本發(fā)明涉及聚酰胺纖維領(lǐng)域，具體講，涉及一種聚酰胺著色纖維的制備方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

聚酰胺(polyamide，簡稱pa)纖維以其優(yōu)良的強度、耐磨性、彈性回復(fù)率、濕吸收性等均在服裝和產(chǎn)業(yè)用途方向有重要用途。聚酰胺纖維單體是一種呈白色片狀結(jié)晶體，通過聚合后可以制成高分子材料，經(jīng)紡絲后可制成無色透明單絲。原液著色纖維就是先對聚酰胺熔體著色后再進(jìn)行紡絲而成的纖維，與常規(guī)染色方法相比，原液著色纖維不再需要進(jìn)行后道染色，降低了纖維色絲的生產(chǎn)成本，減少了水和能源的消耗，節(jié)能減排優(yōu)勢明顯，同時，原液著色技術(shù)生產(chǎn)的著色纖維顏色均勻、色牢度高，原液著色技術(shù)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

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

鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要發(fā)明目的在于提出一種聚酰胺著色纖維的制備方法

本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于提出制備聚酰胺著色纖維的設(shè)備。

為了完成本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明涉及一種聚酰胺著色纖維的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

將聚酰胺主料經(jīng)主料螺桿擠出機(jī)制備成主料熔體；將聚酰胺母粒和染料經(jīng)母粒螺桿擠出機(jī)制備成母粒熔體；

所述主料熔體與所述母粒熔體同時經(jīng)過熔體管道混合后，進(jìn)入動態(tài)混合器再次進(jìn)行混合，得到混合熔體；

所述混合熔體進(jìn)行紡絲，得到所述聚酰胺著色纖維。

優(yōu)選的，所述聚酰胺選自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一種；所述聚酰胺主料選自聚酰胺切片。

優(yōu)選的，所述聚酰胺母粒和/或所述染料經(jīng)干燥后進(jìn)入所述母粒螺桿擠出機(jī)。

優(yōu)選的，所述主料熔體與所述母粒熔體的質(zhì)量比為90～99：1～10。

優(yōu)選的，所述主料螺桿擠出機(jī)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(yōu)選的，所述主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃；所述母粒螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃。

優(yōu)選的，所述動態(tài)混合器的混合溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃；所述動態(tài)混合器的轉(zhuǎn)速為10～50轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選20～30轉(zhuǎn)/分鐘。

本發(fā)明還涉及一種用于制備聚酰胺著色纖維的設(shè)備，所述設(shè)備包括主料螺桿擠出機(jī)、母粒螺桿擠出機(jī)、熔體管道、動態(tài)混合器和紡絲組件，

所述主料螺桿擠出機(jī)的輸出端和所述母粒螺桿擠出機(jī)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(tài)混合器的輸入端相連接，

所述動態(tài)混合器的輸出端與所述紡絲組件相連接。

優(yōu)選的，所述設(shè)備還包括母粒儲存部件和母粒干燥器，所述母粒儲存部件與所述母粒干燥器連接后，再連接于所述母料螺桿擠出機(jī)上；所述設(shè)備還包括主料儲存部件，所述主料儲存部件連接于所述主料螺桿擠出機(jī)上。

優(yōu)選的，所述母粒螺桿擠出機(jī)與所述熔體管道之間的連接管路上設(shè)置有母粒熔體計量泵。

優(yōu)選的，所述動態(tài)混合器為球窩型動態(tài)混合器。

本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益的效果：

本發(fā)明的制備工藝不僅保證了母粒熔體計量精確度，并且提高了主料熔體與母粒熔體混合均勻度，所制備產(chǎn)品的著色均勻度5.0級，m率≥99％，全面提升了原液著色聚酰胺纖維產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本申請某一具體實施方式的用于制備聚酰胺著色纖維設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：

1-母粒儲存部件；

2-主料儲存部件；

3-母粒干燥器；

4-氮氣管；

5-母粒下料閥；

6-母粒螺桿擠出機(jī)；

7-主料下料閥；

8-玻璃視鏡；

9-膨脹節(jié)；

10-母粒熔體計量泵；

11-主料螺桿擠出機(jī)；

12-動態(tài)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(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明涉及一種聚酰胺著色纖維的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟一、將聚酰胺主料加入主料螺桿擠出機(jī)，通過擠出制備成主料熔體；將聚酰胺母粒和染料同時加入母粒螺桿擠出機(jī)，經(jīng)擠出制備成母粒熔體；

步驟二、主料熔體與母粒熔體同時經(jīng)過熔體管道進(jìn)行初步混合，進(jìn)入動態(tài)混合器再次進(jìn)行二次混合，得到混合熔體；

步驟三、混合熔體進(jìn)行紡絲，得到聚酰胺著色纖維。

本發(fā)明通過采用將主料和母粒分別制備成熔體后，再進(jìn)行二次混合的方法。首先，采用將主料和母粒分別制備成熔體的方法，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，采用二次混合的方法，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酰胺纖維產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，聚酰胺選自pa6、pa66、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010中的至少一種；優(yōu)選的，聚酰胺選自pa6。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，聚酰胺主料選自聚酰胺切片，采用聚酰胺切片具有操作簡單方便的優(yōu)勢，并且更加節(jié)能、環(huán)保。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，聚酰胺母粒和/或染料先經(jīng)干燥后，再進(jìn)入母粒螺桿擠出機(jī)。優(yōu)選的，將聚酰胺母粒和染料都進(jìn)行干燥。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，主料熔體與母粒熔體的質(zhì)量比為90～99：1～10，優(yōu)選為93～97：3～7；更優(yōu)選為94～97：4～6；進(jìn)一步優(yōu)選為95：5。本申請通過控制主料熔體與母粒熔體的質(zhì)量比可靈活生產(chǎn)出不同風(fēng)格的著色纖維，滿足不同客戶的需求。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，由于主料熔體的投料量大，因此，主料螺桿擠出機(jī)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(jìn)行控制，母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內(nèi)，從而實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，避免了分批次生產(chǎn)造成的不同批次之間的色差問題。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，聚酰胺母粒與染料的質(zhì)量比為6～8:2～4；優(yōu)選7:3，染料可選用常用的聚酰胺染料。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃，更優(yōu)選為265℃。在該溫度下，可將主料制備成穩(wěn)定的熔體，用于下一步的混合。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，母粒螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃，更優(yōu)選為265℃。在該溫度下，可將含有染料的母粒制備成穩(wěn)定的熔體，用于下一步的混合。

作為本發(fā)明制備方法的一種改進(jìn)，動態(tài)混合器優(yōu)選為球窩型動態(tài)混合器；球窩型動態(tài)混合器可使兩種熔體混合更均勻，確保產(chǎn)品零色差，5.0級判色標(biāo)準(zhǔn)m率可達(dá)100％。動態(tài)混合器的混合溫度為250～280℃，優(yōu)選260～270℃；動態(tài)混合器的轉(zhuǎn)速為10～50轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選20～30轉(zhuǎn)/分鐘。主料熔體和母料熔體首先匯集于熔體管道中進(jìn)行了初步的混合后，再進(jìn)入動態(tài)混合器中進(jìn)行二次混合。在混合過程中，動態(tài)混合器內(nèi)形成的導(dǎo)流通道，對混合熔體進(jìn)行多次剪切分割，從而保證了混合絕對均勻。

本發(fā)明還涉及用于制備聚酰胺著色纖維的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；設(shè)備包括主料螺桿擠出機(jī)11、母粒螺桿擠出機(jī)6、熔體管道15、動態(tài)混合器12和紡絲組件，

主料螺桿擠出機(jī)11的輸出端和母粒螺桿擠出機(jī)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(nèi)；熔體管道有兩個作用，首先，起到熔體的轉(zhuǎn)運作用，將熔體匯集起來用于向動態(tài)混合器12轉(zhuǎn)運，其次，還起到了初步混合的作用，由于從擠出機(jī)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(nèi)可進(jìn)行初步的混合；

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

動態(tài)混合器12的輸出端與紡絲組件相連接，采用紡絲組件進(jìn)行紡絲，紡絲組件包括有紡絲箱體14，紡絲箱體內(nèi)設(shè)置有紡絲頭和紡絲頭計量泵13。

作為本發(fā)明設(shè)備的一種改進(jìn)，還包括母粒儲存部件1和母粒干燥器3，母粒儲存部件1與母粒干燥器3連接后，再連接于母料螺桿擠出機(jī)上。母粒干燥器3上設(shè)置有氮氣管4，采用氮氣進(jìn)行干燥。母粒干燥器3與母料螺桿擠出機(jī)之間的的連接管路上設(shè)置有用于控制下料的母粒下料閥5。

作為本發(fā)明設(shè)備的一種改進(jìn)，設(shè)備還包括主料儲存部件2，主料儲存部件2連接于主料螺桿擠出機(jī)11上。主料儲存部件2與主料螺桿擠出機(jī)11之間的連接管路上設(shè)置有用于控制下料的主料下料閥7。主料儲存部件2與主料螺桿擠出機(jī)11之間的連接管路上還可設(shè)置膨脹節(jié)9，用于吸收管線、導(dǎo)管、容器等由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化。主料儲存部件2與主料螺桿擠出機(jī)11之間的連接管路上還可設(shè)置用于觀察物料變化的玻璃視鏡8。

作為本發(fā)明設(shè)備的一種改進(jìn)，母粒螺桿擠出機(jī)6與熔體管道15之間的連接管路上設(shè)置有母粒熔體計量泵10，用于對母料熔體的投料量進(jìn)行精細(xì)控制。

作為本發(fā)明設(shè)備的一種改進(jìn)，動態(tài)混合器12為球窩型動態(tài)混合器，主料熔體與母粒熔體經(jīng)過球窩型動態(tài)混合器，使得主料熔體與母粒熔體在動態(tài)混合器中實現(xiàn)物料的重新排列和分配界面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的剪切流動，還能使熔體在流動過程中產(chǎn)生數(shù)倍于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

采用圖1所示的設(shè)備進(jìn)行制備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經(jīng)主料螺桿擠出機(jī)制備成主料熔體，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為265℃；

2、將pa6母粒和染料干燥，將pa6母粒和染料經(jīng)母粒螺桿擠出機(jī)制備成母粒熔體；母粒螺桿擠出機(jī)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(zhì)量比為95：5；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內(nèi)；

4、主料熔體與母粒熔體同時經(jīng)過熔體管道進(jìn)行初步混合；

5、經(jīng)過初步混合的熔體進(jìn)入球窩型動態(tài)混合器再次進(jìn)行二次混合，動態(tài)混合器的溫度為265℃，轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進(jìn)行紡絲，得到聚酰胺著色纖維。

實施例2

采用圖1所示的設(shè)備進(jìn)行制備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經(jīng)主料螺桿擠出機(jī)制備成主料熔體，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為260℃；

2、將pa6母粒和染料干燥，將pa6母粒和染料經(jīng)母粒螺桿擠出機(jī)制備成母粒熔體；母粒螺桿擠出機(jī)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(zhì)量比為90：10；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內(nèi)；

4、主料熔體與母粒熔體同時經(jīng)過熔體管道進(jìn)行初步混合；

5、經(jīng)過初步混合的熔體進(jìn)入球窩型動態(tài)混合器再次進(jìn)行二次混合，動態(tài)混合器的溫度為260℃，轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進(jìn)行紡絲，得到聚酰胺著色纖維。

實施例3

采用圖1所示的設(shè)備進(jìn)行制備，具體的工藝步驟和條件為：

1、將pa6切片經(jīng)主料螺桿擠出機(jī)制備成主料熔體，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為270℃；

2、將pa6母粒和染料干燥，將pa6母粒和染料經(jīng)母粒螺桿擠出機(jī)制備成母粒熔體；母粒螺桿擠出機(jī)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(zhì)量比為99：1；母粒熔體計量精度可控制在0.1％以內(nèi)；

4、主料熔體與母粒熔體同時經(jīng)過熔體管道進(jìn)行初步混合；

5、經(jīng)過初步混合的熔體進(jìn)入球窩型動態(tài)混合器再次進(jìn)行二次混合，動態(tài)混合器的溫度為260℃，轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合熔體；

6、混合熔體進(jìn)行紡絲，得到聚酰胺著色纖維。

對比例1

1、將pa6切片稱重后加入反應(yīng)釜，將pa6母粒和染料干燥后稱重后加入也反應(yīng)釜；

2、將反應(yīng)釜加熱至265℃制備得到混合物熔體；

3、混合物熔體經(jīng)過熔體管道進(jìn)行初步混合；

4、經(jīng)過初步混合的熔體進(jìn)入球窩型動態(tài)混合器再次進(jìn)行二次混合，動態(tài)混合器的溫度為265℃，轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分鐘，得到混合熔體；

5、混合熔體進(jìn)行紡絲，得到聚酰胺著色纖維。

對比例2

采用實施例1的方法進(jìn)行制備，區(qū)別在于，不進(jìn)行二次混合。

對比例3

采用實施例1的方法進(jìn)行制備，區(qū)別在于，在步驟3中，主料熔體與母粒熔體的質(zhì)量比為85：15。

對比例4

采用實施例1的方法進(jìn)行制備，區(qū)別在于，在步驟1中，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為245℃；在步驟2中，母粒螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為245℃；在步驟5中，動態(tài)混合器的溫度為245℃。

對比例5

采用實施例1的方法進(jìn)行制備，區(qū)別在于，在步驟1中，主料螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為285℃；在步驟2中，母粒螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為285℃；在步驟5中，動態(tài)混合器的溫度為285℃。

對比例6

采用實施例1的方法進(jìn)行制備，區(qū)別在于，在步驟5中，不采球窩型動態(tài)混合器，采用行星齒輪動態(tài)混合器。

采用染色均勻度方法(astmz7667—1999)測定上述制備方法制備得到聚酰胺著色纖維的著色均勻度，采用5級判色標(biāo)準(zhǔn)方法測定m率，實驗結(jié)果過如表1所示。

其中，m率的計算方法為：

表1

本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，都可以做出若干可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍準(zhǔn)。