70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝探討

張守運(yùn)，譚延坤

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 金華 322009)

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70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝探討

張守運(yùn)，譚延坤

(義烏華鼎錦綸股份有限公司，浙江 金華 322009)

以相對(duì)黏度2.43的聚己內(nèi)酰胺(PA 6)切片為原料，在常規(guī)PA 6全拉伸絲(FDY)生產(chǎn)裝置上，生產(chǎn)PA 6 FDY竹節(jié)絲，探討了紡絲、拉伸、上油、卷繞等生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：采取低速紡絲、低拉伸比、高變形溫度是生產(chǎn)具有粗細(xì)段結(jié)構(gòu)的PA 6 FDY竹節(jié)絲的關(guān)鍵；選擇紡絲速度3 600～3 800 m/min，拉伸比0.95～1.10，拉伸變形溫度165～170 ℃，以及適當(dāng)?shù)睦鋮s條件，可以生產(chǎn)竹節(jié)長(zhǎng)度為3～6 cm的70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲，生產(chǎn)穩(wěn)定，無(wú)斷頭，纖維染色條紋清晰，其斷裂強(qiáng)度為4.5 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為52.3%，條干不勻率為21.67%。

聚己內(nèi)酰胺纖維全拉伸絲竹節(jié)絲差別化纖維生產(chǎn)工藝

與天然纖維相比，合成纖維織物穿著比較沉悶，透氣性較差，缺乏穿著舒適性。近年來(lái)，人們紛紛通過(guò)對(duì)天然纖維性能的研究，以仿生仿天然纖維的方式來(lái)改善合成纖維的使用性能，提高和拓展了合成纖維的應(yīng)用領(lǐng)域和性能[1-3]。聚己內(nèi)酰胺(PA 6)纖維具有良好的吸濕性，通過(guò)工藝優(yōu)化控制，可以生產(chǎn)具有粗細(xì)結(jié)構(gòu)的竹節(jié)絲，提高織物透氣性能[4-5]，并且粗細(xì)結(jié)構(gòu)部分相應(yīng)結(jié)晶度不同，上染率差異較大，在用同一種染料染色時(shí)可以染出美觀的深淺色條紋[6-7]，成品織物經(jīng)表面涂層、壓光等處理后，可用于做仿真皮高檔女裝面料、雨傘布、過(guò)濾材料等[8-10]。

與常規(guī)PA 6全拉伸絲(FDY)相比，PA 6 FDY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝范圍較窄，同時(shí)需要解決系統(tǒng)張力匹配問(wèn)題，而且要求絲條粗細(xì)段條干、沸水收縮率等指標(biāo)差異很大，竹節(jié)長(zhǎng)度要達(dá)到3～6 cm, 技術(shù)難度較大，行業(yè)內(nèi)一般采用PA 6預(yù)取向絲(POY)加彈或空變復(fù)合的方式進(jìn)行PA 6 FDY竹節(jié)絲的生產(chǎn)，但成本較高，產(chǎn)品及織物風(fēng)格完全不同。作者在現(xiàn)有PA 6纖維生產(chǎn)設(shè)備上，在常規(guī)PA 6 FDY生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，生產(chǎn)70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲，對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討,以期為同行提供參考。

1　試驗(yàn)

1.1原料

PA 6切片：纖維級(jí)，相對(duì)黏度2.43，熔點(diǎn)232 ℃ ，端氨基值52 mol/t，含水率480 μg/g，杭州杭鼎錦綸科技有限公司產(chǎn)。

1.2主要設(shè)備與儀器

螺桿擠出機(jī)：長(zhǎng)徑比為24，德國(guó)Leonard公司制；紡絲拉伸卷繞機(jī)：日本TMT公司制；YG023B型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)：常州二紡機(jī)械有限公司制；RS-Ⅲ型噴射式染色機(jī)：中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院第三研究所制；CZF28-SF-1 壓差法微量水份測(cè)定儀：北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司制；Uster-Ⅲ 條干儀：瑞士烏斯特公司制。

1.370 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲的生產(chǎn)

利用現(xiàn)有PA 6 FDY生產(chǎn)裝置，PA 6干切片經(jīng)螺桿熔融計(jì)量后，熔體進(jìn)入預(yù)過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入紡絲組件進(jìn)行紡絲成纖，纖維經(jīng)上油集束后進(jìn)入第一拉伸輥，由于第二拉伸輥與第一拉伸輥之間存在速度差，纖維經(jīng)第二熱輥加熱，發(fā)生拉伸變形，然后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)噴嘴加網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入第三導(dǎo)輥，然后進(jìn)入卷繞系統(tǒng)，卷繞成形。竹節(jié)結(jié)構(gòu)的形成主要在第二熱輥，由于高溫低拉伸產(chǎn)生絲條拉伸的變動(dòng)以及絲條跳動(dòng)造成的絲條受熱不勻等差異，拉伸比小的絲段，線密度大，受熱低，染色深，手感硬，形成竹節(jié)結(jié)構(gòu)，但如果拉伸比過(guò)低，竹節(jié)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度也會(huì)變短。其生產(chǎn)工藝流程與常規(guī)PA 6 FDY相同，如圖1所示。主要紡絲工藝參數(shù)如表1所示。

圖1　PA 6 FDY竹節(jié)絲生產(chǎn)工藝流程

1.4分析與測(cè)試

力學(xué)性能：依據(jù)GB/T 14344 化學(xué)纖維 長(zhǎng)絲拉伸性能試驗(yàn)方法測(cè)試。

染色性能：依據(jù)FZ/T 50008 錦綸長(zhǎng)絲染色均勻度試驗(yàn)方法測(cè)試。

條干不勻率：依據(jù)GB/T 14346—1993 化學(xué)纖維長(zhǎng)絲電子條干不勻率試驗(yàn)方法測(cè)試。

竹節(jié)效果：采用條干不勻率以及竹節(jié)的長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)來(lái)宏觀反應(yīng)竹節(jié)效果，即條干不勻率可高達(dá)20%以上，3～6 cm的竹節(jié)數(shù)5～15個(gè)/m。

2　結(jié)果與討論

2.1切片干燥

PA 6 竹節(jié)纖維生產(chǎn)，對(duì)切片干燥要求不是太高，但由于紡絲系統(tǒng)張力相對(duì)較低，運(yùn)行穩(wěn)定性較低，生產(chǎn)速度較慢，熔體在管道滯留時(shí)間較長(zhǎng)，容易發(fā)生降解，因此，切片的含水率不宜太高，如果含水率太高，在紡絲過(guò)程中容易產(chǎn)生水解或形成氣泡絲，造成飄絲或斷頭現(xiàn)象；但含水率太低，需要干燥設(shè)備性能好，而且能耗高。試驗(yàn)表明：PA 6切片含水率控制400～450 μg/g較為合適。

2.2紡絲工藝

在PA 6 FDY竹節(jié)絲的生產(chǎn)中，應(yīng)控制較低的拉伸比，拉伸和熱定型溫度相對(duì)較高，紡絲速度較低。如果拉伸比較高，紡絲系統(tǒng)張力較高，絲條的拉伸和受熱難以產(chǎn)生波動(dòng)變化，則絲條粗細(xì)段難以形成或會(huì)很短，染色深淺色條紋就不明顯或太短；如果拉伸比太低，絲條的拉伸和受熱抖動(dòng)變化頻率高，但幅度較小，竹節(jié)結(jié)構(gòu)會(huì)很短甚至消失，而且會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)艱難。拉伸比對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響見(jiàn)表2。

表2　拉伸比對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響

熱輥溫度應(yīng)控制較高，保證絲條抖動(dòng)，才能形成竹節(jié)結(jié)構(gòu)，如果溫度太高，絲條抖動(dòng)頻率高，但抖動(dòng)幅度會(huì)減小，產(chǎn)品竹節(jié)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度變短，成品織物風(fēng)格變差，而且容易造成斷頭，難以生產(chǎn)；如果熱輥溫度太低，絲條運(yùn)行較穩(wěn)定，難以在熱輥表面發(fā)生較大幅度抖動(dòng)，染色條紋和粗細(xì)段對(duì)比將不明顯，竹節(jié)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度會(huì)降低，產(chǎn)品風(fēng)格也會(huì)變差，而且成本增加，成品柔性較差，會(huì)變得手感太硬，甚至影響使用性能。熱輥溫度對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響見(jiàn)表3。

表3　熱輥溫度對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響

生產(chǎn)中應(yīng)控制相對(duì)較低的紡絲速度。如果紡絲速度太高，則會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)張力太低，運(yùn)行不穩(wěn)，斷頭多，效率低或難以維持生產(chǎn)，且產(chǎn)品粗細(xì)段和染色條紋會(huì)太短甚至消失，如果紡絲速度太低，絲條運(yùn)行過(guò)于穩(wěn)定，則熱輥抖動(dòng)會(huì)減緩或消失，產(chǎn)品風(fēng)格會(huì)變差甚至粗細(xì)段及染色條紋消失。紡絲速度對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響見(jiàn)表4。

表4　紡絲速度對(duì)生產(chǎn)工況及產(chǎn)品風(fēng)格的影響

生產(chǎn)中，冷卻條件以驟冷的劇烈形式有利于優(yōu)化產(chǎn)品風(fēng)格，如果冷卻條件緩和，產(chǎn)品粗細(xì)段及染色條紋對(duì)比度降低，染色條紋短碎模糊，產(chǎn)品風(fēng)格變差。

2.3上油率

PA 6 FDY竹節(jié)絲由于絲條較為光滑，蓬松性小，集束性好，吸收油劑較少。如果上油率太高，絲卷產(chǎn)品容易油漬，放置過(guò)程中容易泛黃，在使用過(guò)程中，在織造設(shè)備的扣筘齒或指針處易造成污漬；如上油率太低，易造成退繞不好，使用過(guò)程易產(chǎn)生毛絲和斷頭。試驗(yàn)表明，上油率控制在0.5%～0.6%較為合適，產(chǎn)品退繞和使用性能較好。

2.4網(wǎng)絡(luò)與卷繞成形

PA 6 FDY竹節(jié)絲因絲條較為光滑，單絲集束性較好，加網(wǎng)難度相對(duì)較大，且在使用過(guò)程中作用和意義不大，生產(chǎn)過(guò)程中可以把網(wǎng)絡(luò)器去掉，或者把氣壓關(guān)閉，以便降低成本。

由于絲條較為光滑，在卷繞過(guò)程中容易產(chǎn)生蛛網(wǎng)絲，且在包裝運(yùn)輸過(guò)程中容易造成塌邊，因此卷繞角值宜偏低，卷繞張力適當(dāng)提高。如果卷繞角小或卷繞張力低，容易產(chǎn)生蛛網(wǎng)絲或造成塌邊，但如果卷繞角太小，卷繞張力太大，容易造成凸肩等成形不良，影響絲卷的外觀和使用性能，試驗(yàn)表明，卷繞角在5.0°～5.5°，卷繞超喂率為2%～3%較為合適，成品絲卷卷繞成形及退繞使用性能等均較好。

2.5產(chǎn)品質(zhì)量

生產(chǎn)試驗(yàn)表明，控制紡絲速度 3 600～3 800 m/min,拉伸比0.9～1.1,熱輥溫度160～175 ℃，側(cè)吹風(fēng)溫15～18 ℃ ，側(cè)吹風(fēng)速度0.40～0.50 m/s,上油率0.5%～0.6%，卷繞角5.0°～5.5°，卷繞超喂率2%～3%，生產(chǎn)的70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲產(chǎn)品具有較好的風(fēng)格，成品粗段和染色條紋長(zhǎng)度為3～6 cm,條紋清晰均勻。從表5可知，纖維物理性能好，且具有較好的竹節(jié)效果，條干不勻率達(dá)21.6%。

表5　70 dtex/36 f PA 6 FDY竹節(jié)絲主要物理性能

3　結(jié)論

a. 在常規(guī)PA 6 FDY生產(chǎn)裝置上，合理控制干燥、紡絲、拉伸、熱定型、上油、網(wǎng)絡(luò)及卷繞工藝，可以生產(chǎn)出具有粗細(xì)段結(jié)構(gòu)，織物經(jīng)同一種染料可以染出深淺條紋的PA 6 FDY竹節(jié)絲,纖維具有較好的集束性，退繞等使用性能良好。

b. 低紡絲速度、低拉伸比、高變形溫度是生產(chǎn)PA 6 FDY竹節(jié)絲的主要工藝條件。適當(dāng)控制系統(tǒng)張力以及絲條在第二熱輥表面的抖動(dòng)程度是保證絲條穩(wěn)定運(yùn)行并決定纖維竹節(jié)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和分布狀態(tài)，也是影響織物條紋風(fēng)格的關(guān)鍵因素。

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Production process of 70 dtex/36 f PA 6 FDY slub yarn

Zhang Shouyun, Tan Yankun

(YiwuHuadingNylonCo.,Ltd,Jinhua322009)

A slub polycaprolactam (PA 6) fully-drawn yarn (FDY) was produced by using PA 6 with the relative viscosity of 2.43 as the raw material on a traditional PA 6 FDY plant. The effects of the spinning, drawing, oiling and winding processes on the production situation and product quality were discussed. The results showed that the key to the production of PA 6 FDY with thick and thin segments was low spinning speed, low draw ratio and high deformation temperature; the slub PA 6 FDY of 70 dtex/36 f with the slub length of 3-6 cm can be stably produced under the conditions of spinning speed 3 600-3 800 m/min, draw ratio 0.95-1.10, draw deformation temperature 165-170 ℃ and proper quenching conditions; and the obtained fiber had no break but obvious dyeing stripes and exhibited the breaking strength of 4.5 cN/dtex, elongation at break 52.3% and yarn irregularity 21.67%.

polycaprolactam fiber; fully-drawn yarn; slub yarn; differential fiber; production process

2016- 03-21； 修改稿收到日期：2016- 08-18。

張守運(yùn)(1974—)，男，高級(jí)工程師，主要從事化纖生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)技術(shù)研究工作。E-mail：syzhang2008741208@163.com。

TQ342+.11

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1001- 0041(2016)05- 0063- 04