CN105463594A - 一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织技术领域，涉及一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法。包括步骤：A、添加材料熔融物制备：将功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末混合均匀得到混合物并熔融挤出，得到功能材料和/或颜料的熔融物；B、本体聚合物熔融物制备：纺丝原料用挤出机熔融挤出得到纺丝材料的熔融物；C、熔融物计量混合：将步骤A和步骤B中得到的熔融物按比例经过计量混合，得到纺丝混合熔融料；D、纺丝：将步骤C的纺丝混合熔融料经过纺丝得到纺丝纤维成品。本发明能降低成产成本，缩短试样周期，节省原料。

Description

一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法
技术领域
本发明属于纺织技术领域，涉及一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法。
背景技术
合成纤维品种涤纶，锦纶，丙纶纺有色纤维，在纺丝过程中添加颜料或染料着色剂，以纺丝着色替代染色上色的有色纺丝工艺，其生产过程采用高浓度母粒作为颜色载体，与本白色的纤维材料共混生产出与母粒色光一致的有色纤维。由专业的母粒制造企业来完成母粒的制备与颜色的调配，制作母粒是一个复杂和多变数的过程。
共混生产功能性纤维的工艺与纺有色纤维过程相同，把着色剂换成功能性添加剂。后文中涉及有色纤维即涵盖共混功能性纤维。
母粒法纺是两个流程，两个行业的合作完成有色纤维的生产，称之为两步法。母粒厂不能制作最终产品，纺丝厂不能改变色光，由于着色剂品种和有效成分的比例变化会改变纤维的延伸性物理指标。要得到同时符合三个条件的最终产品，确认产品的合格性，投入后加工生产之前要在在两个流程间反复试验，流程长，成本高，间隔时间长，；每次改变配方，母粒厂和纺丝厂都要用主材料冲洗设备，产生大量废料，无法经济的实现最终的产品小批量快速定制。制约色纺有色纤维这一环保产品的推广应用。
无论生产色母粒还是功能性母粒，在制作过程中要确保混合分散均匀，通过添加分散剂，高温提升流动性，提高剪切来达到分散效果。以石蜡类为主的分散剂影响后加工；高温及剪切热，造粒过程高温着水冷却，破坏着色剂色光和功能材料的性能，提高了着色和功能材料的化学稳定性和热稳定性要求，使得大量的材料和研发方案无法投入应用。
综上所述，既有的技术和发明生产有色纤维或功能性限位由母粒制备和纺丝添加两个流程步骤完成，试小样复杂，对色周期长，浪费大；母粒造粒过程中对添加的着色剂和功能材料要求高。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产周期短、材料利用率高、能有效降低生产成本的直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，包括以下步骤：
A、添加材料熔融物制备：将功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末混合均匀得到混合物并熔融挤出，得到功能材料和/或颜料的熔融物；
B、本体聚合物熔融物制备：纺丝原料用挤出机熔融挤出得到纺丝材料的熔融物；
C、熔融物计量混合：将步骤A和步骤B中得到的熔融物按比例经过计量混合，得到纺丝混合熔融料；
D、纺丝：将步骤C的纺丝混合熔融料经过纺丝得到纺丝纤维成品。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤A中，所述的功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末的粒径不小于5000目。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤A中，所述的纤维聚合物粉末为涤纶、锦纶或丙纶切片粉末中的一种或几种。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤B中，所述的纺丝原料为涤纶、锦纶或丙纶切片中的一种或几种。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤D中，纺丝混合熔融料依次经过熔体管道、纺丝箱体、纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤D中，纺丝混合熔融料依次经过纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，所述的功能材料为抑菌材料粉末，且从步骤A-D之间的输送温度为225-230℃。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，从步骤A中输出的熔融物与在步骤B中输出的熔融物在3分钟内经过步骤C混合。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤C中，所述的由步骤A得到的熔融物的添加速度与由步骤B得到的熔融物的挤出压力构成闭环控制。
在上述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法中，在步骤C中，所述的由步骤B得到的熔融物的挤出速度和挤出压力构成闭环控制。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、综合生产成本低：没有母粒生产工序，和母粒反复试样以及纺丝反复间断试样的生产浪费，不需要添加分散剂，有利于后加工生产。
2、试样周期短：中间衔接环节少：整个流程时间以分钟计。原有的流程即使一次成功也要几天时间，一次成功的几率较小，如果要调整，等于重新走流程。而且要在两个企业或多个部门之间协作完成，不适应小批量快速定制。
3、材料选择范围广：由于对材料的保护和主动降低了材料化学和热稳定性的要求，材料选择范围扩大，可以添加热分解温度低和易水解的材料。
4、资金投入少：设备数量少，用工少，占地少，不需要投入厂房建设，不用储备大量母粒。
附图说明
图1是现有技术的熔融纺丝方法的工艺路线图；
图2是本发明的工艺路线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，现有的熔融纺丝方法分两步完成，第一步依次经过配料、熔融挤出、铸带、冷却、切粒、干燥、包装的步骤后得到成品色母粒；第二步经过色母粒与切片计量混合后经过挤出机、熔体管道、纺丝箱体、纺丝计量泵、喷丝板、冷却上油、绕卷的步骤后得到有色纤维或功能纤维成品。
上述的纺丝方法为母粒法纺丝，分两个流程，需要两个行业的合作完成有色纤维的生产，称之为两步法。无论生产色母粒还是功能性母粒，在制作过程中要确保混合分散均匀，通过添加分散剂，高温提升流动性，提高剪切来达到分散效果。以石蜡类为主的分散剂影响后加工；高温及剪切热，造粒过程高温着水冷却，破坏着色剂色光和功能材料的性能，提高了着色和功能材料的化学稳定性和热稳定性要求，使得大量的材料和研发方案无法投入应用。
如图2所示，本实施例的工艺路线为：功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末混合即配料、熔融挤出、切片用挤出机挤出并与配料计量混合后再经过熔体管道、纺丝箱体、纺丝计量泵、喷丝板、冷却上移、绕卷的步骤后得到有色纤维或功能纤维成品；或配料计量混合后直接输入到纺丝计量泵，经喷丝板、冷却上油、绕卷后得到有色纤维或功能纤维成品。为一步法制备。
具体的说，本实施例包括以下步骤：
A、添加材料熔融物制备：将功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末混合均匀得到混合物并熔融挤出，得到功能材料和/或颜料的熔融物，所述的功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末的粒径不小于5000目，所述的纤维聚合物粉末为涤纶、锦纶或丙纶切片粉末中的一种或几种；
B、本体聚合物熔融物制备：纺丝原料用挤出机熔融挤出得到纺丝材料的熔融物，所述的纺丝原料为涤纶、锦纶或丙纶切片中的一种或几种；
C、熔融物计量混合：将步骤A和步骤B中得到的熔融物按比例经过计量混合，得到纺丝混合熔融料，所述的混合熔融物在熔体管道内再次经过管道机械混合；在计量混合中，优选采用高压齿轮泵精确计量注射；
D、纺丝：将步骤C的纺丝混合熔融料经过纺丝得到纺丝纤维成品。
在步骤D中，在步骤D中，纺丝混合熔融料依次经过熔体管道、纺丝箱体、纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。步骤D也可以是另外一个路线，即为纺丝混合熔融料依次经过纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。
如果配料为颜料，则温度控制在220-280℃之间，采用独立多段温控，从步骤A中输出的熔融物与在步骤B中输出的熔融物在3分钟内经过步骤C混合。
在步骤C中，所述的由步骤A得到的熔融物的添加速度与由步骤B得到的熔融物的挤出压力构成闭环控制，所述的由步骤B得到的熔融物的挤出速度和挤出压力构成闭环控制，双闭环回路的构成用只能PID控制。
本实施例优选采用的憎水性纤维材料，纺丝温度240-290℃，纺丝过程中对水分和挥发物的限制极为苛刻。不能采用溶液着色法，母粒法是传统的唯一的方法，如上所述，传统的母粒法分两步进行，具有诸多的缺陷。而本实施例采用一步法完成，不经过颗粒状母粒制作，缩短了造粒过程中添加材料和本体聚合物的热历程，去掉了水冷却历程，不再有改变添加材料的特性的环节，扩大了材料的选择范围；在与主料混合前使用低温，缩短整个生产流程中添加材料的高温历程时间，进一步保护了添加材料的性能。可以连续快速改变配方，只需简单称量和混合即可添加，一次完成产品试制；实现小批量快速定制本发明把两个生产流程变为一个流程，并减少了流程工序，缩短了流程时间，节省了验证时间，减少了废料产生，扩大了添加材料的选择范围，降低了综合成本。
实施例2
本实施例与实施例1的方法基本相同，不同之处在于，所述的功能材料为抑菌材料粉末，且从步骤A-D之间的输送温度为225-230℃。抑菌材料预先研磨成粉末并与锦纶等切片混合。
抑菌材料为现有技术，可采用无机抗菌剂、有机抗菌剂等。无机抗菌剂为银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达270℃以上。银离子类抗菌剂的载体有沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。有机抗菌剂为香草醛、乙基香草醛类化合物、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。
传统工艺的缺陷是：
采用传统的纺丝添加工艺，制作母粒过程中，水冷却及100℃左右烘干脱水，抑菌材料抑菌性能下降。制作母粒的过程中，发生了新的化学反应，降低了有效成分，生成了大分子团，纺丝与切片混合，高温历程长，锦纶聚合物的还原性破坏了部分抑菌材料。
抑菌母粒与锦纶切片混合，熔融，共同纺丝。纺丝过程中飘丝端头很严重，严重影响纺丝的正常生产，纺丝喷头阻塞速度很快，几个小时就要更换，喷头寿命只有最难纺的添加高浓度炭黑时的10％。
传统工艺导致了这种合成的抑菌材料无法顺利纺丝，难以实现设计意图。
本实施例的优点是：
本实施例采用直接添加技术，把研磨后的抑菌材料粉与锦纶切片粉混合，采用225-230℃的度低温输送，实施添加纺丝，大幅改善了纺丝可纺性，保护了材料的抑菌效用，可顺利的实现商业化生产。提供了一种抑菌的功能性合成材料，用于制作袜子等，保护足部，防止细菌导致的溃烂，出血，具有很好的效果。
实施例3
本实施例与实施例1的方法基本相同，不同之处在于，在步骤A中，颜料为炭黑粉，炭黑粉和锦纶聚合物粉进行熔融，且在步骤C中，炭黑粉的重量比为2％。
采用传统的两步法生产工艺，采购色母粒添加到纺丝机里，添加成本2000元/吨。采用本实施例的直接添加一步法工艺，添加炭黑粉和锦纶聚合物粉，添加成本420元/吨。两种工艺的后续纺丝成本和品质相同。采用本发明的方法每吨可节省1580元/吨。
如纺制其他颜色的有色纤维，将大幅降低成本。酸性染料极少能耐到180度，用传统工艺难以容易热升华，色牢度低，而采用本实施例的方法则能将颜料或染料直接注射入纺丝熔体中，与主材料混合共同完成纺丝，生产出有色纤维，简化和缩短了生产流程，能生产厂合格的纺丝产品。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、添加材料熔融物制备：将功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末混合均匀得到混合物并熔融挤出，得到功能材料和/或颜料的熔融物；
B、本体聚合物熔融物制备：纺丝原料用挤出机熔融挤出得到纺丝材料的熔融物；
C、熔融物计量混合：将步骤A和步骤B中得到的熔融物按比例经过计量混合，得到纺丝混合熔融料；
D、纺丝：将步骤C的纺丝混合熔融料经过纺丝得到纺丝纤维成品。
2.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤A中，所述的功能材料和/或颜料的粉末与纤维聚合物粉末的粒径不小于5000目。
3.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤A中，所述的纤维聚合物粉末为涤纶、锦纶或丙纶切片粉末中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤B中，所述的纺丝原料为涤纶、锦纶或丙纶切片中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤D中，纺丝混合熔融料依次经过熔体管道、纺丝箱体、纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。
6.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤D中，纺丝混合熔融料依次经过纺丝计量泵、喷丝板后出丝绕卷成纺丝纤维成品。
7.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，所述的功能材料为抑菌材料粉末，且从步骤A-D之间的输送温度为225-230℃。
8.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，从步骤A中输出的熔融物与在步骤B中输出的熔融物在3分钟内经过步骤C混合。
9.根据权利要求1所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤C中，所述的由步骤A得到的熔融物的添加速度与由步骤B得到的熔融物的挤出压力构成闭环控制。
10.根据权利要求9所述的一种直接加入功能材料和/或颜料的熔融纺丝方法，其特征在于，在步骤C中，所述的由步骤B得到的熔融物的挤出速度和挤出压力构成闭环控制。
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