PA 6 DTY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝探討

張守運，賈 華，左傳勝，王翠玲，張雪華，張俊杰，趙 冰

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 義烏 311209)

PA 6 DTY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝探討

張守運，賈 華，左傳勝，王翠玲，張雪華，張俊杰，趙 冰

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 義烏 311209)

優(yōu)化控制紡絲工藝條件，生產(chǎn)聚己內(nèi)酰胺(PA 6)預(yù)取向絲(POY)；然后以PA 6 POY為原料，在德國Barmag公司FK6V-1000型高速拉伸假捻變型機上，控制假捻變形絲(DTY)的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)具有竹節(jié)效果的PA 6 DTY竹節(jié)絲。結(jié)果表明：較低的加工速度及拉伸倍數(shù)、較高的熱箱溫度及D/Y比、合理的超喂率等是生產(chǎn)具有均勻竹節(jié)段結(jié)構(gòu)的PA6DTY竹節(jié)絲的關(guān)鍵；控制加工速度250～300m/min,拉伸倍數(shù)0.80～0.85，熱箱溫度170～180 ℃,D/Y比為1.65～1.70, 超喂率4.0%～5.8%，可以生產(chǎn)綜合性能良好的88dtex/48fPA6DTY竹節(jié)絲，纖維具有竹節(jié)段和蓬松段交替分布，竹節(jié)長度可達2.53cm，織物具有鏤空感并且吸濕透氣性能好。

聚己內(nèi)酰胺纖維 假捻變形絲 竹節(jié)絲 竹節(jié)長度 吸濕透氣性能

近年來，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對服裝穿著的舒適性和美觀度的追求不斷提高，紡織和化纖領(lǐng)域不斷探索生產(chǎn)差別化和功能性高端服裝面料。多年前人們就已開始對化學(xué)纖維吸濕透氣性進行改善，開發(fā)出了滌綸竹節(jié)絲，但是滌綸手感硬吸濕性能差。錦綸(PA 6纖維)雖然吸濕性能好，手感柔軟，但由于纖維彈性較大，生產(chǎn)具有粗細段結(jié)構(gòu)的難度較大，往往竹節(jié)較短或呈點狀，長度基本小于0.5 cm,無法形成織物鏤空感，且吸濕透氣性能較差[1]。作者通過改進PA 6預(yù)取向絲(POY)的生產(chǎn)工藝以及優(yōu)化加彈工藝技術(shù)，成功開發(fā)出竹節(jié)長度和竹節(jié)分布可控、竹節(jié)長度達3 cm、織物鏤空感強、吸濕透氣性能好、染色深淺條紋美觀的PA 6 DTY竹節(jié)絲。

現(xiàn)以88 dtex/48 f PA 6 DTY竹節(jié)絲的生產(chǎn)為例，對生產(chǎn)工藝進行探討分析，供同行參考。

1 試驗

1.1 原料

PA 6切片：纖維級，相對黏度2.40，熔點233 ℃，端氨基含量48 mol/t，含水率4 200 μg/g，義烏華鼎錦綸股份有限公司產(chǎn) 。

1.2 主要設(shè)備與儀器

螺桿擠出機：長徑比為24，德國Leonard公司制；紡絲卷繞機：日本TMT公司制；拉伸假捻變型機：FK6V-1000型高速彈力機，德國Barmag公司制；CZF28-SF-1 壓差法微量水分測定儀：北京中西遠大科技有限公司制；RS-Ⅲ型噴射式染色機：中國核動力研究設(shè)計院第三研究所制；YG023B-Ⅱ型全自動單紗強力機、YG086型縷紗測長機：常州紡織儀器廠有限公司制。

1.3 PA 6 POY的生產(chǎn)

PA 6切片經(jīng)干燥后，投入料倉，在氮氣的保護下通過回轉(zhuǎn)閥的控制和計量進入螺桿擠壓機，在螺桿機壓機的作用下壓縮受熱熔融成為熔體，熔體經(jīng)過預(yù)過濾器初步去除雜質(zhì)，并經(jīng)計量泵計量后進入紡絲組件，在組建壓力以及冷卻吹風(fēng)作用下紡絲成纖，經(jīng)油嘴上油和預(yù)網(wǎng)絡(luò)器加網(wǎng)后，纖維絲束的集束性、平滑性得到加強，然后進入第一、二導(dǎo)絲輥，然后經(jīng)過主網(wǎng)絡(luò)器進行網(wǎng)絡(luò)，纖維集束性進一步提高，然后經(jīng)第三導(dǎo)絲輥進入卷繞系統(tǒng)，形成PA 6 POY原絲。

主要紡絲工藝參數(shù)如下：PA6切片干燥溫度110 ℃、干燥時間9 h，組件起始壓力158.0 MPa，濾后壓力96.0 MPa，側(cè)吹風(fēng)溫度18 ℃，側(cè)吹風(fēng)速度0.43 m/s，側(cè)吹風(fēng)相對濕度90%，紡絲溫度256 ℃，聯(lián)苯溫度256 ℃，油劑泵頻率22 Hz，紡絲速度4 000 m/min，預(yù)網(wǎng)壓力0.07 MPa，網(wǎng)絡(luò)壓力0.1 MPa，卷繞角5.0°。

1.4 PA 6 DTY竹節(jié)絲的生產(chǎn)

以PA 6 POY為原絲，經(jīng)過導(dǎo)絲管以及切絲器，然后進入一羅拉，經(jīng)過熱箱上端的止捻器后進入熱箱，在熱箱內(nèi)受熱拉伸變形及定型后，經(jīng)過冷卻板冷卻降溫后進入假捻器，進行假捻變形后，先后經(jīng)過二羅拉、三羅拉以及探絲器，最后經(jīng)油輪上油后，卷繞成形。POY絲條在一羅拉和二羅拉之間完成拉伸假捻變形及定型，是產(chǎn)品風(fēng)格形成的關(guān)鍵流程，其中一、二羅拉的速度差，形成對纖維的拉伸；熱箱加熱為纖維的拉伸變形以及熱定型提供熱量，拉伸和假捻變形也是產(chǎn)品風(fēng)格形成的關(guān)鍵，拉伸倍數(shù)以及假捻變形D/Y比的選擇直接決定了竹節(jié)結(jié)構(gòu)是否形成以及分布狀況。

拉伸假捻變形主要工藝參數(shù)如下：加工速度300m/min，拉伸倍數(shù)0.83，D/Y比為1.72，超喂率5.30%， 熱箱溫度176 ℃，油輪轉(zhuǎn)速為0.2r/min。生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1PA6DTY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝流程

Fig.1 Flow chart of PA 6 DTY slub yarn production

1.5 分析與測試

力學(xué)性能：依據(jù)GB/T 14344《化學(xué)纖維長絲拉伸性能試驗方法》測試。

染色性能：依據(jù)FZ/T 50008《錦綸長絲染色均勻度試驗方法》測試。

條干不勻率：依據(jù)GB/T 14346—1993《化學(xué)纖維長絲電子條干不勻率試驗方法》測試。

竹節(jié)效果：采用條干不勻率以及竹節(jié)長度和個數(shù)來宏觀反應(yīng)竹節(jié)效果，即條干不勻率可高達20%以上，1.5～3.0 cm的竹節(jié)數(shù)8～20個/m，表示其具有較好的竹節(jié)效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 PA 6 POY原絲的質(zhì)量

PA 6為半結(jié)晶物，在紡絲過程中容易結(jié)晶，特別是容易發(fā)生拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶[2]，拉伸倍數(shù)的波動很難在絲條表觀顯現(xiàn)，因此其絲條竹節(jié)結(jié)構(gòu)比滌綸等較難形成。為增加單絲間的抱合，形成絲條段狀光滑竹節(jié)結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)PA 6 POY時，降低紡絲速度，降低高聚物大分子取向度和內(nèi)應(yīng)力，減緩結(jié)晶速度和結(jié)晶度[3]，以便在假捻變形加工過程中，經(jīng)高溫受熱后，單絲間發(fā)生粘連，經(jīng)假捻變形后形成光滑的竹節(jié)段結(jié)構(gòu)；但如果紡絲速度太低，生產(chǎn)成本增加，系統(tǒng)張力偏低，造成絲條運行不穩(wěn)，斷頭多，生產(chǎn)效率減低，且升頭困難。試驗表明，紡絲速度在3 800～4 200 m/min,纖維斷裂伸長率控制在70%～80%較為合適，纖維具有較好的可加工性能，且生產(chǎn)穩(wěn)定，此工藝條件下生產(chǎn)的90 dtex/48 f PA 6 POY質(zhì)量指標見表1。

表1 90 dtex/48 f PA 6 POY原絲質(zhì)量指標Tab.1 Quality index of as-spun 90 dtex/48 f PA 6 POY

2.2 假捻變形絲路

DTY機由于錠位多，錠位差異對竹節(jié)絲風(fēng)格均勻性有較大的影響。羅拉、導(dǎo)絲器、假捻器、羅拉皮輥等損壞，以及導(dǎo)絲器、冷卻板、假捻器中心偏移或熱箱表面結(jié)焦等異常問題，都可能使絲條的受熱及假捻狀態(tài)發(fā)生變化，從而使產(chǎn)品風(fēng)格出現(xiàn)差異。特別是由于竹節(jié)絲加工工藝特殊，采用較高的熱箱溫度，在絲條斷頭時，絲條落在熱箱中，易在熱箱表面產(chǎn)生熔融結(jié)焦，導(dǎo)致絲條運行時張力會發(fā)生波動，絲條的受熱效果變差，易造成竹節(jié)結(jié)構(gòu)變短和竹節(jié)分布的變化[4]，成品織物的鏤空效果就有所改變，所以為保證產(chǎn)品風(fēng)格的均勻穩(wěn)定性，必須加強絲路的檢查和控制。

2.3 加工速度

在竹節(jié)絲生產(chǎn)過程中，拉伸變形溫度相對較高，拉伸倍數(shù)較低，系統(tǒng)張力較小，絲條運行相對不穩(wěn)定，為保證生產(chǎn)運轉(zhuǎn)以及產(chǎn)品風(fēng)格的均勻穩(wěn)定，加工速度選擇宜偏低。如果加工速度太高，絲條運行不穩(wěn)，單絲間相互摩擦加大，單絲之間的集束性變差，絲條表面不光滑，絲條竹節(jié)結(jié)構(gòu)不明顯，而且纖維斷裂強度降低，因而成品竹節(jié)結(jié)構(gòu)的長度和分布均勻性變差，絲條較為蓬松，成品風(fēng)格難以滿足要求，而且生產(chǎn)斷頭多，甚至難以正常生產(chǎn)；如果加工速度太低，生產(chǎn)成本增加，而且絲條竹節(jié)段結(jié)構(gòu)變得不明顯[7]。由表2可知，加工速度為250～300 m/min時，竹節(jié)絲生產(chǎn)工況及成品風(fēng)格較為理想。

表2 加工速度對產(chǎn)品竹節(jié)效果的影響Tab.2 Effect of processing speed on slub appearance of products

2.4 熱箱溫度

熱箱溫度是生產(chǎn)PA 6 DTY竹節(jié)絲的關(guān)鍵。纖維的竹節(jié)段結(jié)構(gòu)的形成主要是纖維單絲高溫粘連后，經(jīng)假捻變形加工而形成。熱箱溫度的高低直接影響著竹節(jié)結(jié)構(gòu)的長度和分布狀態(tài)，如果溫度太低，竹節(jié)段粗糙，光滑度變差，且竹節(jié)變短，個數(shù)減少，成品織物的鏤空效果變差；但如果溫度太高，絲條在假捻器處摩擦力增大，絲條運行不穩(wěn)，造成斷頭增加，升頭困難，甚至難以維持正常生產(chǎn)[5]。由表3可知，將熱箱溫度設(shè)定在170～180 ℃時，纖維竹節(jié)長度為1.5～3.0 cm,分布均勻，成品織物具有較好的鏤空外觀美感。

表3 熱箱溫度對產(chǎn)品竹節(jié)效果的影響Tab.3 Effect of heater temperature on slub appearance of products

2.5 拉伸倍數(shù)

拉伸倍數(shù)對PA 6 DTY竹節(jié)絲竹節(jié)結(jié)構(gòu)的形成和分布影響較大。拉伸倍數(shù)增加，絲條系統(tǒng)張力提高，假捻張力和解捻張力均增加[6]，纖維竹節(jié)段長度和數(shù)量減少，且分布不勻；但如果拉伸倍數(shù)太低，容易造成絲條整根僵絲，或竹節(jié)段太長，成品織物產(chǎn)生空洞結(jié)構(gòu)，影響美觀度，且運行不穩(wěn)，容易斷頭[7]。由表4可知，拉伸倍數(shù)控制在0.80～0.85時，竹節(jié)段結(jié)構(gòu)長度和分布狀態(tài)較好，成品織物風(fēng)格美觀度較高。

表4 拉伸倍數(shù)對產(chǎn)品竹節(jié)效果的影響Tab.4 Effect of draw ratio on slub appearance of products

2.6D/Y比

D/Y比的大小直接影響著竹節(jié)絲條的整體光滑度和絲束的蓬松性。在一定范圍內(nèi)，D/Y比增加，加捻張力增大，解捻張力減小，絲條的竹節(jié)結(jié)構(gòu)變長，竹節(jié)個數(shù)增加；但如果D/Y太高，解捻張力太小，絲條運行不穩(wěn)，會造成竹節(jié)段變長，而且斷頭多，絲條殘余扭矩增高，難以使用；D/Y比降低，加捻張力減小，解捻張力增大，會導(dǎo)致纖維蓬松度增加，竹節(jié)結(jié)構(gòu)段變短甚至消失，竹節(jié)個數(shù)減少，絲束蓬松，纖維光滑度變差，仿麻效果減弱。從表5可知，D/Y比為1.65～1.70時，竹節(jié)絲生產(chǎn)工況以及成品風(fēng)格較為合適。

表5 D/Y比對產(chǎn)品竹節(jié)效果的影響Tab.5 Effect of D/Y ratio on slub appearance of products

2.7 產(chǎn)品質(zhì)量

PA 6 DTY竹節(jié)絲產(chǎn)品風(fēng)格主要取決于竹節(jié)段結(jié)構(gòu)的長短及間距的分布狀態(tài)。竹節(jié)數(shù)多，間距短，絲條捻度高時，成品織物的鏤空感會好，要求加工速度及拉伸倍數(shù)要偏低選擇使用，熱箱溫度及D/Y比偏高使用。由于加工速度較低，纖維生產(chǎn)工況及試用性能較好。PA 6 DTY竹節(jié)絲成品主要物理指標見表6。

表6 88 dtex/48 f PA 6 DTY竹節(jié)絲的主要物理指標Tab.6 Physical index of 88 dtex/48 f PA 6 DTY slub yarn

3 結(jié)論

a. 采用相對黏度為2.4的PA 6切片為原料，合理控制POY紡絲工藝和假捻變形工藝，可以生產(chǎn)出具有竹節(jié)段結(jié)構(gòu)的花式竹節(jié)的PA 6 DTY，成品織物具有較好的鏤空外觀美感，仿麻手感以及優(yōu)異的吸濕透氣性。

b. 低紡絲速度、低假捻變形速度、低拉伸倍數(shù)、高熱箱溫度、高D/Y比是生產(chǎn)PA6DTY竹節(jié)絲的關(guān)鍵，也是纖維形成竹節(jié)段結(jié)構(gòu)部的基礎(chǔ)和根本保證。

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ZhangShouyun,TanYankun.Productionprocessof70dtex/36fPA6FDYslubyarn[J].ChinSynFiberInd, 2016, 39(5):63-66.

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Discussion of production process of PA 6 DTY slub yarn

Zhang Shouyun, Jia Hua, Zuo Chuansheng, Wang Cuiling, Zhang Xuehua, Zhang Junjie, Zhao Bing

(YiwuHuadingNylonCo.,Ltd.,Yiwu311209)

A polycaprolactam (PA 6) draw textured yarn (DTY) slub yarn was prepared from PA 6 pre-oriented yarn (POY) by rationally control the production processes of PA 6 POY and PA 6 DTY on an FK6V-1000 high-speed draw texturing machine purchased from German Barmag Co.. The results showed that the key to prepare PA 6 DTY slub yarn with uniform slub length was the relatively low texturing speed and draw ratio, relatively high heater temperature andD/Yratioandproperoverfeedratio;thePA6DTYslubyarnof88dtex/48fcouldbeproducedwiththefairlygoodcomprehensivepropertiesundertheconditionsofprocessingspeed250-300m/min,drawratio0.80-0.85,heatertemperature170-180 ℃,D/Yratio1.65-1.70,overfeedratio4.0%-5.8%;theobtainedfiberexhibitedthealternativedistributionofslubsectionandfuzzysectionwiththeslublengthof2.53cm;andthefabricwasopenworkandhadgoodbreathability.

polycaprolactam fiber; draw textured yarn; slub yarn; slub length; breathability

2016-11- 08； 修改稿收到日期：2017- 02- 04。

張守運(1974—)，男，在讀博士，高級工程師，主要從事化纖生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)技術(shù)研究工作。E-mail：Syzhang2008741208@163.com。

浙江省工業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)項目(201605GH083)。

TQ342+.11

B

1001- 0041(2017)02- 0063- 04