加弹工艺对原液着色锦纶6弹力丝物理性能与颜色的影响

刘冰灵 高原 李永贵 金志学

摘要：

为了研究加弹工艺对原液着色锦纶6弹力丝物理性能与颜色的影响，文章以原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）为原料，制备了原液着色蓝色锦纶6弹力丝，探讨了不同牵伸倍数、假捻速比、热箱温度和网络气压下原液着色锦纶6弹力丝的物性指标和颜色特征值。结果表明：原液着色蓝色锦纶6预取向丝经过加弹后，断裂强度增大，断裂伸长率减小，颜色向绿色与蓝色偏移。牵伸倍数1.338，假捻速比1.8，热箱温度165 ℃，网络气压0.5×105 Pa，获得原液着色蓝色锦纶6弹力丝断裂强度、卷曲收缩率、卷曲稳定性较高，物理性能较优。随着热箱温度的升高，纤维明度提高，颜色向绿色、蓝色方向偏移;随着网络气压的增大，纤维明度值和饱和度下降，颜色向红色和蓝色偏移。

关键词：

原液着色;锦纶6;弹力丝;加弹工艺;颜色特征值

中图分类号： TS154.6;TS102.521

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2021）11002304

引用页码： 111105

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.11.005

Influence of draw texturing process on the properties and color of dope dyed nylon-6 DTY

LIU Bingling1，2， GAO Yuan2， LI Yonggui1， JIN Zhixue2

（1.Clothing and Design Faculty， Minjiang University， Fuzhou 350218， China; 2.Fujian Eversun JinjiangTechnology Co.， Ltd.， Fuzhou 350212， China）

Abstract：

To investigate the influence of draw texturing process on properties and color of dope dyed nylon-6 draw textured yarn（DTY）， the dope dyed blue nylon-6 pre-oriented yarn（87 dtex/24 f） was used as raw material to prepare the dope dyed blue nylon-6 draw textured yarn. The physical properties and color features of dope dyed blue nylon-6 draw textured yarns under different draw ratios， D/Y ratio， heater temperature and network pressure were discussed. The results showed that after the draw texturing， the breaking strength of the dope dyed blue nylon-6 pre-oriented yarn increased， the breaking elongation decreased， the color turned to green and blue. When the draw ratio was 1.338， D/Y ratio was 1.8， heater temperature was 165 ℃ and network pressure was 0.5×105 Pa， the dope dyed blue nylon 6 DTY was obtained with better breaking strength， crimp contraction， high crimp stability and excellent physical properties. As the heater temperature increased， the fiber brightness increased， and the color turned to green and blue. As the network pressure increased， the fiber brightness and saturation decreased， and the color turned to red and blue.

Key words：

dope dyeing; nylon-6; DTY; draw texturing process; color feature

基金項目： 中央引导地方科技发展专项项目（2018L3012）;国家重点研发计划专项项目（2016YFB03022803-02）;福州市科技计划项目（2019-S-111）

作者简介： 刘冰灵（1986），女，工程师，主要从事功能性、差别化锦纶6长丝的研究与开发。

印染是纺织产业链中提高锦纶附加值的关键环节，能够为纺织服装带来鲜艳色彩与时尚效果。但是，随着国家节能环保政策的实施，环保要求逐年提高，印染行业因染色排放废水废气造成环境污染的问题暴露明显。近年来，环保锦纶的研究，特别是原液着色锦纶的研究迅速发展。

原液着色锦纶是指先对聚酰胺熔体着色后形成有色母粒，再通过添加有色母粒的方式生产原液着色锦纶，在生产过程中使用了具有免染特点的新技术，故符合环保和可持续发展的要求[1-2]。随着原液着色锦纶的发展，原液着色锦纶的类型、规格、颜色层出不穷，但是，即使是同一种有色母粒，在不同工艺条件下，获得原液着色锦纶的物理性能和颜色也很难完全相同。因此，很难建立有色母粒-原液着色锦纶一体化的性能和颜色的标准体系[3]。

本文采用原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）为原料制备原液着色蓝色锦纶6弹力丝（70 dtex/24 f），用全自动单纱强力机、全自动变形纱卷缩试验仪等测试原液着色蓝色锦纶6弹力丝的物性指标，用分光仪分析原液着色蓝色锦纶6弹力丝的颜色特征值，探索原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）在不同牵伸倍数、假捻速比、热箱温度及网络气压下加工获得的原液着色蓝色锦纶6弹力丝（70 dtex/24 f）的物理性能与颜色。

1 实 验

1.1 材 料

制备原液着色蓝色锦纶6弹力丝的原料为原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f），其相关物性指标和颜色特征值如表1所示。

1.2 仪器设备

EFK-PA型加弹机（德国巴马格公司），YG 086型缕纱测长机、YG 023B-Ⅲ型全自动单纱强力机（常州纺织仪器厂有限公司），乌斯特Ⅴ型条干仪（乌斯特（上海）贸易有限公司），TEXTURMAT全自动变形纱卷缩试验仪（德国TEXTECHNO公司），Datacolor 800超高精度台式分光光度测色配色仪（德塔颜色商贸（上海）有限公司）。

1.3 工艺流程

原液着色蓝色锦纶6预取向丝→导丝器→切丝器→第一冷盘→止捻器→热箱→冷却板→假捻器→第二冷盘→网络喷嘴→第三冷盘→探丝器→油轮→卷绕→原液着色蓝色锦纶6弹力丝。

1.4 制备工艺

1.4.1 原液着色蓝色锦纶6预取向丝的制备工艺

利用母粒在线添加装置，将蓝色母粒和锦纶6半光切片经计量加料器计量后分别送至螺杆挤压机内，充分熔融后混合挤出，熔体经计量泵精确计量，进入纺丝组件，经喷丝板喷出形成丝束，喷丝板上喷丝微孔的数量为24 F;经单体抽吸的丝束通过侧吹风冷却，通过油嘴上油集束再经预网络器、导丝盘后，卷绕成形，卷绕速度为4 300 m/min，制得蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）。

1.4.2 原液着色蓝色锦纶6弹力丝的制备工艺

将原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）经第一冷盘、止捻器后至热箱加热，热箱温度为135～195 ℃;再经冷却板冷却后进行假捻，使用巴马格的摩擦锭组式假捻器，采用1-6-1的锭组组合，假捻速比设定在1.40～1.80;再经第二冷盘、第三冷盘进行牵伸，加弹速度为700 m/min，牵伸倍数为1.215～1.338;网络气压为0.5×105～3.5×105 Pa，再经过上油、卷绕制得原液着色蓝色锦纶6弹力丝。

1.5 分析与测试

纤度：采用YG 086型缕纱测长机，参照GB/T 14343—2008《化学纤维长丝线密度试验方法》进行测试。

乌斯特条干值：采用乌斯特Ⅴ型条干仪，参照GB/T 14346—2015《化学纤维长丝电子条干不匀率试验方法电容法》进行测试。

拉伸性能：采用YG 023B-Ⅲ型全自动单纱强力机，参照GB/T 14344—2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》进行测试。

卷曲性能：采用TEXTUREMAT全自动变形纱卷缩试验仪，参照GB/T 6505—2017《化学纤维长丝热收缩率试验方法（处理后）》进行测试。

颜色特征值：采用Datacolor 800超高精度台式分光光度测色配色仪，照明体选用D65光源，測量不同工艺条件下原液着色蓝色锦纶的颜色，得出明度值L、红-绿度a*、黄-蓝度b*、饱和度C、色调角H[4]色度学指标。

2 结果与分析

2.1 牵伸倍数

由表2可知，随着牵伸比增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝的纤度逐渐减小，断裂强度逐渐增大，断裂伸长率逐渐减小，原因在于牵伸比的增大使原液着色蓝色锦纶6弹力丝的取向度增加，高分子排列更有序，分子间作用力增大[5]。随着牵伸比增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝的卷曲收缩率稍有减小，卷曲稳定性与沸水收缩率增大，原因在于随着牵伸比的增大，纤维受到的牵伸作用增强，纤维张力增大，限制了纤维卷曲发展所需的迅速位移，纤维的卷曲较紧密，原液着色蓝色锦纶6弹力丝弹性较好。由表3可知，与原液着色蓝色锦纶6预取向丝相比，纤维经过加弹后，颜色明度增大，同时向绿色与蓝色偏移，色彩较饱和。随着牵伸比的增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝纤度的减小，纤维的明度值有增大趋势，a*有减小趋势，而b*、色调角则无明显变化。表明随着牵伸倍数的增加，纤维受到的牵伸程度增加，使纤维明度均有一定程度的提高，纤维显示的颜色较未拉伸或弱拉伸时亮，同时向绿色偏移[6]。

2.2 假捻速比

由表4可知，随着假捻速比增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝的纤度逐渐减小，假捻速比的增大对纤维的断裂强度、断裂伸长率、卷曲稳定性、沸水收缩率等物理指标影响不大。随着假捻速比的提高，纤维的卷曲收缩率稍有增大，原因在于随着假捻速比的提高，摩擦盘的表面速度增加，传递到丝条的力矩也随着增加，在一定的加弹速度下，丝条的假捻速度增加，丝条蓬松性提高，手感较佳[7]。由表5可知，随着假捻速比的增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝纤度的减小，纤维的明度值有减小趋势，饱和度与色调角有增大趋势，而a*、b*无明显变化。表明随着假捻速比的增加，纤维受到的假捻捻度增加，丝束结合更紧密，呈现的颜色较暗，而色相不发生明显偏移[6]。

2.3 热箱温度

由表6可知，热箱温度对原液着色蓝色锦纶6弹力丝的纤度影响不大。热箱温度在135～190 ℃时，随着温度的升

高，弹力丝的断裂强度和卷曲收缩率先增大后减小，断裂伸长率呈现波动变化。但在热箱温度为165 ℃时，断裂强度、断裂伸长率和卷曲收缩率同时达到最大。随着热箱温度的升高，卷曲稳定性逐渐增大，沸水收缩率逐渐减小，原因在于随着热箱温度的升高，纤维内部大分子的活动能力增强，促使拉伸和变形充分，拉伸和变形的效果显著而持久，纤维弹性较好[8-9]。由表7可知，随着热箱温度的升高，纤维的明度值与饱和度有增大趋势，a*、b*与色调角有减小趋势。表明纤维色度受热箱温度影响较大，且可能会发生色相偏移，为了保证原液着色锦纶6弹力丝色度的稳定，需选择合适的热箱温度[10]。

2.4 网络气压

由表8可知，随着网络气压的增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝的断裂强度和断裂伸长率略有减小，卷曲稳定性和卷曲收缩率减小，沸水收缩率和网络度增大。表明网络气压的增大使原液着色蓝色锦纶6弹力丝的网络点数量和牢度增加，丝条抱合性提高。当网络气压由0.5×105 Pa增大至1.5×105 Pa时，网络数迅速增加;网络气压继续增大至3.5×105 Pa时，网络度不再增加。原因在于网络气压增加，喷射气流对丝条的撞击增加，丝条产生的高频振动频率增加，丝束的交缠抱合作用增强，丝条的网络度随之增加[11];压力增加到1.5×105 Pa后，丝条的高频振动频率接近临界值，因而网络度的增加缓慢，直至平衡，此时继续增加网络气压不仅不能增强网络效果，反而会引起丝条被吹断，造成毛丝。由表9可知，随着网络气压的增大，纤维的明度值和饱和度均下降，色调角无明显变化，a*逐渐增大，纤维颜色向红色偏移，b*略有降低，纤维颜色向蓝色偏移。表明在一定范围内，随着网络压力的增大，原液着色蓝色锦纶6弹力丝的网络数增加，且网络结点的牢度更高，即纤维抱合更紧密，导致纤维的明度值和饱和度下降，纤维颜色变暗变深。

3 结 论

采用原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）为原料制备原液着色蓝色锦纶6弹力丝（70 dtex/24 f），纤维经过加弹后，断裂强度增大，断裂伸长率减小，颜色明度增大，向绿色与蓝色偏移，色彩饱和。不同牵伸倍数、假捻速比、热箱温度、网络气压下原液着色蓝色锦纶6弹力丝的物理性能与颜色均有不同程度的变化。

1） 采用原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）为原料制备原液着色蓝色锦纶6弹力丝，工艺条件为牵伸倍数1.338、假捻速比1.8、热箱温度165 ℃、网络气压0.5×105 Pa时，获得原液着色蓝色锦纶6弹力丝断裂强度、卷曲收缩率、卷曲稳定性较高，物理性能较优。

2） 原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）加弹过程中，牵伸倍数与假捻速比主要影响原液着色蓝色锦纶6弹力丝的明度值和饱和度，对色相影响不大。

3） 原液着色蓝色锦纶6预取向丝（87 dtex/24 f）加弹过程中，热箱温度和网络气压对原液着色蓝色锦纶6弹力丝的色相影响较大，为了保证原液着色锦纶6弹力丝色度的稳定，需选择合适的热箱温度和网络气压。

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