一种熔融纺防脱散氨纶丝的工艺研究

1、一种熔融纺防脱散氨纶丝的工艺研究王莉（海宁新高纤维有限公司，浙江 海宁314416）摘 要：介绍了一种防脱散氨纶丝的使用原理，并对其生产工艺进行研究。在干燥、组件过滤、冷却、上油等条件优良的前提下，调整了交联剂的添加比例和纺丝温度。试验结果表明：在交联剂质量分数9 %、 纺丝温度196197 C时，生产的防脱散氨纶丝性能优异，防脱散效果好 。关键词：防脱散；氨纶；熔 融；交联剂；纺丝工艺中图分类号：TQ342.76文献标志码：A文章编号：1001-7054 （2013 03-0032- 03氨纶（spandeX，即聚氨酯弹性纤维，是一种 至少含有85 % （质量分数）的聚氨酯链段组成的 长链高

2、聚物。其纺丝工艺一般有四种方法：干法纺 丝、湿法纺丝、化学反应纺丝、熔融纺丝。近年 来，因熔融纺氨纶具有工艺路线短、设备投资少无需溶剂、绿色环保无污染等优点，在国内发展得 特别快，常规熔纺氨纶技术也已非常成熟。但是,随着常规熔纺氨纶的市场竞争日益白热化，以及消 费者对各种功能性面料需求的不断增大，开发差别 化氨纶已是我们行业内的当务之急。本文研究的是一种新的差别化氨纶丝，即防脱散氨纶丝的生产工 艺。防脱散氨纶丝，是一种低熔点氨纶，即在低温 下具有熔融黏着的特点。这种氨纶丝经后道做成低 拉伸比的包芯纱之后，再织成袜筒，然后经150 /180 C的湿热定形，使袜筒上氨纶丝的编织相交处 被熔融，黏结

3、，在袜筒上形成网状分布的黏结点， 这样即使丝袜的某处岀现破洞，黏结点也能够阻止 破洞扩大、脱丝，从而达到防脱散的效果，提高丝 袜的使用寿命。收稿日期：2012-12-21 修回日期：2013-02-21作者简介：王莉（1982），女，助理工程师，主要从事化纤生产工艺技术研究。1 生产工艺1.1主要原辅材料线型聚酯型热塑性聚氨酯弹性体（TPU和交联剂（交联剂NCO质量分数岁，查氏集团自 主研发。TPU主要性能如表1所示。日本竹本油剂。表1 TPU主要性能项目测试方法数值熔融指数/ (g- mirr)ASTM D12380.42密度 / (g- cm- 3ASTM D2971.13硬度（HSAST

4、M D224075拉伸强度/MPaASTM D41227断裂伸长率/%ASTM D412450撕裂强度/ （kN-m- 1ASTM D624801.2主要生产设备及测试仪器美国Novatec干燥机，日 本Plaobor挤岀机， 钟纺纺丝机，Muratec卷绕头。美国 Tinius Olsen H10KS 强力仪，Tinius Olsen 熔融指数仪，Metterler Toledo分析天平，包覆机， 织袜机。1.3工艺流程交联剂J干燥-熔融-螺杆挤出-熔体交联混合 -静态混合 器-组件过滤-纺丝 上油卷绕熟化1.4主要纺丝工艺参数以22.2 dtex氨纶纺丝为例，主要工艺参数如 表2所示。表2

5、主要工艺参数干燥温度/C85侧吹风速度/(m-s)0.150.25干燥时间/h812侧吹风温度/C25螺杆温度/C160190上油率/%67箱体温度/C196197拉伸比1.2组件压力/MPa1013纺丝速度/(nr min-)6002结果与讨论2.1原料干燥切片含水对纺丝过程有着重大的影响 。首先， 切片中的水分可以使TPU高分子的软段在加热熔融过程中发生降解，黏度下降，使 TPU切片的相 对分子质量分布加宽，可纺性下降1；其次，因TPU熔体还将与交联剂发生交联反应，水分的存在 与混合熔体中的异氰酸酯反应，生成胺和二氧化 碳，起发泡作用，使初生丝成为“气泡丝”，引起断头。生产过程中，控制TP

6、U切片的干燥温度为85 C， 干燥时间 812 h,确保 TPU含水率5 X10-5以下， 才能使纺丝顺利进行 。2.2交联剂添加量在防脱散氨纶丝的生产过程中，交联剂的添 加比例非常重要。在一定范围内，交联剂添加比例 越高，氨纶丝的弹性回复率越高，但是防脱散的效 果越差，因为高比例的交联剂使 TPU与交联剂的 交联反应非常充分，反而不利于成品丝在后道加工 中的粘连，防脱散效果反而不好。以不同交联剂比例生产22.2 dtex氨纶丝，拉伸比2.5倍包纱后织成袜筒，将袜筒在150 C下进行湿热定形，然后对袜 筒做破坏性试验，结果如表3所示。表3不同交联剂比例氨纶丝的弹性回复率及防脱散效果交联剂质量分

7、数/%7911氨纶丝弹性回复率/%859296袜套破洞脱丝针数/个514在交联剂质量分数为9 %时，袜套破洞脱丝针数最少，即防脱散效果最佳。2.3纺丝温度纺丝温度是根据切片的熔点而定的，一般来说，纺丝温度高岀切片熔点1525 C【2。在防脱散氨纶丝的生产过程中，交联剂的添加比例比常规熔 纺氨纶低，因交联剂的添加比例与纺丝温度成反比 关系，因此尽管这种生产防脱散氨纶丝的TPU的熔点比常规 TPU低，但纺丝温度还是比较高的。不同交联剂质量分数下 TPU的纺丝温度如表4所示。表4不同交联剂质量分数下TPU的纺丝温度交联剂质量分数/%7911纺丝温度/C202196190氨纶丝是由多个由多元醇组成的软

8、段和多个 由氨基甲酸酯等基团组成的硬段以嵌段形式相结合 而构成的，其塑料性质和强度 、模量等性能主要由 其硬段性质决定，而橡胶性质和弹性伸长等性能主 要由其软段性质决定。在保持可纺性的前提下，添 加质量分数9 %的交联剂时，纺丝温度越高，其软 段所决定的弹性性能比硬段所决定的强度、模量等性能更突岀，因而氨纶丝的断裂伸长率相应地越 大，而模量相应地越低，但是，当温度偏高时，将 影响丝饼成型，易产生毛丝、蛛网丝；反之亦然，纺丝温度越低，硬段所决定的模量等性能比软段所 决定的弹性伸长等性能越突出，所以氨纶丝的断裂 伸长率越小，模量越高，当温度偏低时，易产生凸 肚丝。本文的工艺研究中，交联剂的质量分数

9、为 9 %时，不同纺丝温度下氨纶丝的断裂伸长率和模 量如表5所示。表5不同纺丝温度下氨纶丝的断裂伸长率与模量纺丝温度/C194196197198断裂伸长率/%368.0375.0375.5395.0模量 /(cN - dtex-1)0.900.730.750.61从试验结果可见：纺丝温度在196197 C时，氨纶丝的断裂伸长率和模量相对稳定，这有利于后 道的包覆纱加工。2.4组件在防脱散氨纶丝的熔融纺丝过程中，TPU与交联剂的交联反应会产生一些小分子和凝胶粒子，因 而组件的过滤效果将直接影响产品性能。组件的过滤性能与使用周期是个矛盾的关系，过滤网目数越 高，过滤效果越好，但是组件压力上升得越快

10、，组 件周期缩短。为保证较好的过滤性能，同时切割凝 胶粒子，组件中添加一定量3040目的金属砂， 使用325目的过滤网，可以将组件初始压力控制在C 194-2014 ChiiiEi ALEideniic Kimiiiil . inic PuhliNhinL!； House. AU fighlb1J1 p:A;wxvw,ciikijqeH1011 MPa。2.5纺丝速度与侧吹风条件定范围内，纺丝速度提咼，有利于提咼成品 丝的强度和弹性回复率。在防脱散氨纶丝的生产中，考虑设备运转性能方面的因素，我 们选择600 m/min的纺丝速度。侧吹风条件对氨纶丝的条干不匀率、伸长不匀率影响重大。侧吹风条件主

11、要包括侧吹风风速、风温和湿度。在实际生产中，将侧吹风条件控制在风速0.150.25 m/s,风温 25 C ,相对湿度 65 % , 生产的氨纶丝条干不匀率低。2.6上油氨纶使用油剂是100 %的纯油，主要起到冷却防黏的作用。如果油剂含量过高，丝在罗拉上抖动 厉害，不利于卷绕成型；若油剂含量太低，容易绕 辊断头，丝与丝互相黏结，后道退绕困难。将含油率控制在6 %7 % ，丝卷的成型和退绕性能比较 理想。2.7产品物理指标按本文所述工艺生产的防脱散氨纶丝的物理指标如表6所示。表6防脱散氨纶丝物理指标纤度/dtex22.75断裂强度/(cNPtex1)1.24断裂伸长率/%375.8伸长200 %

12、时旳应力/(cNdtex1)0.41伸长300 %时旳应力/(cNdtex-1)0.75伸长300 %时的弹性回复率/%92沸水收缩率/%183结语通过对比不同交联剂添加比例对防脱散氨纶丝的防脱散功效，得岀交联剂在质量分数9 %的添加量下，氨纶丝的防脱散效果最好。在此条件下，试验了不同纺丝温度对成品丝主要物理性能的影响，得岀在纺丝温度 196197 C时，氨纶丝的物理 指标相对稳定，利于后道加工 。同时，通过优化干 燥条件、组件过滤、纺丝速度、侧吹风条件和上油 等工艺，可以生产岀性能优异的防脱散氨纶丝。参考文献1薛孝川，郑巩伟.熔纺氨纶生产技术.广东化纤，2001 (3) :25-27.2江海

13、红，周亨近，毛志华，等.低熔点聚酯纤维J.塑料加工应用，1998 (1) :12-13.A Melt Spinning Process of LadderProofing SpandexWANG Li(HainingXin Gao Fibers Ltd., Haining314416, Zhejiang, China)Abstract: In this paper, a way of the ladder proofing spandexwasntroduced, and its spinning processwas researched.With the good conditio n o

14、f drying, pack filteri ng, cooli ng and fin ishi ng, the cross linking age nt adding ratio and spinning temperature wasregulated. The results showedthat the good property ladder proofi ng spa ndex was obta ined wher9 % cross li nkin g age nt was used and the spinnin g temperature was between 196 C t

15、o 197 C.Key words: ladder proofi ng, spa ndex, melt ing, cross-li nking age nt, spinning processsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss行业动态J三井化学计划进一步扩大美国聚丙烯复合材料产能日本三井化学公司及其附属公司Prime聚合物公司2013年1月17日表示，双方在美国的子公司 一一 先进复合材料公司(Advaneed Composites计划进一步将聚丙烯 PP复合材料产能增加1.4万t/a，以满 足汽车工业对这种材料增长的需求。三井化学美国公司持有先进复合材料公司59.8%股 权，Prime聚合物公司持有3 %股权，三井商事持有 27 %股权，丸红商事美国公司持有10.2 %股权。2012年 5月，三井化学和 Prime聚合物公司曾宣布先进复合材料公司将在2013年三季度前将PP复合材料产能扩 大2.8万