PET/PA6米字型复合纤维的纺制*

李雪梅，林 海，黄洁希，王增喜，郑建华

（广东省化学纤维研究所，广东广州510245）

科研与实践

PET/PA6米字型复合纤维的纺制*

李雪梅，林 海，黄洁希，王增喜，郑建华

（广东省化学纤维研究所，广东广州510245）

分析探讨了纺制PET/PA6米字型POY复合纤维的生产工艺，组分质量比PET∶PA6为82∶18，结果表明，当纺丝温度PET为285～295℃，PA6为260～270℃，箱体温度为265～292℃，纺丝速度为2 900～3 200 m/min，侧吹风速为0.40～0.65 m/min，风温为18～22℃时，可纺制出性能较好的POY用于后道加工，所得纤维的规格为285 dtex/72 f，断裂强度 (2.3±0.2)cN/dtex，断裂伸长率(135±5)%。

涤锦复合纤维；聚酯；聚酰胺；米字型

复合纤维是将两种或者两种以上成纤高聚物的熔体或者溶液，分别输入同一个纺丝组件，在喷丝孔中汇聚而成为一根纤维[1]。涤锦米字型复合纤维的两种组份分别是涤纶和锦纶，由于PET与PA6相容性差，成品丝经过开纤处理后两组分米字之间会形成微小的裂缝，单丝分割裂离成许多纤度更小的纤维，使成品布料呈现出特殊的风格和手感[2]，同时微缝的存在增大了纤维的表面积，使其具有一定的吸湿排汗性能[3]。目前涤锦米字型复合纤维的生产工艺已经趋于成熟，不同风格用途的产品也十分之多[4]。本试验开发的285 dtex/72 f规格的米字型涤锦复合丝主要用于生产清洁布，本文对其POY生产工艺各个环节的影响因素以及工艺参数的设定进行了分析探讨。

1 试验

1.1 试验原料

福建锦兴集团PET半消光切片，特性黏数0.64 dL/g， 熔点 257℃， 含水率300～400 μg/g；无锡长安高分子材料有限公司PA6半消光切片，特性粘数2.72 dL/g，熔点 226℃，含水率30～50 μg/g；苏州竹本HQ-204型纺丝油剂，配制的油剂质量分数为12%。

1.2 设备仪器

实验中涉及的主要仪器设备如表1所示。

表1 主要仪器设备

1.3 工艺流程及条件

主要的工艺流程如图1所示，主要工艺条件如表2所示。

图1 纺制PET/PA6米字型复合纤维的主要工艺流程

表2 主要工艺条件

1.4 纤维物理性能测试

参照国标中相应纤维性能的测试方法，对所得米字型复合纤维的物理性能分别进行测试，以此对生产工艺的调整提供参考依据，具体如下：参考GB/T14343-2008化学纤维 长丝线密度试验方法对复合纤维的线密度进行检测，以确定纤维的纤度符合预设定值；参考GB/T14344-2008化学纤维 长丝拉伸性能试验方法对复合纤维的断裂强度和断裂伸长率进行检测，以确定预设定干燥工艺和纺丝工艺的合理性；参考GB/T6504-2008化学纤维 含油率试验方法对复合纤维的纺丝油剂含量进行测试，以确保含油率保持在合理区间；参考GB/T6505-2008化学纤维 长丝热收缩率试验方法对复合纤维的沸水收缩率进行检测，以确保纤维的稳定性处于合理区间。

2 结果与讨论

2.1 干燥及预结晶工艺

切片的干燥和预结晶是化纤生产工艺的重要组成部分，切片干燥效果的好坏直接关系到后续纺丝工艺的稳定性及所得产品的质量。若切片干燥不好，过多水份的存在会使聚合物高分子在纺丝过程中发生水解，造成熔体特性黏数降过大，降低聚合物的可纺性和纤维产品的质量，而且过多水份会使单丝中夹带水蒸气，形成 “气泡丝”，引起毛丝和断头，不利于连续性稳定生产[5]。切片中的水份分为自由水和平衡水，自由水是容易脱除的水份，平衡水则是与一定干燥条件相平衡的、不能完全脱除的水份。为了保证纺丝工艺的稳定运行，在高速纺丝中，对于PET切片含水率需低于 30 μg/g，PA6切片含水率低于85 μg/g。除了干切片的含水率外，切片干燥的均匀性也很重要，即要求所有切片经历的干燥历程和时间基本一致[6]。

本试验中PET的干燥采用填充塔连续干燥工艺，干燥介质为露点-82℃的干空气，干燥温度为150～175℃，干燥时间为 7～10 h。PET切片在干燥过程中易发生结块，所以在干燥前对PET切片先进行预结晶，为了防止预结晶中切片的粘连，试验采用气流沸腾的方式来避免粘结，PET切片采用的预结晶温度为150～180℃。

PA6切片由于本身不亲水，其干燥主要用于脱除切片表面吸附的水份，干燥温度为80～100℃，干燥时间为4 h，无需预结晶。

2.2 复合比例及组件的选择

纺制米字型PET/PA6复合纤维过程中两种高聚物复合比例的选择，将直接决定复合纤维的性能、使用风格以及开纤染色。PA6比例越大，复合纤维手感越好，开纤染色越容易，但纤维成本越贵。本试验纺制的米字型PET/PA6复合纤维主要用于生产桃皮绒和清洁布，综合考虑复合纤维的性能、成本、使用因素和纺丝过程的工艺控制可行性，最后选择PET/PA6组分质量比为82∶18，所得米字型纤维的截面图如图2所示。

图2 PET/PA6组分质量比为82∶18的米字型复合纤维截面图

在复合纺丝中，PET和PA6两组分熔体经各自的熔体管路、分别计量后进入纺丝组件至喷丝板，在喷丝板微孔处两组分复合成一根丝，整个流程步骤需十分精密的配合，因而对纺丝组件及喷丝板的精度、密封性要求较高，熔体的分配要均匀一致，工艺的控制要稳定。本试验采用日本Kasen公司圆形上装复合纺丝组件，规格为φ=115 mm、72孔，微孔直径0.3 mm，长径比4.7，试验中A组分 （PET）组件压力控制在17～18.2 MPa，B组分 （PA6）组件压力控制在14～15.6 MPa。

2.3 纺丝温度及侧吹风冷却

为了保证纤维的性能和质量，避免两组分米字型复合纺丝中出现 “并组”现象而使纤维出现弯曲，两种熔体的表观黏度应尽可能相近[7]。纺丝温度的设定不仅要考虑对两组分表观黏度的影响，还要考虑纤维的可纺性的好坏。在高速纺丝中熔体细流自喷丝孔吐出的速度高，在纺程上承受的拉伸倍数大，因此要求熔体具有良好的流动性和均匀性，所以纺丝温度过低易出现毛丝和断头，所得纤维具有较高的强度和较低的伸长；纺丝温度过高时熔体黏度偏低，容易发生热降解，可纺性变坏，影响正常纺丝[6]。

本试验中综合考虑两组分切片的熔点、黏度，经过多次试纺试验，最后选定本试验中PET/PA6米字型复合纤维纺丝条件：A组分（PET）纺丝温度为285～295℃，B组分 （PA6）纺丝温度为260～270℃，箱体温度为265～292℃时纺丝效果较好。

在高速纺丝中用于冷却的侧吹风，其速度、温度对成品丝质量的条干不均匀度影响较大。风速过小，冷却不充分丝条凝固速度减慢，不利于成品丝质量的稳定；风速变大，丝条快速冷却结晶减少，有利于POY的后加工，但风速太大对丝条的振动增加，振幅达到一定数值传递到凝固区上方使得初生丝条干不匀升高，最终也不利于成品丝质量的提高，同时还应综合考虑冷却风温度对两组分结晶的影响[6]。本试验选用侧吹风风速为0.40～0.65 m/min，风压为450～550 Pa，风压波动△P≤0.5 Pa，冷却风温度为18～22℃时，可以达到较理想的冷却效果。

2.4 纺丝速度

为了有利于后加工，POY纺速的选择应尽量使其具有高取向、低结晶的结构。随着纺速的提高，POY的强度增加，纤维耐摩擦性提高，毛丝和断头减少，有利于提高成品丝的质量，但纺速过高，易发生取向诱导结晶，降低POY后加工性能。因而纺速宜选择在未使POY产生明显结晶的最高纺丝速度内，同时，还应充分考虑到泵供量与纺丝速度的匹配。

本试验纺制POY复合纤维选用的纺丝速度为2 900～3 200 m/min，两组分质量比为PET∶PA6=82∶18，A组分 （PET）的计量泵供量为67.8～74.8 g/min，B组分 （PA6）的计量泵供量为14.9～16.4 g/min，卷绕张力15～19 cN。

2.5 纤维的主要物理性能

本试验纺制的组分比PET∶PA6=82∶18的米字型POY复合纤维，规格为285 dtex/72 f，主要的物理性能指标如表3所示。其中，断裂强度为 (2.3±0.2)cN/dtex，断裂强度CV值为3.25%；断裂伸长率为 (135±5)%，断裂伸长率CV值为1.79%。

表3 PET/PA6米字型POY复合纤维的主要物理性能

3 结论

PET采用填充塔连续干燥工艺，为了防止结块，预结晶采用干空气气流沸腾的方式来破坏粘结。开发的成品丝用于生产清洁布，试验选择的PET/PA6两组分的质量比为82∶18。纺丝温度PET组分为285～295℃，PA6组分为260～270℃，侧吹风速0.40～0.65 m/min，风温18～22℃，纺丝速度2 900～3 200 m/min时，纺丝效果较理想。所得POY纤维的规格为285 dtex/72 f，断裂强度 (2.3±0.2)cN/dtex，断裂伸长率 (135±5)%，含油率 (0.5±0.05)%。

[1] 李雪梅，薛孝川，林海，等.复合纤维材料的研究及发展 [J].化纤与纺丝技术，2017，46（1） :16-21.

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[3] 王海娟，丁文芳，韩国军，等.涤锦剥离型复合丝织物吸湿排汗性能的探讨 [J].中国纤检，2015 （9） :69-71.

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Abstract:Discussed the producing technology of PET/PA6 splitable composite fiber.Results showed that，mass ratio PET∶PA6 was 82∶18，when PET PA6 melt spinning temperature were 285～295℃ and 260～270℃，spinning head temperature was 265～292℃，spinning speed was 2 900～3 200 m/min，side blowing wind speed was 0.40～0.65 m/min，wind temperature was 18～22℃，good performance splitable composite fiber was got， product specification was 285 dtex/72 f， breaking strength was(2.3 ± 0.2)cN/dtex，breaking elongation was(135±5)%.

Keywords:PET/PA6 composite fiber， polyester， polyamide， splitable fiber

STUDY OF PET/PA6 SPLITABLE COMPOSITE FIBER

LI Xue-mei， LIN Hai， HUANG Jie-xi， WANG Zeng-xi， ZHENG Jian-hua
(Guangdong Province Chemical Fiber Research Institute， Guangzhou 510245， China)

TQ342.94

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.001

1672-500X(2017)03-0001-04

2017–07–28

李雪梅 （1987-），女，四川成都人，硕士，工程师，从事功能性化纤材料的研究工作。

广东省属科研机构改革创新领域项目 （2014B070705011）