皮芯型滌錦復合纖維FDY生產工藝探討*

黃潔希，林 海，王增喜，李雪梅

（廣東省化學纖維研究所，廣東廣州510245）

科研與實踐

皮芯型滌錦復合纖維FDY生產工藝探討*

黃潔希，林 海，王增喜，李雪梅

（廣東省化學纖維研究所，廣東廣州510245）

以聚己內酰胺 （PA6）為皮層材料，聚對苯二甲酸乙二醇酯 （PET）為芯層材料，紡制156 dtex/48 f的皮芯型滌錦復合纖維。經過試驗，選擇皮芯復合比例為40/60，PA6螺桿溫度255~265℃，PET螺桿溫度285~295℃，側吹風風速0.4~0.5m/s，風溫21~23℃，拉伸溫度75~85℃，熱定型溫度115~130℃，牽伸比2.5~2.8，紡絲速度4 245m/min，通過試驗能得到性能與常規純PA6纖維接近的復合纖維。

皮芯；聚酰胺；聚酯；紡絲工藝

纖維市場競爭激烈，常規纖維市場已逐步趨于飽和，且常規纖維附加值低、功能單一，已漸漸不能滿足人們日益增長的需求，導致常規纖維利潤薄，一些纖維公司發展步履維艱，部分公司轉而研發生產具有高附加值的差別化纖維。差別化纖維的開發是纖維公司謀求發展的必選題，也是纖維行業發展的大勢所趨。

復合纖維是差別化纖維的一個重要分支，其中滌錦復合纖維是目前市場上比較常見的一種復合纖維。主要是因為PET、PA6均具有良好的可紡性，且滌綸、錦綸纖維生產工藝已經十分成熟。桔瓣型滌錦復合絲產量已經初步形成規模，皮芯型滌錦FDY復合纖維則較為少見。本文通過工藝試驗，主要對皮芯型滌錦FDY復合絲進行工藝探討。

普通PA6與PET相容性差，但采取皮芯結構，可以紡制出物理性能穩定的復合纖維。皮層材料為錦綸，芯層材料為滌綸，這樣的復合纖維兼有錦綸染色性能佳、耐磨性好、吸濕能力強的特點及滌綸模量高、彈性好的優點，可用于汽車內飾、清潔用品、家紡用品等方面[1]。

1 試驗

1.1 主要原料

PA6切片：紡絲級，熔點220℃，相對黏度2.75±0.02，無錫市長安高分子材料廠有限公司產。

PET切片：紡絲級，熔點257℃，相對黏度0.64，廣東泰寶聚合物有限公司產。

紡絲油劑：科凱化工錦綸油劑，批號K869216531。

1.2 設備

干燥設備：干燥能力為35 kg/h、20 kg/h的ROSIN式干燥設備各一臺，張家港萬盛機械有限公司。

紡絲設備：雙組份紡絲設備，蘇州帝達化纖機械制造有限公司；卷繞機，型號BAW835T -1200，北京中麗制機工程技術有限公司。

檢測設備：YG061A型電子單紗強力儀，萊州市電子儀器有限公司；BM-1000型雙目顯微鏡，常州二紡精密機械有限公司；YG981型纖維油脂快速抽出器，常州一紡精密機械有限公司；SH-200X型電子天平，廣州東南專業科儀公司。

1.3 生產工藝流程

采用皮芯復合紡絲，皮層材料為PA6，芯層材料為PET，PA6與PET質量比為40:60，生產156 dtex/48 f皮芯型滌錦FDY復合纖維。紡絲工藝流程如下：

圖1 皮芯型滌錦復合纖維生產工藝流程

2 結果與討論

2.1 原料的選擇

一般錦綸單組分紡絲的相對黏度為2.45左右，滌錦復合纖維紡絲對切片的要求比單組分紡絲的要高，要求PA6切片相對黏度在2.7左右。另外還要求PET切片可紡性好，其他指標無特殊要求[2]。

2.2 切片干燥

未經干燥過的濕PET切片含水率通常為0.4%，含水率高的PET切片在紡絲過程中會產生劇烈的水解，使得分子質量降低，甚至無法紡絲，因此需要對PET切片進行結晶干燥。紡制滌錦FDY復合纖維，需要將PET切片水分控制在3.0×10-5以內。根據不同設備的干燥效果，制定合適的干燥工藝，既要干燥效果好，又要防止溫度過高，導致切片變黃，發生降解。本次試驗采取結晶溫度176℃，干燥溫度175℃的干燥工藝，經過8 h干燥，水分可以達到3.0× 10-5以內。

PA6切片極易吸濕，出廠的PA6切片一般采取真空包裝，包裝良好的PA6切片水分在3.0×10-4～5.0×10-4之間。紡制皮芯型滌錦FDY復合纖維時，為了防止PA6水分對PET熔體產生水解影響，要求PA6切片水分控制在1.0×10-4以內，通常大部分廠家采取氮氣保護或者真空進行低溫長時間干燥。為了節約成本，本次試驗用低露點干空氣進行干燥，干燥溫度約為85℃。

2.3 復合比例

由于錦綸切片單價比滌綸切片單價高，所以在纖維質量滿足要求的情況下，應盡量提高滌綸在復合纖維中的比例。如果皮層材料錦綸所占比例太少，則皮層容易破裂，以及難以達到纖維改性的要求，綜合考慮以上因素，最終選擇滌錦質量比為60/40。圖2為試驗中滌錦皮芯型復合纖維初生絲截面，可以看到纖維皮層包裹均勻，截面成形良好。

圖2 初生絲截面

2.4 螺桿溫度

溫度的選擇是紡絲的關鍵，在保證熔體具備良好的流動性能的同時，應充分考慮復合纖維兩組分在熔體狀態下的黏度比，兩者的黏度差異不能過大，否則熔體在噴絲板處容易產生彎頭角，因此PA6的螺桿溫度可適當偏高，以降低熔體黏度，有利于PA6熔體向PET熔體擴散，增厚兩組分之間的界面層[2]。但PA6熔體的溫度不宜過高，因為PA6對溫度敏感，高溫下容易發生熱氧化和熱降解。最終選擇PET的螺桿溫度285~295℃，PA6的螺桿溫度255~ 265℃。

2.5 冷卻條件

紡絲時冷卻條件的選擇直接影響到成品絲的質量，良好的冷卻條件能使絲條冷卻均勻，減少毛絲和斷頭的現象。生產皮芯型滌錦復合纖維用側吹風可以基本滿足絲條的冷卻條件。風速選擇范圍為0.4~0.5m/s，風溫約21~23℃。生產過程中要保證側吹風穩定，風速風溫波動小，車間內回風干擾少。

由于PA6極易產生靜電，所以在選擇側吹風濕度時需加以考慮，本次試驗選擇側吹風相對濕度為75%~80%。

2.6 上油

由于皮層材料是PA6，因此油劑采用錦綸抗靜電油劑，本次試驗采用油輪上油，油劑質量分數為6%。配油時需充分攪拌，以保證油劑的均勻性。上油時需保證上油均勻，不然容易引起斷頭、拉伸不勻。

2.7 牽伸與定型

牽伸對纖維的取向結晶有很大的影響，直接影響纖維的斷裂強度、沸水收縮率、斷裂伸長率等物理性能。GR2速度保持不變，提高GR1速度，即降低牽伸比，沸水收縮率越小。保持GR1速度不變，提高GR2速度，即提高牽伸比，沸水收縮率越小[3]。牽伸比過大，容易引起毛絲、斷頭，在生產過程要結合實際情況，選擇合適的牽伸比，一般以2.5~2.8為宜[4]。

第一熱輥GR1溫度為拉伸溫度，拉伸溫度需高于纖維的玻璃化溫度。纖維在到達第一熱輥時，溫度已降至玻璃化溫度以下，故拉伸溫度應高于兩種材料的玻璃化溫度，使纖維在第一熱輥上能進一步完善結晶。

拉伸溫度過低時，分子鏈活動能力差，纖維的取向結晶效果差。拉伸溫度過高，容易引起絲條在第一熱輥上跳動，且易產生皮層破裂等現象。滌錦復合絲拉伸溫度應控制在75~85℃之間。

第二熱輥溫度又稱熱定型溫度，主要完成纖維超分子結構的完善，消除內應力。纖維的結晶度隨著第二熱輥溫度的提高而提高，纖維的沸水收縮率隨之減小。所以第二熱輥溫度一般根據沸水收縮率大小來設定。

熱定型溫度過低，纖維結晶不完善，沸水收縮率過高，剩余拉伸過大，纖維尺寸穩定性差。熱定型溫度過高，會出現絲條抖動，易斷頭。熱定型溫度一般控制在115~130℃之間。

3 復合纖維主要物理指標

表1 滌錦FDY復合纖維物理指標

表1為滌錦FDY復合纖維的物理指標，從表1可以發現，皮芯型滌錦FDY與純PA6纖維的物理性能接近，并且由于皮層材料是PA6，復合纖維具備一定的吸濕能力和染色能力，在一些應用領域能替代價格相對昂貴的純錦綸纖維。

4 結論

選擇相對黏度2.75的PA6切片為皮層材料，普通紡絲級PET切片為芯層材料，當皮芯復合比例為40/60時，纖維截面成形良好，無發現皮層破裂的現象。針對試驗中使用的紡絲設備，采取以下紡絲工藝：PET的紡絲溫度285~ 295℃，PA6的紡絲溫度255~265℃，側吹風溫度21~23℃，風速0.4~0.5 m/s，相對濕度75%~80%，牽伸比2.5~2.8，拉伸溫度75~85℃，熱定型溫度115~130℃，紡絲速度4 245 m/min，能得到與常規純錦綸纖維物理性能接近的皮芯型滌錦復合FDY。在汽車內飾、清潔用品、家紡用品等應用領域可選擇性代替錦綸纖維，與錦綸纖維相比，成本更為低廉。

[1] 叢奎春.滌錦復合絲的用途及生產工藝探討 [J].合成纖維，2012，41（5）:38-39.

[2] 樓利琴，占海華.多島型高回彈性PA6/PET復合纖維的開發 [J].合成纖維，2008，37（1）:33-35，41.DOI:10.3969/j.issn.1001-7054.2008. 01.010.

[3] 許峰.牽伸工藝對滌綸FDY沸水收縮率的影響 [J].合成技術及應用，1999（1）:41-44.

[4] 石紅星，徐玉和.PA6／PET皮芯型仿錦綸FDY工藝探討 [J].化纖與紡織技術，2007（3）:1-3，44.

DISCUSSION ON THE TECHNOLOGY OF FDY W ITH CORESHEATH TYPE PA6／PET

HUANG Jie-xi,LIN Hai,WANG Zeng-xi,LIXue-mei
(Guangdong Province Chemical Fiber Research Institute,Guangzhou Guangdong 510245,China)

Used polycaprolactam(PA6)as skin phase,polyethylene terephthalate(PET)as core phase, spun PA6/PET core-sheath composite fiber.Results show that,when the ratio of skin to core is 40/60,PA6 extruder’s temperature is between 255~265℃,PET extruder’s temperature is between 285~295℃, cross-air blasting temperature is between 21~23℃,drawing temperature is between 75~85℃,heat setting temperature is between 115~130℃,drawing ratio is between 2.5~2.8,spinning speed is 4 245 m/min,PET/PA6 core-sheath composite fiber is got,which has properties approach to general polyamide fiber.

core-sheath fiber,polyamide,polyester,spinning technology

TQ342.94

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.02.001

1672-500X(2017)02-0001-04

2017-04-12

黃潔希 （1993-），男，廣東汕頭人，助理工程師，從事化學纖維研究與開發工作。

高性能皮芯復合纖維的研制項目 （2014B070706029）