PA 6 DTY竹节丝生产工艺探讨

张守运，贾 华，左传胜，王翠玲，张雪华，张俊杰，赵 冰

(义乌华鼎锦纶股份有限公司，浙江 义乌 311209)

PA 6 DTY竹节丝生产工艺探讨

张守运，贾 华，左传胜，王翠玲，张雪华，张俊杰，赵 冰

(义乌华鼎锦纶股份有限公司，浙江 义乌 311209)

优化控制纺丝工艺条件，生产聚己内酰胺(PA 6)预取向丝(POY)；然后以PA 6 POY为原料，在德国Barmag公司FK6V-1000型高速拉伸假捻变型机上，控制假捻变形丝(DTY)的生产工艺，生产具有竹节效果的PA 6 DTY竹节丝。结果表明：较低的加工速度及拉伸倍数、较高的热箱温度及D/Y比、合理的超喂率等是生产具有均匀竹节段结构的PA6DTY竹节丝的关键；控制加工速度250～300m/min,拉伸倍数0.80～0.85，热箱温度170～180 ℃,D/Y比为1.65～1.70, 超喂率4.0%～5.8%，可以生产综合性能良好的88dtex/48fPA6DTY竹节丝，纤维具有竹节段和蓬松段交替分布，竹节长度可达2.53cm，织物具有镂空感并且吸湿透气性能好。

聚己内酰胺纤维 假捻变形丝 竹节丝 竹节长度 吸湿透气性能

近年来，随着社会和经济的发展，人们对服装穿着的舒适性和美观度的追求不断提高，纺织和化纤领域不断探索生产差别化和功能性高端服装面料。多年前人们就已开始对化学纤维吸湿透气性进行改善，开发出了涤纶竹节丝，但是涤纶手感硬吸湿性能差。锦纶(PA 6纤维)虽然吸湿性能好，手感柔软，但由于纤维弹性较大，生产具有粗细段结构的难度较大，往往竹节较短或呈点状，长度基本小于0.5 cm,无法形成织物镂空感，且吸湿透气性能较差[1]。作者通过改进PA 6预取向丝(POY)的生产工艺以及优化加弹工艺技术，成功开发出竹节长度和竹节分布可控、竹节长度达3 cm、织物镂空感强、吸湿透气性能好、染色深浅条纹美观的PA 6 DTY竹节丝。

现以88 dtex/48 f PA 6 DTY竹节丝的生产为例，对生产工艺进行探讨分析，供同行参考。

1 试验

1.1 原料

PA 6切片：纤维级，相对黏度2.40，熔点233 ℃，端氨基含量48 mol/t，含水率4 200 μg/g，义乌华鼎锦纶股份有限公司产 。

1.2 主要设备与仪器

螺杆挤出机：长径比为24，德国Leonard公司制；纺丝卷绕机：日本TMT公司制；拉伸假捻变型机：FK6V-1000型高速弹力机，德国Barmag公司制；CZF28-SF-1 压差法微量水分测定仪：北京中西远大科技有限公司制；RS-Ⅲ型喷射式染色机：中国核动力研究设计院第三研究所制；YG023B-Ⅱ型全自动单纱强力机、YG086型缕纱测长机：常州纺织仪器厂有限公司制。

1.3 PA 6 POY的生产

PA 6切片经干燥后，投入料仓，在氮气的保护下通过回转阀的控制和计量进入螺杆挤压机，在螺杆机压机的作用下压缩受热熔融成为熔体，熔体经过预过滤器初步去除杂质，并经计量泵计量后进入纺丝组件，在组建压力以及冷却吹风作用下纺丝成纤，经油嘴上油和预网络器加网后，纤维丝束的集束性、平滑性得到加强，然后进入第一、二导丝辊，然后经过主网络器进行网络，纤维集束性进一步提高，然后经第三导丝辊进入卷绕系统，形成PA 6 POY原丝。

主要纺丝工艺参数如下：PA6切片干燥温度110 ℃、干燥时间9 h，组件起始压力158.0 MPa，滤后压力96.0 MPa，侧吹风温度18 ℃，侧吹风速度0.43 m/s，侧吹风相对湿度90%，纺丝温度256 ℃，联苯温度256 ℃，油剂泵频率22 Hz，纺丝速度4 000 m/min，预网压力0.07 MPa，网络压力0.1 MPa，卷绕角5.0°。

1.4 PA 6 DTY竹节丝的生产

以PA 6 POY为原丝，经过导丝管以及切丝器，然后进入一罗拉，经过热箱上端的止捻器后进入热箱，在热箱内受热拉伸变形及定型后，经过冷却板冷却降温后进入假捻器，进行假捻变形后，先后经过二罗拉、三罗拉以及探丝器，最后经油轮上油后，卷绕成形。POY丝条在一罗拉和二罗拉之间完成拉伸假捻变形及定型，是产品风格形成的关键流程，其中一、二罗拉的速度差，形成对纤维的拉伸；热箱加热为纤维的拉伸变形以及热定型提供热量，拉伸和假捻变形也是产品风格形成的关键，拉伸倍数以及假捻变形D/Y比的选择直接决定了竹节结构是否形成以及分布状况。

拉伸假捻变形主要工艺参数如下：加工速度300m/min，拉伸倍数0.83，D/Y比为1.72，超喂率5.30%， 热箱温度176 ℃，油轮转速为0.2r/min。生产工艺流程见图1。

图1PA6DTY竹节丝生产工艺流程

Fig.1 Flow chart of PA 6 DTY slub yarn production

1.5 分析与测试

力学性能：依据GB/T 14344《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》测试。

染色性能：依据FZ/T 50008《锦纶长丝染色均匀度试验方法》测试。

条干不匀率：依据GB/T 14346—1993《化学纤维长丝电子条干不匀率试验方法》测试。

竹节效果：采用条干不匀率以及竹节长度和个数来宏观反应竹节效果，即条干不匀率可高达20%以上，1.5～3.0 cm的竹节数8～20个/m，表示其具有较好的竹节效果。

2 结果与讨论

2.1 PA 6 POY原丝的质量

PA 6为半结晶物，在纺丝过程中容易结晶，特别是容易发生拉伸诱导结晶[2]，拉伸倍数的波动很难在丝条表观显现，因此其丝条竹节结构比涤纶等较难形成。为增加单丝间的抱合，形成丝条段状光滑竹节结构，在生产PA 6 POY时，降低纺丝速度，降低高聚物大分子取向度和内应力，减缓结晶速度和结晶度[3]，以便在假捻变形加工过程中，经高温受热后，单丝间发生粘连，经假捻变形后形成光滑的竹节段结构；但如果纺丝速度太低，生产成本增加，系统张力偏低，造成丝条运行不稳，断头多，生产效率减低，且升头困难。试验表明，纺丝速度在3 800～4 200 m/min,纤维断裂伸长率控制在70%～80%较为合适，纤维具有较好的可加工性能，且生产稳定，此工艺条件下生产的90 dtex/48 f PA 6 POY质量指标见表1。

表1 90 dtex/48 f PA 6 POY原丝质量指标Tab.1 Quality index of as-spun 90 dtex/48 f PA 6 POY

2.2 假捻变形丝路

DTY机由于锭位多，锭位差异对竹节丝风格均匀性有较大的影响。罗拉、导丝器、假捻器、罗拉皮辊等损坏，以及导丝器、冷却板、假捻器中心偏移或热箱表面结焦等异常问题，都可能使丝条的受热及假捻状态发生变化，从而使产品风格出现差异。特别是由于竹节丝加工工艺特殊，采用较高的热箱温度，在丝条断头时，丝条落在热箱中，易在热箱表面产生熔融结焦，导致丝条运行时张力会发生波动，丝条的受热效果变差，易造成竹节结构变短和竹节分布的变化[4]，成品织物的镂空效果就有所改变，所以为保证产品风格的均匀稳定性，必须加强丝路的检查和控制。

2.3 加工速度

在竹节丝生产过程中，拉伸变形温度相对较高，拉伸倍数较低，系统张力较小，丝条运行相对不稳定，为保证生产运转以及产品风格的均匀稳定，加工速度选择宜偏低。如果加工速度太高，丝条运行不稳，单丝间相互摩擦加大，单丝之间的集束性变差，丝条表面不光滑，丝条竹节结构不明显，而且纤维断裂强度降低，因而成品竹节结构的长度和分布均匀性变差，丝条较为蓬松，成品风格难以满足要求，而且生产断头多，甚至难以正常生产；如果加工速度太低，生产成本增加，而且丝条竹节段结构变得不明显[7]。由表2可知，加工速度为250～300 m/min时，竹节丝生产工况及成品风格较为理想。

表2 加工速度对产品竹节效果的影响Tab.2 Effect of processing speed on slub appearance of products

2.4 热箱温度

热箱温度是生产PA 6 DTY竹节丝的关键。纤维的竹节段结构的形成主要是纤维单丝高温粘连后，经假捻变形加工而形成。热箱温度的高低直接影响着竹节结构的长度和分布状态，如果温度太低，竹节段粗糙，光滑度变差，且竹节变短，个数减少，成品织物的镂空效果变差；但如果温度太高，丝条在假捻器处摩擦力增大，丝条运行不稳，造成断头增加，升头困难，甚至难以维持正常生产[5]。由表3可知，将热箱温度设定在170～180 ℃时，纤维竹节长度为1.5～3.0 cm,分布均匀，成品织物具有较好的镂空外观美感。

表3 热箱温度对产品竹节效果的影响Tab.3 Effect of heater temperature on slub appearance of products

2.5 拉伸倍数

拉伸倍数对PA 6 DTY竹节丝竹节结构的形成和分布影响较大。拉伸倍数增加，丝条系统张力提高，假捻张力和解捻张力均增加[6]，纤维竹节段长度和数量减少，且分布不匀；但如果拉伸倍数太低，容易造成丝条整根僵丝，或竹节段太长，成品织物产生空洞结构，影响美观度，且运行不稳，容易断头[7]。由表4可知，拉伸倍数控制在0.80～0.85时，竹节段结构长度和分布状态较好，成品织物风格美观度较高。

表4 拉伸倍数对产品竹节效果的影响Tab.4 Effect of draw ratio on slub appearance of products

2.6D/Y比

D/Y比的大小直接影响着竹节丝条的整体光滑度和丝束的蓬松性。在一定范围内，D/Y比增加，加捻张力增大，解捻张力减小，丝条的竹节结构变长，竹节个数增加；但如果D/Y太高，解捻张力太小，丝条运行不稳，会造成竹节段变长，而且断头多，丝条残余扭矩增高，难以使用；D/Y比降低，加捻张力减小，解捻张力增大，会导致纤维蓬松度增加，竹节结构段变短甚至消失，竹节个数减少，丝束蓬松，纤维光滑度变差，仿麻效果减弱。从表5可知，D/Y比为1.65～1.70时，竹节丝生产工况以及成品风格较为合适。

表5 D/Y比对产品竹节效果的影响Tab.5 Effect of D/Y ratio on slub appearance of products

2.7 产品质量

PA 6 DTY竹节丝产品风格主要取决于竹节段结构的长短及间距的分布状态。竹节数多，间距短，丝条捻度高时，成品织物的镂空感会好，要求加工速度及拉伸倍数要偏低选择使用，热箱温度及D/Y比偏高使用。由于加工速度较低，纤维生产工况及试用性能较好。PA 6 DTY竹节丝成品主要物理指标见表6。

表6 88 dtex/48 f PA 6 DTY竹节丝的主要物理指标Tab.6 Physical index of 88 dtex/48 f PA 6 DTY slub yarn

3 结论

a. 采用相对黏度为2.4的PA 6切片为原料，合理控制POY纺丝工艺和假捻变形工艺，可以生产出具有竹节段结构的花式竹节的PA 6 DTY，成品织物具有较好的镂空外观美感，仿麻手感以及优异的吸湿透气性。

b. 低纺丝速度、低假捻变形速度、低拉伸倍数、高热箱温度、高D/Y比是生产PA6DTY竹节丝的关键，也是纤维形成竹节段结构部的基础和根本保证。

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ZhangShouyun,TanYankun.Productionprocessof70dtex/36fPA6FDYslubyarn[J].ChinSynFiberInd, 2016, 39(5):63-66.

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上海思尔达科学仪器有限公司 封一

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巴陵石化技术中心分析测试中心 封三

扬州普立特化工技术有限公司 封四

郑州沃华机械有限公司 前插1

苏州中太制机有限公司 前插2

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分公司化工部 后插6

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“讲文明树新风”公益广告 后插10

Discussion of production process of PA 6 DTY slub yarn

Zhang Shouyun, Jia Hua, Zuo Chuansheng, Wang Cuiling, Zhang Xuehua, Zhang Junjie, Zhao Bing

(YiwuHuadingNylonCo.,Ltd.,Yiwu311209)

A polycaprolactam (PA 6) draw textured yarn (DTY) slub yarn was prepared from PA 6 pre-oriented yarn (POY) by rationally control the production processes of PA 6 POY and PA 6 DTY on an FK6V-1000 high-speed draw texturing machine purchased from German Barmag Co.. The results showed that the key to prepare PA 6 DTY slub yarn with uniform slub length was the relatively low texturing speed and draw ratio, relatively high heater temperature andD/Yratioandproperoverfeedratio;thePA6DTYslubyarnof88dtex/48fcouldbeproducedwiththefairlygoodcomprehensivepropertiesundertheconditionsofprocessingspeed250-300m/min,drawratio0.80-0.85,heatertemperature170-180 ℃,D/Yratio1.65-1.70,overfeedratio4.0%-5.8%;theobtainedfiberexhibitedthealternativedistributionofslubsectionandfuzzysectionwiththeslublengthof2.53cm;andthefabricwasopenworkandhadgoodbreathability.

polycaprolactam fiber; draw textured yarn; slub yarn; slub length; breathability

2016-11- 08； 修改稿收到日期：2017- 02- 04。

张守运(1974—)，男，在读博士，高级工程师，主要从事化纤生产管理以及生产技术研究工作。E-mail：Syzhang2008741208@163.com。

浙江省工业新产品开发项目(201605GH083)。

TQ342+.11

B

1001- 0041(2017)02- 0063- 04