本發明屬于異形絲，涉及一種動態異形絲的制備方法。

背景技術：

1、異形絲通過改變截面形狀（如三角形、三葉形、y型、中空形等），在性能上突破傳統圓形纖維的局限，從而強化物理性能、增加功能拓展，以滿足不同領域的需求。

2、現有技術中異形絲的制備通常是通過以下兩種方式進行：

3、一種是通過噴絲板上固定形狀的噴絲孔（如三角形、十字形等），使熔體紡絲時直接形成單絲固定截面。然而，這種方法制備的單絲截面全程不變，合并為絲束后因單絲排列松散，整體仍呈圓形，無法實現“同一單絲不同區段形狀動態變化”的目的。例如，授權公告號為cn110938889b的專利公開了一種異形錦綸6長絲及其制備方法，該制備方法通過改進噴絲板結構，配合原液著色錦綸6長絲的方法制備得到了異形錦綸6長絲。

4、另一種是通過后加工階段的絲束機械壓紋技術，對已合并的絲束（多根單絲集合體）施加機械壓力，強制改變整體截面形狀。然而，這種技術制備的異形絲雖然絲束整體可呈異形，但單絲間相互擠壓、摩擦，導致強度大幅下降，且單絲受力不均，異形精度低，難以實現功能化設計，以及也無法針對單絲精準控制局部形狀。例如，申請公開號為cn104452070a的專利申請公開了一種凹凸立體壓花針織面料，是將面料在壓花機的上下模之間固定，接著將上下模加熱至165~175℃，并對上下模加壓擠壓，壓花完成后，加壓冷卻，待面料降至室溫后取出。

5、因此，需要一種動態異形絲的制備方法，以解決上述問題，具有十分重要的意義。

技術實現思路

1、本發明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種動態異形絲的制備方法。

2、為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

3、一種動態異形絲的制備方法，從噴絲板噴出的聚酯熔體，先在紡絲甬道內初步冷卻至200~240℃，得到初步成形的單絲，再在紡絲甬道內對初步成形的單絲周期性地施加0~20℃的冷空氣沖擊，使被沖擊區域溫度在5~500ms內降至70~80℃，之后從紡絲甬道中出來的單絲依次經過集束、拉伸定型、上油、卷繞，制得動態異形絲；

4、動態異形絲的單絲截面形狀沿長度方向周期性變化。

5、作為優選的技術方案：

6、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，冷空氣沖擊壓力為0.2~0.5mpa，冷空氣沖擊壓力決定了降溫速率和降溫的均勻性，壓力過高會打斷絲條，過低會造成冷卻效果不佳，冷空氣沖擊每隔50~100ms施加一次，每次施加時間為5~500ms。

7、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，施加冷空氣沖擊通過安裝在紡絲甬道內的單絲冷空氣動態異形噴嘴系統實現，單絲冷空氣動態異形噴嘴系統整體通過支架安裝在紡絲甬道內；

8、單絲冷空氣動態異形噴嘴系統包括噴嘴模組和控制系統；控制系統用于按預設程序控制噴嘴開啟/關閉的位置、時間和間隔，控制系統包括電磁閥、噴嘴開關控制器和冷空氣壓力調節閥；噴嘴模組由多個噴嘴組合而成，每個噴嘴用于對一根單絲施加冷空氣沖擊，每個噴嘴上具有多個呈環形均勻分布的出氣孔，且出氣孔朝向單絲周面；每個出氣孔對應的管道上分別安裝一個電磁閥，所有電磁閥通過線纜連接到噴嘴開關控制器，由噴嘴開關控制器控制電磁閥的開合，從而控制出氣孔是否出氣及出氣流量的大?。桓鱾€噴嘴通過氣管共同連接到總進氣管上，總進氣管入口處安裝冷空氣壓力調節閥，通過冷空氣壓力調節閥調節噴嘴出風溫度和壓力。

9、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，每個噴嘴上出氣孔的數量為2~8個，孔徑為0.05~0.3mm，供單絲通過的噴嘴的入絲孔孔徑為0.06~0.6mm。

10、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，噴絲板上噴絲孔孔徑為0.05~0.3mm；聚酯熔體的溫度為280~300℃；噴絲速度為10~18m/min。

11、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，初步冷卻采用環吹冷卻或側吹冷卻，冷卻風溫為20~30℃，冷卻風速為0.8~1.5m/s。

12、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，噴嘴模組距離環吹或側吹區域的高度為30~80cm。

13、單絲冷空氣動態異形噴嘴系統與環吹/側吹的距離直接決定絲條能否在高彈態區間內完成異形截面變形，若距離過近，絲條未充分冷卻至可塑形的高彈態，易因熔體過黏導致變形失效；若距離過遠，絲條過度冷卻至玻璃態，分子鏈失去流動性，無法通過冷空氣沖擊實現異形。

14、從噴絲板擠出的絲條溫度變化分為三個階段，單絲冷空氣動態異形噴嘴系統與環吹/側吹的距離設定需匹配“第二階段（高彈態）”的溫度區間，具體如下：

15、1.?第一階段（噴絲板出口-環吹/側吹）：絲條從粘流態（如pet?280~300℃）快速降溫，經環吹/側吹初步冷卻至“高彈態初始溫度”（如pet?240~260℃），此階段目的是讓絲條脫離熔體狀態，具備初步塑形能力；

16、2.?第二階段（環吹/側吹-動態異形噴嘴）：絲條繼續緩慢降溫，需在到達噴嘴時剛好處于“高彈態核心區間”（如pet?200~240℃）——這一區間的分子鏈既有流動性（可通過沖擊收縮變形），又有一定剛性（變形后能穩定定型），是動態異形的“黃金塑形區間”；

17、3.?第三階段（動態異形噴嘴后）：完成異形的絲條需進一步降溫至玻璃態（如pet80~120℃），固定異形形態，避免后續工序中變形回彈。

18、因此，單絲冷空氣動態異形噴嘴系統與環吹/側吹的距離本質是“控制絲條在到達噴嘴時的溫度恰好處于高彈態核心區間”，距離與絲條降溫速率（由環吹/側吹強度決定）、噴絲速度（絲條在甬道內的停留時間）直接相關。噴嘴模組與環吹/側吹區域距離范圍優選為30~80cm。

19、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，動態異形絲的斷裂強度≥3.8cn/dtex。

20、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，動態異形絲的單絲截面形狀為圓形和非圓形的組合，非圓形為扁平形、三角形、凹陷形（即單絲圓周方向某一位置存在明顯向內凹陷的區域，類似于“c形”或“月牙形”）和四方形的一種以上。

21、如上所述的一種動態異形絲的制備方法，當僅開啟一個出氣孔從單側進行冷空氣沖擊時，對應形成的單絲為凹陷形截面；

22、當開啟兩個出氣孔從相對側同時進行冷空氣沖擊時，對應形成的單絲為扁平形截面；

23、當開啟沿圓周均勻排列的三個出氣孔同時進行冷空氣沖擊時，對應形成的單絲為三角形截面；

24、當開啟沿圓周均勻排列的四個出氣孔同時進行冷空氣沖擊時，對應形成的單絲為四方形截面。

25、發明原理：

26、聚酯（pet）作為半結晶高分子材料，其力學行為與分子鏈運動狀態密切相關，而分子鏈運動能力隨溫度變化呈現顯著階段性。聚酯的力學狀態隨溫度升高依次為：

27、玻璃態（t＜tg，tg≈70~80℃）：分子鏈及鏈段（由數個重復單元組成的局部結構）均被“凍結”，無法運動，材料呈剛性（類似玻璃），形狀穩定但無可塑性；

28、高彈態（tg＜t＜tf，tf≈260℃）：分子鏈整體無法移動，但鏈段可自由旋轉、伸展（類似橡皮筋的彈性形變），材料具有柔韌性和可塑性——外力可使鏈段重新排列，撤去外力后能部分恢復，但驟冷可“鎖定”形變狀態；

29、粘流態（t＞tf）：分子鏈整體可自由流動（類似粘稠液體），材料無固定形狀，僅能通過模具（如噴絲孔）塑形。

30、本發明的核心是在聚酯長絲紡絲階段（單絲剛形成、未合并為整體絲束時），于紡絲甬道內加裝單絲冷空氣動態異形噴嘴系統，通過精準控制單絲局部驟冷實現動態異形成形。從噴絲板熔融擠出并初步冷卻后的單絲，溫度降至200~240℃，處于tg與tf之間，此時分子鏈整體已凝固成絲狀（不再流動），但鏈段仍保持較高運動性（可自由旋轉）。單絲在紡絲張力作用下，鏈段沿拉伸方向初步排列，呈“有序化高彈態”；當初步冷卻后的單絲經過本發明于甬道內設置的噴嘴模組，控制系統驅動特定位置的噴嘴噴出0~20℃的冷空氣，實驗證實，在本發明的噴絲速度下，經0~20℃的冷空氣沖擊，在5~500ms內溫度降至70~80℃，這個溫度區間剛好在pet的玻璃化溫度附近，被沖擊區域因溫度驟降瞬間失去運動能力，鏈段排列狀態被固定。未被沖擊部位仍保持高彈態，鏈段可隨紡絲張力繼續沿軸向伸展（鏈段排列更有序），長度增加；而被沖擊區域因鏈段無法伸展，長度保持不變。兩者的長度差異導致被沖擊區域相對“收縮”（如非沖擊區鏈段伸長10%，凍結區鏈段長度不變，則凍結區相對收縮10%）；隨單絲連續下行，重復上述過程，最終形成沿長度方向動態變化的異形單絲。

31、有益效果：

32、（1）本發明通過在聚酯長絲紡絲階段，于紡絲甬道內加裝單絲冷空氣動態異形噴嘴系統，并通過精準控制單絲局部驟冷，最終可形成沿長度方向動態變化的異形單絲。

33、（2）本發明動態異形絲的同一單絲長度方向形狀可按需變化，風格多樣性突破現有技術，且紡絲階段單絲獨立運行，無絲束干擾，異形精度高，也無機械碾壓，單絲分子鏈完整，解決了現有技術強度下降問題；同時，可將單絲冷空氣動態異形噴嘴系統集成于現有紡絲設備，無需大規模改造，單絲穿絲通過導向槽+冷空氣脈沖噴嘴模組可實現自動化。