22 dtex/35 f超細(xì)旦PA6 FDY高速紡工藝探討

馬清芳，王 崢，李 江，郝超偉，來(lái)國(guó)橋，蔣劍雄，陸達(dá)天

(杭州師范大學(xué)有機(jī)硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310012)

錦綸6(PA6)纖維是最早工業(yè)化的合成纖維品種，具有很多優(yōu)良特性［1］，如彈性好、強(qiáng)度高、耐磨、耐用、耐霉、耐蛀等，受到廣大消費(fèi)者的歡迎。面對(duì)國(guó)內(nèi)錦綸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的形勢(shì)，只有不斷開(kāi)發(fā)出技術(shù)含量高、附加值高的差別化品種，才能取得優(yōu)勢(shì)。目前，市場(chǎng)上高附加值的輕薄型細(xì)旦錦綸面料日漸流行，具有廣闊的市場(chǎng)前景。為此，作者開(kāi)發(fā)了22 dtex/35 f超細(xì)旦PA6 FDY長(zhǎng)絲品種，現(xiàn)主要對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

PA6 切片:纖維級(jí)，相對(duì)黏度 2.47 ±0.02，臺(tái)灣力寶龍公司產(chǎn);細(xì)旦 PA6纖維專(zhuān)用母粒:由PA6切片中加入稀土化合物共混制成，自制。

1.2 儀器設(shè)備

紡絲機(jī):Ati2615R/12型全自動(dòng)卷繞頭，日本TMT公司制;YG086D縷紗測(cè)長(zhǎng)儀:常州第二紡織機(jī)械有限公司制;YG023A全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī):常州第二紡織機(jī)械有限公司制;UT42BASECX條干均勻度儀:瑞士Uster公司制。

1.3 生產(chǎn)工藝流程及主要工藝參數(shù)

圖1 超細(xì)旦PA6 FDY長(zhǎng)絲生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Flow chart of ultrafine denier PA6 FDY production

表1 主要工藝參數(shù)Tab.1 The main process parameters

2 結(jié)果與討論

2.1 PA6切片的干燥

切片含水率的大小對(duì)紡絲有很大的影響，如果含水率過(guò)高，紡絲時(shí)熔體在高溫下水解造成較大的黏度降，同時(shí)熔體在紡絲細(xì)流中易夾有氣泡，這樣熔體自噴絲孔口擠出時(shí)容易破裂，使紡絲、卷繞無(wú)法正常進(jìn)行，因而在紡絲前要對(duì)PA6切片及母粒進(jìn)行干燥［2］。特別是專(zhuān)用母粒，由于其中加入了稀土金屬化合物，PA6分子中的酰胺基團(tuán)與金屬離子具有一定的絡(luò)合配位能力［3－5］。這種相互作用，能夠影響PA6體系中的氫鍵結(jié)構(gòu)，從而限制了PA6分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，使其結(jié)晶完善度降低，導(dǎo)致切片的熔點(diǎn)相應(yīng)降低，這樣切片在預(yù)結(jié)晶干燥過(guò)程中易于軟化粘連結(jié)塊，造成切片干燥不均勻。為保證干燥效果，應(yīng)降低干燥溫度并適當(dāng)延長(zhǎng)干燥時(shí)間［6］。試驗(yàn)結(jié)果表明:PA6切片和專(zhuān)用母粒切片的干燥溫度分別為100，80 ℃;干燥時(shí)間分別為 8，12 h，其切片含水率分別為 560，900 μg/g。

2.2 噴絲板及組件工藝設(shè)計(jì)

2.2.1 噴絲板的設(shè)計(jì)

噴絲板的孔徑及長(zhǎng)徑比大小直接影響單絲噴絲成形。如噴絲孔孔徑太大，會(huì)導(dǎo)致噴絲板拉伸倍數(shù)偏高，單絲容易斷裂;長(zhǎng)徑比太小則會(huì)造成剪切速率太小，熔體在噴絲板邊上形成漫流，導(dǎo)致吐絲不穩(wěn)、易斷頭。因而紡制超細(xì)旦PA6纖維時(shí)需要減小噴絲板孔徑，適當(dāng)增加噴絲板長(zhǎng)徑比，有利于熔體彈性松弛過(guò)程的完成，提高可紡性。根據(jù)試驗(yàn)情況，選擇了孔徑為0.22 mm，長(zhǎng)徑比為2.5的噴絲板，經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)，證明可紡性良好。

2.2.2 組件組裝工藝

紡制常規(guī)品種時(shí)，一般組件的初始?jí)毫刂圃?2～14 MPa。由于超細(xì)旦PA6纖維單絲線密度小(直徑小于8 μm)，紡絲時(shí)很容易產(chǎn)生毛絲和斷頭，因此在紡制超細(xì)旦PA6纖維時(shí)采用上層60～80目(金屬砂)70 g，下層80～100目(金屬砂)110 g，將組件壓力控制在17～19 MPa，采用目數(shù)較大的細(xì)砂對(duì)熔體有較好的混煉作用，有利于提高共混體系熔體的均一性，對(duì)于減少毛絲、圈絲以及提高條干均勻度有較大好處，有利于細(xì)旦絲的紡制。

2.3 紡絲溫度

采用母粒法紡制超細(xì)旦PA6纖維時(shí)紡絲溫度與紡常規(guī)絲有一定的差別，紡絲時(shí)既要考慮母粒加入以后共混體系的性能，又要考慮到細(xì)旦紡絲工藝上的特殊性。對(duì)于這種共混體系紡制細(xì)旦絲，必須綜合考慮兩者的特殊性能進(jìn)行溫度試驗(yàn)，過(guò)高的紡絲溫度時(shí)容易產(chǎn)生注頭、飄絲;而過(guò)低的溫度熔體流變性能及均勻性又差，容易出現(xiàn)毛絲、斷頭，成品絲強(qiáng)伸度偏差較大，甚至出現(xiàn)低強(qiáng)低伸［7］。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整和試驗(yàn)，最終確定螺桿各區(qū)溫度為255～265℃;紡絲箱體溫度設(shè)定為260～270℃，此時(shí)噴絲孔出絲順暢，生產(chǎn)穩(wěn)定。

2.4 側(cè)吹風(fēng)條件

在紡制22 dtex/35 f超細(xì)旦PA6 FDY時(shí)，由于纖維的單絲線密度小，單絲比表面積大，絲束冷卻快，所以側(cè)吹風(fēng)速度不宜過(guò)大，溫度也不宜過(guò)低，以減緩紡程張力，速度控制在0.35m/s左右，溫度控制在28℃左右為宜。對(duì)于相對(duì)濕度的選擇一般不低于70%，否則會(huì)因靜電過(guò)大產(chǎn)生毛絲，使其可紡性變差。

2.5 紡絲速度

紡絲速度的高低決定了纖維的取向度、結(jié)晶度等結(jié)構(gòu)因素，進(jìn)而影響它的后加工性能。由表2可以看出，在4 200 m/min的紡絲速度下，可紡性能最好，在此紡絲速度下紡制的PA6 FDY的強(qiáng)伸度及條干均勻度好。

表2 紡絲速度對(duì)PA6 FDY性能及可紡性的影響Tab.2 Influence of spinning speed on physical properties and spinnability of PA6 FDY

2.6 主要質(zhì)量指標(biāo)

經(jīng)過(guò)多次工藝調(diào)整和優(yōu)化，該品種已實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到優(yōu)等品的要求，具體質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 22 dtex/35 f超細(xì)旦PA6 FDY物性指標(biāo)Tab.3 Physical indexes of 22 dtex/35 f ultrafine denier PA6 FDY

后經(jīng)下游用戶(hù)織造、染整，效果很好，完全滿足后加工的要求。

3 結(jié)論

a.采用母粒法生產(chǎn)規(guī)格為22 dtex/32 f的超細(xì)旦PA6 FDY時(shí)，要嚴(yán)格控制尼龍6切片及母粒的含水率，以切片含水率控制在600 μg/g以下，母粒切片控制在1 000 μg/g以下為宜。

b.紡制22 dtex/35 f的超細(xì)旦PA6 FDY長(zhǎng)絲時(shí)，選擇噴絲孔孔徑為0.22 mm，長(zhǎng)徑比為2.5，并采用較高的組件壓力，選擇合適的紡絲溫度、冷卻條件和紡絲速度才能獲得良好纖維物理性能。

［1］上海市紡織工業(yè)局七·二一工人大學(xué).錦綸生產(chǎn)工藝［M］.上海:上海人民出版社，1977:1－9.

［2］呂長(zhǎng)有，赫超偉，馬清芳.32 dtex/38 f PA6細(xì)旦長(zhǎng)絲常規(guī)紡工藝探討［J］.合成纖維工業(yè)，2010，33(4):53 －54.

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