抗紫外线功能有色涤纶纤维和纱线开发

祝文斌 崔鸿钧

太阳光中的紫外线能促进人体维生素D的合成和抑制病菌、消毒和杀菌，但也能晒黑皮肤，使皮肤出现皱纹，加速老化；紫外线还能使皮肤灼伤，变红，产生水泡，甚至容易使人患上皮肤癌。除此之外，过量的紫外线照射还会使人反应迟钝、注意力不集中、记忆力下降、焦躁、失眠，甚至使人早衰、肌体免疫功能下降，导致白内障等。因此，紫外线过量的防止问题，正日益受到人们的重视，抗紫外线侵袭的纺织品和服装的开发也日益变得重要起来。为解决紫外线对人类影响和提高产品附加值的需要，我们开发了抗紫外线功能纤维，以满足市场需要，增加企业经济效益。本文以墨绿色的抗紫外线功能涤纶纤维为例，探讨抗紫外线功能有色涤纶纤维的色母粒优化设计与选择，纤维和纱线的生产加工及工艺优化，最终实现抗紫外线性能优良、色泽均匀、色牢度好的产品。

1 抗紫外线功能有色涤纶纤维

1.1 色母粒设计

抗紫外线功能有色涤纶纤维，是由聚酯切片加色母粒熔融纺丝加工而成的纤维，其加工方法不仅省略了纱线染色工序，避免了污水排放，改变了传统的有色纱线的加工模式，而且还大大提高了纤维和纱线的抗紫外线能力，具备良好的节能遮阳、阻挡紫外线的效果，能够显著地减少太阳能辐射，隔离阳光创造一个舒适的环境。

在抗紫外线功能有色涤纶纤维的开发过程中，纤维的颜色和抗紫外线性能由色母粒配方所决定。而色母粒的颜色、纺丝性能、最终使用性能等，以及生产成本，均与色母粒的设计有关。因此，为了使抗紫外线功能有色涤纶纤维有良好的抗紫外线和抗日晒性能，延长织物的色牢度和抗紫外线稳定性，在色母粒的设计中尤为重要。

本产品的色母粒配方采用原有的抗紫外线母粒，添加部分光稳定剂、抗氧剂、抗水解剂等，以提高纤维的抗紫外线和耐光等能力。但由于切片共混纺丝对紫外线屏蔽剂等粉体的分散度有一定的要求，其必须符合纺丝工艺要求，不能影响其可纺性；同时，使用的光稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等要求与纤维材料有较好的亲和力和较高的分散温度。以保证添加光稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂后制得纤维的物理机械性能和染色性能不能下降。为此，经过反复多次实验和改进，研究获得墨绿色母粒的配方如表1所示。

表1 墨绿色母粒配方

1.2 纤维生产工艺流程

抗紫外线功能有色涤纶纤维的加工，采用将2种或2种以上具有相溶性的聚合物混在一起进行熔体纺丝的切片共混纺丝加工方法，使纱线具有将紫外线屏蔽剂和耐光剂等均匀分布在相应的纤维上，以获得稳定、持久的抗紫外线和抗日晒功能。抗紫外线功能有色涤纶纤维的切片共混纺丝及短纤维加工生产工艺流程为：

1.3 纤维加工关键技术

1.3.1 切片与色母粒干燥

抗紫外线功能有色涤纶纱线对断裂强度和刚柔性要求很高，且涤纶短纤维的可纺性与切片的含水多少密切相关。如含水率高时，在纺丝温度下，切片大个子的酯键易水解，使其聚合度下降，纺丝就困难，成品丝的质量大大降低；此外，少量水分气化还会造成纺丝断头率增加，使生产无法正常进行。同时，切片与色母粒的干燥，可提高结晶度和软化点。在干燥初期，切片因受热而结晶，结晶度提高至25%～30%，软化点提高至210℃以上，且熔程狭窄，熔体质量均匀。因此，切片和色母粒的充分预结晶干燥很重要。为实现顺利纺丝，确保成品丝质量，一般要求干切片水分在0.01%（常规纺丝）或0.003%～0.005%（高速纺丝）。同时，由于色母粒是由着色剂、光稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和载体等组成，且母粒的软化点较低，干燥温度过高，会引起母粒结块，故应严格控制干燥温度。一般干燥温度宜控制在80～130℃之间，并适当增加母粒干燥时间，将母粒含水控制在规定范围内，保证正常纺丝。

1.3.2 纺丝温度

纺丝温度对纤维的可纺性能以及成品纤维的质量有较大的影响。纺丝温度高，熔体的流动性好，但会加剧熔体水解而使熔体粘度变低；而且母粒中使用的有些着色剂在高温下易升华分解和颜料低分子发生塑化作用，使得熔体粘度也降低，故易造成熔体热降解和喷丝板粘附，使注头和浆块增加，导致成纤困难；因此，确定纺丝温度的原则是在保证熔体流动性的前提下，适当降低纺丝温度，以缓解熔体水解程度和提高熔体的表观粘度，改善可纺性能和初生纤维的拉伸性能。但纺丝温度不能过低，否则熔体粘度会增高，增加熔体在喷丝孔中的剪切力，造成熔体破裂而纺丝困难，并使纤维均匀性变差。因此，抗紫外线功能有色涤纶的纺丝温度应低于常规丝的纺丝温度，一般低3～5℃。而螺杆前区的温度应低3～10℃为宜，以防止色母粒提前熔化，使纤维均匀性变差。

2 抗紫外线功能有色涤纶纱线

2.1 纤维性能特点

抗紫外线功能有色涤纶纱采用1.5 dtex×38 mm的抗紫外线有色涤纶纤维。其具有普通涤纶优异的物理机械性能，强度高、弹性好、抗皱性和尺寸稳定性强，化学稳定性、耐气候性、耐热性能优良，光泽柔和，同时又具有遮蔽紫外线的特殊功能。抗紫外线功能有色涤纶纤维的性能，经测试它的主要物理性能如表2。

表2 纤维物理性能

2.2 纺纱工艺流程

抗紫外线功能有色涤纶纱线的生产工艺流程为：

A002D型抓棉机—→A006B型混棉机—→A036C型梳针开棉机—→A092A型双棉箱给棉机—→A076C型单打手成卷机—→A186D型梳棉机—→FA302型并条机（两道）—→A454G粗纱机—→FA506A型细纱机—→意大利萨维奥络筒机—→成包。

2.3 纺纱加工关键技术

2.3.1 清花、梳棉工艺

抗紫外线功能有色涤纶纤维具有整齐度好、含杂少、蓬松、纤维表面柔软光滑等优点，但其抱含力差、质量比电阻大、绝对强度低，加上抗紫外线功能有色涤纶纤维有一定卷曲和含油，纤维间粘连较牢，易缠绕和粘卷。故清花工序采取“多松少打、薄喂多梳、少打多梳、防止粘卷”的工艺原则，并适当提高打手速度。同时，为了减少抗紫外线功能有色涤纶纤维因静电现象严重而带来的不利影响，在抗紫外线功能有色涤纶上喷洒少量抗静电剂和柔软剂，喷洒的量宜控制在0.06%以内，以提高抗紫外线功能有色涤纶纤维的可纺性，避免生产加工过程中静电产生后，纤维经扭结揉搓而产生棉结。

梳棉工艺的配置应本着增加纤维转移，减少纤维受梳理次数和梳理时间为目的。由于抗紫外线功能有色涤纶纤维回潮低，易产生静电现象，加上棉网容易飘浮、下垂、缠绕。故采用“轻定量、低速度、重加压、中隔距、小张力、少损伤”的工艺原则，并采取适当放大刺辊至少漏底的间距和抬高除尘刀高度，放大锡林与盖板间的隔距，同时，适当降低盖板速度，减小上下轧辊与小轧辊之间的压力、罗拉间隔距和等措施，以有利于纤维顺利转移，减少纤维充塞，保证棉网清晰，生条条干均匀。

2.3.2 粗纱、细纱工艺

为了合理控制牵伸力，并使罗拉握持力与牵伸力相适应，防止细纱牵伸不开出硬头，故粗纱工艺采取“低捻系数、较大后区牵伸、重加压、轻定量、大隔距”的工艺原则。适当降低捻系数，降低细纱牵伸力，使牵伸力与握持力达到平衡，避免细纱出硬头；粗纱的捻系数确定，一般掌握在65～70之间为宜。轻定量不仅可减少细纱机总牵伸倍数和纤维在牵伸运动中的移距偏差，改善纱条光洁度和毛羽。同时，为减小牵伸力，使其与握持力相适应，故应适当放大粗纱后区牵伸倍数，确保纤维在牵伸过程中稳定运动，有利于顺利牵伸须条，避免缠、堵现象而造成成纱质量变差，以提高条干水平。

由于抗紫外线功能有色涤纶纤维在牵伸时牵伸力较大，牵伸效率较低，故细纱工艺应采用较大的罗拉隔距，较重的胶辊加压。同时，为防止出现抗紫外线功能有色涤纶纤维在生产过程中因静电产生而造成绕胶辊和罗拉，生活难做的现象，应适当降低细纱车速，降低捻系数，增大后区牵伸和中后罗拉隔距。在纺纱过程中，由于温度对纺织原料的物理性能和胶辊、罗拉等机物料的影响很大，而抗紫外线功能有色涤纶纤维因吸湿性差，易产生静电而绕胶辊和罗拉，易产生棉结。因此，生产中要控制细纱车间的相对湿度，一般相对湿度控制在65%左右为宜，增加纤维回潮，克服静电对生产的影响，从而达到减少棉结的目的。

3 纱线性能测试

我们采用抗紫外线功能有色涤纶纤维，其规格为1.5d×38㎜，设计生产18 tex纱，纱线性能检测结果如表3所示。

表3 纱线性能检测结果

4 结语

抗紫外线功能有色涤纶纤维和纱线的开发，改变了传统有色纱线的加工模式，提供了一种新的有色涤纶纱线生产加工方法。而其优良的耐光和抗紫外线性能，提高了对紫外线屏蔽能力，从而达到保护人体的目的。因此，随着人们生活水平的不断提高和人们的自我保护意识的增强，抗紫外线产品在国内外的市场需求将进一步扩大。同时，开发抗紫外线纤维及其纺织品，可提高产品的附加价值，增强企业的自身竞争能力，在创造社会效益的同时，也创造良好的经济效益。

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