長效防霉除味吸濕PA 6纖維的生產(chǎn)工藝探討

朱文建,張守運

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 金華 322009)

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長效防霉除味吸濕PA 6纖維的生產(chǎn)工藝探討

朱文建,張守運*

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 金華 322009)

采用母粒添加注射機及共混熔融方式，在聚己內(nèi)酰胺(PA 6)切片中加入防霉除味母粒，通過異形及低溫紡絲技術制備出長效防霉除味吸濕PA 6纖維，對其生產(chǎn)工藝進行了探討。結果表明：在紡絲溫度250～252 ℃，側(cè)吹風速度0.40～0.50 m/min,紡絲速度4 000～4 200 m/min,采用十字異形噴絲板，組件起始壓力13 MPa,加彈速度600～650 m/min,上油率1.4%～1.8%時，生產(chǎn)穩(wěn)定性較好，生產(chǎn)的78 dtex/24 f PA 6假捻變形絲具有良好的力學性能及防霉、除味、吸濕性能；纖維斷裂強度4.12 cN/dtex，斷裂伸長率30.1%，防霉等級1級，氨氣消除率99%，醋酸消除率95%，水滴擴散面積10.8 cm2/min，織物芯吸高度12.4cm/h。

聚己內(nèi)酰胺纖維防霉除味吸濕異形纖維生產(chǎn)工藝

隨著經(jīng)濟和生活水平的提高，人們對服裝的穿著舒適性能要求越來越高，服裝面料的差別化、功能性越來越多。聚己內(nèi)酰胺(PA 6)纖維具有較好的真絲觸感、耐磨性、回彈性、吸濕性等，適合應用于內(nèi)衣、運動裝、襯衣、游泳衣、襪子等直接與肌膚接觸的織物。近年來大家對織物的保健功能也提出了更高的要求，防霉、除味、吸濕等復合型功能性織物的需求量正在快速增長。作者利用高負載量的納米銅、有機胺防霉除味技術，有效地解決了納米級防霉抗菌劑在PA 6纖維中的分散團聚問題，通過異形紡絲技術成功開發(fā)生產(chǎn)出具有抗霉菌、除異味，同時吸濕排汗效果良好的功能性PA 6纖維，現(xiàn)以78 dtex/24 f十字異形長效防霉吸濕排汗PA 6 DTY的生產(chǎn)為例，對其生產(chǎn)工藝進行討論分析。

1　試驗

1.1原料器

防霉除味母粒：含水率450 μg/g，上海潤河納米材料科技有限公司產(chǎn)；PA 6切片：半消光，含水率350 μg/g，相對黏度2.4，臺灣力鵬公司產(chǎn)；TiO2：纖維級，上海潤河納米材料科技有限公司產(chǎn)；POY油劑：F-5178，日本竹本公司產(chǎn)；DTY油劑：TF-703A，浙江傳化股份有限公司產(chǎn)。

1.2設備和儀器

紡絲機：德國巴馬格公司制；12E8電磁加熱螺桿擠壓機：北京三聯(lián)虹普股份有限公司制；ACW6T(帶導絲盤)卷繞機、FK6-1000V加彈機：德國巴馬格公司制；Uster Tensorapid 3型強伸測試儀、Uster-Ⅲ 條干儀 ：瑞士烏斯特公司制。

1.3長效防霉除味吸濕PA 6纖維的生產(chǎn)

在現(xiàn)有紡絲設備上安裝母粒添加注射機，在螺桿之前干燥切片下落過程中的管道上注入一定比例的防霉改性母粒，與常規(guī)PA 6切片一起經(jīng)過螺桿熔融混合均勻后，進入組件通過十字異形噴絲板進行紡絲成纖，經(jīng)上油集束后經(jīng)過預網(wǎng)絡進一步提高絲條集束性，經(jīng)網(wǎng)絡器加網(wǎng)后卷繞得到長效防霉PA 6 POY。

將長效防霉PA 6 POY置于加彈機原絲架，經(jīng)第一羅拉進入熱箱，在熱箱內(nèi)受熱后進行拉伸變形，纖維經(jīng)冷卻板后絲條溫度下降，然后進入加捻器完成假捻變形加工，再進入第二羅拉，經(jīng)拉伸、網(wǎng)絡后卷繞得到長效防霉PA 6 DTY。

主要紡絲工藝參數(shù)如下：側(cè)吹風溫度17 ℃,側(cè)吹風速度0.45 m/s，油劑泵頻率22.8 Hz，組件起始壓力13.0 MPa，紡絲溫度251 ℃，網(wǎng)絡壓力0.3 MPa，側(cè)吹風濕度100%，聯(lián)苯溫度253 ℃，濾后壓力92 MPa，紡絲速度4 150 m/min，預網(wǎng)壓力 0.08 MPa，卷繞角4.8°。

主要加彈工藝參數(shù)如下：

加彈速度為600～650 m/min，卷繞超喂為-5.20%，拉伸比為1.28～1.50，二超喂為-4.50%，網(wǎng)絡壓力為0.15 MPa。

1.4測試

防霉性能：依據(jù)AATCC 30—2013 紡織品防霉及防腐爛性能的評估-方法3：黑曲霉平板法進行測試。

除味性能：除氨氣檢測依據(jù)除臭性試驗，一般社團法人纖維評價技術協(xié)議會標準(檢測管法)測試；除醋酸檢測依據(jù)除臭性試驗，一般社團法人纖維評價技術協(xié)議會標準(檢測管法)測試。

吸濕性能：水滴擴散面積檢測依據(jù)GB/T 21655.1—2008AATCC 79 紡織品吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法測試；織物芯吸高度檢測依據(jù)GB/T 21655.1—2008AATCC 79 紡織品吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法測試。

強伸性能：依據(jù)GB/T 14344 化學纖維長絲拉伸性能試驗方法測試。

條干均勻性：依據(jù)GB/T 14346—1993 化學纖維長絲電子條干不勻率試驗方法測試。

染色均勻性：依據(jù)FZ/T 50008錦綸長絲染色均勻度試驗方法測試。

2　結果與討論

2.1防霉除味母粒的選擇

防霉除味母粒含有防霉除味劑，粉體粒徑很細，屬于納米粉體，在熔體中分散難度較大，特別容易發(fā)生團聚，紡絲時容易出現(xiàn)斷絲，且紡絲組件壓力升高速率較快，可紡性相對較差，容易影響紡絲生產(chǎn)穩(wěn)定性。因此，為了提高防霉除味粉體在母粒中的分散性，在母粒中增加質(zhì)量分數(shù)為10%的聚對苯二甲酸丙二醇酯以改善熔體的流變性能，提高可紡性。試驗表明，防霉除味母粒的過濾壓值小于0.15 MPa，可以很好地滿足PA6高速紡的要求。

2.2紡絲工藝

2.2.1熔體溫度

紡絲過程中，防霉除味母粒中含有的有機成分會加快熔體在管道中的氧化降解，造成紡絲過程中飄絲、斷頭，因此必須降低防霉除味纖維的紡絲溫度及熔體在管道中的停留時間。紡絲試驗表明：當熔體溫度為250～252 ℃，飄絲和斷頭問題得以控制和解決，生產(chǎn)穩(wěn)定；當熔體溫度低于250 ℃時，熔體黏度明顯增加，流動性能變差，熔體細流形變速度過低，纖維條干不勻率升高，組件壓力升速快，計量泵負荷增大，可紡性變差[1]。

2.2.2紡絲組件

防霉除味母粒的加入，增加了熔體的流動阻力，熔體在噴絲孔中的剪切速率增大，紡絲熔體流動穩(wěn)定性變差，容易導致組件壓力上升過快，從而造成組件漏膠、飄絲多。因此在生產(chǎn)中需要選擇較大容腔的組件內(nèi)套、較粗的過濾砂(金屬砂)和濾網(wǎng)并提高紡絲箱體溫度以優(yōu)化其可紡性能。生產(chǎn)試驗表明，采用表1中序號1的紡絲組件，生產(chǎn)穩(wěn)定。

表1　不同組件使用效果對比

2.2.3冷卻和上油

與常規(guī)PA 6纖維相比，防霉除味吸濕PA 6纖維的比表面積較大，纖維與空氣及其接觸的設備部件之間的摩擦力較大，而且由于其十字異形截面結構，在紡絲過程中纖維易發(fā)散，退繞困難，拉伸出現(xiàn)毛絲、斷頭，因此需要提高纖維的上油率。為保證纖維的異形度，在減緩紡絲速度，降低噴絲頭拉伸比的同時，冷卻速度要加快[2]。試驗表明，提高側(cè)吹風速度至0.40～0.50 m/s，上油率提高至1.4%～1.8%，并提高上油集束位置，以降低絲條摩擦力，可以使絲條張力穩(wěn)定，從而保證拉伸均勻。

2.2.4紡絲速度

長效防霉吸濕排汗纖維在生產(chǎn)過程中需要添加改性劑，同時噴絲板為十字異形，要求紡絲速度相對較低。如果紡絲速度太高，纖維冷卻較慢，噴絲頭拉伸變形程度增加，異形度變差，吸濕排汗性能減弱，同時絲條運行不穩(wěn)，纖維質(zhì)量均勻性變差，可加工性能差；如果紡絲速度太低，纖維大分子取向度低，強度降低，剩余伸長太大，纖維穩(wěn)定性變差。生產(chǎn)試驗表明，選擇紡絲速度為4 000～4 200 m/min較為合適。

2.3加彈工藝

防霉除味吸濕PA 6纖維由于含有防霉除味粉體，與加彈機接觸部件的摩擦增大，拉伸時易斷頭，強度低，伸長率大，因此加彈時拉伸低、拉伸速度均比常規(guī)產(chǎn)品低，這有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量和纖維的異形度。試驗表明，當加彈速度為600 m/min，拉伸比為1.5時，生產(chǎn)穩(wěn)定，DTY無毛絲，彈性均勻性好，纖維異形度可以達到50%以上。

2.4產(chǎn)品性能

通過對紡絲及加彈工藝進行優(yōu)化，紡制的91 dtex/24 f防霉除味吸濕PA 6 POY與78 dtex/24 f防霉除味吸濕PA 6 DTY的物理性能分別見表2和表3。

表2　91 dtex/24 f防霉除味吸濕PA 6 POY物理性能

表3　78 dtex/24 f防霉除味吸濕PA 6 DTY物理性能

從表2、表3可見，纖維的各項物理性能良好，斷裂強度為4.12 cN/dtex，斷裂伸長率為30.1%。但斷裂強度、斷裂伸長率、卷曲收縮率比常規(guī)纖維稍低，這是由于防霉除味粉體的加入及異形度增加了絲條的內(nèi)部缺陷。對防霉除味吸濕纖維進行檢測，其防霉等級達到1級，霉菌不生長；對氨氣的消除率為99%，對醋酸的消除率為95%；水滴擴散面積為10.8 cm2/min，織物芯吸高度為12.4 cm/h，由此可見，該纖維具有優(yōu)異的防霉、除味、吸濕性能。

3　結論

a. 選用合適的防霉除味母粒是生產(chǎn)具有較好功能性的長效防霉吸濕排汗PA 6纖維的基礎和前提。

b. 采用異形及低溫紡絲技術，優(yōu)化熔體溫度、組件工藝、紡絲工藝以及加彈工藝是生產(chǎn)長效防霉吸濕排汗PA 6纖維的重要保證和關鍵條件。

c. 提高側(cè)吹風速度、降低紡絲速度，提高上油率至1.4%～1.8%，并提高上油位置，可以降低絲條摩擦力，使絲條張力穩(wěn)定，從而保證拉伸均勻、生產(chǎn)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

[1]肖哲，曾紅霞，高緒珊. 遠紅外錦綸紡絲工藝探討[J]. 合成纖維工業(yè)，2001, 24(1):22-24.

Xiao Zhe, Zeng Hongxia, Gao Xushan. Study on the spinning process of far-infrared PA 6 fiber[J]. Chin Syn Fiber Ind, 2001, 24(1):22-24.

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Wan Zhen, Wang Wei, Du Guojun. Anti-odor fiber and related finishing methods[J]. Chin Text Lead , 2003(3):14-16.

Production process of long-acting mildewproofing deodorant hygroscopic PA 6 fiber

Zhu Wenjian, Zhang Shouyun

(YiwuHuadingNylonCo.,Ltd,Jinhua322009)

A long-acting mildewproofing deodorant hygroscopic polycaprolactam (PA 6) fiber was prepared by melt blending a mildewproofing deodorant agent with PA 6 chip on a masterbatch injection machine via low-temperature profile spinning process. The production process was discussed. The results showed that the production proceeded smoothly under the conditions as followed: spinning temperature 250-252 ℃, cross air speed 0.40-0.50 m/min, spinning speed 4 000-4 200 m/min, cross profiled spinneret, initial pressure of spinning pack 13 MPa, texturing speed 600-650 m/min, oil pick up 1.4%-1.8%; the obtained 78 dtex/24 f PA 6 draw textured yarn exhibited favorable mechanical properties and mildewproofing deodorant hygroscopic properties, comprising the breaking strength 4.12 cN/dtex, elongation at break 30.1%, mildewproofing grade 1, ammonia removal rate 99%, acetic acid removal rate 95%, droplet diffusion area 10.8 m2/min, fabric core suction height 12.4 cm/h.

polycaprolactam fiber; mildewproofing; deodorant; hygroscopic; profiled fiber; production process

2016- 04-27； 修改稿收到日期：2016- 08-18。

朱文建(1968—)，男，高級工程師，主要從事錦綸聚合以及纖維開發(fā)研究。

義烏市科技攻關計劃項目(：2013-G1-04)。

TQ342+.11

B

1001- 0041(2016)05- 0067- 03

*通訊聯(lián)系人。E-mail：syzhang2008741208 @163.com。