抗菌復(fù)合超細纖維的生產(chǎn)技術(shù)探討

郭永強，崔 河，李東波

（山東省化學(xué)纖維研究所，山東 濰坊 261036）

用復(fù)合紡絲超細纖維為原料生產(chǎn)的面料廣泛應(yīng)用于清潔布、毛巾布、桃皮絨、燈芯條等，用其制成的服裝具有更優(yōu)異的防水透濕和保暖效果，同時抗菌防疫形勢下人們對抗菌纖維制品的需求和對產(chǎn)品舒適性要求也不斷提高。新型抗菌滌錦復(fù)合超細纖維將抗菌母粒、PET、PA原料通過復(fù)合紡絲的工藝技術(shù)，制得具有良好抗菌持久性的抗菌滌錦復(fù)合超細纖維。作為新一代醫(yī)衛(wèi)使用的新材料，主要應(yīng)用于抗菌除臭功能的浴巾、毛巾、床上用品、口罩等產(chǎn)品以及醫(yī)用防護用品的開發(fā)。

1 試驗原料與工藝設(shè)備

1.1 試驗原料指標(biāo)

恒逸 PET 切片的指標(biāo)如表1所示 。

表1 恒逸PET切片指標(biāo)

抗菌母粒切片指標(biāo)如表3所示。

表3 抗菌母粒切片指標(biāo)

1.2 生產(chǎn)設(shè)備

干燥設(shè)備：鄭州中原BM-400型。

紡絲機卷繞機：上海金瑋JW-100型。

母粒干燥裝置：高效除濕熱空氣循環(huán)式干燥系統(tǒng)。

母粒添加裝置：質(zhì)量式計量注射機JCW2-203-10-0型。

加彈機：宏源H7。

滌錦復(fù)合絲的主要生產(chǎn)過程如圖1所示。

圖1 滌錦復(fù)合絲的生產(chǎn)過程

力寶龍PA6切片指標(biāo)如表2所示。

表2 力寶龍PA6切片指標(biāo)

1.3 主要生產(chǎn)工藝參數(shù)

抗菌復(fù)合超細纖維生產(chǎn)主要工藝參數(shù)如表4所示。

表4 抗菌復(fù)合超細纖維工藝參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌母粒的添加比例與抗菌效果檢測

抗菌超細纖維母粒，采用高效銀系抗菌劑、樹脂載體、分散劑等多組分復(fù)配而成，既要求有良好的均勻分散性，又要求有良好的耐熱穩(wěn)定性，因此，多組分的配伍性極為重要。通過實驗，采用二次分散的抗菌劑粒徑在0.6μm以下，可紡性良好?？咕噶Ｌ砑颖壤秊?.5%-3.5%[1]，可獲得優(yōu)異的抗菌性能 。抗菌滌錦復(fù)合超細纖維的性能指標(biāo)見表5。

表5 抗菌滌錦復(fù)合超細纖維性能指標(biāo)

2.2 抗菌母粒的干燥與添加方式

高速紡絲對切片干燥要求很高，若含水率高，影響紡絲的正常進行，造成飄絲、斷頭，實驗中采用烘箱干燥的方式，干燥效果不穩(wěn)定，最終采用特制高效除濕熱空氣干燥及質(zhì)量式計量注射機的方式，保證了干燥效果和高速紡絲的穩(wěn)定性。[2]

2.3 紡絲和熔體溫度的設(shè)定

生產(chǎn)中采用了“米字型”和“橘瓣型”兩種形式的組件，從切斷截面看，滌/錦復(fù)合絲兩種組分之間有明顯的界面，界面處的兩種組分的表層分子之間通過相互滲透粘結(jié)形成一定的結(jié)合力，并且使兩種組分在紡絲過程中能夠粘結(jié)在一起，但是在后續(xù)的染整加工剝離開纖時又能夠順利分開。如果兩者之間的結(jié)合力過大，在剝離開纖時容易出現(xiàn)單絲分散不開，影響復(fù)合超細纖維的物理指標(biāo)和染色均勻性等性能，如果兩者之間的結(jié)合力過小，后續(xù)的加彈或者織造過程中，在機械也會出現(xiàn)提前剝離開纖產(chǎn)生毛絲，影響加工質(zhì)量，而且也會因為復(fù)合超細纖維的部分提前開纖而出現(xiàn)染色不勻。兩種組分之間的結(jié)合力大小主要是由紡絲時組分的熔體粘度高低以及組件壓力的大小決定的。如果兩種組分的熔體溫度設(shè)置偏低，則熔體粘度偏高，滌/錦兩部分的熔體分子的界面滲透就不完全，兩者之間的粘結(jié)力不強，后加工過程中就容易提前剝離開纖，影響加工質(zhì)量；相反兩種組分的熔體溫度如果設(shè)置偏高，則熔體粘度偏低，兩部分熔體造成過量滲透，過強的結(jié)合力使復(fù)合纖維的后加工難以順利的剝離開纖，織物染色后就會出現(xiàn)深淺條紋的色差絲，因此在生產(chǎn)過程中要求控制兩種組分的熔體粘度盡可能接近。同時由于第三組分抗菌母粒的加入，對熔體的流動性和粘合力也有較大的影響，通過采用特制的高效除濕熱空氣干燥裝置，控制抗菌母粒穩(wěn)定的含水率，采用質(zhì)量式計量注射機準(zhǔn)確計量并輔助攪拌的方式，在PET組分中計量加入抗菌母粒。經(jīng)過不斷調(diào)整，最終確定采用 PET 熔體溫度 280℃-285℃，PA 熔體溫度 260℃-268℃，紡絲加工過程穩(wěn)定，成品絲的物理指標(biāo)、抗菌效果和染色指標(biāo)均勻性良好。

2.4 復(fù)合箱體的保溫隔熱效果探索

復(fù)合紡絲設(shè)備采用了主、副箱體的方式，配有各自獨立的熱媒循環(huán)加熱系統(tǒng)，主副箱體中間用保溫板隔開。在實際生產(chǎn)中螺桿紡絲工藝溫度雖然形成了15℃-30℃的溫差，但是發(fā)現(xiàn)箱體設(shè)備主、副箱體仍然存在較大的溫度干擾，組件后滌/錦溶體溫度實測差值小于10℃，造成PA熔體粘度較低從而影響纖維截面的粘合穩(wěn)定性，導(dǎo)致不同紡位之間的成品絲之間產(chǎn)生色差。為了保證主、副箱體的隔溫效果，在箱體和保溫管道部分進行了保溫隔板的重新改造，保證滌/錦溶體溫度實測差值大于15℃-20℃，復(fù)合纖維截面清晰穩(wěn)定。同時在生產(chǎn)過程中，噴絲板板面溫度受到冷卻吹風(fēng)的影響較大，容易出現(xiàn)毛絲和飄絲斷頭，因此在箱體底部加裝了環(huán)冷裝置，設(shè)置環(huán)冷溫度為255℃-260℃，防止了毛絲和飄絲的產(chǎn)生。

2.5 組件壓力的控制

組件使用同心圓雙砂腔，輸送的PET原料在外圈砂腔，輸送PA熔體在組件內(nèi)圈砂腔。復(fù)合絲的組件和噴絲板是兩種熔體融合紡絲的關(guān)鍵部件，使用的是卡森組件。組件的主、副熔體壓力，使用兩種細度的金屬砂組合，控制PET 的初始壓力在12Mpa～15Mpa之間，PA的初始壓力在11Mpa～13Mpa之間。PET的組件初始壓力比PA略高 1Mpa～3Mpa，若壓差過大或過小，易出現(xiàn)“滌包錦”或“錦包滌”的現(xiàn)象。

同時，由于抗菌母粒的加入，對預(yù)過濾器和組件周期也有較大的影響，以正常紡絲組件周期為13-15天計，加入抗菌母粒后組件更換周期縮短為8-10天。

2.6 熔體管道溫度的控制及熔體停留時間

如果滌/錦復(fù)合絲熔體在管道中停留時間過長，粘度下降較大，則會影響紡絲，同時必須嚴格控制PET、PA和抗菌母粒的含水率?？刂芇ET干切片的含水≤25ppm-30ppm，切片從螺桿進口到噴絲出口的停留時間≤20min，控制PA干切片的含水≤50ppm，可以滿足生產(chǎn)要求。PA在復(fù)合纖維中所占的比例較小，纖度更細，停留時間過長對紡絲的影響更大，生產(chǎn)中降低PA 螺桿的各區(qū)溫度大約 8℃～11℃，并采用從低到高的方式，使PA 熔體在進入主箱體后不會馬上升到較高的溫度，從一定程度上緩解了高溫氧化和降解現(xiàn)象。因此生產(chǎn)過程中的PA設(shè)定溫度較低，聯(lián)苯循環(huán)系統(tǒng)采用了低溫聯(lián)苯循環(huán)加熱的效果較好。

2.7 滌/錦復(fù)合纖維截面形狀的選擇

滌/錦復(fù)合纖維的截面形狀通常有兩種，一種為“米”字形截面，另一種為“橘瓣”形截面[3]。 相比較“米”字形截面，“橘瓣”形復(fù)合纖維由于PET和PA兩種組分全部分開，所以織物的手感比較豐滿、柔軟。PA的含量相對偏高一些，有利于開纖和改善手感，選擇PA的比例在 20 %～30 %比較合適，“橘瓣”形復(fù)合纖維的工藝控制難度相對較大，如熔體溫度設(shè)置不當(dāng)，容易出現(xiàn)低熔體粘度組分在纖維外半徑處包圍住了高熔體粘度組分，從而影響剝離開纖的效果，出現(xiàn)嚴重的染色不勻。我們生產(chǎn)了“米”字形和“米”字形“橘瓣”形兩種風(fēng)格的抗菌滌/錦復(fù)合纖維產(chǎn)品，根據(jù)需要分別應(yīng)用于多種抗菌清潔和服用用途，“米”字形的質(zhì)量控制相對容易一些，但織物手感不及“橘瓣”形的產(chǎn)品?！伴侔辍毙蔚漠a(chǎn)品在加彈加工中的染色均勻性控制相對較難。

3 結(jié)語

3.1 抗菌超細纖維母粒，采用高效銀系抗菌劑、樹脂載體、分散劑等多組分復(fù)配而成，采用二次分散的抗菌劑粒徑在0.6μm以下，可紡性好?？咕噶Ｌ砑颖壤秊?.5%-3%?？咕噶５母稍锱c添加采用特制高效除濕熱空氣干燥及質(zhì)量式計量注射機的方式，保證了干燥效果和高速紡絲的熔體均勻和生產(chǎn)穩(wěn)定性。

3.2 多組分紡絲，紡絲溫度和熔體溫度的設(shè)定非常關(guān)鍵，確定 PET 熔體溫度 280℃～285℃，PA 熔體溫度 260℃～268℃，紡絲加工過程穩(wěn)定，成品絲的物理指標(biāo)、抗菌效果和染色指標(biāo)均勻性良好。

3.3 為了保證本生產(chǎn)設(shè)備的隔溫效果和防止毛絲、飄絲的產(chǎn)生，箱體部分進行了保溫隔板的改造，同時加裝了環(huán)冷裝置。

3.4 組件的主副熔體壓力控制，一般PET的初始壓力采用 12Mpa～15Mpa，PA 的初始壓力采用11Mpa～13Mpa。PET的組件初始壓力比PA略高 1Mpa～3 Mpa，若壓差過大或過小，易出現(xiàn)“滌包錦”或“錦包滌”的現(xiàn)象。

3.5 “米”字形的質(zhì)量控制相對容易一些，但織物手感不及“橘瓣”形，“橘瓣”形的染色均勻性控制相對較難。