孫偉辰

（蘇州寶麗迪材料科技股份有限公司，江蘇蘇州 215144）

隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)纖維已經(jīng)不再滿足于不同的色彩，更多地青睞于在色彩的基礎(chǔ)上，纖維具有一定的功能性。就纖維來(lái)說(shuō)，色彩和功能性兩者復(fù)合已經(jīng)成為趨勢(shì)之一。

纖維用色母粒及功能母粒是指在纖維紡絲過(guò)程中通過(guò)添加色母?；蚬δ苣噶?，賦予纖維不同的色彩以及功能性的一種塑料半制品[1]。賦予纖維色彩以及功能性的傳統(tǒng)方式是通過(guò)印染后整理，這種方法存在能耗高、廢水多、功能性不持久等問(wèn)題。使用母粒的方式可以有效解決這些問(wèn)題，并且流程簡(jiǎn)單，環(huán)境污染少。

但是，母粒添加到聚酯載體中進(jìn)行紡絲也存在很多挑戰(zhàn)性。一方面，母粒已經(jīng)經(jīng)過(guò)一次高溫加工過(guò)程，如果粘度沒控制好，添加到聚酯載體中會(huì)造成整個(gè)體系分子量的不均一，大大影響聚酯的可紡性。另外，母粒中添加色粉或功能性粉體，隨著粉體量的增加，分散難度會(huì)不斷提高。如果這些粉體沒有被有效分散，也會(huì)造成可紡性差等問(wèn)題[2]。

高濃度色母?；蚬δ苣噶Ｔ谏a(chǎn)應(yīng)用上具有很多優(yōu)點(diǎn)。母粒濃度高，那相應(yīng)的母粒添加量就會(huì)降低，可以有效提高纖維可紡性。由于母粒濃度高，其運(yùn)輸成本以及倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存成本也會(huì)相應(yīng)減少。但是母粒濃度高，色粉及功能粉體在聚酯中分散就更難，兩者復(fù)合，難度會(huì)進(jìn)一步增加[3]。聚酯大紅纖維是目前纖維市場(chǎng)上比較受歡迎、需求量也比較大的彩色纖維?？咕w維在襪子、內(nèi)衣等服裝家紡面料上應(yīng)用廣泛，添加了抗菌材料的纖維抗菌、防臭功能提升顯著[4]。兩者結(jié)合的纖維具有廣闊的市場(chǎng)前景。因此，制備纖維用高濃度大紅抗菌母粒具有實(shí)際意義。

本課題根據(jù)要制備高濃度、高色牢度母粒的特點(diǎn)，選擇高性能有機(jī)紅顏料作為著色劑，安全可靠、作用持久的銀系無(wú)機(jī)抗菌劑為功能粉劑。采用不同的表征手段對(duì)顏料及抗菌粉進(jìn)行篩選，然后對(duì)制得母粒進(jìn)行性能測(cè)試，旨在探索出制備纖維用高濃度彩色抗菌母粒的合適條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與設(shè)備

1.1.1 原料

紡絲級(jí)PET半消光切片（江蘇恒力集團(tuán)），PBT切片（儀征化纖），無(wú)機(jī)銀系抗菌粉1F(上海潤(rùn)河納米材料有限公司)，紅顏料138A(巴斯夫公司)。

1.1.2 設(shè)備

高速混合機(jī)（張家港市億利機(jī)械有限公司，SHR-300），雙螺桿擠出機(jī)（南京瑞亞擠出機(jī)械制造有限公司，TSE-52，螺桿公稱直徑：52mm，螺桿長(zhǎng)徑比L/D=48），粘度儀（上海思爾達(dá)科學(xué)儀器有限公司，JWC-32C），單螺桿擠出機(jī)（南京杰亞擠出裝備有限公司，SJ-25），高速電腦加彈機(jī)（浙江越劍機(jī)械制造有限公司，YJ800M），全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)（安丘市宏光紡織儀器有限公司，YG029A），注塑機(jī)（寧波雙馬機(jī)械，BLA-1158），掃描電鏡（日本日立公司，SEM：S-4700），激光粒度分析儀（英國(guó)馬爾文儀器公司，Masterszier 3000）。

1.2 樣品制備

1.2.1 高速混合機(jī)

使用高速混合機(jī)將預(yù)先磨好的PET切片粉、PBT切片粉、顏料功能粉、抗菌粉，按一定比例混合均勻。分別制取顏料加抗菌劑總含量30%、40%、50%三種大紅抗菌混合物料。

1.2.2 雙螺桿擠出機(jī)

使用雙螺桿擠出機(jī)將混勻的物料分別熔融擠出造粒，制得顏料加抗菌劑總含量30%、40%、50%三種大紅抗菌母粒。

1.3 原料及樣品測(cè)試

1.3.1 色粉微觀形態(tài)

使用掃描電鏡SEM觀察大紅顏料的微觀形態(tài)。

1.3.2 色粉及抗菌粉顆粒的粒徑分布

使用激光粒度分析儀檢測(cè)色粉及抗菌粉顆粒的粒徑分布。以上兩個(gè)測(cè)試用來(lái)篩選原料粉體。

1.3.3 大紅抗菌母粒特性黏度測(cè)試

使用粘度儀測(cè)試母粒的特性黏度，在生產(chǎn)中通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)工藝，控制母粒的黏度降來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3.4 大紅抗菌母粒過(guò)濾性能測(cè)試

使用單螺桿擠出機(jī)，螺桿公稱直徑30mm，測(cè)試母粒的過(guò)濾性能，過(guò)濾性能的好壞直接影響母粒的可紡性[5]。

1.3.5 大紅抗菌纖維的斷裂強(qiáng)度測(cè)試

使用蘇州寶麗迪POY紡絲實(shí)驗(yàn)機(jī)和高速電腦加彈機(jī)紡制大紅抗菌纖維。使用全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)測(cè)試添加母粒紡絲后大紅抗菌絲樣的斷裂強(qiáng)度。

1.3.6 母粒紡絲所織大紅抗菌襪帶的高溫色牢度測(cè)試

使用熨燙升華色牢度儀測(cè)試母粒紡絲所織襪帶的耐高溫變色、沾色牢度，測(cè)試方法為ISO105-X11。常規(guī)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為200℃下，經(jīng)過(guò)15s。再次實(shí)驗(yàn)條件提高為熱壓200℃，60s。POY紡絲實(shí)驗(yàn)機(jī)（Φ35螺桿、Φ45螺桿）模擬測(cè)試色粉在紡絲過(guò)程中的耐熱性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 色粉的微觀形態(tài)和粒徑分布

紅顏料138A色粉的微觀粒子狀態(tài)呈規(guī)則的圓形顆粒狀，粒徑在200nm～300nm?？咕蹌?F的微觀形貌呈不規(guī)則顆粒狀，粒徑在1um～3um。顏料色粉掃描電鏡（SEM圖）見圖1。

圖1 顏料色粉掃描電鏡（SEM圖）

紅顏料138A及無(wú)機(jī)抗菌粉1F的分布相對(duì)較窄，沒有明顯大顆粒存在，可以用來(lái)實(shí)驗(yàn)細(xì)旦大紅抗菌纖維，見圖2。

圖2 粒徑分布

2.2 母粒的過(guò)濾性能和特性粘度

母粒測(cè)過(guò)濾值時(shí)的工藝參數(shù)見表1。按表1工藝測(cè)得的不同總含量的抗菌色粉制得的大紅抗菌色母粒壓濾值見表2。

表1 過(guò)濾值（FPV值）測(cè)試條件工藝

表2 顏料抗菌劑總含量不同的大紅抗菌母粒過(guò)濾值和特性黏度

測(cè)試時(shí)，若母粒中的抗菌色粉含量不同，通過(guò)調(diào)整測(cè)試母粒添加比例，最終測(cè)試時(shí)抗菌色粉在整個(gè)體系中的含量是相同的，都是7.5%。從測(cè)試得到的FPV值數(shù)據(jù)來(lái)看，大紅抗菌-30%母粒FPV值最小，大紅抗菌-40%母粒FPV次之。大紅抗菌-50%母粒母粒最大。這說(shuō)明，隨著母粒中顏料及抗菌粉含量的增大，分散性也有一定影響。但三種不同含量母粒的壓濾值FPV相互之間總體相差不大，都較小。母粒分散是可以的，所選顏料與抗菌粉體合適。

2.3 高溫色牢度測(cè)試

高溫色牢度測(cè)試是先添加大紅抗菌實(shí)驗(yàn)?zāi)噶＿M(jìn)行紡絲，然后織成襪帶測(cè)色。再按照ISO 105 X11標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，將襪帶經(jīng)200℃,熱壓 60s后再測(cè)色，測(cè)出ΔE及變色、沾色評(píng)級(jí)。變色評(píng)級(jí)越高，說(shuō)明顏料的耐溫性越好，沾色評(píng)級(jí)越高，遷移色牢度越好，見表3。

表3 大紅抗菌母粒紡絲后所織襪帶耐熱壓色牢度

從表3來(lái)看，該高濃度大紅抗菌母粒所選顏料的色牢度是可行的。

表4是模擬大紅抗菌母粒紡絲的耐熱性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法是利用兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)紡絲機(jī)，一臺(tái)Φ45螺桿，一臺(tái)Φ35螺桿。 Φ35螺桿紡 200D/96F, Φ45螺桿紡100D/48F,保持單絲纖度不變。兩臺(tái)機(jī)紡絲從進(jìn)料到出料流經(jīng)時(shí)間相差5min。

表4 大紅抗菌母粒紡絲（DTY絲樣）耐熱性（300℃）實(shí)驗(yàn)

從表4的數(shù)據(jù)看，300℃/5min，大紅抗菌母粒的耐熱性是好的。

2.4 耐光色牢度測(cè)試

耐光色牢度測(cè)試是先母粒添加紡絲，然后織成襪帶測(cè)色。按AATCC16.3標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，將襪帶每100h從耐曬儀中取出測(cè)色，與未曬樣對(duì)比測(cè)出ΔE及變色評(píng)級(jí)，變色評(píng)級(jí)越高，說(shuō)明顏料的色牢度越好。大紅抗菌色母粒紡絲后所織襪帶耐曬色牢度見表5。

表5 大紅抗菌色母粒紡絲后所織襪帶耐曬色牢度

2.5 大紅抗菌母粒紡絲紡況及絲樣的斷裂強(qiáng)度

在蘇州寶麗迪公式的POY紡絲實(shí)驗(yàn)機(jī)上紡制123dtex/96f規(guī)格的POY絲，紡絲工藝見表6，連續(xù)紡大紅抗菌-30%母粒，添加量9%；大紅抗菌-40%母粒，添加量6.75%；大紅抗菌-50%母粒，添加量5.4%。

表6 大紅抗菌-50%母粒的紡絲工藝

三種母粒的紡況均很好，沒有飄絲、斷頭。再分別將三種POY加彈，大紅抗菌DTY纖維規(guī)格77dtex/96f(0.8dpf)，粉體含量2.7%。

經(jīng)物理指標(biāo)測(cè)試，三種大紅抗菌DTY的斷裂強(qiáng)度均＞3.0 cN/dtex。大紅抗菌纖維紡況及物理指標(biāo)測(cè)試情況見表7。

表7 大紅抗菌纖維紡況及物理指標(biāo)測(cè)試

2.6 大紅抗菌-50%母粒優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝

大紅抗菌-50%母粒的生產(chǎn)工藝見表8。

表8 大紅抗菌-50%母粒的生產(chǎn)工藝

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)掃描電鏡分析、粒徑分析等來(lái)篩選顏料及無(wú)機(jī)銀系抗菌粉，以及母粒色牢度、可紡性測(cè)試，成功探索出制備纖維用高濃度大紅抗菌母粒的合適條件。測(cè)試數(shù)據(jù)： 聚酯纖維用高濃度大紅抗菌-50%母粒的FPV值為0.073 MPa.cm2/g。在蘇州寶麗迪POY紡絲實(shí)驗(yàn)機(jī)和加彈機(jī)上紡絲加彈。DTY纖維規(guī)格77dtex/96f(0.8dpf)，色含量2.7%。紡況無(wú)飄絲斷頭，可以紡制細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲。經(jīng)物理指標(biāo)測(cè)試, POY纖維斷裂強(qiáng)度2.03cN/dtex ，DTY纖維斷裂強(qiáng)度3.02cN/dtex。經(jīng)第三方SGS檢測(cè)，纖維耐光色牢度6級(jí)，耐洗、耐汗?jié)n、耐干熱色牢度4～5級(jí)，耐干摩擦色牢度4級(jí)。JIS L 1902 定量實(shí)驗(yàn)抗菌性能，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率＞99%。