22 dtex/35 f超细旦PA6 FDY高速纺工艺探讨

马清芳，王 峥，李 江，郝超伟，来国桥，蒋剑雄，陆达天

(杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室，浙江杭州310012)

锦纶6(PA6)纤维是最早工业化的合成纤维品种，具有很多优良特性［1］，如弹性好、强度高、耐磨、耐用、耐霉、耐蛀等，受到广大消费者的欢迎。面对国内锦纶市场竞争日趋激烈的形势，只有不断开发出技术含量高、附加值高的差别化品种，才能取得优势。目前，市场上高附加值的轻薄型细旦锦纶面料日渐流行，具有广阔的市场前景。为此，作者开发了22 dtex/35 f超细旦PA6 FDY长丝品种，现主要对其生产工艺进行探讨。

1 试验

1.1 原料

PA6 切片:纤维级，相对黏度 2.47 ±0.02，台湾力宝龙公司产;细旦 PA6纤维专用母粒:由PA6切片中加入稀土化合物共混制成，自制。

1.2 仪器设备

纺丝机:Ati2615R/12型全自动卷绕头，日本TMT公司制;YG086D缕纱测长仪:常州第二纺织机械有限公司制;YG023A全自动单纱强力机:常州第二纺织机械有限公司制;UT42BASECX条干均匀度仪:瑞士Uster公司制。

1.3 生产工艺流程及主要工艺参数

图1 超细旦PA6 FDY长丝生产工艺流程Fig.1 Flow chart of ultrafine denier PA6 FDY production

表1 主要工艺参数Tab.1 The main process parameters

2 结果与讨论

2.1 PA6切片的干燥

切片含水率的大小对纺丝有很大的影响，如果含水率过高，纺丝时熔体在高温下水解造成较大的黏度降，同时熔体在纺丝细流中易夹有气泡，这样熔体自喷丝孔口挤出时容易破裂，使纺丝、卷绕无法正常进行，因而在纺丝前要对PA6切片及母粒进行干燥［2］。特别是专用母粒，由于其中加入了稀土金属化合物，PA6分子中的酰胺基团与金属离子具有一定的络合配位能力［3－5］。这种相互作用，能够影响PA6体系中的氢键结构，从而限制了PA6分子链段的运动，使其结晶完善度降低，导致切片的熔点相应降低，这样切片在预结晶干燥过程中易于软化粘连结块，造成切片干燥不均匀。为保证干燥效果，应降低干燥温度并适当延长干燥时间［6］。试验结果表明:PA6切片和专用母粒切片的干燥温度分别为100，80 ℃;干燥时间分别为 8，12 h，其切片含水率分别为 560，900 μg/g。

2.2 喷丝板及组件工艺设计

2.2.1 喷丝板的设计

喷丝板的孔径及长径比大小直接影响单丝喷丝成形。如喷丝孔孔径太大，会导致喷丝板拉伸倍数偏高，单丝容易断裂;长径比太小则会造成剪切速率太小，熔体在喷丝板边上形成漫流，导致吐丝不稳、易断头。因而纺制超细旦PA6纤维时需要减小喷丝板孔径，适当增加喷丝板长径比，有利于熔体弹性松弛过程的完成，提高可纺性。根据试验情况，选择了孔径为0.22 mm，长径比为2.5的喷丝板，经过批量生产，证明可纺性良好。

2.2.2 组件组装工艺

纺制常规品种时，一般组件的初始压力控制在12～14 MPa。由于超细旦PA6纤维单丝线密度小(直径小于8 μm)，纺丝时很容易产生毛丝和断头，因此在纺制超细旦PA6纤维时采用上层60～80目(金属砂)70 g，下层80～100目(金属砂)110 g，将组件压力控制在17～19 MPa，采用目数较大的细砂对熔体有较好的混炼作用，有利于提高共混体系熔体的均一性，对于减少毛丝、圈丝以及提高条干均匀度有较大好处，有利于细旦丝的纺制。

2.3 纺丝温度

采用母粒法纺制超细旦PA6纤维时纺丝温度与纺常规丝有一定的差别，纺丝时既要考虑母粒加入以后共混体系的性能，又要考虑到细旦纺丝工艺上的特殊性。对于这种共混体系纺制细旦丝，必须综合考虑两者的特殊性能进行温度试验，过高的纺丝温度时容易产生注头、飘丝;而过低的温度熔体流变性能及均匀性又差，容易出现毛丝、断头，成品丝强伸度偏差较大，甚至出现低强低伸［7］。经过反复调整和试验，最终确定螺杆各区温度为255～265℃;纺丝箱体温度设定为260～270℃，此时喷丝孔出丝顺畅，生产稳定。

2.4 侧吹风条件

在纺制22 dtex/35 f超细旦PA6 FDY时，由于纤维的单丝线密度小，单丝比表面积大，丝束冷却快，所以侧吹风速度不宜过大，温度也不宜过低，以减缓纺程张力，速度控制在0.35m/s左右，温度控制在28℃左右为宜。对于相对湿度的选择一般不低于70%，否则会因静电过大产生毛丝，使其可纺性变差。

2.5 纺丝速度

纺丝速度的高低决定了纤维的取向度、结晶度等结构因素，进而影响它的后加工性能。由表2可以看出，在4 200 m/min的纺丝速度下，可纺性能最好，在此纺丝速度下纺制的PA6 FDY的强伸度及条干均匀度好。

表2 纺丝速度对PA6 FDY性能及可纺性的影响Tab.2 Influence of spinning speed on physical properties and spinnability of PA6 FDY

2.6 主要质量指标

经过多次工艺调整和优化，该品种已实现连续稳定生产，产品质量指标达到优等品的要求，具体质量指标见表3。

表3 22 dtex/35 f超细旦PA6 FDY物性指标Tab.3 Physical indexes of 22 dtex/35 f ultrafine denier PA6 FDY

后经下游用户织造、染整，效果很好，完全满足后加工的要求。

3 结论

a.采用母粒法生产规格为22 dtex/32 f的超细旦PA6 FDY时，要严格控制尼龙6切片及母粒的含水率，以切片含水率控制在600 μg/g以下，母粒切片控制在1 000 μg/g以下为宜。

b.纺制22 dtex/35 f的超细旦PA6 FDY长丝时，选择喷丝孔孔径为0.22 mm，长径比为2.5，并采用较高的组件压力，选择合适的纺丝温度、冷却条件和纺丝速度才能获得良好纤维物理性能。

［1］上海市纺织工业局七·二一工人大学.锦纶生产工艺［M］.上海:上海人民出版社，1977:1－9.

［2］吕长有，赫超伟，马清芳.32 dtex/38 f PA6细旦长丝常规纺工艺探讨［J］.合成纤维工业，2010，33(4):53 －54.

［3］Acierno D，La Mantia F P，Polizzotti G，et al.Bulk properties of synthetic polymer inorganic salt systemsⅤ.Mechanical properties of oriented poly(caproamide)［J］.J Poly Sci Part B:Polym Phys，1979，17(11):1903 －1912.

［4］Roberts M F，Jenekhe S A.Lewis acid complexation of polymers:gallium chloride complex of nylon 6［J］.Chem Mater，1990，2(3):224 －226.

［5］Vasanthan N，Kotek R，Jung D W，et al.Lewis acid-base complexation of polyamide 66 to control hydrogen bonding，extensibility and crystallinity［J］.Polymer，2004，45(12):4077－4085.

［6］于庆杰，王祥彬，张继光.110 dtex/36 f抗菌POY纺丝工艺研究［J］.聚酯工业，2003，16(1):26 －27.

［7］窦宝盛，辛婷芬.涤纶FDY 27.78 dtex/24 f细旦环保丝研制［J］.合成技术及应用，2008，23(2):52 －54.