郭永強(qiáng)，崔 河，李東波

（山東省化學(xué)纖維研究所，山東 濰坊 261036）

用復(fù)合紡絲超細(xì)纖維為原料生產(chǎn)的面料廣泛應(yīng)用于清潔布、毛巾布、桃皮絨、燈芯條等，用其制成的服裝具有更優(yōu)異的防水透濕和保暖效果，同時(shí)抗菌防疫形勢下人們對抗菌纖維制品的需求和對產(chǎn)品舒適性要求也不斷提高。新型抗菌滌錦復(fù)合超細(xì)纖維將抗菌母粒、PET、PA原料通過復(fù)合紡絲的工藝技術(shù)，制得具有良好抗菌持久性的抗菌滌錦復(fù)合超細(xì)纖維。作為新一代醫(yī)衛(wèi)使用的新材料，主要應(yīng)用于抗菌除臭功能的浴巾、毛巾、床上用品、口罩等產(chǎn)品以及醫(yī)用防護(hù)用品的開發(fā)。

1 試驗(yàn)原料與工藝設(shè)備

1.1 試驗(yàn)原料指標(biāo)

恒逸 PET 切片的指標(biāo)如表1所示 。

表1 恒逸PET切片指標(biāo)

抗菌母粒切片指標(biāo)如表3所示。

表3 抗菌母粒切片指標(biāo)

1.2 生產(chǎn)設(shè)備

干燥設(shè)備：鄭州中原BM-400型。

紡絲機(jī)卷繞機(jī)：上海金瑋JW-100型。

母粒干燥裝置：高效除濕熱空氣循環(huán)式干燥系統(tǒng)。

母粒添加裝置：質(zhì)量式計(jì)量注射機(jī)JCW2-203-10-0型。

加彈機(jī)：宏源H7。

滌錦復(fù)合絲的主要生產(chǎn)過程如圖1所示。

圖1 滌錦復(fù)合絲的生產(chǎn)過程

力寶龍PA6切片指標(biāo)如表2所示。

表2 力寶龍PA6切片指標(biāo)

1.3 主要生產(chǎn)工藝參數(shù)

抗菌復(fù)合超細(xì)纖維生產(chǎn)主要工藝參數(shù)如表4所示。

表4 抗菌復(fù)合超細(xì)纖維工藝參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌母粒的添加比例與抗菌效果檢測

抗菌超細(xì)纖維母粒，采用高效銀系抗菌劑、樹脂載體、分散劑等多組分復(fù)配而成，既要求有良好的均勻分散性，又要求有良好的耐熱穩(wěn)定性，因此，多組分的配伍性極為重要。通過實(shí)驗(yàn)，采用二次分散的抗菌劑粒徑在0.6μm以下，可紡性良好。抗菌母粒添加比例為2.5%-3.5%[1]，可獲得優(yōu)異的抗菌性能 。抗菌滌錦復(fù)合超細(xì)纖維的性能指標(biāo)見表5。

表5 抗菌滌錦復(fù)合超細(xì)纖維性能指標(biāo)

2.2 抗菌母粒的干燥與添加方式

高速紡絲對切片干燥要求很高，若含水率高，影響紡絲的正常進(jìn)行，造成飄絲、斷頭，實(shí)驗(yàn)中采用烘箱干燥的方式，干燥效果不穩(wěn)定，最終采用特制高效除濕熱空氣干燥及質(zhì)量式計(jì)量注射機(jī)的方式，保證了干燥效果和高速紡絲的穩(wěn)定性。[2]

2.3 紡絲和熔體溫度的設(shè)定

生產(chǎn)中采用了“米字型”和“橘瓣型”兩種形式的組件，從切斷截面看，滌/錦復(fù)合絲兩種組分之間有明顯的界面，界面處的兩種組分的表層分子之間通過相互滲透粘結(jié)形成一定的結(jié)合力，并且使兩種組分在紡絲過程中能夠粘結(jié)在一起，但是在后續(xù)的染整加工剝離開纖時(shí)又能夠順利分開。如果兩者之間的結(jié)合力過大，在剝離開纖時(shí)容易出現(xiàn)單絲分散不開，影響復(fù)合超細(xì)纖維的物理指標(biāo)和染色均勻性等性能，如果兩者之間的結(jié)合力過小，后續(xù)的加彈或者織造過程中，在機(jī)械也會出現(xiàn)提前剝離開纖產(chǎn)生毛絲，影響加工質(zhì)量，而且也會因?yàn)閺?fù)合超細(xì)纖維的部分提前開纖而出現(xiàn)染色不勻。兩種組分之間的結(jié)合力大小主要是由紡絲時(shí)組分的熔體粘度高低以及組件壓力的大小決定的。如果兩種組分的熔體溫度設(shè)置偏低，則熔體粘度偏高，滌/錦兩部分的熔體分子的界面滲透就不完全，兩者之間的粘結(jié)力不強(qiáng)，后加工過程中就容易提前剝離開纖，影響加工質(zhì)量；相反兩種組分的熔體溫度如果設(shè)置偏高，則熔體粘度偏低，兩部分熔體造成過量滲透，過強(qiáng)的結(jié)合力使復(fù)合纖維的后加工難以順利的剝離開纖，織物染色后就會出現(xiàn)深淺條紋的色差絲，因此在生產(chǎn)過程中要求控制兩種組分的熔體粘度盡可能接近。同時(shí)由于第三組分抗菌母粒的加入，對熔體的流動性和粘合力也有較大的影響，通過采用特制的高效除濕熱空氣干燥裝置，控制抗菌母粒穩(wěn)定的含水率，采用質(zhì)量式計(jì)量注射機(jī)準(zhǔn)確計(jì)量并輔助攪拌的方式，在PET組分中計(jì)量加入抗菌母粒。經(jīng)過不斷調(diào)整，最終確定采用 PET 熔體溫度 280℃-285℃，PA 熔體溫度 260℃-268℃，紡絲加工過程穩(wěn)定，成品絲的物理指標(biāo)、抗菌效果和染色指標(biāo)均勻性良好。

2.4 復(fù)合箱體的保溫隔熱效果探索

復(fù)合紡絲設(shè)備采用了主、副箱體的方式，配有各自獨(dú)立的熱媒循環(huán)加熱系統(tǒng)，主副箱體中間用保溫板隔開。在實(shí)際生產(chǎn)中螺桿紡絲工藝溫度雖然形成了15℃-30℃的溫差，但是發(fā)現(xiàn)箱體設(shè)備主、副箱體仍然存在較大的溫度干擾，組件后滌/錦溶體溫度實(shí)測差值小于10℃，造成PA熔體粘度較低從而影響纖維截面的粘合穩(wěn)定性，導(dǎo)致不同紡位之間的成品絲之間產(chǎn)生色差。為了保證主、副箱體的隔溫效果，在箱體和保溫管道部分進(jìn)行了保溫隔板的重新改造，保證滌/錦溶體溫度實(shí)測差值大于15℃-20℃，復(fù)合纖維截面清晰穩(wěn)定。同時(shí)在生產(chǎn)過程中，噴絲板板面溫度受到冷卻吹風(fēng)的影響較大，容易出現(xiàn)毛絲和飄絲斷頭，因此在箱體底部加裝了環(huán)冷裝置，設(shè)置環(huán)冷溫度為255℃-260℃，防止了毛絲和飄絲的產(chǎn)生。

2.5 組件壓力的控制

組件使用同心圓雙砂腔，輸送的PET原料在外圈砂腔，輸送PA熔體在組件內(nèi)圈砂腔。復(fù)合絲的組件和噴絲板是兩種熔體融合紡絲的關(guān)鍵部件，使用的是卡森組件。組件的主、副熔體壓力，使用兩種細(xì)度的金屬砂組合，控制PET 的初始壓力在12Mpa～15Mpa之間，PA的初始壓力在11Mpa～13Mpa之間。PET的組件初始壓力比PA略高 1Mpa～3Mpa，若壓差過大或過小，易出現(xiàn)“滌包錦”或“錦包滌”的現(xiàn)象。

同時(shí)，由于抗菌母粒的加入，對預(yù)過濾器和組件周期也有較大的影響，以正常紡絲組件周期為13-15天計(jì)，加入抗菌母粒后組件更換周期縮短為8-10天。

2.6 熔體管道溫度的控制及熔體停留時(shí)間

如果滌/錦復(fù)合絲熔體在管道中停留時(shí)間過長，粘度下降較大，則會影響紡絲，同時(shí)必須嚴(yán)格控制PET、PA和抗菌母粒的含水率。控制PET干切片的含水≤25ppm-30ppm，切片從螺桿進(jìn)口到噴絲出口的停留時(shí)間≤20min，控制PA干切片的含水≤50ppm，可以滿足生產(chǎn)要求。PA在復(fù)合纖維中所占的比例較小，纖度更細(xì)，停留時(shí)間過長對紡絲的影響更大，生產(chǎn)中降低PA 螺桿的各區(qū)溫度大約 8℃～11℃，并采用從低到高的方式，使PA 熔體在進(jìn)入主箱體后不會馬上升到較高的溫度，從一定程度上緩解了高溫氧化和降解現(xiàn)象。因此生產(chǎn)過程中的PA設(shè)定溫度較低，聯(lián)苯循環(huán)系統(tǒng)采用了低溫聯(lián)苯循環(huán)加熱的效果較好。

2.7 滌/錦復(fù)合纖維截面形狀的選擇

滌/錦復(fù)合纖維的截面形狀通常有兩種，一種為“米”字形截面，另一種為“橘瓣”形截面[3]。 相比較“米”字形截面，“橘瓣”形復(fù)合纖維由于PET和PA兩種組分全部分開，所以織物的手感比較豐滿、柔軟。PA的含量相對偏高一些，有利于開纖和改善手感，選擇PA的比例在 20 %～30 %比較合適，“橘瓣”形復(fù)合纖維的工藝控制難度相對較大，如熔體溫度設(shè)置不當(dāng)，容易出現(xiàn)低熔體粘度組分在纖維外半徑處包圍住了高熔體粘度組分，從而影響剝離開纖的效果，出現(xiàn)嚴(yán)重的染色不勻。我們生產(chǎn)了“米”字形和“米”字形“橘瓣”形兩種風(fēng)格的抗菌滌/錦復(fù)合纖維產(chǎn)品，根據(jù)需要分別應(yīng)用于多種抗菌清潔和服用用途，“米”字形的質(zhì)量控制相對容易一些，但織物手感不及“橘瓣”形的產(chǎn)品?！伴侔辍毙蔚漠a(chǎn)品在加彈加工中的染色均勻性控制相對較難。

3 結(jié)語

3.1 抗菌超細(xì)纖維母粒，采用高效銀系抗菌劑、樹脂載體、分散劑等多組分復(fù)配而成，采用二次分散的抗菌劑粒徑在0.6μm以下，可紡性好?？咕噶Ｌ砑颖壤秊?.5%-3%?？咕噶５母稍锱c添加采用特制高效除濕熱空氣干燥及質(zhì)量式計(jì)量注射機(jī)的方式，保證了干燥效果和高速紡絲的熔體均勻和生產(chǎn)穩(wěn)定性。

3.2 多組分紡絲，紡絲溫度和熔體溫度的設(shè)定非常關(guān)鍵，確定 PET 熔體溫度 280℃～285℃，PA 熔體溫度 260℃～268℃，紡絲加工過程穩(wěn)定，成品絲的物理指標(biāo)、抗菌效果和染色指標(biāo)均勻性良好。

3.3 為了保證本生產(chǎn)設(shè)備的隔溫效果和防止毛絲、飄絲的產(chǎn)生，箱體部分進(jìn)行了保溫隔板的改造，同時(shí)加裝了環(huán)冷裝置。

3.4 組件的主副熔體壓力控制，一般PET的初始壓力采用 12Mpa～15Mpa，PA 的初始壓力采用11Mpa～13Mpa。PET的組件初始壓力比PA略高 1Mpa～3 Mpa，若壓差過大或過小，易出現(xiàn)“滌包錦”或“錦包滌”的現(xiàn)象。

3.5 “米”字形的質(zhì)量控制相對容易一些，但織物手感不及“橘瓣”形，“橘瓣”形的染色均勻性控制相對較難。