长效防霉除味吸湿PA 6纤维的生产工艺探讨

朱文建,张守运

(义乌华鼎锦纶股份有限公司，浙江 金华 322009)



长效防霉除味吸湿PA 6纤维的生产工艺探讨

朱文建,张守运*

(义乌华鼎锦纶股份有限公司，浙江 金华 322009)

采用母粒添加注射机及共混熔融方式，在聚己内酰胺(PA 6)切片中加入防霉除味母粒，通过异形及低温纺丝技术制备出长效防霉除味吸湿PA 6纤维，对其生产工艺进行了探讨。结果表明：在纺丝温度250～252 ℃，侧吹风速度0.40～0.50 m/min,纺丝速度4 000～4 200 m/min,采用十字异形喷丝板，组件起始压力13 MPa,加弹速度600～650 m/min,上油率1.4%～1.8%时，生产稳定性较好，生产的78 dtex/24 f PA 6假捻变形丝具有良好的力学性能及防霉、除味、吸湿性能；纤维断裂强度4.12 cN/dtex，断裂伸长率30.1%，防霉等级1级，氨气消除率99%，醋酸消除率95%，水滴扩散面积10.8 cm2/min，织物芯吸高度12.4cm/h。

聚己内酰胺纤维防霉除味吸湿异形纤维生产工艺

随着经济和生活水平的提高，人们对服装的穿着舒适性能要求越来越高，服装面料的差别化、功能性越来越多。聚己内酰胺(PA 6)纤维具有较好的真丝触感、耐磨性、回弹性、吸湿性等，适合应用于内衣、运动装、衬衣、游泳衣、袜子等直接与肌肤接触的织物。近年来大家对织物的保健功能也提出了更高的要求，防霉、除味、吸湿等复合型功能性织物的需求量正在快速增长。作者利用高负载量的纳米铜、有机胺防霉除味技术，有效地解决了纳米级防霉抗菌剂在PA 6纤维中的分散团聚问题，通过异形纺丝技术成功开发生产出具有抗霉菌、除异味，同时吸湿排汗效果良好的功能性PA 6纤维，现以78 dtex/24 f十字异形长效防霉吸湿排汗PA 6 DTY的生产为例，对其生产工艺进行讨论分析。

1　试验

1.1原料器

防霉除味母粒：含水率450 μg/g，上海润河纳米材料科技有限公司产；PA 6切片：半消光，含水率350 μg/g，相对黏度2.4，台湾力鹏公司产；TiO2：纤维级，上海润河纳米材料科技有限公司产；POY油剂：F-5178，日本竹本公司产；DTY油剂：TF-703A，浙江传化股份有限公司产。

1.2设备和仪器

纺丝机：德国巴马格公司制；12E8电磁加热螺杆挤压机：北京三联虹普股份有限公司制；ACW6T(带导丝盘)卷绕机、FK6-1000V加弹机：德国巴马格公司制；Uster Tensorapid 3型强伸测试仪、Uster-Ⅲ 条干仪 ：瑞士乌斯特公司制。

1.3长效防霉除味吸湿PA 6纤维的生产

在现有纺丝设备上安装母粒添加注射机，在螺杆之前干燥切片下落过程中的管道上注入一定比例的防霉改性母粒，与常规PA 6切片一起经过螺杆熔融混合均匀后，进入组件通过十字异形喷丝板进行纺丝成纤，经上油集束后经过预网络进一步提高丝条集束性，经网络器加网后卷绕得到长效防霉PA 6 POY。

将长效防霉PA 6 POY置于加弹机原丝架，经第一罗拉进入热箱，在热箱内受热后进行拉伸变形，纤维经冷却板后丝条温度下降，然后进入加捻器完成假捻变形加工，再进入第二罗拉，经拉伸、网络后卷绕得到长效防霉PA 6 DTY。

主要纺丝工艺参数如下：侧吹风温度17 ℃,侧吹风速度0.45 m/s，油剂泵频率22.8 Hz，组件起始压力13.0 MPa，纺丝温度251 ℃，网络压力0.3 MPa，侧吹风湿度100%，联苯温度253 ℃，滤后压力92 MPa，纺丝速度4 150 m/min，预网压力 0.08 MPa，卷绕角4.8°。

主要加弹工艺参数如下：

加弹速度为600～650 m/min，卷绕超喂为-5.20%，拉伸比为1.28～1.50，二超喂为-4.50%，网络压力为0.15 MPa。

1.4测试

防霉性能：依据AATCC 30—2013 纺织品防霉及防腐烂性能的评估-方法3：黑曲霉平板法进行测试。

除味性能：除氨气检测依据除臭性试验，一般社团法人纤维评价技术协议会标准(检测管法)测试；除醋酸检测依据除臭性试验，一般社团法人纤维评价技术协议会标准(检测管法)测试。

吸湿性能：水滴扩散面积检测依据GB/T 21655.1—2008AATCC 79 纺织品吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法测试；织物芯吸高度检测依据GB/T 21655.1—2008AATCC 79 纺织品吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法测试。

强伸性能：依据GB/T 14344 化学纤维长丝拉伸性能试验方法测试。

条干均匀性：依据GB/T 14346—1993 化学纤维长丝电子条干不匀率试验方法测试。

染色均匀性：依据FZ/T 50008锦纶长丝染色均匀度试验方法测试。

2　结果与讨论

2.1防霉除味母粒的选择

防霉除味母粒含有防霉除味剂，粉体粒径很细，属于纳米粉体，在熔体中分散难度较大，特别容易发生团聚，纺丝时容易出现断丝，且纺丝组件压力升高速率较快，可纺性相对较差，容易影响纺丝生产稳定性。因此，为了提高防霉除味粉体在母粒中的分散性，在母粒中增加质量分数为10%的聚对苯二甲酸丙二醇酯以改善熔体的流变性能，提高可纺性。试验表明，防霉除味母粒的过滤压值小于0.15 MPa，可以很好地满足PA6高速纺的要求。

2.2纺丝工艺

2.2.1熔体温度

纺丝过程中，防霉除味母粒中含有的有机成分会加快熔体在管道中的氧化降解，造成纺丝过程中飘丝、断头，因此必须降低防霉除味纤维的纺丝温度及熔体在管道中的停留时间。纺丝试验表明：当熔体温度为250～252 ℃，飘丝和断头问题得以控制和解决，生产稳定；当熔体温度低于250 ℃时，熔体黏度明显增加，流动性能变差，熔体细流形变速度过低，纤维条干不匀率升高，组件压力升速快，计量泵负荷增大，可纺性变差[1]。

2.2.2纺丝组件

防霉除味母粒的加入，增加了熔体的流动阻力，熔体在喷丝孔中的剪切速率增大，纺丝熔体流动稳定性变差，容易导致组件压力上升过快，从而造成组件漏胶、飘丝多。因此在生产中需要选择较大容腔的组件内套、较粗的过滤砂(金属砂)和滤网并提高纺丝箱体温度以优化其可纺性能。生产试验表明，采用表1中序号1的纺丝组件，生产稳定。

表1　不同组件使用效果对比

2.2.3冷却和上油

与常规PA 6纤维相比，防霉除味吸湿PA 6纤维的比表面积较大，纤维与空气及其接触的设备部件之间的摩擦力较大，而且由于其十字异形截面结构，在纺丝过程中纤维易发散，退绕困难，拉伸出现毛丝、断头，因此需要提高纤维的上油率。为保证纤维的异形度，在减缓纺丝速度，降低喷丝头拉伸比的同时，冷却速度要加快[2]。试验表明，提高侧吹风速度至0.40～0.50 m/s，上油率提高至1.4%～1.8%，并提高上油集束位置，以降低丝条摩擦力，可以使丝条张力稳定，从而保证拉伸均匀。

2.2.4纺丝速度

长效防霉吸湿排汗纤维在生产过程中需要添加改性剂，同时喷丝板为十字异形，要求纺丝速度相对较低。如果纺丝速度太高，纤维冷却较慢，喷丝头拉伸变形程度增加，异形度变差，吸湿排汗性能减弱，同时丝条运行不稳，纤维质量均匀性变差，可加工性能差；如果纺丝速度太低，纤维大分子取向度低，强度降低，剩余伸长太大，纤维稳定性变差。生产试验表明，选择纺丝速度为4 000～4 200 m/min较为合适。

2.3加弹工艺

防霉除味吸湿PA 6纤维由于含有防霉除味粉体，与加弹机接触部件的摩擦增大，拉伸时易断头，强度低，伸长率大，因此加弹时拉伸低、拉伸速度均比常规产品低，这有利于保证产品质量和纤维的异形度。试验表明，当加弹速度为600 m/min，拉伸比为1.5时，生产稳定，DTY无毛丝，弹性均匀性好，纤维异形度可以达到50%以上。

2.4产品性能

通过对纺丝及加弹工艺进行优化，纺制的91 dtex/24 f防霉除味吸湿PA 6 POY与78 dtex/24 f防霉除味吸湿PA 6 DTY的物理性能分别见表2和表3。

表2　91 dtex/24 f防霉除味吸湿PA 6 POY物理性能

表3　78 dtex/24 f防霉除味吸湿PA 6 DTY物理性能

从表2、表3可见，纤维的各项物理性能良好，断裂强度为4.12 cN/dtex，断裂伸长率为30.1%。但断裂强度、断裂伸长率、卷曲收缩率比常规纤维稍低，这是由于防霉除味粉体的加入及异形度增加了丝条的内部缺陷。对防霉除味吸湿纤维进行检测，其防霉等级达到1级，霉菌不生长；对氨气的消除率为99%，对醋酸的消除率为95%；水滴扩散面积为10.8 cm2/min，织物芯吸高度为12.4 cm/h，由此可见，该纤维具有优异的防霉、除味、吸湿性能。

3　结论

a. 选用合适的防霉除味母粒是生产具有较好功能性的长效防霉吸湿排汗PA 6纤维的基础和前提。

b. 采用异形及低温纺丝技术，优化熔体温度、组件工艺、纺丝工艺以及加弹工艺是生产长效防霉吸湿排汗PA 6纤维的重要保证和关键条件。

c. 提高侧吹风速度、降低纺丝速度，提高上油率至1.4%～1.8%，并提高上油位置，可以降低丝条摩擦力，使丝条张力稳定，从而保证拉伸均匀、生产运转稳定。

[1]肖哲，曾红霞，高绪珊. 远红外锦纶纺丝工艺探讨[J]. 合成纤维工业，2001, 24(1):22-24.

Xiao Zhe, Zeng Hongxia, Gao Xushan. Study on the spinning process of far-infrared PA 6 fiber[J]. Chin Syn Fiber Ind, 2001, 24(1):22-24.

[2]万震，王炜，杜国君. 消臭纤维和消臭整理的研究进展[J]. 染整与化学品，2003(3):14-16.

Wan Zhen, Wang Wei, Du Guojun. Anti-odor fiber and related finishing methods[J]. Chin Text Lead , 2003(3):14-16.

Production process of long-acting mildewproofing deodorant hygroscopic PA 6 fiber

Zhu Wenjian, Zhang Shouyun

(YiwuHuadingNylonCo.,Ltd,Jinhua322009)

A long-acting mildewproofing deodorant hygroscopic polycaprolactam (PA 6) fiber was prepared by melt blending a mildewproofing deodorant agent with PA 6 chip on a masterbatch injection machine via low-temperature profile spinning process. The production process was discussed. The results showed that the production proceeded smoothly under the conditions as followed: spinning temperature 250-252 ℃, cross air speed 0.40-0.50 m/min, spinning speed 4 000-4 200 m/min, cross profiled spinneret, initial pressure of spinning pack 13 MPa, texturing speed 600-650 m/min, oil pick up 1.4%-1.8%; the obtained 78 dtex/24 f PA 6 draw textured yarn exhibited favorable mechanical properties and mildewproofing deodorant hygroscopic properties, comprising the breaking strength 4.12 cN/dtex, elongation at break 30.1%, mildewproofing grade 1, ammonia removal rate 99%, acetic acid removal rate 95%, droplet diffusion area 10.8 m2/min, fabric core suction height 12.4 cm/h.

polycaprolactam fiber; mildewproofing; deodorant; hygroscopic; profiled fiber; production process

2016- 04-27； 修改稿收到日期：2016- 08-18。

朱文建(1968—)，男，高级工程师，主要从事锦纶聚合以及纤维开发研究。

义乌市科技攻关计划项目(：2013-G1-04)。

TQ342+.11

B

1001- 0041(2016)05- 0067- 03

*通讯联系人。E-mail：syzhang2008741208 @163.com。