易的问题。

进一步的，作为优选：

所述低粘度锦纶6切片的相对粘度（即是测定1%的切片溶于95.7%硫酸溶液和硫酸本身的流动时间之比，乌氏粘度计测定）2.2-2.45。用于FDY的锦纶6切片的相对粘度一般分布为2.51-2.53（谭子良，锦纶6切片质量对FDY纺丝的影响，1999-3，第1期，p1-4），部分甚至可以高达3.4-3.6（杨峰，锦纶6工业用高粘切片聚合生产技术分析，2004-4，第23卷第2期，p35-40）；本案中，采用相对粘度在2.2-2.45的低粘度锦纶6切片，其作为皮层结构，该粘度的设置有利于其具有很好的包覆性。

所述热塑性聚氨酯切片的硬度为75-80 HA（邵氏硬度），并优选为77 HA。聚氨酯硬度一般是邵氏25-98°。热塑性聚氨酯切片的硬度设置在相对较高的水平，在复合成型时，其作为芯层，可以很好的起到支撑作用，避免被外周的皮层压垮、影响其成型效果。

本案的皮芯结构，以低粘度锦纶6切片形成的锦纶6组分为皮层、高硬度的热塑性聚氨酯切片形成的热塑性聚氨酯组分为芯层，前者赋予皮层良好的包容性与较宽的可形变区间，确保全牵伸丝的可拉伸性能良好，后者赋予芯层良好的支撑性能，结构相对致密，确保全牵伸丝较高的强度，两者配合，赋予复合全牵伸丝以良好的成型效果，并表现为最终产品具有较高的断裂强度、较好的断裂伸长率与沸水收缩率以及稳定的纤维卷曲数。

步骤（2）中，冷却温度25-30 ℃，冷却风速0.35-0.45 m/sec，单体吸排4-6m/min。

步骤（2）中，上油采用多道上油方式，先进行锦纶油剂上油，接着进行氨纶油剂上油。多道上油有利于提高复合纤维粘合力，改善退卷和编织摩擦张力。

步骤（2）中，卷绕速度为400-650 m/min，卷绕角5-7 °，未牵伸丝成型过程中卷绕速度不易过高，但设定上述的卷绕角有利于形成卷曲的初生形态。

步骤（3）中，牵伸倍率3-3.5，加热的热盘温度80-100 ℃，松弛定型的热板温度100-120 ℃，卷绕速度为500-800 m/min，卷绕夹角6-8 °。加热松弛可以消除复合丝中热塑性聚氨脂组份因牵伸而产生的内应力，提高全牵伸丝结构的稳定性；而卷绕速度主要表现为对未牵伸丝的拉伸作用，并在参数上表现为断裂强度，特别是与牵伸倍率配合时，改变了作用在纤维上的拉伸作用。同时，卷绕速度改变也会影响三维卷曲结构的数量，并在参数上表现为导致纤维卷曲数的变化，故卷绕速度不宜过大。

上述锦氨复合全牵伸丝的制备过程彻底改变了目前的现状，生产工艺流程大幅缩短，赋予全牵伸丝在性能上能达到锦氨包覆丝的要求，锦氨复合丝更细产品可以实现，纱筒退卷编织时纤维呈直丝状态，卷曲包覆丝编织不易状况可以改善。

附图说明

图1为本申请中喷丝板的剖面结构示意图；

图2为本申请中锦氨复合全牵伸丝的截面结构示意图。

图中标号：1.芯层；2.皮层；3.喷丝板；30.喷丝板本体；31.主通道；32.副通道；33.喷丝孔。

具体实施方式

实施例1

本实施例的原料：以相对粘度2.2的低粘度锦纶6熔体为皮层2，硬度77HA的热塑性聚氨酯熔体为芯层1，皮芯复合体积百分比为50:50。

1、切片处理：先将低粘度锦纶6处理至干切片含水率≤800 ppm、热塑性聚氨酯处理至干切片含水率≤20 ppm，干切片氮气保护压力均为0.02Mpa。

2、制备UDY（纺丝）：

本实施例纺丝用喷丝板如图1所示，喷丝板3包括喷丝板本体30、主通道31、副通道32以及喷丝孔33，喷丝板本体30上开设主通道31和副通道32，主通道31位于喷丝板3的中心位置，并贯穿喷丝板本体31设置，其底部即为喷丝孔33，副通道32相对主通道31设置在外周，副通道32倾斜设置，其底部连通于主通道31的中下部。

上述喷丝板配合各螺杆挤出机（常规结构即可，未在图纸上展开说明）进行纺丝，具体过程如下：

低粘度锦纶6干切片进入主螺杆挤出机，熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为265/260/255/250 ℃，熔体压力10 MPa，主箱体使用中温联苯蒸汽加热，加热温度245℃，料仓内的干切片进入主螺杆挤出机熔融挤压成锦纶6熔体，经计量泵精确计量，送入喷丝板3的主通道31。

热塑性聚氨酯干切片进入副螺杆挤出机，熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为220/225/230/235 ℃，熔体压力15 MPa，熔体停留时间≤10 min，副箱体使用低温联苯蒸汽加热，加热温度235℃，熔融挤出所得热塑性聚氨酯熔体，经计量泵精确计量，送入喷丝板3的副通道32中。

结合图1，在喷丝板3内，进入副通道32的热塑性聚氨酯熔体，与进入主通道31的低粘度锦纶6熔体复合后，经喷丝孔33喷出。

由于作为皮层的低粘度锦纶6熔体在主通道中具有一定的弹性和包覆性，作为芯层的热塑性聚氨酯熔体具有一定的硬度，通过副通道32与低粘度锦纶6熔体汇合并复合，由喷丝孔33喷出时，即可形成具有小开口的偏心皮芯型结构。

纤维冷却风：温度26 ℃，风速0.4 m/sec。

单体吸排：风速5 m/min。

纤维上油，采用多道上油方式，先进行锦纶油剂上油，接着进行二道氨纶油剂上油。

纤维卷绕，卷绕速度为450 m/min，卷绕角6 °。

卷绕完毕，获得偏心皮芯型锦氨复合未牵伸丝（UDY）。

3、后处理：

UDY后加工进行牵伸、加热松弛、上油卷绕，牵伸倍率3.5，热盘温度85 ℃，热板松弛温度100 ℃，卷绕速度为550 m/min，卷绕夹角7 °。

本实施例制备的偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，其结构如图2所示：锦纶6组分为皮层2，热塑性聚氨酯组分为芯层1，芯层1外露部分圆心角θ为25°，皮芯复合体积百分比为50:50。

锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为60 %，断裂强度≥3.5 cN/dtex，沸水收缩率为19 %，纤维卷曲数为35个/25mm，染色均匀度≥4级。

实施例2

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：低粘度锦纶6切片的相对粘度2.45，主螺杆挤出机各区加热温度为275/270/265/260 ℃，主箱体使用高温联苯蒸汽加热，加热温度255 ℃。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为52 %，断裂强度≥2.8 cN/dtex，沸水收缩率为15 %，纤维卷曲数为16 个/25 mm；染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，锦纶6组分相对粘度提高，主螺杆挤出温度和联苯蒸汽加热温度提升，在参数表现为断裂伸长率、断裂强度、沸水收缩率均有明显降低，纤维卷曲数减少；芯层1外露部分圆心角θ不变，影响染色的因素相对变化不大，染色均匀度≥4级。

实施例3

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：皮芯复合体积百分比为35:65。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为75 %，断裂强度≥3.0 cN/dtex，沸水收缩率为25 %，纤维卷曲数为50个/25mm，染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，皮层2占比的相对降低，即锦纶6占比降低，两种组分之间差距增大，并外在表现为断裂伸长率、沸水收缩率和纤维卷曲数增大，断裂强度变化不大；但芯层1外露部分圆心角θ不变，影响染色的因素相对变化不大，染色均匀度≥4级。

实施例4

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：热塑性聚氨酯干切片含水率≤50ppm。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为50 %，断裂强度≥3.0 cN/dtex，沸水收缩率为15 %，纤维卷曲数为18个/25 mm，染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，热塑性聚氨酯干切片含水率要求的范围变宽，水分子的增加导致热塑性聚氨酯熔体粘度降低，两种组分粘度差距变小，并外在表现为断裂伸长率、沸水收缩率和纤维卷曲数增大，断裂强度变化不大；但芯层1外露部分圆心角θ不变，影响染色的因素相对变化不大，染色均匀度≥4级。

实施例5

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：热塑性聚氨酯熔体停留时间≤15min。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为55 %，断裂强度≥3.0 cN/dtex，沸水收缩率为15 %，纤维卷曲数为18个/25 mm，染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，热塑性聚氨酯熔体停留时间较长，可能会出现热降解，导致粘度降低、弹性减弱，并外在表现为断裂伸长率和断裂强度损失，纤维卷曲数和沸水收缩率降低；芯层1外露部分圆心角θ不变，影响染色的因素相对变化不大，染色均匀度≥4级。

实施例6

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：芯层开口部分的圆心角为35°。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为63 %，断裂强度≥3.3 cN/dtex，沸水收缩率为21 %，纤维卷曲数为38个/25 mm，染色均匀度≥3级。

与实施例1相比，影响牵伸丝机械性能如强度、伸长的因素未发生变化，而圆心角θ增大，芯层1即热塑性聚氨酯开口并裸露增大，导致其相对皮层2的染色面积占比增加，增加了出现色差的概率，染色均匀度有所降低。

实施例7

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：芯层1的热塑性聚氨酯没有开口。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为56 %，断裂强度≥3.0 cN/dtex，沸水收缩率为17 %，纤维卷曲数为21个/25mm，染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，本案实施例中芯层1完全包覆在皮层2内部，在热处理时无法产生较高的热收缩三维卷曲弹性，故其弹性无法得到充分发挥，因此断裂伸长率和纤维卷曲数均有一定的降低。

实施例8

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：仅设置一道锦纶油剂上油。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为58 %，断裂强度≥3.5 cN/dtex，沸水收缩率为17 %，纤维卷曲数为25个/25 mm，染色均匀度≥4级。

与实施例1相比，仅设置一道上油，断裂伸长率和强度等参数影响不大，但纺丝过程中存在复合纤维粘合、退卷困难、编织摩擦张力大等现象。

实施例9

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：纤维卷绕速度为800 m/min，后加工牵伸倍率3.0。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为56 %，断裂强度≥3.7 cN/dtex，沸水收缩率为17 %，纤维卷曲数为30个/25 mm，染色均匀度≥4级。

卷绕速度提高，后加工牵伸倍数降低，作用在纤维上的拉伸作用增强，有利于提高断裂强度，因此本实施例的断裂强度较实施例1有所提高，但速度提高可能破坏了部分三维卷曲结构，导致纤维卷曲数减少，断裂伸长率、沸水收缩率有所降低。

实施例10

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：牵伸后加工未设置松弛加热。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为55 %，断裂强度≥3.5 cN/dtex，沸水收缩率为15 %，纤维卷曲数为27个/25 mm，染色均匀度≥4级。

通过与实施例1的加工过程对比可以看出：加热松弛可以消除复合丝中热塑性聚氨脂组份因牵伸而产生的内应力，提高全牵伸丝结构的稳定性，故本案中断裂强度变化不大，但沸水收缩率和断裂伸长率有所降低，纤维卷曲数降低明显。

实施例11

本实施例与实施例1的设置相同，区别在于：后加工牵伸未设置油剂上油。

制得的锦氨复合皮芯型全牵伸丝的物理指标为：断裂伸长率为60 %，断裂强度≥3.5 cN/dtex，沸水收缩率为17 %，纤维卷曲数为32个/25 mm，染色均匀度≥4级。

通过与实施例1的加工过程对比可以看出：强伸性能在后加工牵伸后基本已固定，故卷绕阶段是否做上油处理不影响断裂伸长率和断裂强度；但未进行卷绕上油处理时，纤维抱合力相对较弱，复合效果没有实施例1理想，沸水收缩率和纤维卷曲数有所降低。

Claims (10)

1.一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，其特征在于：复合全牵伸丝为截面呈开口使芯层部分裸露的偏心皮芯结构，所述芯层为热塑性聚氨酯组份，皮层为锦纶6组份，皮芯层复合体积比为35-50:65-50。

2. 根据权利要求1所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，其特征在于：所述锦纶6组份的体积占比为50 %，热塑性聚氨酯组份的体积占比为50 %；或者，所述锦纶6组份的体积占比为35 %，热塑性聚氨酯组份的体积占比为65 %。

3. 根据权利要求1所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝，其特征在于：所述偏心开口的圆心角θ为10-35 °。

4.一种权利要求1所述偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）切片前处理：以低粘度锦纶6切片和热塑性聚氨酯切片为原料，将低粘度锦纶6切片干燥至含水率≤800 ppm、热塑性聚氨酯切片干燥至含水率≤50 ppm，

（2）锦氨复合未牵伸丝制备：干燥后的低粘度锦纶6切片送入主螺杆，经挤出机熔融挤压形成锦纶6熔体，锦纶6熔体经计量泵计量，送入喷丝板的主通道；干燥后的热塑性聚氨酯切片进入副螺杆挤出机，经熔融、挤压形成热塑性聚氨酯熔体，经计量泵精确计量，经喷丝板的副通道供入并与低粘度锦纶6熔体复合后，经喷丝孔挤出、冷却、上油、卷绕得到锦氨复合未牵伸丝，

所述主螺杆挤出机的熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为250-270 ℃，熔体压力10-15 Mpa，主箱体加热温度235-260 ℃，

所述副螺杆挤出机的熔融挤压过程设置四段加热区，各区加热温度为215-235 ℃，熔体压力10-15 Mpa，熔体停留时间≤15 min，副箱体加热温度220-240 ℃，

（3）后加工：锦氨复合未牵伸丝经牵伸、加热松弛定型、上油卷绕，得到锦氨复合全牵伸丝。

5.根据权利要求4所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于：所述低粘度锦纶6切片相对粘度2.2-2.45。

6.根据权利要求4所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于：所述热塑性聚氨酯切片硬度为75-80 HA。

7.根据权利要求4所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，冷却参数设置为：温度25-30 ℃，风速0.35-0.45 m/sec，单体吸排4-6 m/min。

8.根据权利要求4所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，卷绕速度为400-650 m/min，卷绕角5-7 °。

9.根据权利要求5所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，上油采用多道上油方式，且先进行锦纶油剂上油，接着进行氨纶油剂上油。

10.根据权利要求5所述的一种偏心皮芯型锦氨复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，牵伸倍率3-3.5，加热的热盘温度80-100 ℃，松弛定型的热板温度100-120℃，卷绕速度为500-800 m/min，卷绕夹角6-8 °。

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