锦纶6拉伸变形丝强度问题的探讨

李连光

（福建鑫森合纤科技有限公司，福建 三明 365100）

极限强度和断裂伸长率是弹性结构尼龙6弹力变形纱（DTY）最重要的物理指标。影响因素主要包括预取向丝（POY）的质量、DTY变形设备的操作条件和变形过程等[1]。关键是在无法改变POY原丝和DTY变形过程时调整变形设备，以增加DTY产品的断裂强度和断裂伸长率，并降低断裂强度和断裂伸长率的变化系数[2-4]。

福建鑫森合纤科技有限公司于1988年成立了一家工厂，用来购买一些变形设备。最近发现，某些DTY机器会造成某些产品规格异常，并且质量指数非常低。例如在2019年10月，工厂的14#机器生产44.4 dtex/12 f的DTY时，单锭的DTY断裂强度和断裂伸长率非常低，无法达到规定值。同时，整个批次丝的断裂强度和断裂伸长率的变化系数非常大，这在工厂中是超标的。经过不断地研究和测试，技术人员通过调整变形设备来解决DTY断裂强度和断裂伸长率低的问题。

1 试验

1.1 原材料

POY原丝：规格为54 dtex/12 f/12 f，线密度为53.53 dtex，线密度偏差率为-0.89%，线密度变化系数（CV值）为0.46%，断裂强度为4.48 cN/dtex。极限抗拉强度CV为2.03%。断裂伸长率为65.10%，断裂伸长率的CV值为2.24%。均匀度为0.67%（1/2 CV值）。

1.2 设备与仪器

具有216个位置的高速变形机FK6-12（德国BAR -MAG），FDAME型自动拉伸试验机（德国Textecho），YG086纱线长度计（山东莱州电子仪器有限公司）。

1.3 试验工艺

从两个卷轴和一个中轴中拉出原始POY纱线，同时用热箱形成的锭子组摩擦，用冷板冷却，用油轮上油，最后包装成DTY产品。退出机器后，检查断裂强度和断裂伸长率，复位并检查断裂强度和断裂伸长率低的主轴位置。变形速度为770 m/min，热箱温度为183 ℃，拉伸比为1.335，D/Y为2.17，超喂率为-4.21%。

2 结果与讨论

2.1 调整前产品指标情况

在一般的采样过程之中，发现部分产品有断裂的现象，强度和伸长率非常低，CV值也远超标准值。

为了更好地识别问题，测试了机器的所有旋转位置，结果表明，22个纺锤的强度和伸长率均低于标准值。

2.2 POY生丝因子

通过分析得知：如果POY导致单个DTY钢筋的断裂强度和断裂伸长率低，则在更换POY后，断裂强度和断裂伸长率将发生显著变化，否则POY并不是主要原因。因此，将高强度的POY位置更改为低强度的位置并重新测试，结果并没有改善，因此可以排除POY生丝因子。

2.3 加弹工艺因素

DTY产品是该公司的常规产品，已在其他计算机上处理了很多次，没有发生任何此类问题。该产品也得到了下游客户的认可。因此，技术不适应的可能性极小。出于安全考虑，车间聘请机械和电气人员检查并确认机器的过程参数，包括测量热箱的实际温度、摩擦盘的速度和炸弹的速度。所有测量值和设定值均一致，这表明正在发生的轰炸过程没有问题。

2.4 设备及丝路因素

2.4.1 摩擦盘和拉杆导丝器的影响

摩擦盘是摩擦和变形摩擦过程的关键组成部分，将适当的径向摩擦力施加到螺纹上以扭转和扭曲螺纹[5]。使用摩擦盘的时间越长，摩擦系数越大，线的张力越大，并且与摩擦盘的相对滑动越大，则对线的损坏就越严重，并且线的强度和伸长率越低[6]。

此外，通过实验发现，拉杆导丝器对螺纹的强度和伸长率具有相同的显著影响。在为低强度和伸长率的主轴更换了摩擦盘和拉杆导丝器后，大多数主轴恢复了正常状态。

2.4.2 止捻器的影响

止捻器是摩擦假捻变形机的另一个关键组件，位于热箱上方的入口处，功能是产生一个几乎等于扭矩但与旋转方向相反的摩擦力，以防止扭曲进一步传播[7]，确保DTY的跳跃力量和力量。

工厂的14#机器使用旋转止捻器，在使用一段时间后，各个旋转式止捻器可能会变得不灵活或变形，从而增加摩擦力，损坏螺纹并降低强度和伸长率。更换主轴组的摩擦盘和导线槽后，在指标仍然较差的主轴位置进行了更换旋转塞的测试，并对某些主轴位置再次进行了归一化。

2.4.3 止捻器和拉杆导丝器相对位置的影响

旋转插头和拉杆导丝器的相对位置对线的张力和DTY的物理指标有很大的影响，转盘通常位于拉杆导向装置的后面。如果线张力大约为21 cN（44.4 dtex/12 f），并且旋转插塞和拉杆导丝器的位置相反，则线张力减小到17 cN。

2.5 拉伸比

拉伸比主要影响DTY的强度、紧密捻度和捻度的均匀性，然后影响DTY的冷却性能。如果拉伸倍率过低，则张力会降低，并且很容易发生张力波动，导致线丝在摩擦盘上打滑并产生紧密的缠绕。假如拉伸的倍率太高，就会产生变形。所以，拉伸比设置得太高或者太低，DTY的膨胀性能都会大打折扣。但是，在一定的取值范围之内，随着拉伸倍率变大，长丝的卷曲率和残留转矩降低，纤维强度和卷曲稳定性也会相应地提高。造成这种后果是因为拉伸比增加，纤维大分子沿纤维轴拉伸并整齐地排列，所拉伸的长丝的取向也随之增大，同时大分子结晶，致使长丝强度提高。伸长率和张力的增加都会限制纺丝纤维卷曲，并收紧纤维卷曲所需的快速位移，使得卷曲率降低并且卷曲稳定性增加。所以，根据原料的指标，尝试在合适的范围内增加拉伸倍率，不但可以提高加工过程的稳定性，确保长丝之间的伸长率足够均匀，还可以避免卷曲率的不一致，减少和预防单根或多根长丝。随着拉伸比的增加，可以减少与下一层缠绕纱线缠结的可能性，提高退绕性能和卷曲的稳定性能，确保纤维在以后的使用中能够保持较高的弹性。以加工粉末伸长率为1.246的78 dtex/24 f尼龙6 DTY为例，并进行比较。

2.6 速比

通常，速比影响线的弹力，即纤维的弹力越大，退绕性能就越差。DTY和DTY在解捻后的线变细，这是因为扭曲也是由吸收引起的吸收电压畸变。张力的变化减小，线材均匀且良好地变形。如果将速比设置得太低，则纤维的卷曲率将降低，织物样式将变得不完整，太平且没有蓬松感，并且将变得毛糙。如果将速比设定得太大，则摩擦板容易扭曲和滑动不均匀，并且随着摩擦阻力的增加，纤维的强度和伸长率降低、细丝的数量增加。打结和断头现象以及随着弹性的增加，纤维的残余扭矩增加，在退绕过程中增加了与下一层蚕丝缠结的可能性，导致打结并降低了退绕性能。在满足客户需求的情况下，应适当降低速比，这不仅可以减少丝的打滑并防止不均匀的扭曲，还可以降低卷曲率，提高丝的退绕性能。以处理78 dtex/24 f尼龙6 DTY为例，当摩擦盘组合为1-6-1时，最佳速比约为1.65。

2.7 热箱温度

热箱的温度主要影响卷曲率、羊毛和纤维的紧密捻度，从而影响DTY的退绕性能。通常，随着温度的升高，线的可塑性增加，纤维完全变形，膨松度得到改善，残余扭矩和压接稳定性得到改善。然而，当温度接近或达到软化温度时，纤维的可塑性太强，变形效果差，并且容易产生硬毛或单丝。这些硬毛或单丝会引起刚度并大大降低纤维的退绕性能。如果温度太低，纤维将不均匀地扭曲，强度会降低，头发会变得蓬松，难以解开。因此，根据适当范围内的纤度和丝线速度，只要达到客户要求的压接率，适当降低热箱的温度可以降低压接率并改善线的退绕性能。以78 dtex/24 f尼龙6 DTY为例，应以700 m/min的生产速度将热箱温度设置为185 ℃。

3 结语

（1）导致DTY强度和伸长率低的因素包括POY生丝的质量、变形过程以及变形机设备的状况。在加工新品种时，大面积的低强度和伸长率使得绒头增加，应该从调试过程开始，解决在成熟过程中突然发生的主轴伸长率低的问题，检查POY生丝的质量，在排除POY生丝的质量问题后，从设备本身查找原因。

（2）拉杆导丝器和旋塞的磨损、变形是导致螺纹伸长率低的主要因素，应对摩擦片、拉杆导丝器和止转装置进行仔细检查，并在较长时间内定期检查、更换。

（3）旋塞和拉杆导丝器的相对位置对线张力和物理DTY指示器影响很大。拉杆导丝器前面的旋转止捻器有利于减小线的张力并提高断裂强度和产品强度，这对休息期间的伸展运动很有帮助。