22 dtex/35 f超細旦PA6 FDY高速紡工藝探討

馬清芳，王 崢，李 江，郝超偉，來國橋，蔣劍雄，陸達天

(杭州師范大學有機硅化學及材料技術教育部重點實驗室，浙江杭州310012)

錦綸6(PA6)纖維是最早工業化的合成纖維品種，具有很多優良特性［1］，如彈性好、強度高、耐磨、耐用、耐霉、耐蛀等，受到廣大消費者的歡迎。面對國內錦綸市場競爭日趨激烈的形勢，只有不斷開發出技術含量高、附加值高的差別化品種，才能取得優勢。目前，市場上高附加值的輕薄型細旦錦綸面料日漸流行，具有廣闊的市場前景。為此，作者開發了22 dtex/35 f超細旦PA6 FDY長絲品種，現主要對其生產工藝進行探討。

1 試驗

1.1 原料

PA6 切片:纖維級，相對黏度 2.47 ±0.02，臺灣力寶龍公司產;細旦 PA6纖維專用母粒:由PA6切片中加入稀土化合物共混制成，自制。

1.2 儀器設備

紡絲機:Ati2615R/12型全自動卷繞頭，日本TMT公司制;YG086D縷紗測長儀:常州第二紡織機械有限公司制;YG023A全自動單紗強力機:常州第二紡織機械有限公司制;UT42BASECX條干均勻度儀:瑞士Uster公司制。

1.3 生產工藝流程及主要工藝參數

圖1 超細旦PA6 FDY長絲生產工藝流程Fig.1 Flow chart of ultrafine denier PA6 FDY production

表1 主要工藝參數Tab.1 The main process parameters

2 結果與討論

2.1 PA6切片的干燥

切片含水率的大小對紡絲有很大的影響，如果含水率過高，紡絲時熔體在高溫下水解造成較大的黏度降，同時熔體在紡絲細流中易夾有氣泡，這樣熔體自噴絲孔口擠出時容易破裂，使紡絲、卷繞無法正常進行，因而在紡絲前要對PA6切片及母粒進行干燥［2］。特別是專用母粒，由于其中加入了稀土金屬化合物，PA6分子中的酰胺基團與金屬離子具有一定的絡合配位能力［3－5］。這種相互作用，能夠影響PA6體系中的氫鍵結構，從而限制了PA6分子鏈段的運動，使其結晶完善度降低，導致切片的熔點相應降低，這樣切片在預結晶干燥過程中易于軟化粘連結塊，造成切片干燥不均勻。為保證干燥效果，應降低干燥溫度并適當延長干燥時間［6］。試驗結果表明:PA6切片和專用母粒切片的干燥溫度分別為100，80 ℃;干燥時間分別為 8，12 h，其切片含水率分別為 560，900 μg/g。

2.2 噴絲板及組件工藝設計

2.2.1 噴絲板的設計

噴絲板的孔徑及長徑比大小直接影響單絲噴絲成形。如噴絲孔孔徑太大，會導致噴絲板拉伸倍數偏高，單絲容易斷裂;長徑比太小則會造成剪切速率太小，熔體在噴絲板邊上形成漫流，導致吐絲不穩、易斷頭。因而紡制超細旦PA6纖維時需要減小噴絲板孔徑，適當增加噴絲板長徑比，有利于熔體彈性松弛過程的完成，提高可紡性。根據試驗情況，選擇了孔徑為0.22 mm，長徑比為2.5的噴絲板，經過批量生產，證明可紡性良好。

2.2.2 組件組裝工藝

紡制常規品種時，一般組件的初始壓力控制在12～14 MPa。由于超細旦PA6纖維單絲線密度小(直徑小于8 μm)，紡絲時很容易產生毛絲和斷頭，因此在紡制超細旦PA6纖維時采用上層60～80目(金屬砂)70 g，下層80～100目(金屬砂)110 g，將組件壓力控制在17～19 MPa，采用目數較大的細砂對熔體有較好的混煉作用，有利于提高共混體系熔體的均一性，對于減少毛絲、圈絲以及提高條干均勻度有較大好處，有利于細旦絲的紡制。

2.3 紡絲溫度

采用母粒法紡制超細旦PA6纖維時紡絲溫度與紡常規絲有一定的差別，紡絲時既要考慮母粒加入以后共混體系的性能，又要考慮到細旦紡絲工藝上的特殊性。對于這種共混體系紡制細旦絲，必須綜合考慮兩者的特殊性能進行溫度試驗，過高的紡絲溫度時容易產生注頭、飄絲;而過低的溫度熔體流變性能及均勻性又差，容易出現毛絲、斷頭，成品絲強伸度偏差較大，甚至出現低強低伸［7］。經過反復調整和試驗，最終確定螺桿各區溫度為255～265℃;紡絲箱體溫度設定為260～270℃，此時噴絲孔出絲順暢，生產穩定。

2.4 側吹風條件

在紡制22 dtex/35 f超細旦PA6 FDY時，由于纖維的單絲線密度小，單絲比表面積大，絲束冷卻快，所以側吹風速度不宜過大，溫度也不宜過低，以減緩紡程張力，速度控制在0.35m/s左右，溫度控制在28℃左右為宜。對于相對濕度的選擇一般不低于70%，否則會因靜電過大產生毛絲，使其可紡性變差。

2.5 紡絲速度

紡絲速度的高低決定了纖維的取向度、結晶度等結構因素，進而影響它的后加工性能。由表2可以看出，在4 200 m/min的紡絲速度下，可紡性能最好，在此紡絲速度下紡制的PA6 FDY的強伸度及條干均勻度好。

表2 紡絲速度對PA6 FDY性能及可紡性的影響Tab.2 Influence of spinning speed on physical properties and spinnability of PA6 FDY

2.6 主要質量指標

經過多次工藝調整和優化，該品種已實現連續穩定生產，產品質量指標達到優等品的要求，具體質量指標見表3。

表3 22 dtex/35 f超細旦PA6 FDY物性指標Tab.3 Physical indexes of 22 dtex/35 f ultrafine denier PA6 FDY

后經下游用戶織造、染整，效果很好，完全滿足后加工的要求。

3 結論

a.采用母粒法生產規格為22 dtex/32 f的超細旦PA6 FDY時，要嚴格控制尼龍6切片及母粒的含水率，以切片含水率控制在600 μg/g以下，母粒切片控制在1 000 μg/g以下為宜。

b.紡制22 dtex/35 f的超細旦PA6 FDY長絲時，選擇噴絲孔孔徑為0.22 mm，長徑比為2.5，并采用較高的組件壓力，選擇合適的紡絲溫度、冷卻條件和紡絲速度才能獲得良好纖維物理性能。

［1］上海市紡織工業局七·二一工人大學.錦綸生產工藝［M］.上海:上海人民出版社，1977:1－9.

［2］呂長有，赫超偉，馬清芳.32 dtex/38 f PA6細旦長絲常規紡工藝探討［J］.合成纖維工業，2010，33(4):53 －54.

［3］Acierno D，La Mantia F P，Polizzotti G，et al.Bulk properties of synthetic polymer inorganic salt systemsⅤ.Mechanical properties of oriented poly(caproamide)［J］.J Poly Sci Part B:Polym Phys，1979，17(11):1903 －1912.

［4］Roberts M F，Jenekhe S A.Lewis acid complexation of polymers:gallium chloride complex of nylon 6［J］.Chem Mater，1990，2(3):224 －226.

［5］Vasanthan N，Kotek R，Jung D W，et al.Lewis acid-base complexation of polyamide 66 to control hydrogen bonding，extensibility and crystallinity［J］.Polymer，2004，45(12):4077－4085.

［6］于慶杰，王祥彬，張繼光.110 dtex/36 f抗菌POY紡絲工藝研究［J］.聚酯工業，2003，16(1):26 －27.

［7］竇寶盛，辛婷芬.滌綸FDY 27.78 dtex/24 f細旦環保絲研制［J］.合成技術及應用，2008，23(2):52 －54.