一种尼龙6复合纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于复合纤维技术领域，涉及一种尼龙6复合纤维及其制备方法。
背景技术
聚酰胺纤维俗称尼龙、锦纶，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性纤维总称。尼龙6纤维的生产主要以长丝居多，只生产少量的短纤维用于和其它纤维(天然纤维和化纤)混纺。锦纶纤维以其高断裂强度、高弹性、高耐磨强度以及耐虫蛀性能优异而胜过其他的天然纤维与再生纤维织物。但尼龙的产品种类较少，无法满足人们的需要。
因此，研究一种尼龙6复合纤维及其制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明提供一种尼龙6复合纤维及其制备方法，目的是解决现有技术中尼龙纤维蓬松性、透气性差的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.1～1.4:2.0～2.5，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.5～3.5:1，相邻两叶的中心线的夹角为120°；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；
所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心。
本发明的原理如下：
本发明的尼龙6复合纤维是将POY丝和FDY丝合股并丝后再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得。所述POY丝的截面为圆中空形，赋予织物优良的保暖性能；所述FDY丝的截面为三叶不等长、不等宽的三叶异形，其是将PA6熔体从喷丝板上三叶不等长、不等宽的三叶形喷丝孔挤出的，且所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心，同时采用环吹风冷却，三叶冷却条件严重不对称、不均衡，使得纤维自喷出后，横截面上不同位置的熔体的冷却速度不一致，主要体现在：纺丝时，冷却风速很大，风速介于1.8～2.0m/s，靠近吹风口的部分更早更快冷却，远离吹风口的部分更慢冷却。当三叶形喷丝孔中的三叶形中的任意一叶正对着冷却风时，该叶的熔体冷却得快，而三叶形中的其它部分冷却得慢。在牵伸的张力作用下，三叶形中的其它部分更容易被牵伸而变细，且其应力更集中，因此，在纤维呈三叶的横截面上，会出现三叶的应力不对称的结构，这种横截面上应力不对称的纤维在热处理或拉伸过程中会呈现三维卷曲形态，且卷曲好，从而获得良好的弹性和蓬松性，这就是纤维所谓的“自卷曲效应”。这种自卷曲效应的存在使卷曲的永久性成为可能。
与后加工前的集束混纤法相比，这种混纤方法可在较大的范围内选择不同单丝线密度、物理性质的组分进行混纤，从而得到更加丰富多彩的织物风格。采用三叶形尼龙纺丝制成的织物具有高度的蓬松性，柔和的手感，其回弹性、吸水性、透气性均有所改善。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种尼龙6复合纤维的制备方法，PA6的特性粘度为2.40～2.50dL/g。
如上所述的一种尼龙6复合纤维的制备方法，FDY工艺的参数为：纺丝温度285～290℃，冷却温度20～25℃，冷却风速1.8～2.0m/s，网络压力3.5～4.5bar，一辊速度3000～3600m/min，一辊温度85～95℃，二辊速度3600～4000m/min，二辊温度135～155℃，导丝辊速度同二辊速度，卷绕速度3530～3910m/min；POY工艺的参数为：冷却风速0.3～0.5m/s(本发明采用POY丝与FDY丝经合股并丝和网络复合制得尼龙6复合纤维，除冷却风速以外POY工艺的参数仅为纺丝速度和纺丝温度，其具体取值分别同FDY工艺的卷绕速度和纺丝温度)。
如上所述的一种尼龙6复合纤维的制备方法，按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为30:70～50:50。
如上所述的一种尼龙6复合纤维的制备方法，松弛热处理的温度为90～120℃，时间为20～30min。
本发明还提供采用如上任一项所述的一种尼龙6复合纤维的制备方法制得的尼龙6复合纤维，具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6 FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成。
作为优选的技术方案：
如上所述的尼龙6复合纤维，尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为31～34％，卷曲稳定度为78～82％，紧缩伸长率为66～72％，卷缩弹性回复率为83～87％。
如上所述的尼龙6复合纤维，尼龙6复合纤维的断裂强度为2.5～3.0cN/dtex，断裂伸长率为35～55％，沸水收缩率为5～6％，单丝纤度为2.5～3.0dtex。
有益效果：
(1)本发明的一种尼龙6复合纤维的制备方法，工艺简单，成本低廉，适于推广应用；
(2)本发明的一种尼龙6复合纤维的制备方法，可以得到更加丰富多彩的织物风格，扩大了尼龙织物的应用范围；
(3)本发明的一种尼龙6复合纤维的制备方法制得的尼龙6复合纤维，蓬松性好，回弹性优良，且吸水性、透气性均有所改善。
附图说明
图1为本发明的三叶形喷丝孔的结构示意图；
图2为本发明的三叶形喷丝孔在喷丝板上分布的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的卷曲收缩率和卷曲稳定度是采用GB6506-2001《合成纤维变形丝卷缩性能试验方法》对丝束进行测试得到的；
紧缩伸长率(反映变形丝的弹性和卷曲程度，纤维先承受轻负荷，再承受重负荷，计算两种负荷下的长度差值与卷曲长度的比值)和卷缩弹性回复率测试方法如下：
首先剪取长度约50cm的纤维试样两根，放入100℃热水中处理30min，取出后进行自然干燥，再截取约30cm长的试样，一端固定，一端加载0.0018cN/dtex的负荷，持续30s，在20cm处作标记，即为试样的初始长度l1；然后改为加载0.09cN/dtex的负荷，持续30s，测量标记点的位置，即为试样加重负荷时的长度l2；最后去掉重负荷，试样无负荷回缩2min后再加0.0018cN/dtex的负荷，持续30s，测量标记点在标尺上的位置，即为回复长度l3；紧缩伸长率(CE)和卷缩弹性回复率(SR)按下式计算：
CE＝(l2-l1)/l1；
SR＝(l2-l3)/(l2-l1)。
本发明的三叶形喷丝孔及其在喷丝板上的分布如附图1～2所示，同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.1～1.4:2.0～2.5，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.5～3.5:1，相邻两叶的中心线的夹角为120°；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心。附图仅作示意，而不应理解为对本发明的限制。
实施例1
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.4dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为30:70)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.1:2.0，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.5:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3530m/min，纺丝温度285℃，冷却风速0.3m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度20℃，冷却风速1.8m/s，网络压力3.5bar，一辊速度3000m/min，一辊温度85℃，二辊速度3600m/min，二辊温度135℃，导丝辊速度3600m/min，卷绕速度3530m/min；
松弛热处理的温度为90℃，时间为30min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为31％，卷曲稳定度为78％，紧缩伸长率为66％，卷缩弹性回复率为83％，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为55％，沸水收缩率为5％，单丝纤度为2.5dtex。
实施例2
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.4dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为30:70)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.1:2.0，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.9:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3547m/min，纺丝温度285℃，冷却风速0.3m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度20℃，冷却风速1.8m/s，网络压力3.6bar，一辊速度3055m/min，一辊温度88℃，二辊速度3600m/min，二辊温度137℃，导丝辊速度3600m/min，卷绕速度3547m/min；
松弛热处理的温度为94℃，时间为27min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为31％，卷曲稳定度为80％，紧缩伸长率为69％，卷缩弹性回复率为83％，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为54％，沸水收缩率为5％，单丝纤度为3dtex。
实施例3
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.4dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为30:70)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.1:2.0，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.8:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3570m/min，纺丝温度288℃，冷却风速0.3m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度288℃，冷却温度21℃，冷却风速1.9m/s，网络压力3.6bar，一辊速度3244m/min，一辊温度89℃，二辊速度3666m/min，二辊温度141℃，导丝辊速度3666m/min，卷绕速度3570m/min；
松弛热处理的温度为94℃，时间为25min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为31％，卷曲稳定度为80％，紧缩伸长率为69％，卷缩弹性回复率为83％，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为53％，沸水收缩率为5％，单丝纤度为2.7dtex。
实施例4
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.41dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为40:60)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.4:2.0，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.8:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3571m/min，纺丝温度289℃，冷却风速0.3m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度289℃，冷却温度21℃，冷却风速2m/s，网络压力3.6bar，一辊速度3253m/min，一辊温度92℃，二辊速度3672m/min，二辊温度146℃，导丝辊速度3672m/min，卷绕速度3571m/min；
松弛热处理的温度为101℃，时间为24min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为32％，卷曲稳定度为80％，紧缩伸长率为70％，卷缩弹性回复率为86％，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为47％，沸水收缩率为5％，单丝纤度为2.5dtex。
实施例5
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.44dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为40:60)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.4:2.0，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.7:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3606m/min，纺丝温度290℃，冷却风速0.4m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度22℃，冷却风速2m/s，网络压力3.9bar，一辊速度3288m/min，一辊温度93℃，二辊速度3756m/min，二辊温度146℃，导丝辊速度3756m/min，卷绕速度3606m/min；
松弛热处理的温度为102℃，时间为21min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为33％，卷曲稳定度为81％，紧缩伸长率为71％，卷缩弹性回复率为86％，断裂强度为2.6cN/dtex，断裂伸长率为45％，沸水收缩率为6％，单丝纤度为2.7dtex。
实施例6
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.45dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为40:60)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.4:2.5，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为2.9:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3726m/min，纺丝温度290℃，冷却风速0.4m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度22℃，冷却风速2m/s，网络压力4.3bar，一辊速度3292m/min，一辊温度95℃，二辊速度3941m/min，二辊温度146℃，导丝辊速度3941m/min，卷绕速度3726m/min；
松弛热处理的温度为104℃，时间为21min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为33％，卷曲稳定度为81％，紧缩伸长率为72％，卷缩弹性回复率为86％，断裂强度为2.8cN/dtex，断裂伸长率为39％，沸水收缩率为6％，单丝纤度为2.7dtex。
实施例7
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.4dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为50:50)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.4:2.5，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为3.0:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3860m/min，纺丝温度290℃，冷却风速0.5m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度23℃，冷却风速2m/s，网络压力4.4bar，一辊速度3300m/min，一辊温度95℃，二辊速度3965m/min，二辊温度152℃，导丝辊速度3965m/min，卷绕速度3860m/min；
松弛热处理的温度为111℃，时间为20min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为34％，卷曲稳定度为82％，紧缩伸长率为72％，卷缩弹性回复率为87％，断裂强度为3cN/dtex，断裂伸长率为39％，沸水收缩率为6％，单丝纤度为3dtex。
实施例8
一种尼龙6复合纤维的制备方法，将特性粘度为2.5dL/g的PA6分别按POY工艺和FDY工艺纺丝(按POY工艺制得的POY丝与按FDY工艺制得的FDY丝的质量比为50:50)后合股并丝，再经网络复合、卷绕成型和松弛热处理制得尼龙6复合纤维；
POY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为圆中空形；
FDY工艺对应的喷丝板上的喷丝孔为三叶形，FDY工艺采用环吹风冷却；
同一三叶形喷丝孔的三叶长度之比为1.0:1.4:2.5，对应的三叶宽度之比为1.5:1.5:1，最短叶的长度与宽度之比为3.5:1，相邻两叶的中心线的夹角为120℃；不同三叶形喷丝孔的三叶的形状和尺寸相同；所有的三叶形喷丝孔呈同心圆分布，各三叶形喷丝孔的最长叶的中心线通过圆心，且指向朝向圆心；
POY工艺的参数为：纺丝速度3910m/min，纺丝温度290℃，冷却风速0.5m/s；
FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度25℃，冷却风速2m/s，网络压力4.5bar，一辊速度3600m/min，一辊温度95℃，二辊速度4000m/min，二辊温度155℃，导丝辊速度4000m/min，卷绕速度3910m/min；
松弛热处理的温度为120℃，时间为20min。
最终制得的尼龙6复合纤维具有三维卷曲形态，且由多根横截面呈三叶形的PA6FDY单丝和多根横截面呈圆中空形的PA6 POY单丝组成；尼龙6复合纤维的卷曲收缩率为34％，卷曲稳定度为82％，紧缩伸长率为72％，卷缩弹性回复率为87％，断裂强度为3cN/dtex，断裂伸长率为35％，沸水收缩率为6％，单丝纤度为3dtex。
