劉 蓉，龔劍兵，張 偉，張國偉

（1.江蘇文鳳化纖集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226600；2.南通大學(xué)，江蘇 南通 226019）

近年來，紡織面料逐漸往質(zhì)地輕薄、功能多樣的方向發(fā)展[1]，超薄、輕質(zhì)、親膚、柔軟、抗菌的織物越來越受到消費(fèi)者的青睞。輕薄面料的生產(chǎn)需要以超細(xì)纖維為原料，目前我國超細(xì)纖維產(chǎn)品主要是滌綸和丙綸，極少有錦綸超細(xì)纖維。

錦綸超細(xì)纖維由于線密度低、比表面積大，制得的織物具有輕薄、光澤柔和、柔軟親膚等特殊的外觀和手感，迎合了人們對服飾美觀舒適的要求，其服用性遠(yuǎn)高于滌綸和丙綸等合成纖維[2]。5D/3F功能性錦綸超細(xì)纖維是一種較為新型的錦綸長絲，其制品具有輕薄柔軟、親膚、高柔韌性、透氣透濕、抗菌防螨等功能，在內(nèi)衣、運(yùn)動服、絲襪等產(chǎn)品的應(yīng)用日益廣泛。

1 原料與設(shè)備

1.1 原料

尼龍6切片（江蘇永通新材料科技有限公司），型號：PA6 FD（全消光），相對黏度：2.500±0.015，含水率：≤6×10-4，可萃取物：≤0.6%，無油絲RV：2.55±0.02；油劑（竹本油脂株式會社），型號：F6258，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：10%。

1.2 儀器與設(shè)備

儀器如表1所示。

2 技術(shù)方案

2.1 工藝路線

以錦綸6切片、油劑等為原料，在超細(xì)旦FDY生產(chǎn)線上紡制5D/3F錦綸超細(xì)纖維，工藝流程如圖1所示。

2.2 設(shè)備及技術(shù)改造

（1）通過對料倉和螺桿進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，使其具有較高的除氣體雜質(zhì)的效率，使氧化降解減少到最?。槐苊馇衅腿垠w被空氣氧化，保證后道紗線的染色質(zhì)量。

（2）通過對熔體管道的改進(jìn)，熔體管道要求熔體到每個紡絲位的滯留時間、溫度、流動速率和壓力均勻一致，不得有滯留點和死點。一方面減少管道長度，減少熔體在輸送過程中裂解為低聚物；另一方面使熔體輸送管道等長，避免熔體在熔體管道中停留時間不勻的問題，進(jìn)一步保證熔體質(zhì)量。

（3）采用低溫紡絲加工工藝技術(shù)，減少螺桿內(nèi)聚酰胺6熔體低聚物的形成以及縮聚反應(yīng)速率，縮小聚酰胺6熔體的分子量分布范圍，提高了超細(xì)纖維的熔體質(zhì)量。

（4）通過改進(jìn)組件噴絲孔的長徑比為3.8和圓底型的組件，盡量多地釋放纖維在噴絲孔熔體擠出時的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而減小卷繞卷取時絲餅對紙管的壓力，提高絲餅的滿卷率，提高可紡性。

（5）通過電儀控制線路改造，對紡絲計量泵與卷繞的主網(wǎng)絡(luò)器的開關(guān)進(jìn)行了信號關(guān)聯(lián)，采用計量泵高低速的設(shè)置，具體為斷絲、網(wǎng)絡(luò)器關(guān)閉狀態(tài)下，計量泵為高速運(yùn)行，掛絲生頭、網(wǎng)絡(luò)器自動開啟后，計量泵緩慢跳轉(zhuǎn)到正常生產(chǎn)速度，有效提高了生頭效率。

2.3 工藝設(shè)計優(yōu)化

2.3.1 紡絲溫度及側(cè)吹風(fēng)溫度確定

由于單纖維直徑較細(xì)，紡絲溫度和側(cè)吹風(fēng)溫度對絲束的影響較大，通過在不同紡絲溫度下進(jìn)行紡絲，統(tǒng)計斷頭次數(shù)，結(jié)果如表2所示。

表2 不同紡絲溫度下的斷頭次數(shù)

同時，還研究了不同側(cè)吹風(fēng)溫度對斷頭次數(shù)的影響，結(jié)果如表3所示。

表3 不同側(cè)吹風(fēng)溫度下的斷頭次數(shù)

若側(cè)吹風(fēng)溫度過低，絲條從噴絲板擠出后驟然冷卻，單絲的軸向溫度梯度增加，流動形變區(qū)縮短，絲條的牽伸受限。側(cè)吹風(fēng)壓450 Pa、側(cè)吹風(fēng)濕88%、側(cè)吹風(fēng)溫17 ℃、露點溫度17 ℃、風(fēng)速0.45 m/s，使絲條斷頭次數(shù)較少、纖度更均勻。

2.3.2 高張力卷取措施

超細(xì)纖紡絲卷繞不適宜低張力卷取，若按照常規(guī)絲束0.12～0.15倍旦數(shù)的方式確定卷繞張力數(shù)值，則無法正常生產(chǎn)，最終將5D/3F的卷取張力控制在2.0 g左右。為了提高滿卷重量，除了將原先的紙管外徑由138 mm增加至140 mm，原紙管抗壓強(qiáng)度由250 kg提高到330 kg外，還通過采用組件噴絲孔“長徑比3.8”和“圓底型”的組件，從而減小卷繞卷取時絲餅對紙管的壓力，提高滿卷率。

2.3.3 計量泵高低速自動轉(zhuǎn)化裝置

為提高生頭成功率，將紡絲泵與卷繞網(wǎng)絡(luò)器進(jìn)行信號關(guān)聯(lián)，在斷絲狀態(tài)下計量泵高流量運(yùn)行，生頭后緩慢降至正常轉(zhuǎn)速，大大減少了生頭時間，提高了生產(chǎn)效率。

2.3.4 低表面能上油工藝

超細(xì)纖維紡絲上油相比于正常的細(xì)旦絲上油量少65%，且使用的油劑泵規(guī)格也偏小，出油量為0.03 mL/r，油劑在油劑管路流動過程中阻力較大。為了克服油劑泵轉(zhuǎn)速過少，油劑輸送不暢導(dǎo)致上油不勻的弊病，添加了DY-ET水溶性有機(jī)硅（添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.9%），使上油油劑表現(xiàn)為低表面能，油劑在管道里輸送更加順暢，上油效果好。

2.3.5 抗菌抗紫外功能改性

通過計算機(jī)自動控制裝置，在螺桿擠出機(jī)前端加入具有抗菌抗紫外功能的ZYW氧化鋅作為“防紫外+抗菌”多功能添加劑（如用有光切片紡制，則混合添加ZnO及TiO2），最終確定ZYW氧化鋅粒子的摻雜比例在1.0%左右可達(dá)到較優(yōu)的抗菌和防紫外線效果。

經(jīng)工藝優(yōu)化后，制成的5D/3F錦綸6功能性超細(xì)纖維產(chǎn)品，經(jīng)國家紡織制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試表明：紫外線防護(hù)系數(shù)（Ultraviolet Protection Factor，UPF）實測156；抑菌率指標(biāo)“三大常見細(xì)菌”實測值≥99。

3 技術(shù)先進(jìn)性

2019年1月，5D/3F錦綸功能性超細(xì)纖維技術(shù)經(jīng)中國紡織工業(yè)聯(lián)合會組織的院士專家鑒定，總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平[3]。

4 結(jié)語

（1）利用國際先進(jìn)的超細(xì)旦卷繞機(jī)（AT i-II615R/8），配套國產(chǎn)多功能紡絲機(jī)可以順利紡制5D/3F功能性錦綸超細(xì)纖維。

（2）通過工藝優(yōu)化，如低溫紡絲、低表面能上油、計量泵高低速自動轉(zhuǎn)化等技術(shù)，攻克了超分散納米材料制備和無機(jī)雜化添加技術(shù)難題，實現(xiàn)超細(xì)高性能錦綸絲的制備，滿足了部隊作訓(xùn)服、消防服等防護(hù)服內(nèi)層材料由于穿著時間較長不易清洗，要求其具有抗菌防螨、抗紫外線、抗老化及親膚等的要求。