阅读说明：本技术 一种高强结构聚酰胺6的制造工艺 (Manufacturing process of high-strength structural polyamide 6 ) 是由 李细林 陈欣 梁铁贤 黄建华 林华纲 于 2020-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强结构聚酰胺6纤维的制造工艺,它包括以下步骤：一、入料阶段：将PA6纺丝原料加入螺杆挤压机中,该原料相对粘度在2.6～3.2之间；二、熔融阶段：PA6纺丝原料进入螺杆挤压机后,在螺杆挤压机的高温环境下熔融,并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀,螺杆温区温度设置范围在255～280度之间,联苯温度在270～280度之间；三、纺丝阶段：经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后,经纺丝组件和喷丝板喷出形成PA6初生丝束,纺丝组件压力调整到13.0～18.0Mpa；四、初生丝束经过缓冷装置和侧吹风冷却后集束上油；五、冷却上油后的丝束再经多级牵伸和热定型后卷成丝卷。本发明提供一种拉伸强度高且质量好的高强结构聚酰胺6纤维的制造工艺。(The invention discloses a manufacturing process of a high-strength structure polyamide 6 fiber, which comprises the following steps: firstly, feeding: adding a PA6 spinning raw material into a screw extruder, wherein the relative viscosity of the raw material is 2.6-3.2; II, a melting stage: after a PA6 spinning raw material enters a screw extruder, melting the raw material in a high-temperature environment of the screw extruder, and further uniformly mixing the raw material under the stirring of a screw, wherein the temperature setting range of a screw temperature zone is 255-280 ℃, and the temperature of biphenyl is 270-280 ℃; thirdly, spinning stage: after the melt which is melted and uniformly mixed by the screw enters a spinning box body, the melt is sprayed out by a spinning component and a spinneret plate to form PA6 nascent filament bundles, and the pressure of the spinning component is adjusted to 13.0-18.0 Mpa; fourthly, the nascent tows are subjected to slow cooling device and cross air blow cooling and then are bundled and oiled; fifthly, the cooled and oiled filament bundles are subjected to multi-stage drafting and heat setting and then rolled into filament coils. The invention provides a manufacturing process of high-strength structural polyamide 6 fiber with high tensile strength and good quality.)

一种高强结构聚酰胺6的制造工艺

技术领域

本发明涉及高强度纤维技术领域，尤其涉及一种高强结构聚酰胺6的制造工艺。

背景技术

高强度聚酰胺6(PA6)纤维主要是利用熔融纺丝、干法纺丝、区域拉伸热定型等技术，高强度聚酰胺6纤维在军民两方面都有较大需求，高强度聚酰胺6 纤维主要是指纤维的拉伸断裂强度达到6.0cN/dtex以上的纤维。据现有技术，国内高强度聚酰胺6纤维的拉伸强度很少能达到10.0cN/dtex以上，而且其强度变异系数、拉伸伸长率变异系数均达不到标准要求，质量差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，提供一种拉伸强度高且质量好的高强结构聚酰胺6的制造工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高强结构聚酰胺6的制造工艺，它包括以下步骤：

一、入料阶段：将PA6纺丝原料加入螺杆挤压机中，该原料相对粘度在 2.6～3.2之间；不消光。

二、熔融阶段：PA6纺丝原料进入螺杆挤压机后，在螺杆挤压机的高温环境下熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温区温度设置范围在255～280 度之间，联苯温度在270～280度之间；

三、纺丝阶段：经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件和喷丝板喷出形成PA6初生丝束，纺丝组件用新设计加工的喷丝板组装，纺丝组件压力调整到13.0～18.0Mpa；

四、冷却阶段：丝束依次经过缓冷器和侧吹风装置，缓冷器的温度设置为 240～280℃，侧吹风温度设置在17～19℃，风压力在500～600Pa，湿度在92～95％；缓冷装置的目的是减缓初生丝束的冷却过程，侧吹风装置则是为了让丝束均匀冷却，便于集束上油。

五、集束和上油阶段：丝束经侧吹风装置充分冷却后就可以收集成束，然后通过油嘴上油、预网络器，油剂使用原油型油剂，油剂浓度在50％～65％之间，丝束上油量保持在1.0～1.6％之间；赋予丝束良好的润滑性和抱和性，减少丝束摩擦力和分散。

六、拉伸阶段：分3～5道拉伸，多道拉伸可使拉伸分段进行，通过设置不同的拉伸工艺，分步拉伸，诱导纤维内部大分子结构进行取向和结晶；从而使纤维强度大幅度提高。

七、加热定型：加热定型与拉伸是同时进行的，每一道拉伸完成后均要对拉伸后的纤维进行合适的加热定型，各牵伸辊的温度设置为：一辊常温、二辊温度60～100℃、三辊温度120～180℃、四辊温度150～200℃、五辊温度180～220℃；在拉伸过程中对纤维加热，一方面可使纤维内大分子运动加剧，便于大分子在拉伸过程中进行有序排列，从而提高纤维内部大分子的取向度和结晶度，从而提高纤维的强度。另一方面，通过加热定型，可以大量消减纤维在大拉伸后产生的回缩应力，便于纤维最终卷绕丝饼的成型。

八、卷绕成型阶段：当纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的PA6纤维。

采用以上步骤后，本发明与现有技术相比具有以下优点：利用多道牵伸的方法和纺丝工艺参数的创新设计，可纺制出强度达到10.0cN/dtex的PA6高强纤维，可应用于军民两方面对强度有非常高要求的纺织面料上面，同时聚酰胺6 纤维的拉伸强度变异系数、拉伸伸长率以及拉伸伸长率变异系数均能达到标准要求。

作为优选，所述的步骤三中的喷丝板上设有多行第一喷丝孔组和多行第二喷丝孔组，所述的第一喷丝孔组和第二喷丝孔组之间相间分布，所述的第一喷丝孔组的长度小于第二喷丝孔组的长度，所述的第一喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第一喷丝孔，所述的第二喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第二喷丝孔，所述的第一喷丝孔在水平面的投影和第二喷丝孔在水平面的投影相间分布，所述的第一喷丝孔组在水平面的投影位于第二喷丝孔组在水平面的投影内，所述的第一喷丝孔组的数量比第二喷丝孔组的数量多一个，喷丝孔按照特定的排布方式，可提高初生纤维的剩余伸长从而改善纤维的后拉伸性能。

作为优选，所述的第一喷丝孔组的数量为三个，所述的第二喷丝孔组的数量为两个，所述的第一喷丝孔的数量为两个，所述的第二喷丝孔的数量为三个，结构简单，效果好。

作为优选，所述的第一喷丝孔的直径等于第二喷丝孔的直径，所述的第一喷丝孔的直径为0.3mm～0.4mm，使喷头牵倍介于30～100之间，也就是说刚喷出的丝束在未冷却时被牵伸少于100倍，从而提高了纤维的剩余拉伸性能。

作为优选，所述的第一喷丝孔的长径比为1.5～3.0，使板面压力介于 2.0～5.0MPa之间。

作为优选，所述的侧吹风方向与竖直线之间的夹角A为4°～6°，且定位槽对向各开一个共两个，更能提高各单根纤维冷却的均匀性及对各喷丝孔的保护。

作为优选，所述的步骤六中分四道拉伸，效果好。

作为优选，第一道拉伸拉伸倍数设置为1.1～2.0；第二道拉伸拉伸倍数设置为1.5～2.5；第三道拉伸拉伸倍数设置为1.1～1.6；第四道拉伸拉伸倍数设置为 0.9～1.2，确保聚酰胺6纤维的拉伸强度变异系数、拉伸伸长率以及拉伸伸长率变异系数均能达到标准要求。

作为优选，第一道拉伸后的定型温度为60～100℃；第二道拉伸拉伸后的定型温度为120～180℃；第三道拉伸拉伸后的定型温度为150～200℃；第四道拉伸拉伸后的定型温度为180～220℃。

附图说明

图1是本发明一种高强结构聚酰胺6的制造工艺喷丝板的俯视图；

图2是本发明一种高强结构聚酰胺6的制造工艺喷丝孔的主视剖视图。

其中，1、喷丝板，2、第一喷丝孔，3、第二喷丝孔，A、夹角。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例一：一种高强结构聚酰胺6的制造工艺，它包括以下步骤：

一、入料阶段：将PA6纺丝原料加入螺杆挤压机中，该原料相对粘度在2.65；

二、熔融阶段：PA6纺丝原料进入螺杆挤压机后，在螺杆挤压机的高温环境下熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温区温度设置为255度，联苯温度为270度；

三、纺丝阶段：经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件和喷丝板1喷出形成PA6初生丝束，纺丝组件用新设计加工的喷丝板1组装，纺丝组件压力调整到13.0Mpa，喷丝板上设有多行第一喷丝孔组和多行第二喷丝孔组，所述的第一喷丝孔组和第二喷丝孔组之间相间分布，所述的第一喷丝孔组的长度小于第二喷丝孔组的长度，所述的第一喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第一喷丝孔2，所述的第二喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第二喷丝孔3，所述的第一喷丝孔2在水平面的投影和第二喷丝孔3在水平面的投影相间分布，所述的第一喷丝孔组在水平面的投影位于第二喷丝孔组在水平面的投影内，所述的第一喷丝孔组的数量比第二喷丝孔组的数量多一个，所述的第一喷丝孔2的直径为0.3mm，所述的第一喷丝孔2的长径比为1.5，所述的侧吹风方向与竖直线之间的夹角A为4°；

四、冷却阶段：丝束依次经过缓冷器和侧吹风装置，缓冷器的温度设置为 240℃，侧吹风温度设置为17℃，风压力为500Pa，湿度为92％；

五、集束和上油阶段：丝束经侧吹风装置充分冷却后就可以收集成束，然后通过油嘴上油、预网络器，油剂使用原油型油剂，油剂浓度为50％，丝束上油量保持在1.0％；

六、拉伸阶段：分4道拉伸，多道拉伸可使拉伸分段进行，通过设置不同的拉伸工艺，分步拉伸，诱导纤维内部大分子结构进行取向和结晶，第一道拉伸拉伸倍数设置为1.5；第二道拉伸拉伸倍数设置为2.1；第三道拉伸拉伸倍数设置为1.3；第四道拉伸拉伸倍数设置为0.95，第一道拉伸后的定型温度为 60～100℃；第二道拉伸拉伸后的定型温度为120～180℃；第三道拉伸拉伸后的定型温度为150～200℃；第四道拉伸拉伸后的定型温度为180～220℃；

七、加热定型：加热定型与拉伸是同时进行的，每一道拉伸完成后均要进行合适的加热定型，对拉伸后的纤维加热，各牵伸辊的温度设置为：一辊常温、二辊温度60℃、三辊温度120℃、四辊温度150℃、五辊温度180℃；

八、卷绕成型阶段：当纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的PA6纤维。

实施例二：一种高强结构聚酰胺6的制造工艺，它包括以下步骤：

一、入料阶段：将PA6纺丝原料加入螺杆挤压机中，该原料相对粘度在3.01；

二、熔融阶段：PA6纺丝原料进入螺杆挤压机后，在螺杆挤压机的高温环境下熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温区温度设置为260度，联苯温度为275度；

三、纺丝阶段：经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件和喷丝板喷出形成PA6初生丝束，纺丝组件用新设计加工的喷丝板组装，纺丝组件压力调整到15.0Mpa，喷丝板上设有多行第一喷丝孔组和多行第二喷丝孔组，所述的第一喷丝孔组和第二喷丝孔组之间相间分布，所述的第一喷丝孔组的长度小于第二喷丝孔组的长度，所述的第一喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第一喷丝孔，所述的第二喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第二喷丝孔，所述的第一喷丝孔在水平面的投影和第二喷丝孔在水平面的投影相间分布，所述的第一喷丝孔组在水平面的投影位于第二喷丝孔组在水平面的投影内，所述的第一喷丝孔组的数量比第二喷丝孔组的数量多一个，所述的第一喷丝孔的直径为0.35mm，所述的第一喷丝孔的长径比为2.5，所述的侧吹风方向与竖直线之间的夹角A为5°；

四、冷却阶段：丝束依次经过缓冷器和侧吹风装置，缓冷器的温度设置为 260℃，侧吹风温度设置为18℃，风压力为550Pa，湿度为93％；

五、集束和上油阶段：丝束经侧吹风装置充分冷却后就可以收集成束，然后通过油嘴上油、预网络器，油剂使用原油型油剂，油剂浓度为57％，丝束上油量保持在1.3％；

六、拉伸阶段：分4道拉伸，多道拉伸可使拉伸分段进行，通过设置不同的拉伸工艺，分步拉伸，诱导纤维内部大分子结构进行取向和结晶，第一道拉伸拉伸倍数设置为1.6；第二道拉伸拉伸倍数设置为2.0；第三道拉伸拉伸倍数设置为1.3；第四道拉伸拉伸倍数设置为1.05，第一道拉伸后的定型温度为80℃；第二道拉伸拉伸后的定型温度为150℃；第三道拉伸拉伸后的定型温度为170℃；第四道拉伸拉伸后的定型温度为200℃；

七、加热定型：加热定型与拉伸是同时进行的，每一道拉伸完成后均要进行合适的加热定型，对拉伸后的纤维加热，各牵伸辊的温度设置为：一辊常温、二辊温度80℃、三辊温度150℃、四辊温度170℃、五辊温度200℃；

八、卷绕成型阶段：当纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的PA6纤维。

实施例三：一种高强结构聚酰胺6的制造工艺，它包括以下步骤：

一、入料阶段：将PA6纺丝原料加入螺杆挤压机中，该原料相对粘度在3.15；

二、熔融阶段：PA6纺丝原料进入螺杆挤压机后，在螺杆挤压机的高温环境下熔融，并在螺杆的搅拌下进一步混合均匀，螺杆温区温度设置为280度，联苯温度为280度；

三、纺丝阶段：经螺杆熔融混合均匀后的熔体进入纺丝箱体后，经纺丝组件和喷丝板喷出形成PA6初生丝束，纺丝组件用新设计加工的喷丝板组装，纺丝组件压力调整到18.0Mpa，喷丝板上设有多行第一喷丝孔组和多行第二喷丝孔组，所述的第一喷丝孔组和第二喷丝孔组之间相间分布，所述的第一喷丝孔组的长度小于第二喷丝孔组的长度，所述的第一喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第一喷丝孔，所述的第二喷丝孔组包括中心位于同一直线上的第二喷丝孔，所述的第一喷丝孔在水平面的投影和第二喷丝孔在水平面的投影相间分布，所述的第一喷丝孔组在水平面的投影位于第二喷丝孔组在水平面的投影内，所述的第一喷丝孔组的数量比第二喷丝孔组的数量多一个，所述的第一喷丝孔的直径为0.4mm，所述的第一喷丝孔的长径比为3.0，所述的侧吹风方向与竖直线之间的夹角A为6°；

四、冷却阶段：丝束依次经过缓冷器和侧吹风装置，缓冷器的温度设置为 280℃，侧吹风温度设置为19℃，风压力为600Pa，湿度为95％；

五、集束和上油阶段：丝束经侧吹风装置充分冷却后就可以收集成束，然后通过油嘴上油、预网络器，油剂使用原油型油剂，油剂浓度为65％，丝束上油量保持在1.6％；

六、拉伸阶段：分4道拉伸，多道拉伸可使拉伸分段进行，通过设置不同的拉伸工艺，分步拉伸，诱导纤维内部大分子结构进行取向和结晶，第一道拉伸拉伸倍数设置为1.4；第二道拉伸拉伸倍数设置为2.0；第三道拉伸拉伸倍数设置为1.4；第四道拉伸拉伸倍数设置为1.06，第一道拉伸后的定型温度为100℃；第二道拉伸拉伸后的定型温度为180℃；第三道拉伸拉伸后的定型温度为200℃；第四道拉伸拉伸后的定型温度为220℃；

七、加热定型：加热定型与拉伸是同时进行的，每一道拉伸完成后均要进行合适的加热定型，对拉伸后的纤维加热，各牵伸辊的温度设置为：一辊常温、二辊温度100℃、三辊温度180℃、四辊温度200℃、五辊温度220℃；

八、卷绕成型阶段：当纤维经过多级牵伸和定型后，纤维各方面的力学性能已稳定，再经过卷绕装置卷成形状规整丝卷就形成了高强度结构性的PA6纤维。

本发明的技术效果：通过对纺丝喷丝板的改造、利用多道牵伸的方法和纺丝工艺参数的创新设计，可纺制出强度达到10.0cN/dtex的PA6高强纤维，可应用于军民两方面对强度有非常高要求的纺织面料上面，同时聚酰胺6纤维的拉伸强度变异系数、拉伸伸长率以及拉伸伸长率变异系数均能达到标准要求。

下表格是实施例一、实施例二、实施例三生产出来的高强聚酰胺6纤维以及现有技术生产出来的高强聚酰胺6纤维性能测试对比。规格均为44dtex/12f。

表1

表2

表3

表4

从表格中可以看出，现有技术中高强聚酰胺6纤维的拉伸强度接近于 10.0cN/dtex，拉伸强度变异系数和拉伸伸长率变异系数均达不到标准要求。而本发明生产出来的高强聚酰胺6纤维的拉伸强度达到10.0cN/dtex，拉伸强度变异系数、拉伸伸长率以及拉伸伸长率变异系数均达到标准要求，质量好。

在上述方案的基础上，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。