低旦锦纶6拉伸变形丝染色均匀性的探讨

低旦(指单丝纤度＜1.1 dtex)锦纶6织物由于具有手感柔软细腻、滑爽丰满、透气性及弹性好等特点，被广泛应用于各种高档面料中，市场附加值高。但由于其单丝纤度小，受原料、工艺参数、环境等影响因素大，易造成结构均匀性差而引起染色不匀率高。因此，如何提高锦纶6低旦拉伸变形丝(DTY)的染色均匀性，降低生产成本，提升产品质量是生产一线不断探索的问题。



1、试验
1、原料及试剂
锦纶6预取向丝(POY)，52dtex/48 f，本公司自产，各项指标如表1所示。酸性蓝AGL染料、中性皂粉清炼液，工业品，新会钜润珠江稠印染有限公司。
2、生产及检测设备
纺丝设备，德国Barmag公司。卷绕设备，日本TMT TW716型卷绕头。加弹设备，意大利RPR3SDY/2E。
瑞士USTER型条干仪，德国FPA—M强伸仪，织袜机，染色机。
3、工艺流程
POY→第一罗拉→热箱→冷却板→假捻器→第二罗拉→上油→卷绕→DTY
4、主要工艺参数范围及指标
后纺加弹主要工艺参数控制如表2所示。
加工所得DTY(规格44dtex/48f)的物理指标如表3所示。
2、结果与讨论
染料分子一般只能渗入到纤维的无定形区进行染色，因此锦纶6 DTY的染色性能不仅与分子结构中端氨基的含量有关，而且与纤维的超分子结构中的取向度和结晶度有关。染色不匀由同一卷装色差及不同卷装色差造成。一般纤维的结构均匀性越好，则染色的均匀性越好。下面从原料POY因素和DTY的工艺及温湿度两方面分别讨论影响低旦锦纶6 DTY染色均匀性的因素。
1、原料POY因素
1、POY的物理性能
POY纤维结构的均匀性直接影响DTY的染色均匀性，而POY的断裂伸长不匀率是表征其结构差异的重要指标，对染色的均匀性影响很大。低旦纤维由于具有单丝纤度细、比表面积大、散热快、抗拉性差、易取向及结晶等特点，往往导致单丝间结构差异大。同时，由于纺低旦POY时要求熔体具有良好的流动性，因此实际生产中，其纺丝温度应比纺常规丝略高，需采用较低的侧吹风风速及喷丝头拉伸倍数等措施以提高低旦POY的结构均匀性，降低伸长不匀率。POY伸长不匀率偏高时，容易导致在后加工同一拉伸工艺中出现张力波动、拉伸不均匀的情况，纤维的结构取向存在较大差异。若是同一POY伸长不匀率高则染色易出现“段斑”、“紧捻”等降等；若是不同POY间伸长不匀率高，则会导致DTY出现“深”、“浅"色差，影响染色均匀性。因此，POY的伸长不匀率越低，则结构均匀性越好，在后加工的拉伸、加捻、定形过程越稳定，DTY的取向度均匀，染色均匀性也越好。以加工规格为52 dtex/48f POY为例，同一原料及不同原料间的POY伸长不匀率均小于3.0％，后加工的稳定性能高，染色均匀性大大提高，见表4。
2、POY油剂浓度及含油率
在高速纺丝中所使用的POY油剂需要具有优越的渗透性、润滑性及耐高温性。为了进一步提高DTY的染色均匀性，首先，需要提高POY油剂在纤维表面的均匀分布性。只有POY含油均匀性高，在后加工过程的拉伸中受到的阻力一致，在摩擦盘处受到的摩擦性能一致，拉伸加捻过程稳定，DTY结构的均匀性才能好，能够保证DTY染色的均匀性。
其次，油剂配制时一般选用质量分数5％_10％的比例范围，试验表明：POY油剂质量分数为6％时，DTY的染色均匀性明显提高。这主要是由于锦纶6分子中的酰胺基和大分子的端基-COOH、-NH2都是较强的极性亲水性基团，可与H2O结合成氢键，因此，锦纶6纤维的吸水性非常好。当纤维的含水差异大时，会影响端氨基的含量，而端氨基含量高时，吸附的染料分子多、染色深；端氨基含量低时，吸附的染料分子少、染色浅。因此，若降低POY油剂浓度，则在相同的上油率下，油剂中含有的水分含量增加，纤维吸收的水分较多，使其尽量趋近饱和状态，这样可以减少POY内外层水分差异，在很大程度上减少了“段斑"的产生，同时也减少了纤维受外界湿度环境的影响程度，降低不同原料间的差异，减少“深"、“浅”色差降等。不同POY油剂浓度对DTY染色性能的影响情况见表5。
此外，POY的含油率对DTY的染色均匀性也有一定的影响：POY的含油率过高会影响加捻效果，因为过多油分会附着在摩擦片上，使摩擦因数减小，易出现打滑现象；但如果含油率过低，则会增加断丝的概率。低旦锦纶丝在高速纺丝过程中，随单丝纤度减小，纤维比表面积增加，空气对丝条的摩擦阻力增大，从而导致纺丝张力增大；同时由于低旦锦纶丝根数多、静电大、丝束的抱合性差。为了提高低旦锦纶POY的后加工性能，需要适当提高丝束的上油率。含油率控制在0.5％-0.6％比较适宜。
3、POY的平衡要求
刚落筒的POY由于内外层含水率不一致，一般不适宜直接上机加工，需平衡一段时间。这主要是由于POY卷绕时内层卷绕张力高、温度高，同时由于POY在生产过程中受卷绕离心力的影响，在同一环境下内层纤维吸收的水分相对外层少，POY油剂分布不均匀，因此POY预拉伸丝需要平衡一段时间，使得原料内外层水分及含油趋于一致，以确保后加工的拉伸过程稳定一致，提高DTY的染色均匀度。尤其是未平衡的底层POY因含水差异大，结构均匀性差，易出现大量的“深”、“浅”色及“段斑”等降等。
不过，POY随着摆放时间的加长，油膜由于抗水性会回缩，导致油膜破裂，引起纤维表面无油膜处抗静电性差，后加工张力变化大，加工过程不稳定，染色均匀性差，断头率增加等。因此建议POY平衡时间以14-18h为宜，见表6。
2、DTY工艺及温、湿度
1、丝速
丝速为DTY加工时的生产速度，一般丝速越高，DTY的染色均匀性越差。低旦锦纶6 DTY由于单丝截面积小，所能承受的拉伸强力远小于常规纤维，若生产速度过高，单丝极易断裂造成毛丝和强度下降，影响染色均匀性。这主要是由于：在其他工艺条件不变的前提下，丝速越高，丝条所受的阻力越大，越易出现张力波动，运行不稳定，染色出现“深”、“浅”色多，丝条染色A色率大大降低；另—方面，随着丝速的增加，会放大原料的缺陷，使得内在结构不匀问题更加暴露出来，染色均匀度下降。以加工规格为44 dtex/48f DTY为例，从产量成本及生产稳定性等因素考虑，采用600m/min左右的丝速比较适宜。
2、拉伸比
拉伸比的设定一般由POY的剩余拉伸比决定，是后加工工艺设定中的重要参数。低旦锦纶6 DTY由于单丝纤度小、抗拉性能差，拉伸比不宜过高。在较低范围内，随着拉伸比增大，DTY的染色均匀性变好。这主要是因为随着拉伸比的升高，纤维大分子伸展，并沿纤维轴向整剂排列，拉伸丝的取向度增加，同时分子的规整度增加也使纤维内的无定形区减少，增强DTY纤维结构的均匀性。随着拉伸比的增大，丝条的加捻张力增大，与摩擦盘接触时打滑少，加捻过程稳定，不易出现紧捻、僵丝等染色异常的降等。同时随着拉伸比的增加，亦可减少锭位间差异，以提高锦纶6 DTY的染色均匀性。但如果拉伸比过大，易产生毛丝、紧捻等，导致强度下降，结构均匀性差，影响染色的均匀性。拉伸比过低，加捻张力小，易产生张力波动，丝条在摩擦盘处易打滑，导致加捻不足，纤维的取向度低，且易产生卷缩、紧捻等染色降等，影响染色的均匀性。以加工44 dtex/48 f规格的DTY为例，根据原料约66％的伸长率，试验得出1.255左右的拉伸比较适宜，张力在16～17cN之间，见表7。
3、速比
速比的设定直接决定丝条加捻的捻度，对纤维的超分子结构有一定的影响，进而影响纤维的染色均匀性。由于低旦锦纶丝的表面积大，单丝根数多，与摩擦盘的摩擦阻力大，为避免丝条受到摩擦盘高速擦伤而产生毛丝及单丝假捻度不均匀致使染色均匀性下降，速比不宜设定过高。但在较低范围内，假捻度愈大，染色均匀性愈好。这是由于在加捻的同时吸收了拉伸时所带来的张力波动，使张力变化减小，拉伸加捻过程稳定，纤维结构均匀性好。如果速比过高，则易造成打滑导致纤维捻度不匀，并且随着摩擦阻力的增大，导致丝条运行不稳定，影响染色均匀性的提高，尤其是低旦的产品，其捻度不匀率越高，染色均匀性越差；但如果速比过低，丝条捻度低，与热箱接触面积大，阻力增加，易造成张力波动，假捻效果不均匀，因此染色均匀性差。最佳的速比是由丝条作用在摩擦盘上的正压力及丝条和摩擦盘表面的摩擦因数决定的，一般解捻张力和加捻张力的比值为1。以加工44 dtex/48 f规格的DTY为例，在摩擦盘组合为1-6-1时，设定1.6左右的速比最佳，见表8。
4、热箱温度
热定形温度的设定对纤维的超分子结构改变影响较大，因此对纤维的可染性及染色均匀性有一定的影响。低旦锦纶6 DTY由于单丝截面积小，单丝经拉伸后易取向和结晶，定形温度不宜过高。在较低温度下，随着温度升高，分子的活动能力逐渐增强，热变形产生的内应力随之减小，纤维变形充分，结构均匀性提高．染色均匀性也得到提高。但随着温度进一步升高，丝条张力变小，在摩擦片处易打滑，产生“紧捻”、“僵丝”等降等。如果温度过低，丝条变形不充分，张力变化大，会导致卷曲率及卷曲稳定性降低，易产生“K丝”等染色降等，影响染色均匀性的提高。以加工44 dtex/48f规格的DTY为例，并结合600m/min的生产速度，热箱温度选175℃为宜，见表9。
5、车间温、湿度
由于锦纶6纤维的吸湿性好，生产过程中受环境温、湿度的影响比较大。而低旦锦纶DTY由于比表面积大，吸湿性更加敏感，因此后加工时要严格控制好车间的温、湿度。在加弹工序时，空调的送风口不宜直吹POY，因为送风温度低，送风口的湿度相对高于车间的湿度，若送风口直吹原料会因湿度差异导致POY外层含水高，影响平衡效果，染色时易产生横条纹，湿度差异越大，横纹现象越严重。产生这种现象的原因在于DTY在不同湿度下的平衡收缩率不一样，分子内应力松弛程度不同，从而对染料的吸附率存在较大的差异。因此，根据经验一般控制车间温度为25℃，湿度在63％-68％之间。
3、结语
(1)提高低旦锦纶6 DTY染色均匀性的关键因素是提高POY性能的均匀性。
(2)控制POY的伸长不匀率＜3.0％，油剂质量分数为6％，平衡时间为14-18h，DTY染色均匀性有所提高。
(3)选择合适的工艺参数及控制稳定的车间温、湿度环境，可提高低旦锦纶6DTY的染色均匀性。