一種聚醯胺著色纖維的製備方法及設備與流程

2023-08-05 17:09:31 1

本發明涉及聚醯胺纖維領域，具體講，涉及一種聚醯胺著色纖維的製備方法及設備。

背景技術：

聚醯胺(polyamide，簡稱pa)纖維以其優良的強度、耐磨性、彈性回復率、溼吸收性等均在服裝和產業用途方向有重要用途。聚醯胺纖維單體是一種呈白色片狀結晶體，通過聚合後可以製成高分子材料，經紡絲後可製成無色透明單絲。原液著色纖維就是先對聚醯胺熔體著色後再進行紡絲而成的纖維，與常規染色方法相比，原液著色纖維不再需要進行後道染色，降低了纖維色絲的生產成本，減少了水和能源的消耗，節能減排優勢明顯，同時，原液著色技術生產的著色纖維顏色均勻、色牢度高，原液著色技術符合循環經濟發展的要求。

目前，聚醯胺原液著色技術主要還是參照pet纖維和pp纖維的色母粒注入技術，存在著準確度和精密度低,不均勻度差等缺陷。

鑑於此，特提出本發明。

技術實現要素：

本發明的首要發明目的在於提出一種聚醯胺著色纖維的製備方法

本發明的第二發明目的在於提出製備聚醯胺著色纖維的設備。

為了完成本發明的目的，採用的技術方案為：

本發明涉及一種聚醯胺著色纖維的製備方法，其特徵在於，至少包括以下步驟：

將聚醯胺主料經主料螺杆擠出機製備成主料熔體；將聚醯胺母粒和染料經母粒螺杆擠出機製備成母粒熔體；

所述主料熔體與所述母粒熔體同時經過熔體管道混合後，進入動態混合器再次進行混合，得到混合熔體；

所述混合熔體進行紡絲，得到所述聚醯胺著色纖維。

優選的，所述聚醯胺選自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一種；所述聚醯胺主料選自聚醯胺切片。

優選的，所述聚醯胺母粒和/或所述染料經乾燥後進入所述母粒螺杆擠出機。

優選的，所述主料熔體與所述母粒熔體的質量比為90～99：1～10。

優選的，所述主料螺杆擠出機以固定流速擠出所述主料熔體，控制所述母粒熔體的添加量。

優選的，所述主料螺杆擠出機的擠出溫度為250～280℃，優選260～270℃；所述母粒螺杆擠出機的擠出溫度為250～280℃，優選260～270℃。

優選的，所述動態混合器的混合溫度為250～280℃，優選260～270℃；所述動態混合器的轉速為10～50轉/分鐘，優選20～30轉/分鐘。

本發明還涉及一種用於製備聚醯胺著色纖維的設備，所述設備包括主料螺杆擠出機、母粒螺杆擠出機、熔體管道、動態混合器和紡絲組件，

所述主料螺杆擠出機的輸出端和所述母粒螺杆擠出機的輸出端與所述熔體管道的一端連接，

所述熔體管道的另一端與所述動態混合器的輸入端相連接，

所述動態混合器的輸出端與所述紡絲組件相連接。

優選的，所述設備還包括母粒儲存部件和母粒乾燥器，所述母粒儲存部件與所述母粒乾燥器連接後，再連接於所述母料螺杆擠出機上；所述設備還包括主料儲存部件，所述主料儲存部件連接於所述主料螺杆擠出機上。

優選的，所述母粒螺杆擠出機與所述熔體管道之間的連接管路上設置有母粒熔體計量泵。

優選的，所述動態混合器為球窩型動態混合器。

本發明的技術方案至少具有以下有益的效果：

本發明的製備工藝不僅保證了母粒熔體計量精確度，並且提高了主料熔體與母粒熔體混合均勻度，所製備產品的著色均勻度5.0級，m率≥99％，全面提升了原液著色聚醯胺纖維產品的質量穩定性。

附圖說明

圖1為本申請某一具體實施方式的用於製備聚醯胺著色纖維設備的結構示意圖；

其中：

1-母粒儲存部件；

2-主料儲存部件；

3-母粒乾燥器；

4-氮氣管；

5-母粒下料閥；

6-母粒螺杆擠出機；

7-主料下料閥；

8-玻璃視鏡；

9-膨脹節；

10-母粒熔體計量泵；

11-主料螺杆擠出機；

12-動態混合器；

13-紡絲頭計量泵；

14-紡絲箱體；

15-熔體管道。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。

本發明涉及一種聚醯胺著色纖維的製備方法，至少包括以下步驟：

步驟一、將聚醯胺主料加入主料螺杆擠出機，通過擠出製備成主料熔體；將聚醯胺母粒和染料同時加入母粒螺杆擠出機，經擠出製備成母粒熔體；

步驟二、主料熔體與母粒熔體同時經過熔體管道進行初步混合，進入動態混合器再次進行二次混合，得到混合熔體；

步驟三、混合熔體進行紡絲，得到聚醯胺著色纖維。

本發明通過採用將主料和母粒分別製備成熔體後，再進行二次混合的方法。首先，採用將主料和母粒分別製備成熔體的方法，通過控制熔體的投料量從而保證母粒熔體計量精確度；其次，採用二次混合的方法，確保了高聚物熔體混合絕對均勻，確保紡絲無色差，全面提升了原液著色聚醯胺纖維產品的質量穩定性。

作為本發明製備方法的一種改進，聚醯胺選自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一種；優選的，聚醯胺選自pa6。

作為本發明製備方法的一種改進，聚醯胺主料選自聚醯胺切片，採用聚醯胺切片具有操作簡單方便的優勢，並且更加節能、環保。

作為本發明製備方法的一種改進，聚醯胺母粒和/或染料先經乾燥後，再進入母粒螺杆擠出機。優選的，將聚醯胺母粒和染料都進行乾燥。

作為本發明製備方法的一種改進，主料熔體與母粒熔體的質量比為90～99：1～10，優選為93～97：3～7；更優選為94～97：4～6；進一步優選為95：5。本申請通過控制主料熔體與母粒熔體的質量比可靈活生產出不同風格的著色纖維，滿足不同客戶的需求。

作為本發明製備方法的一種改進，由於主料熔體的投料量大，因此，主料螺杆擠出機以固定流速將主料熔體擠出，通過母粒熔體計量泵對母粒熔體的添加量進行控制，母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內，從而實現了連續生產，避免了分批次生產造成的不同批次之間的色差問題。

作為本發明製備方法的一種改進，聚醯胺母粒與染料的質量比為6～8:2～4；優選7:3，染料可選用常用的聚醯胺染料。

作為本發明製備方法的一種改進，主料螺杆擠出機的擠出溫度為250～280℃，優選260～270℃，更優選為265℃。在該溫度下，可將主料製備成穩定的熔體，用於下一步的混合。

作為本發明製備方法的一種改進，母粒螺杆擠出機的擠出溫度為250～280℃，優選260～270℃，更優選為265℃。在該溫度下，可將含有染料的母粒製備成穩定的熔體，用於下一步的混合。

作為本發明製備方法的一種改進，動態混合器優選為球窩型動態混合器；球窩型動態混合器可使兩種熔體混合更均勻，確保產品零色差，5.0級判色標準m率可達100％。動態混合器的混合溫度為250～280℃，優選260～270℃；動態混合器的轉速為10～50轉/分鐘，優選20～30轉/分鐘。主料熔體和母料熔體首先匯集於熔體管道中進行了初步的混合後，再進入動態混合器中進行二次混合。在混合過程中，動態混合器內形成的導流通道，對混合熔體進行多次剪切分割，從而保證了混合絕對均勻。

本發明還涉及用於製備聚醯胺著色纖維的設備，其結構示意圖如圖1所示；設備包括主料螺杆擠出機11、母粒螺杆擠出機6、熔體管道15、動態混合器12和紡絲組件，

主料螺杆擠出機11的輸出端和母粒螺杆擠出機6的輸出端與熔體管道15的一端連接，從而可將主料熔體與母粒熔體輸送到熔體管道15內；熔體管道有兩個作用，首先，起到熔體的轉運作用，將熔體匯集起來用於向動態混合器12轉運，其次，還起到了初步混合的作用，由於從擠出機擠出的熔體具有較高的溫度和自旋作用，因此，在熔體管道內可進行初步的混合；

熔體管道15的另一端與動態混合器12的輸入端相連接，從而對經過初步混合的熔體進行完全、徹底的混合；

動態混合器12的輸出端與紡絲組件相連接，採用紡絲組件進行紡絲，紡絲組件包括有紡絲箱體14，紡絲箱體內設置有紡絲頭和紡絲頭計量泵13。

作為本發明設備的一種改進，還包括母粒儲存部件1和母粒乾燥器3，母粒儲存部件1與母粒乾燥器3連接後，再連接於母料螺杆擠出機上。母粒乾燥器3上設置有氮氣管4，採用氮氣進行乾燥。母粒乾燥器3與母料螺杆擠出機之間的的連接管路上設置有用於控制下料的母粒下料閥5。

作為本發明設備的一種改進，設備還包括主料儲存部件2，主料儲存部件2連接於主料螺杆擠出機11上。主料儲存部件2與主料螺杆擠出機11之間的連接管路上設置有用於控制下料的主料下料閥7。主料儲存部件2與主料螺杆擠出機11之間的連接管路上還可設置膨脹節9，用於吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化。主料儲存部件2與主料螺杆擠出機11之間的連接管路上還可設置用於觀察物料變化的玻璃視鏡8。

作為本發明設備的一種改進，母粒螺杆擠出機6與熔體管道15之間的連接管路上設置有母粒熔體計量泵10，用於對母料熔體的投料量進行精細控制。

作為本發明設備的一種改進，動態混合器12為球窩型動態混合器，主料熔體與母粒熔體經過球窩型動態混合器，使得主料熔體與母粒熔體在動態混合器中實現物料的重新排列和分配界面面積遠遠大於一般的剪切流動，還能使熔體在流動過程中產生數倍於一般剪切流動的形變能力，從而大大提高熔體分布混合和分散混合的效果。

實施例1

採用圖1所示的設備進行製備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經主料螺杆擠出機製備成主料熔體，主料螺杆擠出機的擠出溫度為265℃；

2、將pa6母粒和染料乾燥，將pa6母粒和染料經母粒螺杆擠出機製備成母粒熔體；母粒螺杆擠出機的擠出溫度為265℃；

3、主料熔體以固定流速流入熔體管道中，同時通過母粒熔體計量泵控制母粒熔體的添加量，控制主料熔體與母粒熔體的質量比為95：5；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內；

4、主料熔體與母粒熔體同時經過熔體管道進行初步混合；

5、經過初步混合的熔體進入球窩型動態混合器再次進行二次混合，動態混合器的溫度為265℃，轉速為25轉/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進行紡絲，得到聚醯胺著色纖維。

實施例2

採用圖1所示的設備進行製備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經主料螺杆擠出機製備成主料熔體，主料螺杆擠出機的擠出溫度為260℃；

2、將pa6母粒和染料乾燥，將pa6母粒和染料經母粒螺杆擠出機製備成母粒熔體；母粒螺杆擠出機的擠出溫度為260℃；

3、主料熔體以固定流速流入熔體管道中，同時通過母粒熔體計量泵控制母粒熔體的添加量，控制主料熔體與母粒熔體的質量比為90：10；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內；

4、主料熔體與母粒熔體同時經過熔體管道進行初步混合；

5、經過初步混合的熔體進入球窩型動態混合器再次進行二次混合，動態混合器的溫度為260℃，轉速為30轉/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進行紡絲，得到聚醯胺著色纖維。

實施例3

採用圖1所示的設備進行製備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經主料螺杆擠出機製備成主料熔體，主料螺杆擠出機的擠出溫度為270℃；

2、將pa6母粒和染料乾燥，將pa6母粒和染料經母粒螺杆擠出機製備成母粒熔體；母粒螺杆擠出機的擠出溫度為270℃；

3、主料熔體以固定流速流入熔體管道中，同時通過母粒熔體計量泵控制母粒熔體的添加量，控制主料熔體與母粒熔體的質量比為99：1；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內；

4、主料熔體與母粒熔體同時經過熔體管道進行初步混合；

5、經過初步混合的熔體進入球窩型動態混合器再次進行二次混合，動態混合器的溫度為260℃，轉速為35轉/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進行紡絲，得到聚醯胺著色纖維。

對比例1

1、將pa6切片稱重後加入反應釜，將pa6母粒和染料乾燥後稱重後加入也反應釜；

2、將反應釜加熱至265℃製備得到混合物熔體；

3、混合物熔體經過熔體管道進行初步混合；

4、經過初步混合的熔體進入球窩型動態混合器再次進行二次混合，動態混合器的溫度為265℃，轉速為25轉/分鐘，得到混合熔體；

5、混合熔體進行紡絲，得到聚醯胺著色纖維。

對比例2

採用實施例1的方法進行製備，區別在於，不進行二次混合。

對比例3

採用實施例1的方法進行製備，區別在於，在步驟3中，主料熔體與母粒熔體的質量比為85：15。

對比例4

採用實施例1的方法進行製備，區別在於，在步驟1中，主料螺杆擠出機的擠出溫度為245℃；在步驟2中，母粒螺杆擠出機的擠出溫度為245℃；在步驟5中，動態混合器的溫度為245℃。

對比例5

採用實施例1的方法進行製備，區別在於，在步驟1中，主料螺杆擠出機的擠出溫度為285℃；在步驟2中，母粒螺杆擠出機的擠出溫度為285℃；在步驟5中，動態混合器的溫度為285℃。

對比例6

採用實施例1的方法進行製備，區別在於，在步驟5中，不採球窩型動態混合器，採用行星齒輪動態混合器。

採用染色均勻度方法(astmz7667—1999)測定上述製備方法製備得到聚醯胺著色纖維的著色均勻度，採用5級判色標準方法測定m率，實驗結果過如表1所示。

其中，m率的計算方法為：

表1

本發明雖然以較佳實施例公開如上，但並不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明構思的前提下，都可以做出若干可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍準。