抗紫外線功能有色滌綸纖維和紗線開發

祝文斌 崔鴻鈞

太陽光中的紫外線能促進人體維生素D的合成和抑制病菌、消毒和殺菌，但也能曬黑皮膚，使皮膚出現皺紋，加速老化；紫外線還能使皮膚灼傷，變紅，產生水泡，甚至容易使人患上皮膚癌。除此之外，過量的紫外線照射還會使人反應遲鈍、注意力不集中、記憶力下降、焦躁、失眠，甚至使人早衰、肌體免疫功能下降，導致白內障等。因此，紫外線過量的防止問題，正日益受到人們的重視，抗紫外線侵襲的紡織品和服裝的開發也日益變得重要起來。為解決紫外線對人類影響和提高產品附加值的需要，我們開發了抗紫外線功能纖維，以滿足市場需要，增加企業經濟效益。本文以墨綠色的抗紫外線功能滌綸纖維為例，探討抗紫外線功能有色滌綸纖維的色母粒優化設計與選擇，纖維和紗線的生產加工及工藝優化，最終實現抗紫外線性能優良、色澤均勻、色牢度好的產品。

1 抗紫外線功能有色滌綸纖維

1.1 色母粒設計

抗紫外線功能有色滌綸纖維，是由聚酯切片加色母粒熔融紡絲加工而成的纖維，其加工方法不僅省略了紗線染色工序，避免了污水排放，改變了傳統的有色紗線的加工模式，而且還大大提高了纖維和紗線的抗紫外線能力，具備良好的節能遮陽、阻擋紫外線的效果，能夠顯著地減少太陽能輻射，隔離陽光創造一個舒適的環境。

在抗紫外線功能有色滌綸纖維的開發過程中，纖維的顏色和抗紫外線性能由色母粒配方所決定。而色母粒的顏色、紡絲性能、最終使用性能等，以及生產成本，均與色母粒的設計有關。因此，為了使抗紫外線功能有色滌綸纖維有良好的抗紫外線和抗日曬性能，延長織物的色牢度和抗紫外線穩定性，在色母粒的設計中尤為重要。

本產品的色母粒配方采用原有的抗紫外線母粒，添加部分光穩定劑、抗氧劑、抗水解劑等，以提高纖維的抗紫外線和耐光等能力。但由于切片共混紡絲對紫外線屏蔽劑等粉體的分散度有一定的要求，其必須符合紡絲工藝要求，不能影響其可紡性；同時，使用的光穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑等要求與纖維材料有較好的親和力和較高的分散溫度。以保證添加光穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑后制得纖維的物理機械性能和染色性能不能下降。為此，經過反復多次實驗和改進，研究獲得墨綠色母粒的配方如表1所示。

表1 墨綠色母粒配方

1.2 纖維生產工藝流程

抗紫外線功能有色滌綸纖維的加工，采用將2種或2種以上具有相溶性的聚合物混在一起進行熔體紡絲的切片共混紡絲加工方法，使紗線具有將紫外線屏蔽劑和耐光劑等均勻分布在相應的纖維上，以獲得穩定、持久的抗紫外線和抗日曬功能。抗紫外線功能有色滌綸纖維的切片共混紡絲及短纖維加工生產工藝流程為：

1.3 纖維加工關鍵技術

1.3.1 切片與色母粒干燥

抗紫外線功能有色滌綸紗線對斷裂強度和剛柔性要求很高，且滌綸短纖維的可紡性與切片的含水多少密切相關。如含水率高時，在紡絲溫度下，切片大個子的酯鍵易水解，使其聚合度下降，紡絲就困難，成品絲的質量大大降低；此外，少量水分氣化還會造成紡絲斷頭率增加，使生產無法正常進行。同時，切片與色母粒的干燥，可提高結晶度和軟化點。在干燥初期，切片因受熱而結晶，結晶度提高至25%～30%，軟化點提高至210℃以上，且熔程狹窄，熔體質量均勻。因此，切片和色母粒的充分預結晶干燥很重要。為實現順利紡絲，確保成品絲質量，一般要求干切片水分在0.01%（常規紡絲）或0.003%～0.005%（高速紡絲）。同時，由于色母粒是由著色劑、光穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和載體等組成，且母粒的軟化點較低，干燥溫度過高，會引起母粒結塊，故應嚴格控制干燥溫度。一般干燥溫度宜控制在80～130℃之間，并適當增加母粒干燥時間，將母粒含水控制在規定范圍內，保證正常紡絲。

1.3.2 紡絲溫度

紡絲溫度對纖維的可紡性能以及成品纖維的質量有較大的影響。紡絲溫度高，熔體的流動性好，但會加劇熔體水解而使熔體粘度變低；而且母粒中使用的有些著色劑在高溫下易升華分解和顏料低分子發生塑化作用，使得熔體粘度也降低，故易造成熔體熱降解和噴絲板粘附，使注頭和漿塊增加，導致成纖困難；因此，確定紡絲溫度的原則是在保證熔體流動性的前提下，適當降低紡絲溫度，以緩解熔體水解程度和提高熔體的表觀粘度，改善可紡性能和初生纖維的拉伸性能。但紡絲溫度不能過低，否則熔體粘度會增高，增加熔體在噴絲孔中的剪切力，造成熔體破裂而紡絲困難，并使纖維均勻性變差。因此，抗紫外線功能有色滌綸的紡絲溫度應低于常規絲的紡絲溫度，一般低3～5℃。而螺桿前區的溫度應低3～10℃為宜，以防止色母粒提前熔化，使纖維均勻性變差。

2 抗紫外線功能有色滌綸紗線

2.1 纖維性能特點

抗紫外線功能有色滌綸紗采用1.5 dtex×38 mm的抗紫外線有色滌綸纖維。其具有普通滌綸優異的物理機械性能，強度高、彈性好、抗皺性和尺寸穩定性強，化學穩定性、耐氣候性、耐熱性能優良，光澤柔和，同時又具有遮蔽紫外線的特殊功能。抗紫外線功能有色滌綸纖維的性能，經測試它的主要物理性能如表2。

表2 纖維物理性能

2.2 紡紗工藝流程

抗紫外線功能有色滌綸紗線的生產工藝流程為：

A002D型抓棉機—→A006B型混棉機—→A036C型梳針開棉機—→A092A型雙棉箱給棉機—→A076C型單打手成卷機—→A186D型梳棉機—→FA302型并條機（兩道）—→A454G粗紗機—→FA506A型細紗機—→意大利薩維奧絡筒機—→成包。

2.3 紡紗加工關鍵技術

2.3.1 清花、梳棉工藝

抗紫外線功能有色滌綸纖維具有整齊度好、含雜少、蓬松、纖維表面柔軟光滑等優點，但其抱含力差、質量比電阻大、絕對強度低，加上抗紫外線功能有色滌綸纖維有一定卷曲和含油，纖維間粘連較牢，易纏繞和粘卷。故清花工序采取“多松少打、薄喂多梳、少打多梳、防止粘卷”的工藝原則，并適當提高打手速度。同時，為了減少抗紫外線功能有色滌綸纖維因靜電現象嚴重而帶來的不利影響，在抗紫外線功能有色滌綸上噴灑少量抗靜電劑和柔軟劑，噴灑的量宜控制在0.06%以內，以提高抗紫外線功能有色滌綸纖維的可紡性，避免生產加工過程中靜電產生后，纖維經扭結揉搓而產生棉結。

梳棉工藝的配置應本著增加纖維轉移，減少纖維受梳理次數和梳理時間為目的。由于抗紫外線功能有色滌綸纖維回潮低，易產生靜電現象，加上棉網容易飄浮、下垂、纏繞。故采用“輕定量、低速度、重加壓、中隔距、小張力、少損傷”的工藝原則，并采取適當放大刺輥至少漏底的間距和抬高除塵刀高度，放大錫林與蓋板間的隔距，同時，適當降低蓋板速度，減小上下軋輥與小軋輥之間的壓力、羅拉間隔距和等措施，以有利于纖維順利轉移，減少纖維充塞，保證棉網清晰，生條條干均勻。

2.3.2 粗紗、細紗工藝

為了合理控制牽伸力，并使羅拉握持力與牽伸力相適應，防止細紗牽伸不開出硬頭，故粗紗工藝采取“低捻系數、較大后區牽伸、重加壓、輕定量、大隔距”的工藝原則。適當降低捻系數，降低細紗牽伸力，使牽伸力與握持力達到平衡，避免細紗出硬頭；粗紗的捻系數確定，一般掌握在65～70之間為宜。輕定量不僅可減少細紗機總牽伸倍數和纖維在牽伸運動中的移距偏差，改善紗條光潔度和毛羽。同時，為減小牽伸力，使其與握持力相適應，故應適當放大粗紗后區牽伸倍數，確保纖維在牽伸過程中穩定運動，有利于順利牽伸須條，避免纏、堵現象而造成成紗質量變差，以提高條干水平。

由于抗紫外線功能有色滌綸纖維在牽伸時牽伸力較大，牽伸效率較低，故細紗工藝應采用較大的羅拉隔距，較重的膠輥加壓。同時，為防止出現抗紫外線功能有色滌綸纖維在生產過程中因靜電產生而造成繞膠輥和羅拉，生活難做的現象，應適當降低細紗車速，降低捻系數，增大后區牽伸和中后羅拉隔距。在紡紗過程中，由于溫度對紡織原料的物理性能和膠輥、羅拉等機物料的影響很大，而抗紫外線功能有色滌綸纖維因吸濕性差，易產生靜電而繞膠輥和羅拉，易產生棉結。因此，生產中要控制細紗車間的相對濕度，一般相對濕度控制在65%左右為宜，增加纖維回潮，克服靜電對生產的影響，從而達到減少棉結的目的。

3 紗線性能測試

我們采用抗紫外線功能有色滌綸纖維，其規格為1.5d×38㎜，設計生產18 tex紗，紗線性能檢測結果如表3所示。

表3 紗線性能檢測結果

4 結語

抗紫外線功能有色滌綸纖維和紗線的開發，改變了傳統有色紗線的加工模式，提供了一種新的有色滌綸紗線生產加工方法。而其優良的耐光和抗紫外線性能，提高了對紫外線屏蔽能力，從而達到保護人體的目的。因此，隨著人們生活水平的不斷提高和人們的自我保護意識的增強，抗紫外線產品在國內外的市場需求將進一步擴大。同時，開發抗紫外線纖維及其紡織品，可提高產品的附加價值，增強企業的自身競爭能力，在創造社會效益的同時，也創造良好的經濟效益。

[1]李冬梅，武海良，段亞峰.多色系有色滌綸繡花線的開發及應用[J].紡織導報，2009（2）：42-44.

[2]陳來宏.有色滌綸短纖維生產工藝探討[J].合成技術及應用，2004(6)：29-31.

[3]于朋泉.提高中粗號滌綸紗質量的幾項技術措施[J].棉紡織技術，2010（3）：168.

[4]汪邦海，朱若英.抗紫外線纖維及其織物[J].天津紡織科技，2002（3）：26-28.