柯偉斌，江建平，鄭遜潘，陳少群

（廣東蒙泰高新纖維股份有限公司，廣東揭陽(yáng) 515500）

紫外線是波長(zhǎng)為200～400nm的光波，按波長(zhǎng)可分為：短波區(qū)，UVC:200nm～290nm；中波區(qū)，UVB:290nm～320nm；長(zhǎng)波區(qū)，UVA:320nm～400nm。適量的紫外線輻射具有殺菌、促進(jìn)維生素合成的作用。人體接受適當(dāng)?shù)淖贤饩€照射，有利于身體健康，可促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，具有恢復(fù)體力、消除疲勞及對(duì)疼痛癥狀緩解的功能。但是，過(guò)度照射紫外線有加速人體皮膚老化、產(chǎn)生皮膚癌變的可能。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，造成大氣污染、臭氧層空洞的出現(xiàn)，使得紫外線輻射強(qiáng)度大增，危害人們的身體健康。因此，關(guān)于紡織品的抗紫外線功能開(kāi)發(fā)研究，就成為紡織行業(yè)的一項(xiàng)主要課題。20世紀(jì)90年代，就有抗紫外線滌綸產(chǎn)品的研究報(bào)道[1]。

丙綸纖維，也稱為聚丙烯纖維，是由聚丙烯樹(shù)脂為原料的一種合成纖維。丙綸的發(fā)展迅速，1957年由意大利科學(xué)家納塔（Natta）成功研究等規(guī)聚丙烯，1957年開(kāi)始，意大利蒙特卡蒂尼公司（Montecatini）實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。到2017年年底，我國(guó)聚丙烯產(chǎn)能已達(dá)到2 247萬(wàn)噸，同比增加9.02% 。我國(guó)的丙綸產(chǎn)業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大，差別化纖維品種如有色丙綸、異形丙綸、高強(qiáng)丙綸工業(yè)絲、阻燃丙綸、細(xì)旦及超細(xì)旦丙綸等產(chǎn)品的研發(fā)成功并得以產(chǎn)業(yè)化，廣泛的研究證明，丙綸成纖維在服裝領(lǐng)域大有可為。

丙綸纖維具有下列的優(yōu)點(diǎn)：（1）重量輕，丙綸比棉輕40%，比毛輕32%，比滌綸輕30%，是所有合成纖維中比重最輕的；（2）保溫性好，排氣性優(yōu)良，熱傳導(dǎo)系數(shù)低于棉、滌綸、錦綸、毛和腈綸，具有良好的熱絕緣性；（3）丙綸的回潮率低，使其具有良好的芯吸效應(yīng)，對(duì)水無(wú)親和性，人體產(chǎn)生的水分通過(guò)丙綸纖維比通過(guò)其他纖維織物要快而安全，適合做保暖內(nèi)衣；（4）抗水性和抗污性優(yōu)越；（5）抗菌性好，由于丙綸纖維的疏水性，使微生物的生存和繁殖受到抑制[3]。

DTY細(xì)旦丙綸絲具有輕盈透氣、導(dǎo)濕排汗、恒溫保暖、抑菌防臭的性能，適合做成內(nèi)衣褲、T恤服裝、運(yùn)動(dòng)服飾等。但是在夏季，由于臭氧層的破壞，紫外線強(qiáng)度的增大，抗紫外線的開(kāi)發(fā)也是丙綸纖維的重要訴求。

但是，由于普通丙綸織物蠟感強(qiáng)，手感硬，且不易染色，不耐高溫燙熨等缺點(diǎn)，服用價(jià)值不高。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外幾代科研工作者的潛心努力研究開(kāi)發(fā)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單絲纖度（dpf）小于2D時(shí)，丙綸纖維的物理性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，具有良好的服用性能，特別是小于1D時(shí)，服用性能極佳。不少企業(yè)從事細(xì)旦和超細(xì)旦丙綸纖維的開(kāi)發(fā)，研制出單絲纖度為1.5D～2.0D的細(xì)旦丙綸長(zhǎng)絲和細(xì)旦短纖維。隨著化纖行業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新，已研究成功并迅速發(fā)展，進(jìn)入服用市場(chǎng) 。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

聚丙烯切片：T30S，MI為35g/10min；防紫外線聚丙烯母粒，MI為35g/10min。

1.2 儀器與設(shè)備

雙螺桿擠出機(jī)組（CTE50 PLUS）；高速真空干燥機(jī)；POY紡絲機(jī)（JWM65）；日本帝人加彈機(jī)（HDS-EX2）；測(cè)試儀器YG086縷紗測(cè)長(zhǎng)儀；YG023型全自動(dòng)單絲強(qiáng)力機(jī)；UV2 000紫外光老化試驗(yàn)機(jī)；美國(guó)進(jìn)口Q-SUN XE-1-S 氙燈老化試驗(yàn)箱（耐候噴淋型）。

1.3 POY生產(chǎn)工藝流程及參數(shù)

聚丙烯切片 T30S+防紫外線聚丙烯母?；旌显炝！炝８稍铩輻U擠壓熔融→熔體預(yù)過(guò)濾→紡絲→冷卻→過(guò)油→卷繞→后加工（加彈）→檢驗(yàn)、包裝。

具體生產(chǎn)工藝參數(shù)如下：

（1）防紫外線聚丙烯混合切片，在高速真空烘干機(jī)中（80±5）℃烘干，干燥時(shí)間應(yīng)不少于6h，避免產(chǎn)生氣泡造成斷絲，影響紡絲效果。

（2）由于高速紡絲的熔體自噴絲孔的噴出速度高，在紡程上承受的拉伸倍數(shù)高，因此，要求熔體有良好的流動(dòng)性和均勻性。若溫度太低，熔體流動(dòng)性和均勻性差，容易造成毛絲和斷頭，而且纖維結(jié)構(gòu)的取向部穩(wěn)定，易造成回縮抱筒，不能正常生產(chǎn)。紡絲溫度過(guò)高，則冷卻困難，熔體沒(méi)有充分凝固，經(jīng)過(guò)絲路上的油嘴時(shí)，容易磨損積聚成聚合物顆粒，并順著絲束帶到導(dǎo)絲鉤上，易造成斷絲、纏輥等現(xiàn)象。紡絲溫度如表1所示。

表1 150dtex/96f紡絲溫度

（3）冷卻過(guò)程由側(cè)吹風(fēng)完成，風(fēng)速為0.5m/s～0.7m/s,風(fēng)溫為（15±2）℃。

丙綸具有較大的比熱容，由于功能粒子的加入進(jìn)一步增大了熔體的比熱容，并且高速卷繞絲束在冷卻風(fēng)道的停留時(shí)間短，為確保絲條的冷卻效果，得到均勻的絲束，冷卻速度要快，風(fēng)溫要比普通常規(guī)絲低2℃~3℃。若纖度較細(xì)，風(fēng)速宜偏低，反之則偏高。

（4）油劑濃度12%，上油率0.5%～1.0%。

為了減少側(cè)吹風(fēng)對(duì)絲束的擾動(dòng)，減小條干不勻率，在保證冷卻效果的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量提高紡絲絲束的上油位置，采用雙面上油系統(tǒng)。

（5）熱輥溫度（110±10）℃，卷繞頭速度21500m/min～2 800m/min,卷繞角度 7° ～8°。

隨著紡絲速度的提高，纖維強(qiáng)度提高，伸長(zhǎng)下降，容易造成纖維結(jié)構(gòu)的局部破壞，不利于加彈DTY，因此，熱輥溫度不能太高，紡絲卷繞速度應(yīng)控制在3 000m/min以下。

1.4 DTY生產(chǎn)工藝

1.4.1 第一熱箱溫度

第一熱箱溫度又稱變形溫度。溫度比較低時(shí)，拉伸時(shí)易造成絲束單絲斷裂，強(qiáng)度下降；溫度過(guò)高，易造成絲束發(fā)生軟化，粘連，斷裂強(qiáng)度下降，發(fā)生緊點(diǎn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，150dtex/96f,在140℃時(shí)，斷裂強(qiáng)度2.78cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率35.27%，外觀有毛絲；在150℃時(shí)，斷裂強(qiáng)度2.91cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率38.37%，外觀良好。所以，第一熱箱的溫度應(yīng)選擇在（150±5）℃。

1.4.2 第二熱箱溫度

第二熱箱溫度在110℃時(shí)，斷裂強(qiáng)度2.88cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率37.07%起不到松弛纖維內(nèi)應(yīng)力的作用，絲束松散，抱合性差；在130℃時(shí)，絲束內(nèi)應(yīng)力徹底釋放，斷裂強(qiáng)度2.96cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率39.53%。所以，第二熱箱的溫度應(yīng)選擇在（130±5）℃。

2 檢測(cè)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)ISO 150—B04—1994[5]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件

氙燈光強(qiáng)1.1J/m2，傳感器420nm,標(biāo)準(zhǔn)黑板溫度63℃。

3 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)250h后，斷裂強(qiáng)度達(dá)到92.22%，斷裂伸長(zhǎng)率減小4.36%；實(shí)驗(yàn)500h后，斷裂強(qiáng)度達(dá)到85.08%，斷裂伸長(zhǎng)率減小7.58%；實(shí)驗(yàn)1 000h后，斷裂強(qiáng)度達(dá)到72.54%，斷裂伸長(zhǎng)率減小11.68%。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 DTY長(zhǎng)絲

表2 氙燈抗老化檢驗(yàn)結(jié)果

表3 150dtex/96f細(xì)旦丙綸DTY主要物理指標(biāo)檢測(cè)[6]

4 結(jié)語(yǔ)

將防紫外線母粒與聚丙烯切片共混造粒，制成防紫外線聚丙烯切片，充分干燥，嚴(yán)格控制紡絲溫度、側(cè)吹風(fēng)、紡絲油劑，以及卷繞成型工藝的控制調(diào)整，所生產(chǎn)的防紫外線抗老化丙綸DTY長(zhǎng)絲產(chǎn)品的抗老化效果，斷裂強(qiáng)度在250h后達(dá)到92.22%，在500h后達(dá)到85.08%，1 000h后仍然達(dá)到72.54%，防護(hù)效果良好。