多色系有色滌綸繡花線的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

李冬梅　武海良　段亞峰

本文闡述了有色滌綸繡花線的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特征及應(yīng)用效果，說(shuō)明了多色系有色滌綸繡花線是一種具有節(jié)能減排效果的飛梭刺繡等數(shù)字紡織用新材料。

Based on discussing the production process, technical characteristics and application effects of PET embroidery thread, this article presented that it is a novel material of environment-friendly for digital textile such as steils.

滌綸廣泛應(yīng)用于服飾、家用紡織品、產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域，是當(dāng)今全球消耗量最大的纖維品種，但也有染色性差等缺點(diǎn)，因此，科學(xué)選擇高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的著色技術(shù)，對(duì)促進(jìn)聚酯滌綸工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

有色滌綸繡花線是各類刺繡產(chǎn)品和花邊生產(chǎn)加工中不可缺少的原材料。傳統(tǒng)的繡花線生產(chǎn)加工需經(jīng)過(guò)絞紗或筒子練染、倒筒、捻絲、制線等環(huán)節(jié)，而練染 1 t 繡花線將產(chǎn)生200 ～ 400 t 污水。

有色滌綸繡花線直接由聚酯切片加色母粒熔融紡絲加工而成繡花線，省去了絲線練染環(huán)節(jié)，避免了污水排放，改變了傳統(tǒng)繡花線的加工模式。以浙江華欣新材料股份有限公司年產(chǎn) 1.0 × 105 t 繡花線為例，每年即可減少 20.0 × 106 t 的污水排放量，相當(dāng)于 28 家污水日排放量在 2 000 ～ 3 000 t 的中小型印染企業(yè)之和。

1多色系有色滌綸繡花線的生產(chǎn)技術(shù)

滌綸紡絲工藝路線有UDY、MOY、POY、FDY等幾種，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：POY路線由于紡絲速度較高，噴絲頭牽伸比較大，紡出的色絲毛絲多，影響后加工牽伸工序的進(jìn)行，尤其是色母粒的添加量不能太高，若超過(guò) 3%，則紡絲難度加大，絲條的顏色均勻性差。繡花線用滌綸絲一般為有光絲，采用三葉形截面，若采用UDY路線，色母粒的添加量可增加，但因后加工過(guò)程中拉伸倍數(shù)較大，易產(chǎn)生毛絲，對(duì)三葉形截面的異形度降低且不均勻。而采用MOY工藝，可以控制絲條的拉伸比，后加工拉伸后的絲條強(qiáng)度高，毛絲少，異形截面的異形度高，顏色均勻。

1.1 生產(chǎn)工藝流程

1.2 主要工藝技術(shù)

1.2.1 有色絲測(cè)配色與色母粒復(fù)配技術(shù)

在紡絲過(guò)程中，有色絲的顏色由色母粒配方?jīng)Q定。為了準(zhǔn)確紡制出所需的有色絲，必須對(duì)色絲顏色的三原色組成比例進(jìn)行精確測(cè)量，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行色母粒配比設(shè)計(jì)，得到所需有色母粒的復(fù)配方案。本文采用Datacolor 600電腦測(cè)配色系統(tǒng)進(jìn)行色母粒復(fù)配的配方設(shè)計(jì)，其測(cè)色配色系統(tǒng)主要由測(cè)色分光光度儀、數(shù)據(jù)處理電子計(jì)算機(jī)和測(cè)色配色應(yīng)用軟件等 3 部分組成。紡絲用色母粒由著色劑、載體聚脂和添加劑構(gòu)成，纖維著色取決于其中的著色劑，色母粒復(fù)配實(shí)質(zhì)上也就是著色劑的復(fù)配。復(fù)配的概念基于顏色混合的“減色原理”，將紅、黃、藍(lán) 3 種顏色的色母粒作為 3 種基色，通過(guò) 2 或 3 種三原色基色母粒按某種比例混合，即可得到一種特定顏色的色母粒，用其與白色聚酯切片混合紡絲，就能紡得所需顏色的有色滌綸絲。由于有些淺色絲紡絲時(shí)色母粒的用量很少（< 0.6%），紡絲時(shí)很難與白色聚酯切片混合均勻而容易產(chǎn)生色差，因此，有必要對(duì)所配制成的色母粒進(jìn)行稀釋，得到復(fù)配稀釋色母粒，簡(jiǎn)稱復(fù)配色母粒。

根據(jù)上述測(cè)配色系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得的典型繡花線樣品的色彩參數(shù)及其紡絲時(shí)的色母粒配方列于表 1。按照計(jì)算機(jī)測(cè)配色得到有色絲紡絲的色母粒配方后，按配方稱取所需三原色色母粒并混合均勻，即可用于注色紡絲。但是，由于有色復(fù)合母粒用量很少，紡絲時(shí)僅借助于切片預(yù)結(jié)晶干燥和螺桿擠壓機(jī)擠出很難使其與聚酯切片混合均勻，從而造成嚴(yán)重的成品絲色差問(wèn)題。因此，在紡制大量淺色絲批號(hào)時(shí)，采用有色復(fù)合母粒稀釋技術(shù)將復(fù)合色母粒與一定量聚酯切片混合，加工成復(fù)配色母粒，干燥后再用特殊方法注入螺桿擠壓機(jī)中與大量聚酯切片均勻混合進(jìn)行紡絲，最終得到所設(shè)計(jì)顏色的有色滌綸絲。

1.2.2 切片干燥與復(fù)配色粒注入

電腦繡花線用有色滌綸長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度和剛?cè)嵝砸蠛芨?，為?shí)現(xiàn)順利紡絲，確保成品絲的質(zhì)量，前紡過(guò)程中切片和復(fù)配色粒的充分預(yù)結(jié)晶干燥非常重要。本項(xiàng)目采用美國(guó)漢克森HHL370空氣除濕機(jī)組和FBCD切片干燥機(jī)，預(yù)結(jié)晶與干燥流程如圖 1 所示。色母粒中加入的染料分子，起到了增塑作用，降低了大分子的內(nèi)摩擦力，而色母粒的熔點(diǎn)較低，使熔體特性黏度更低。當(dāng)與切片混合后，熔體的黏度介于純PET和色母粒之間，隨著色母粒含量的增大，在外力的作用下，大分子更易流動(dòng)，熔體黏度隨之降低。在切片預(yù)結(jié)晶前應(yīng)添加紡絲增黏劑，以提升熔體黏度，防止PET熱降解。因此，必須選配高黏度切片作為有色滌綸長(zhǎng)絲的專用增黏劑，鑒于有色絲顏色和色母粒配比不同，增黏劑的添加量視母粒情況控制。在干燥過(guò)程中，使用露點(diǎn) － 20 ℃ 的壓縮空氣，除濕機(jī)出口干空氣的露點(diǎn)在 － 85 ℃ 左右；干燥量為 800 kg/h，預(yù)結(jié)晶熱媒溫度為 170 ～ 175 ℃，干燥空氣溫度為 172 ～ 175 ℃；干燥后，切片含水量 30 mg/kg 以下，特性黏度 > 0 .67 dL/g。

采用改造后的程控小螺桿擠壓機(jī)，將復(fù)配色母粒干燥后精確計(jì)量連續(xù)注入螺桿擠壓機(jī)入料口中心位置，使復(fù)配色母粒與PET切片混合，連續(xù)進(jìn)入螺桿擠壓區(qū)，在螺桿擠壓熔融過(guò)程中充分混合均勻。

1.2.3 有色滌綸的紡絲工藝及過(guò)程

采用國(guó)產(chǎn)紡絲機(jī)，對(duì)電腦繡花用有色滌綸長(zhǎng)絲產(chǎn)品進(jìn)行了試紡和小批量訂單生產(chǎn)，并對(duì)其主要工藝進(jìn)行調(diào)控。

（1）紡絲溫度

紡絲溫度對(duì)紡絲成形有較大的影響，溫度高，熔體的流動(dòng)性好，但黏度下降會(huì)增大，同時(shí)，有些著色劑會(huì)發(fā)生升華揮發(fā)，污染板面和環(huán)境，有的還會(huì)發(fā)生色相的變化。確定紡絲溫度的原則是在保證熔體流動(dòng)性的前提下，紡絲溫度比常規(guī)絲偏低 3 ～ 5 ℃。為了避免色母粒提前熔化，螺桿前區(qū)溫度的降幅應(yīng)更大些，一般為 3 ～ 10 ℃，且隨著色母粒含量的增大，螺桿各區(qū)的溫度降幅也須相應(yīng)加大。

（2）組件壓力

組件壓力與熔體質(zhì)量的均勻性密切相關(guān)。因色母粒中引進(jìn)了異種成分，因而應(yīng)控制適當(dāng)?shù)慕M件初始?jí)毫?，以減少飄絲、斷頭和彎頭絲。通過(guò)調(diào)整組件中過(guò)濾介質(zhì)的比例和成分，可達(dá)到調(diào)整壓力的目的，組件壓力應(yīng)穩(wěn)定在 10 ～ 13 MPa。

（3）側(cè)吹風(fēng)

由于絲束中含有異種成分，熔體的特性黏度降低，使絲束凝固點(diǎn)下降。為保證絲束的正常凝固，需適當(dāng)調(diào)整側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速。本項(xiàng)目側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)速控制在 0.45 m/s 左右。另外，側(cè)吹風(fēng)過(guò)濾材料要及時(shí)清潔，縮短更換周期，以有效降低色絲的條干不勻率。

因絲束中含有染料雜質(zhì)粒子，色絲的表面相對(duì)粗糙，而且凝固點(diǎn)下移。因此，為了避免絲束間相互摩擦或發(fā)生粘連，絲束集束點(diǎn)需進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)上油量需適當(dāng)增加。

（4）顏色的切換

在紡制有色絲中，顏色的切換過(guò)程往往會(huì)造成較大的原料損耗，直接影響色絲的成本。為了克服這一問(wèn)題，本文從多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)安排。每一臺(tái)螺桿擠出機(jī)盡量減少紡絲位數(shù)，只配 2 個(gè)或 3 個(gè)紡絲位，減少了每一螺桿的供應(yīng)量；每一臺(tái)螺桿擠出機(jī)紡色絲時(shí)，只紡?fù)簧?，在顏色更換時(shí)，可以很快將顏色調(diào)整過(guò)來(lái)；各種顏色的調(diào)配均有電腦儲(chǔ)存，顏色更換不需通過(guò)實(shí)地紡絲來(lái)調(diào)配。這樣原料的損耗量可降低為幾十千克，從而大大降低了成本，使得由添加色母粒紡制多色系多品種滌綸有色絲的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為可能。

（5）有色滌綸絲后紡加工

本文開(kāi)發(fā)的有色滌綸絲，根據(jù)市場(chǎng)需求可直接加工成電腦繡花線或飛梭刺繡底線。

電腦繡花底線要求具有一定的彈性，同時(shí)為了滿足飛梭芯球形卷裝生產(chǎn)，還必須具有一定的柔軟度、平滑性和適當(dāng)?shù)挠餐π?。因此，必須將電腦繡花底線用有色滌綸絲加工成比繡花面線相對(duì)緊密、強(qiáng)度更高和彈性略低的無(wú)應(yīng)力捻縮的網(wǎng)絡(luò)絲。本文研究開(kāi)發(fā)了“加彈 ＋ 網(wǎng)絡(luò)”無(wú)殘存扭矩的“自消捻”加彈技術(shù)，消除了因變形加工過(guò)程殘留的局部高捻度形成的成品絲自退捻打絞成“小辮子”的糾纏現(xiàn)象，克服了加彈變形滌綸長(zhǎng)絲電腦繡花過(guò)程中高速退解不暢的技術(shù)難題，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)須蒸紗定形加工，使電腦繡花彩色底線生產(chǎn)工藝得到簡(jiǎn)化，節(jié)省了蒸汽和能源消耗。

1.3 繡花線用有色滌綸絲色差的影響因素

電腦繡花線色彩的要求非常嚴(yán)格，而且底線色彩必須與面線配伍協(xié)調(diào)，并且不能有明顯色差。造成繡花線用有色滌綸絲色差的具體因素主要包括：色母粒質(zhì)量缺陷，螺桿擠出機(jī)溫度，后紡加工設(shè)備，色母粒計(jì)量系統(tǒng)，色母粒添加量與添加精度，過(guò)濾器的壓差等。

2技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用效果對(duì)比分析

2.1 技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

多色系有色滌綸繡花線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)集中表現(xiàn)在：采用色母粒三原色電腦測(cè)配色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了色母粒切片熔融紡有色滌綸絲的多色系無(wú)限彩配色效果，豐富了電腦繡花底線的花色品種，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)須絲線練染后續(xù)加工，不產(chǎn)生印染廢水，確保了繡花線生產(chǎn)過(guò)程的清潔環(huán)保，同時(shí)，由于色母粒切片熔融紡絲所形成的有色絲色素能均勻分布在絲線結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此色牢度高，不會(huì)因洗滌或出汗而造成沾色，產(chǎn)品質(zhì)量檔次較高。

2.2 應(yīng)用效果對(duì)比分析

與傳統(tǒng)繡花線的加工工藝相比，多色系有色滌綸繡花線的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，基本達(dá)到了清潔生產(chǎn)的要求。浙江華欣新材料股份有限公司是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)多色系環(huán)保型有色滌綸繡花線的代表，該公司采用原液著色和三原色配色技術(shù)一條龍生產(chǎn)，年產(chǎn)能達(dá) 5 萬(wàn)t。以該公司生產(chǎn)的多色系環(huán)保型有色滌綸繡花線產(chǎn)品為例，與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上銷售的滌綸繡花線在技術(shù)指標(biāo)、加工性能及經(jīng)濟(jì)效益上進(jìn)行對(duì)比（表 2）。

3結(jié)束語(yǔ)

多色系有色滌綸繡花線的生產(chǎn)流程與普通切片的紡絲大致相仿，只是在紡絲過(guò)程中添加了色母粒，而無(wú)須絲線練染、制線等后續(xù)加工，因此，染料浪費(fèi)很少，整體生產(chǎn)成本和廢水污染大幅降低。用多色系環(huán)保型有色滌綸繡花線替代人造絲繡花線和染色滌綸繡花線，價(jià)格分別可降低 18 元/kg和 6 元/kg，節(jié)能、降耗、減排效果顯著，是一種比較理想的環(huán)保型飛梭刺繡數(shù)字紡織用新材料。