78 dtex/68 f半消光PA66彈力絲紡絲工藝的優(yōu)化

楊東潔，劉曉華，黃方千，于 彪

(1.成都紡織高等?？茖W(xué)校，四川成都611731;2.浙江夢(mèng)柔錦綸有限公司，浙江 金華322000)

78 dtex/68 f半消光PA66彈力絲紡絲工藝的優(yōu)化

楊東潔1，劉曉華1，黃方千1，于 彪2

(1.成都紡織高等專科學(xué)校，四川成都611731;2.浙江夢(mèng)柔錦綸有限公司，浙江 金華322000)

采用相對(duì)黏度為2.47的半消光PA66切片生產(chǎn)78 dtex/68 f半消光多孔細(xì)旦PA66彈力絲，對(duì)其紡絲工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:選擇PA66切片干燥溫度95～100℃，干燥時(shí)間20～25 h，紡絲溫度292～295℃，集束位置距噴絲板800 mm，卷繞速度4 150 m/min，側(cè)吹風(fēng)速度0.55 m/s，組件壓力16～17 MPa，上油率0.65%時(shí)，生產(chǎn)穩(wěn)定;生產(chǎn)的93 dtex/68 f PA66預(yù)取向絲斷裂強(qiáng)度為3.98 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為58.36%，78 dtex/68 f PA66 彈力絲斷裂強(qiáng)度為 4.33 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為23.42%。

聚己二酰己二胺纖維 半消光切片 細(xì)旦纖維 彈力絲 紡絲工藝

PA66纖維比PA6纖維的彈性和耐磨性更好。在民用絲領(lǐng)域，細(xì)旦PA66彈力絲以其優(yōu)異的彈性和耐磨性成為生產(chǎn)高檔服裝的原料，附加值高。目前，細(xì)旦PA66彈力絲國(guó)外市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)明顯。在國(guó)內(nèi)錦綸民用絲生產(chǎn)中，主要以PA6纖維為主，細(xì)旦PA66彈力絲開(kāi)發(fā)較晚也較少，為了增加企業(yè)新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)錦綸生產(chǎn)企業(yè)都致力于開(kāi)發(fā)民用細(xì)旦PA66纖維。作者以78 dtex/68 f半消光多孔細(xì)旦PA66彈力絲生產(chǎn)為例，對(duì)其紡絲工藝進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

半消光PA66切片:牌號(hào)SGA3740，相對(duì)黏度為2.47 ± 0.02，含水率為 0.3% ～ 0.4%，端胺基(42.2 ±3)mol/t，羧端基(85 ±4.5)mol/t，英國(guó) Invista公司產(chǎn);F－5103油劑:日本竹本株式會(huì)社產(chǎn)。

1.2 設(shè)備與儀器

國(guó)產(chǎn)連續(xù)干燥塔:聚合物輸出量291～600 kg/h，大連合成纖維研究所制;螺桿擠壓機(jī):9E8-24SC-00030型，德國(guó) Barmag公司制;ATI-615R/10型卷繞頭:日本TMT公司制。

YG086縷紗測(cè)長(zhǎng)儀:常州紡電儀器有限公司制，Statimat M型全自動(dòng)強(qiáng)伸儀:德國(guó) Textecho公司制;Uster-Ⅲ-C/A型條干測(cè)試儀:瑞士Uster公司制;SF-1壓差法微量水分測(cè)定儀:上海思爾達(dá)有限公司制。

1.3 生產(chǎn)流程

78 dtex/68 f半消光多孔細(xì)旦PA66彈力絲生產(chǎn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 PA66彈力絲生產(chǎn)流程Fig.1 Flow chart of PA66 elastic yarn production

1.4 測(cè)試方法

線密度:按GB/T14343—2009測(cè)試。

拉伸性能:按GB/T14344—2009測(cè)試。

條干均勻度:按GB/T14346—2009測(cè)試。

切片含水率:按GB/T 12006.2—2009測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 切片干燥

從表1看出，干切片的含水率在800～900 μg/g時(shí)，紡絲的生產(chǎn)狀況好，飄絲和斷頭少。干切片含水率高，熔體從噴絲板擠出后因?yàn)榇罅康乃衷诟邷仄笊尚馀輮A在熔體細(xì)流里，使熔體細(xì)流經(jīng)不起拉伸。而產(chǎn)生斷頭和飄絲;但含水率過(guò)低時(shí)飄絲斷頭也多，主要是因?yàn)槲⒘康乃制鹆嗽鏊艿淖饔?。因此，在PA66纖維的生產(chǎn)中，應(yīng)適當(dāng)控制切片的含水率。

干燥溫度愈高，干燥的時(shí)間就愈短，干燥的效果也越好［1］。溫度過(guò)高會(huì)使切片的黏度降增大，導(dǎo)致切片熱降解，溫度過(guò)低，切片干燥不充分。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，控制干燥溫度為95～100℃。要保證干燥切片的質(zhì)量，必須在一定的干燥時(shí)間使切片的含水量接近或達(dá)到平衡含水量［2］。干燥時(shí)間越長(zhǎng)，越接近或達(dá)到平衡含水量。試驗(yàn)證明，干燥時(shí)間為20～25 h能滿足要求。

表1 PA66切片含水率對(duì)紡絲的影響Tab.1 Efect of moisture content of PA66 chips on spinning process

2.2 紡絲工藝

2.2.1 紡絲溫度

PA66熔點(diǎn)約255℃，分解溫度約342℃。且PA66大分子存在著己二酰結(jié)構(gòu)，熔融狀態(tài)下紡絲熔體極易產(chǎn)生凝膠使熔體管道逐漸細(xì)徑化，影響可紡性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管路堵死［3］。從表2可知，生產(chǎn)78 dtex/68 f細(xì)旦PA66彈力絲，紡絲溫度在292～295℃時(shí)，可紡性能良好，產(chǎn)品質(zhì)量好。由于PA66的熱穩(wěn)定性差，易分解或生成凝膠，PA66紡絲熔體溫度波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)±2℃。在紡絲停車時(shí)，最好采用PA6置換紡絲機(jī)管路中的PA66。

表2 紡絲溫度對(duì)可紡性的影響Tab.2 Effect of spinning temperature on spinnability

2.2.2 組件壓力

紡制細(xì)旦PA66纖維要求有較高的組件壓力。在試驗(yàn)過(guò)程中組件的初始?jí)毫?6～17 MPa時(shí)，紡絲較穩(wěn)定(見(jiàn)表3)。

表3 組件壓力對(duì)紡絲的影響Tab.3 Effect of spinpack pressure on spinning process

起始?jí)毫^(guò)高，會(huì)使組件升壓過(guò)快，組件的使用壽命短，且容易造成熔體外漏，飄絲增多;起始?jí)毫^(guò)低，則紡絲過(guò)程中毛絲、斷頭增多，影響絲的品質(zhì)和滿卷率。

2.2.3 冷卻條件

從表4可知，當(dāng)側(cè)吹風(fēng)速度適中為0.5 m/s，氣流的流動(dòng)呈層流狀態(tài)，對(duì)絲的擾動(dòng)最小，且能恰當(dāng)?shù)貙⒔z條冷卻凝固，保證了絲束的成形穩(wěn)定性和條干均勻性。風(fēng)速過(guò)大，冷卻速度太快，剪切應(yīng)力得不到松弛，預(yù)取向絲(POY)預(yù)取向度較高，不利于后加工拉伸，而且易使氣流產(chǎn)生湍流，絲條振幅變大，條干不勻增加;風(fēng)速過(guò)小，風(fēng)在絲束中穿透力下降，冷卻速度減緩，熔體細(xì)流在凝固成形過(guò)程中會(huì)受環(huán)境野風(fēng)的干擾。試驗(yàn)表明，側(cè)吹風(fēng)溫度24℃比較合適。風(fēng)溫過(guò)高，熔體細(xì)流冷卻不充分，并絲及粘結(jié)絲增多，卷繞絲條干不勻率上升;風(fēng)溫過(guò)低，噴絲板更換率會(huì)明顯增加，且因纖維徑向溫度梯度過(guò)大在拉伸定型過(guò)程中易斷頭。

風(fēng)壓的波動(dòng)會(huì)引起風(fēng)速的波動(dòng)，使條干惡化，風(fēng)網(wǎng)使用一段時(shí)間后，可能會(huì)出現(xiàn)局部堵塞現(xiàn)象，破壞了風(fēng)網(wǎng)各處風(fēng)速的均勻性，使條干上升。故在生產(chǎn)中控制風(fēng)壓約550 Pa，定期清洗側(cè)吹風(fēng)網(wǎng)。

表4 側(cè)吹風(fēng)速度對(duì)紡絲的影響Tab.4 Effect of cross air blow speed on spinning process

2.2.4 集束上油

由于PA66細(xì)旦絲的單絲線密度小，比表面積大，集束前纖維間以及纖維與空氣間的動(dòng)摩擦因數(shù)和靜摩擦因數(shù)均增高，使拉伸流動(dòng)的穩(wěn)定性變差，纖維的可拉伸性降低，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)降低。提高集束位置可以減少絲條與空氣的摩擦力，降低紡絲張力，提高絲束的穩(wěn)定性，條干不勻率下降(表5)。通過(guò)集束上油降低紡絲張力，以降低初生纖維的預(yù)結(jié)晶度，減少絲條的搖晃。試驗(yàn)表明，集束位置距離噴絲板800 mm較為合適。

由于PA66細(xì)旦絲單絲表面積增加應(yīng)適當(dāng)增加上油量，控制上油率約0.65%，上油率太低，在紡絲過(guò)程中紡絲張力大，絲條與導(dǎo)絲器摩擦形成白粉，加彈時(shí)白粉多，拉伸時(shí)容易產(chǎn)生靜電，出現(xiàn)毛絲，拉伸不能順利進(jìn)行;上油率太高，使纖維過(guò)于平滑，絲條間的集束性降低，容易引起塌邊現(xiàn)象，而且在后續(xù)加工中，經(jīng)過(guò)熱箱時(shí)容易滴落而引起結(jié)焦，會(huì)使DTY染色均勻性變差。

表5 集束位置對(duì)條干不勻率的影響Tab.5 Effect of collection position on yarn uneveness

2.2.5 紡絲速度

紡制PA66細(xì)旦絲，計(jì)量泵吐出量低，紡絲速度宜適當(dāng)降低。但紡絲速度降低，產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)減少，單耗增加。隨著紡絲速度的提高，纖維雙折射和強(qiáng)度提高，可提高纖維的摩擦牢度及堅(jiān)韌度，減少斷頭和毛絲，紡絲速度過(guò)高會(huì)造成噴絲頭拉伸比過(guò)大，容易使絲束在噴絲孔內(nèi)的過(guò)度拉伸造成絲條斷裂，產(chǎn)生毛絲，使得絲餅的退繞性能變差。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，選擇紡絲速度為4 150 m/min時(shí)紡制的POY性能良好，見(jiàn)表6。

2.2.6 絲條預(yù)網(wǎng)絡(luò)

細(xì)旦POY單絲線密度低，為確保絲條在兩導(dǎo)絲盤(pán)間的穩(wěn)定性，在紡絲甬道的出口處加一道預(yù)網(wǎng)絡(luò)，絲條網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)控制在8～10個(gè)/m，網(wǎng)絡(luò)壓力0.25 ～0.3 MPa，可以得到外觀、退繞良好的POY，DTY加工時(shí)可以大大減少毛絲，加工性能明顯改善，條干不勻率降低。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量

經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化后，生產(chǎn)的93 dtex/68 f PA66 POY及78 dtex/68 f PA66彈力絲質(zhì)量?jī)?yōu)良，生產(chǎn)穩(wěn)定，見(jiàn)表7。

表7 78 dtex/68 f半消光PA66彈力絲質(zhì)量指標(biāo)Tab.7 Quality index of 78 dtex/68 f semi-dull PA66 elastic yarn

3 結(jié)論

a.紡制78 dtex/68 f半消光多孔細(xì)旦PA66彈力絲時(shí)，切片干燥95～100℃，20～25 h。

b.選擇紡絲溫度292～295℃，集束位置800 mm，卷繞速度 4 150 m/min，側(cè)吹風(fēng)速度 0.55 m/s，組件初始?jí)毫?6～17 MPa，上油率0.65%。所得到的93 dtex/68 f PA66 POY斷裂強(qiáng)度為3.98 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為 58.36%。

c.78 dtex/68 f PA66 DTY 斷裂強(qiáng)度為4.33 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為23.42%。

［1］姜立鵬，杜選，鄒琳等.細(xì)旦PA66高強(qiáng)型長(zhǎng)絲的研制與開(kāi)發(fā)［J］.合成纖維工業(yè).2004，27(4):56 －58.

［2］李志紅.影響聚己內(nèi)酰胺切片含水率的因素探討［J］.維綸通訊，2005(12):26.

［3］周淑倩.PA66彈力絲紡絲工藝探討［J］.山東紡織科技，2006(1):25－27.

Optimization of spinning process of 78 dtex/68 f semi-dull PA 66 elastic yarn

Yang Dongjie1，Liu Xiaohua1，Huang Fangqian1，Yu Biao2
(1.Chengdu Textile College，Chengdu611731;2.Zhejiang Dream Solf Nylon Company，Jinhua322000)

A semi-dull porous fine PA 66 elastic fiber of 78 dtex/68 f was produced from semi-dull PA66 chips with the relative viscosity of 2.47.The spinning process was optimized.The results showed that the PA66 pre-oriented yarn of 93 dtex/68 f can be produced smoothly with the breaking strength 3.98 cN/dtex and elongation at break 58.36%and PA 66 elastic fiber of 78 dtex/68 fwith the breaking strength 4.33 cN/dtex and elongation at break 23.42%when PA 66 chip drying temperature was 95－100℃，drying time 20－25 h，spinning temperature 292－295 ℃，collection position 800 mm from the spinneret，winding speed 4 150 m/min，cross air blow speed 0.55 m/s，spinpack pressure 16 －17 MPa，oil up-take 0.65%.

polyhexamethylene adipamide fiber;semi-dull chip;fine denier fiber;elastic fiber;spinning process

TQ342.12

B

1001-0041(2012)04-0065-03

2012-01-19;修改稿收到日期:2012-05-22。

楊東潔(1963—)，女，副教授，從事化學(xué)纖維的教學(xué)、研究和生產(chǎn)工作。E-mail:yangdongjiecn@163.com。