抗紫外線功能有色滌綸纖維和紗線開發(fā)

祝文斌 崔鴻鈞

太陽光中的紫外線能促進(jìn)人體維生素D的合成和抑制病菌、消毒和殺菌，但也能曬黑皮膚，使皮膚出現(xiàn)皺紋，加速老化；紫外線還能使皮膚灼傷，變紅，產(chǎn)生水泡，甚至容易使人患上皮膚癌。除此之外，過量的紫外線照射還會使人反應(yīng)遲鈍、注意力不集中、記憶力下降、焦躁、失眠，甚至使人早衰、肌體免疫功能下降，導(dǎo)致白內(nèi)障等。因此，紫外線過量的防止問題，正日益受到人們的重視，抗紫外線侵襲的紡織品和服裝的開發(fā)也日益變得重要起來。為解決紫外線對人類影響和提高產(chǎn)品附加值的需要，我們開發(fā)了抗紫外線功能纖維，以滿足市場需要，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文以墨綠色的抗紫外線功能滌綸纖維為例，探討抗紫外線功能有色滌綸纖維的色母粒優(yōu)化設(shè)計與選擇，纖維和紗線的生產(chǎn)加工及工藝優(yōu)化，最終實現(xiàn)抗紫外線性能優(yōu)良、色澤均勻、色牢度好的產(chǎn)品。

1 抗紫外線功能有色滌綸纖維

1.1 色母粒設(shè)計

抗紫外線功能有色滌綸纖維，是由聚酯切片加色母粒熔融紡絲加工而成的纖維，其加工方法不僅省略了紗線染色工序，避免了污水排放，改變了傳統(tǒng)的有色紗線的加工模式，而且還大大提高了纖維和紗線的抗紫外線能力，具備良好的節(jié)能遮陽、阻擋紫外線的效果，能夠顯著地減少太陽能輻射，隔離陽光創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境。

在抗紫外線功能有色滌綸纖維的開發(fā)過程中，纖維的顏色和抗紫外線性能由色母粒配方所決定。而色母粒的顏色、紡絲性能、最終使用性能等，以及生產(chǎn)成本，均與色母粒的設(shè)計有關(guān)。因此，為了使抗紫外線功能有色滌綸纖維有良好的抗紫外線和抗日曬性能，延長織物的色牢度和抗紫外線穩(wěn)定性，在色母粒的設(shè)計中尤為重要。

本產(chǎn)品的色母粒配方采用原有的抗紫外線母粒，添加部分光穩(wěn)定劑、抗氧劑、抗水解劑等，以提高纖維的抗紫外線和耐光等能力。但由于切片共混紡絲對紫外線屏蔽劑等粉體的分散度有一定的要求，其必須符合紡絲工藝要求，不能影響其可紡性；同時，使用的光穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑等要求與纖維材料有較好的親和力和較高的分散溫度。以保證添加光穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑后制得纖維的物理機(jī)械性能和染色性能不能下降。為此，經(jīng)過反復(fù)多次實驗和改進(jìn)，研究獲得墨綠色母粒的配方如表1所示。

表1 墨綠色母粒配方

1.2 纖維生產(chǎn)工藝流程

抗紫外線功能有色滌綸纖維的加工，采用將2種或2種以上具有相溶性的聚合物混在一起進(jìn)行熔體紡絲的切片共混紡絲加工方法，使紗線具有將紫外線屏蔽劑和耐光劑等均勻分布在相應(yīng)的纖維上，以獲得穩(wěn)定、持久的抗紫外線和抗日曬功能?？棺贤饩€功能有色滌綸纖維的切片共混紡絲及短纖維加工生產(chǎn)工藝流程為：

1.3 纖維加工關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 切片與色母粒干燥

抗紫外線功能有色滌綸紗線對斷裂強(qiáng)度和剛?cè)嵝砸蠛芨撸覝炀]短纖維的可紡性與切片的含水多少密切相關(guān)。如含水率高時，在紡絲溫度下，切片大個子的酯鍵易水解，使其聚合度下降，紡絲就困難，成品絲的質(zhì)量大大降低；此外，少量水分氣化還會造成紡絲斷頭率增加，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。同時，切片與色母粒的干燥，可提高結(jié)晶度和軟化點(diǎn)。在干燥初期，切片因受熱而結(jié)晶，結(jié)晶度提高至25%～30%，軟化點(diǎn)提高至210℃以上，且熔程狹窄，熔體質(zhì)量均勻。因此，切片和色母粒的充分預(yù)結(jié)晶干燥很重要。為實現(xiàn)順利紡絲，確保成品絲質(zhì)量，一般要求干切片水分在0.01%（常規(guī)紡絲）或0.003%～0.005%（高速紡絲）。同時，由于色母粒是由著色劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和載體等組成，且母粒的軟化點(diǎn)較低，干燥溫度過高，會引起母粒結(jié)塊，故應(yīng)嚴(yán)格控制干燥溫度。一般干燥溫度宜控制在80～130℃之間，并適當(dāng)增加母粒干燥時間，將母粒含水控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證正常紡絲。

1.3.2 紡絲溫度

紡絲溫度對纖維的可紡性能以及成品纖維的質(zhì)量有較大的影響。紡絲溫度高，熔體的流動性好，但會加劇熔體水解而使熔體粘度變低；而且母粒中使用的有些著色劑在高溫下易升華分解和顏料低分子發(fā)生塑化作用，使得熔體粘度也降低，故易造成熔體熱降解和噴絲板粘附，使注頭和漿塊增加，導(dǎo)致成纖困難；因此，確定紡絲溫度的原則是在保證熔體流動性的前提下，適當(dāng)降低紡絲溫度，以緩解熔體水解程度和提高熔體的表觀粘度，改善可紡性能和初生纖維的拉伸性能。但紡絲溫度不能過低，否則熔體粘度會增高，增加熔體在噴絲孔中的剪切力，造成熔體破裂而紡絲困難，并使纖維均勻性變差。因此，抗紫外線功能有色滌綸的紡絲溫度應(yīng)低于常規(guī)絲的紡絲溫度，一般低3～5℃。而螺桿前區(qū)的溫度應(yīng)低3～10℃為宜，以防止色母粒提前熔化，使纖維均勻性變差。

2 抗紫外線功能有色滌綸紗線

2.1 纖維性能特點(diǎn)

抗紫外線功能有色滌綸紗采用1.5 dtex×38 mm的抗紫外線有色滌綸纖維。其具有普通滌綸優(yōu)異的物理機(jī)械性能，強(qiáng)度高、彈性好、抗皺性和尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性、耐氣候性、耐熱性能優(yōu)良，光澤柔和，同時又具有遮蔽紫外線的特殊功能?？棺贤饩€功能有色滌綸纖維的性能，經(jīng)測試它的主要物理性能如表2。

表2 纖維物理性能

2.2 紡紗工藝流程

抗紫外線功能有色滌綸紗線的生產(chǎn)工藝流程為：

A002D型抓棉機(jī)—→A006B型混棉機(jī)—→A036C型梳針開棉機(jī)—→A092A型雙棉箱給棉機(jī)—→A076C型單打手成卷機(jī)—→A186D型梳棉機(jī)—→FA302型并條機(jī)（兩道）—→A454G粗紗機(jī)—→FA506A型細(xì)紗機(jī)—→意大利薩維奧絡(luò)筒機(jī)—→成包。

2.3 紡紗加工關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 清花、梳棉工藝

抗紫外線功能有色滌綸纖維具有整齊度好、含雜少、蓬松、纖維表面柔軟光滑等優(yōu)點(diǎn)，但其抱含力差、質(zhì)量比電阻大、絕對強(qiáng)度低，加上抗紫外線功能有色滌綸纖維有一定卷曲和含油，纖維間粘連較牢，易纏繞和粘卷。故清花工序采取“多松少打、薄喂多梳、少打多梳、防止粘卷”的工藝原則，并適當(dāng)提高打手速度。同時，為了減少抗紫外線功能有色滌綸纖維因靜電現(xiàn)象嚴(yán)重而帶來的不利影響，在抗紫外線功能有色滌綸上噴灑少量抗靜電劑和柔軟劑，噴灑的量宜控制在0.06%以內(nèi)，以提高抗紫外線功能有色滌綸纖維的可紡性，避免生產(chǎn)加工過程中靜電產(chǎn)生后，纖維經(jīng)扭結(jié)揉搓而產(chǎn)生棉結(jié)。

梳棉工藝的配置應(yīng)本著增加纖維轉(zhuǎn)移，減少纖維受梳理次數(shù)和梳理時間為目的。由于抗紫外線功能有色滌綸纖維回潮低，易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，加上棉網(wǎng)容易飄浮、下垂、纏繞。故采用“輕定量、低速度、重加壓、中隔距、小張力、少損傷”的工藝原則，并采取適當(dāng)放大刺輥至少漏底的間距和抬高除塵刀高度，放大錫林與蓋板間的隔距，同時，適當(dāng)降低蓋板速度，減小上下軋輥與小軋輥之間的壓力、羅拉間隔距和等措施，以有利于纖維順利轉(zhuǎn)移，減少纖維充塞，保證棉網(wǎng)清晰，生條條干均勻。

2.3.2 粗紗、細(xì)紗工藝

為了合理控制牽伸力，并使羅拉握持力與牽伸力相適應(yīng)，防止細(xì)紗牽伸不開出硬頭，故粗紗工藝采取“低捻系數(shù)、較大后區(qū)牽伸、重加壓、輕定量、大隔距”的工藝原則。適當(dāng)降低捻系數(shù)，降低細(xì)紗牽伸力，使?fàn)可炝εc握持力達(dá)到平衡，避免細(xì)紗出硬頭；粗紗的捻系數(shù)確定，一般掌握在65～70之間為宜。輕定量不僅可減少細(xì)紗機(jī)總牽伸倍數(shù)和纖維在牽伸運(yùn)動中的移距偏差，改善紗條光潔度和毛羽。同時，為減小牽伸力，使其與握持力相適應(yīng)，故應(yīng)適當(dāng)放大粗紗后區(qū)牽伸倍數(shù)，確保纖維在牽伸過程中穩(wěn)定運(yùn)動，有利于順利牽伸須條，避免纏、堵現(xiàn)象而造成成紗質(zhì)量變差，以提高條干水平。

由于抗紫外線功能有色滌綸纖維在牽伸時牽伸力較大，牽伸效率較低，故細(xì)紗工藝應(yīng)采用較大的羅拉隔距，較重的膠輥加壓。同時，為防止出現(xiàn)抗紫外線功能有色滌綸纖維在生產(chǎn)過程中因靜電產(chǎn)生而造成繞膠輥和羅拉，生活難做的現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)降低細(xì)紗車速，降低捻系數(shù)，增大后區(qū)牽伸和中后羅拉隔距。在紡紗過程中，由于溫度對紡織原料的物理性能和膠輥、羅拉等機(jī)物料的影響很大，而抗紫外線功能有色滌綸纖維因吸濕性差，易產(chǎn)生靜電而繞膠輥和羅拉，易產(chǎn)生棉結(jié)。因此，生產(chǎn)中要控制細(xì)紗車間的相對濕度，一般相對濕度控制在65%左右為宜，增加纖維回潮，克服靜電對生產(chǎn)的影響，從而達(dá)到減少棉結(jié)的目的。

3 紗線性能測試

我們采用抗紫外線功能有色滌綸纖維，其規(guī)格為1.5d×38㎜，設(shè)計生產(chǎn)18 tex紗，紗線性能檢測結(jié)果如表3所示。

表3 紗線性能檢測結(jié)果

4 結(jié)語

抗紫外線功能有色滌綸纖維和紗線的開發(fā)，改變了傳統(tǒng)有色紗線的加工模式，提供了一種新的有色滌綸紗線生產(chǎn)加工方法。而其優(yōu)良的耐光和抗紫外線性能，提高了對紫外線屏蔽能力，從而達(dá)到保護(hù)人體的目的。因此，隨著人們生活水平的不斷提高和人們的自我保護(hù)意識的增強(qiáng)，抗紫外線產(chǎn)品在國內(nèi)外的市場需求將進(jìn)一步擴(kuò)大。同時，開發(fā)抗紫外線纖維及其紡織品，可提高產(chǎn)品的附加價值，增強(qiáng)企業(yè)的自身競爭能力，在創(chuàng)造社會效益的同時，也創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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