有光三角PA6 FDY生產中毛絲產生原因及對策

王 新，李生強，王 振

(煙臺華潤錦綸有限公司，山東煙臺264006)

有光三角聚己內酰胺(PA6)全拉伸絲(FDY)具有較好的光線折射性能，織物染色后具有亮麗的光澤，同時由于其異形截面而具有較好的吸濕排汗性能和穿著舒適性。因此，有光三角PA6 FDY越來越受到市場的歡迎。但由于有光三角PA6 FDY單絲截面呈三角形，與導絲器件的摩擦力大，同時三角形噴絲板孔在生產過程中也較圓形板孔容易堵塞，產生細絲和單絲斷裂，因此，在生產過程中極易產生毛絲，影響產品質量。作者以44.4 dtex/24 f有光三角PA6 FDY為例，探討生產過程產生毛絲的影響因素，并給出相應對策，以減少毛絲量，提高產品質量，供同行參考。

1 試驗

1.1 原料

PA6切片:大有光，相對黏度 2.42，含水率0.30%，單體質量分數0.5%，BASF公司生產。

1.2 設備與儀器

24D-12E8螺桿擠壓機:德國Barmag公司制;ATi-615R/10型卷繞機:日本TMT公司制;5-C800型條干檢測儀:瑞士Uster公司制;FDAME型全自動強伸儀:德國Textecho公司制。

1.3 試驗

PA6切片熔融紡絲，再經冷卻上油、拉伸定型，卷裝得到FDY。其工藝參數為紡絲箱體溫度256～258℃，卷繞速度4 500～4 600 m/min，拉伸倍數1.15～1.20，熱輥溫度145～150 ℃。

1.4 分析與測試

毛絲數量:采用手電或日光燈照射觀察確定，每筒絲的毛絲數量為該絲筒的上、下兩個端面的毛絲個數之和。

力學性能:采用全自動強伸儀檢測。每組實驗至少檢測一落絲，10個絲筒全部檢測，各絲筒檢測3次。

條干均勻度:使用5-C800型條干檢測儀檢測，測試長度不小于200 m。

2 結果與討論

2.1 設備因素

2.1.1 噴絲板的孔形狀

從圖1可知:采用三葉形噴絲板，異形度過大，絲條截面呈內凹的三角形，三角尖銳，毛絲量較大;采用近似于三角形的板孔，異形度過小，絲條截面介于三角形和圓形之間，毛絲少，但絲束光亮程度欠佳;采用帶有圓弧導角的三葉形噴絲板，絲條截面呈規則的正三角形，光澤度最好，同時毛絲非常少，與文獻［1］中的結果相符。因此，生產中采用帶圓弧導角的三葉形噴絲板較好。

圖1 噴絲板孔形狀對絲條截面的影響Fig.1 Effect of spinneret hole shape on yarn section

2.1.2 噴絲板板孔排布與間距

噴絲板開孔排布不合理或間距過小，會造成絲束內外層冷卻不均勻，使生產過程出現條干不勻、毛絲、圈絲等問題。

多孔數噴絲板采用棱形排布，有利于絲束中的每孔絲均勻獲得側吹風冷卻，參考專利ZL201020002922.3中的設計原則，棱形排布角度(α)為50°～70°，中心線與噴絲板水平軸中心線的夾角(β)為3°～10°，可以獲得較好的效果［2］。板孔排布如圖2所示。孔間距與微孔孔徑相關，微孔直徑越大，要求孔間距越大。根據實踐經驗，對于44.4 dtex/24 f品種，孔間距大于7 mm，即可滿足冷卻要求。

圖2 噴絲板孔排布示意Fig.2 Spinneret hole arrangement

2.1.3 噴絲板孔長徑比(L/D)

較高黏度的紡絲熔體進入噴絲板微孔，直徑顯著變小，速度增大，產生拉伸形變和剪切形變，自噴絲板孔噴出時，產生彈性回復，造成出口脹大［3］。L/D越小，松弛時間越短，出口脹大現象越突出，對紡絲的不利影響越嚴重，影響纖維的細化，造成粘板，紡絲斷頭，產生毛絲等。但L/D過大，清洗難度加大，紡絲時出現細絲甚至噴絲孔堵塞現象。根據生產實踐，生產中采用L/D為2.5，毛絲最少，噴絲板也易于清洗。

2.1.4 噴絲板的損傷

噴絲板在使用過程中的熔體磨損、鏟板時刮刀磨損，清洗過程有時用通針捅孔內的殘留物操作不當、組裝操作不小心引起板孔拉傷等都會影響到產品質量，引起毛絲［4］。

嚴格按照操作規程組裝、拆卸、清洗和煅燒，最大限度減少人為損傷;組裝前對每塊噴絲板進行投影儀檢測和連續變倍體視顯微鏡檢測，剔除有疵點的噴絲板，可有效的避免因噴絲板損傷造成的毛絲。

2.1.5 絲路及導絲部件

PA6 FDY生產過程中，絲束經噴絲板噴出后要經過油嘴、導絲鉤、預網絡噴嘴、牽伸輥、主網絡噴嘴、導絲輥及導絲鉤等部件才能到達卷繞機。在絲條經過的整個絲路上，任何部件出現問題都會引起毛絲。

(1)油嘴和導絲鉤

大有光三角FDY長絲因切片中沒有加入二氧化鈦且絲束單絲截面呈三角形，因此與絲路部件摩擦力最大，對油嘴和導絲鉤的磨損尤為嚴重。同時，油嘴和導絲鉤位置不正、角度不合適、松動，絲束運行不穩也會造成毛絲。在生產過程要加強對油嘴和導絲鉤的檢查，注意檢測絲束張力，一個紡絲位內的各絲束張力要保持穩定并盡量一致，張力波動大的或差異大的要及時調整油嘴和導絲鉤，調整不好的要更換新的油嘴和導絲鉤。經驗表明，不同規格的有光三葉PA6 FDY，油嘴和導絲鉤更換周期一般為90～180 d。

(2)拉伸輥和導絲輥

在升頭操作過程中，吸槍可能會碰到拉伸輥和導絲輥，損壞輥表面的噴涂層，如果絲束恰好經過損壞的部位，就會產生毛絲。同時，如果拉伸輥擦拭不及時，表面形成積碳，也會引起毛絲。

因此，操作工在升頭過程中應避免人為碰傷拉伸輥和導絲輥。根據不同規格產品制定不同的拉伸輥擦拭周期，擦輥時要采用柔軟的紗布和專門的試劑，可在鏟板的同時進行擦輥工作。

(3)網絡噴嘴

網絡噴嘴磨損、出氣過大或堵塞，絲束在噴嘴中抖動過大都有可能造成毛絲。因此在生產過程中要注意觀察絲束在噴嘴中的運行狀態，同時要定期檢查絲筒的網絡點情況，以便及時發現并解決問題。

(4)卷繞機構

卷繞機構的工況不良也會引起毛絲。TMT公司ATi-615R/10卷繞機最易引起毛絲的部件是撥叉。撥叉前端的瓷片損壞后會引起嚴重毛絲，出現絲筒的一個端面嚴重毛絲，而另一端面則沒有毛絲。另外，壓力輥與絲筒卷繞面接觸，如果壓力輥被鉤刀或吸槍等物品損傷，出現溝痕，會使絲筒內部出現毛絲，從端面難以發現。對于卷繞機，應加強其檢查和定期維護，加強對下機產品的分級檢驗。

2.2 紡絲工藝因素

2.2.1 紡絲溫度

紡絲溫度過低時，熔體黏度過高，噴絲頭熔體膨脹效應嚴重，甚至出現“熔體破裂”現象，產生毛絲，生產過程斷頭率升高。溫度過高時，聚合物的熱分解加劇，造成相對分子質量降低和出現氣泡絲、注頭絲［5］。

表1 紡絲溫度對產品質量的影響Tab.1 Effect of spinning temperature on product quality

從表1可知，生產44.4 dtex/24 f有光三角PA6 FDY選用紡絲溫度256～258℃，毛絲少，可紡性好。

2.2.2 冷卻條件

熔體細流經噴絲板噴出后，在空氣中冷卻凝固成形，冷卻條件對纖維的結構和性能有決定性的影響。在生產中要保證冷卻條件的穩定。包括冷卻空氣的溫度、濕度、流速和冷卻高度等。對毛絲影響較為關鍵的因素為冷卻空氣的溫度和冷卻高度。

冷卻溫度過低，紡絲熔體細流在冷卻成形過程中，冷卻速度過快，纖維的皮芯結構容易出現應力集中現象，使絲的表皮易產生裂縫和裂紋;而在絲的內部分子中產生球粒，或形成硬絲，拉伸性能低，拉伸時出現較多毛絲和斷頭［6］。

因此，生產過程冷卻溫度可適當偏高。但如果冷卻溫度過高，會使絲束凝固點下移，結晶過快，不利于后拉伸，斷頭高，甚至出現絲束卷曲。實踐證明，采用17～18℃的露點風冷卻可以獲得較好的結果。

絲束完成冷卻固化后才能集束上油，因此，冷卻高度要達到要求，否則，不利于纖維內部分子的取向，影響纖維的拉伸性能，拉伸過程單絲斷裂產生毛絲和斷頭。但冷卻高度過高，絲條的晃動程度會加大，影響條干均勻度，同時，絲束張力會增加，也會增加斷頭、毛絲的比例。

從表2可知，對于44.4 dtex/24 f PA6 FDY，采用17～18℃的露點風冷卻，集束上油的位置在噴絲板下方1.1～1.2 m處，可獲得較好的效果。

表2 冷卻條件對產品質量的影響Tab.2 Effect of quenching conditons on product quality

2.2.3 上油率

如果上油量少，不能在絲束表面均勻地形成油膜，摩擦阻力增加，絲束集束性差，易產生毛絲［6］。上油量過高，會造成下游使用過程中滴油和污染等問題。有光三角PA6 FDY多用于經編、緯編和織襪，絲束含油率控制在1.0% ～1.5%，可滿足客戶使用需求，有效減少毛絲量。

2.2.4 拉伸倍數和定型溫度

拉伸倍數提高，纖維的斷裂強度會增加，但如果拉伸倍數超過臨界值，會使纖維內部的大分子鏈發生滑移甚至斷裂，產生毛絲和斷頭。因此，拉伸倍數應控制在適當的范圍內。為了提高纖維的拉伸性能，消除纖維在拉伸過程中產生的內應力，拉伸過程中同時進行熱定型，定型溫度隨拉伸倍數的增加適當提高。但定型溫度過高會影響FDY油劑穩定性，在熱輥上產生結焦，影響產品質量。

從表3可知，在一定范圍內，隨著拉伸倍數的升高，斷裂伸長率逐漸下降，強力上升，但拉伸倍數超過臨界值后，強力也開始出現下降，毛絲數量顯著增加。采用拉伸倍數為1.2，毛絲最少，強力和斷伸指標也比較理想。

表3 拉伸倍數對產品質量的影響Tab.3 Effect of draw ratio on product quality

3 結論

a.有光三角PA6 FDY生產易產生毛絲，產生的原因主要是設備和生產工藝因素。

b.設計噴絲板時，要選擇適宜的孔形、長徑比、孔間距和排布方式。對于44.4 dtex/24 f PA6 FDY，長徑比選擇2.5最為合適。

c.油嘴和導絲鉤對毛絲的產生也有影響，有光三角PA6 FDY油嘴和導絲鉤的更換周期一般為90～180 d。生產中還應加強拉伸輥、導絲輥、卷繞機的檢查和定期維護工作，有效減少設備因素引起的毛絲。

d.對于 44.4 dtex/24 f品種，拉伸倍數 1.2，定型溫度147℃，毛絲量最少，產品質量比較好。

［1］ 王越，王明紅，陸文華.異形噴絲板微孔對紡絲影響及其加工技術的研究［J］.機電設備，2007(12):7－10.

［2］ 北京三聯虹普紡織化工技術有限公司.一種錦綸6多孔細旦有光三葉異形噴絲板:中國，201020002922.3［P］.2010－10－06.

［3］ 趙良知.聚合物熔體擠出脹大唯象的研究進展［J］.中國塑料.2007，21(7):1 －5.

［4］ 陳建新.噴絲板的幾種缺陷及其對紡絲的影響［J］.合成纖維工業.2003，26(4):56 －58.

［5］ 董紀震，趙耀明，陳雪英，等.合成纖維生產工藝學［M］.2版.北京:中國紡織出版社，1981:235－240.

［6］ 曾繼英，陳毅荷，傅鏵.冷卻絲室空調工藝對錦綸-6高速紡生產的影響［J］.化工進展，2003，22(11):1236 －1238.