抗紫外纖維多用于制作防護服，為提高穿著舒適性，就要求對纖維永久性的抗紫外性能及舒適性進行改性。但是把多種功能集于同一纖維，會影響纖維的可紡性和染色均勻性。本課題選用納米級抗紫外粉體，采用共聚法制得抗紫外PET切片，然后經(jīng)過細旦異形紡絲制成抗紫外滌綸POY，再進行假捻變形后加工，在后加工的上油過程采用吸濕排汗專用油劑，有效克服了以往抗紫外纖維和吸濕排汗纖維陛能不足的缺點，成功地把多種功能集于一體，制得了共聚型吸濕排汗抗紫外細旦異形滌綸DTY。
1實驗
1.1主要的試驗原料和設備
VIA：浙江恒逸集團寧波逸盛石化有限公司生產(chǎn)，纖維級；EG：天津石化聯(lián)化公司生產(chǎn)，化學純；縮聚釜：國產(chǎn)6OL間歇裝置；抗紫外粉體劑：FP—UV一2，上海顏氏超細粉體應用技術(shù)中心；研磨機：江陰市精達化工機械有限公司SW臥式砂磨機；北京德厚樸化工技術(shù)有限公司制造的DGD67—1型流化床預結(jié)晶加充填塔連續(xù)干燥設備；北京中麗制機化纖工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)JK81.10525-00型長徑比為25的螺桿；德國Barmag公司產(chǎn)ACW紡絲卷繞機；德國BarmagFK6一1000假捻變形機。
1.2工藝流程
抗紫外DTY生產(chǎn)的工藝流程如下所示。
2結(jié)果及討論
2.1抗紫外粉體的選擇
抗紫外纖維的制備一般是采用添加紫外線屏蔽劑進行紡絲或是表面涂層的方法生產(chǎn)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，共聚法生產(chǎn)抗紫外PET纖維越來越得到重視，但是共聚法生產(chǎn)抗紫外PET對粉體要求很高，尤其是納米粉體，其分散性能要好，在分散過程中的團聚現(xiàn)象要比較容易解決。試驗選用上海顏氏超細粉體應用技術(shù)中心生產(chǎn)的FP—uv.2納米級PET纖維抗紫外粉體。其主要成分CeO2和TiO2，晶粒的尺寸在30～50liFO，紫外線透過率小于2%，比表面積大于1OITl2，pH值為6—8，干燥損失小于1.0%，灼燒損失少于2%，原生粒徑為25nm，微量元素Fe的質(zhì)量分數(shù)為20X10-6，Cu的為10×10-6，鈉的為15X10-6，鍶的為30×10-6，鎂的為40×10-6，分散性能良好。
2.2抗紫外漿液的制備
納米級抗紫外劑比較容易發(fā)生團聚效應，因此，抗靜電漿液的制備對它在PET及纖維內(nèi)部的分布均勻性至關(guān)重要，粉體漿液直接采用EG溶劑，由于EG是反應所需原料，不會對產(chǎn)品造成不良影響。
對漿液進行30min的研磨，然后在2300r/min高速攪拌分散約5h。短時間的研磨和高速長時間的攪拌分散，既避免了對粉體的破壞，又有效提高了漿液中粉體的分布均勻性。由于粉體與EG溶劑的相容性好，粉體密度適當，所制得的漿液分散均勻、儲存穩(wěn)定性好。漿液在使用加入前要再經(jīng)30min的高速攪拌方可加入。
2.3抗紫外劑的添加方式
添加方式?jīng)Q定著抗紫外劑在PET纖維中的分布狀態(tài)，進而將影響抗紫外纖維的性能和可紡性能。試驗采用在酯化反應后的聚合反應階段的中后期加人抗紫外漿料的方式加人抗紫外劑，在加人之前再次經(jīng)過在150℃下約30min的高速攪拌分散處理，以避免加入后發(fā)生凝聚現(xiàn)象。
2.4抗紫外劑的添加置
抗紫外劑的添加量對抗紫外PET纖維的可紡性及常規(guī)物理性能指標和功能性指標都具有較大的影響�？棺贤鈩┑奶砑恿刻�，抗紫外效果加強，但是可紡性變差，熔體過濾器以及紡絲組件的使用周期明顯縮短，纖維強度有所降低。如果添加量太低，可紡性好，常規(guī)指標無明顯影響，但是抗紫外效果變差�？棺贤鈩┑馁|(zhì)量分數(shù)為0.8%～1.0%最合適。
2.5抗紫外PET切片物理性能指標
抗紫外PET切片的主要物理指標可以滿足紡絲需要。具體物理性能指標如表2所示
3紡絲工藝
3.1切片的干燥
在縮聚過程中，抗紫外劑分子無規(guī)嵌入PET大分子鏈中，改變了PET大分子鏈結(jié)構(gòu)的有序性和剛性，使切片相應的玻璃化溫度、冷結(jié)晶溫度、熔點、特性黏度等較常規(guī)片有所下降，且含表層水也較常規(guī)切片高，切片進入預結(jié)晶器接觸到熱空氣后，極易黏結(jié)，導致結(jié)晶不勻，嚴重時發(fā)生堵料現(xiàn)象。適當降低結(jié)晶溫度、延長結(jié)晶時間、加大風量，同時降低干燥溫度，延長干燥時間是保證結(jié)晶、干燥效果的關(guān)鍵。在切片結(jié)晶干燥過程中，經(jīng)過分子篩處理后的空氣露點必須保持在一85℃以下，送風壓力0.15MPa，以保證干切片中水的質(zhì)量分數(shù)在25×10以下。實驗證明預結(jié)晶溫度155～165℃，預結(jié)晶時間7O一90min。干燥溫度150—155℃，干燥時間l2—15h，切片干燥效果好，干濕切片的特性黏度降小于0.005dL/g，水的質(zhì)量分數(shù)在22×10左右。
3.2過濾條件
功能性改性劑的加入，導致抗紫外切片中灰分明顯增多。紡制相同線密度的常規(guī)絲，選用258um過濾精度的預過濾器可以達到較好的效果，而紡制抗紫外纖維使用該精度過濾器時，組件壓力變化甚微，但熔體過濾性能下降，濾后壓力上升較快，過濾器更換周期縮短。在換用30pxn預過濾器后，其過濾周期相對延長，可持續(xù)20—25d不切換，組件使用時間稍微縮短，初始壓力控制在12～130MPa，偏高選用，以改善熔體流變性能，提高纖維的性能指標。
3.3冷卻條件
細旦異形抗紫外纖維，絲條的比表面積較大，容易冷卻，如果冷卻太快，容易使噴絲頭拉伸不勻，影響后加工性能及染色]。為提高絲條性能，應適當緩和冷卻條件，為此采用內(nèi)環(huán)吹冷卻方式，降低風速，提高風溫，延緩冷卻速度，使塑性區(qū)延長，使凝固點下移，減小噴絲頭拉伸比，降低紡絲張力。試驗證明，側(cè)吹風風溫為24—26℃；風速為0.3m/s；風濕85%較為適宜，條干不勻率為1.20%。
3.4紡絲速度
細旦異形抗紫外POY的生產(chǎn)，由于單絲線密度比較小，內(nèi)外層結(jié)構(gòu)容易使內(nèi)外層差異很大，因此，紡絲速度不宜太高，如果紡絲速度太高，則絲條品質(zhì)不勻，條干不勻率高，后加工比較困難。紡絲速度一般在2600—2700m/min選用。
3.5POY成品物性指標
生產(chǎn)的細旦異形抗紫外POY的性能指標如表3所示。
4假捻變形工藝
4.1絲速
細旦異形抗紫外纖維，在進行假捻變形生產(chǎn)時難度比較大。絲條的運行穩(wěn)定性對成品品質(zhì)影響很大，一旦出現(xiàn)運行波動絲條極易產(chǎn)生滑移，造成成品外觀毛絲、僵絲并存，因此生產(chǎn)速度不宜太高，在500～550m/min范圍內(nèi)生產(chǎn)較為合適。
4.2拉伸比
拉伸比的選擇使用，對成品絲條品質(zhì)以及生產(chǎn)運轉(zhuǎn)狀態(tài)影響很大。拉伸比太高，加工時易產(chǎn)生毛絲，甚至毛團，且易產(chǎn)生過度拉伸條紋；拉伸比太低，絲條易產(chǎn)生逃捻，產(chǎn)生僵絲，僵點、染色段斑，卷曲收縮低，沸水收縮率高，蓬松性太差，易出現(xiàn)斷頭，運轉(zhuǎn)困難。通過實驗證明，拉伸比為1.60—1.65效果較好。
4.3速比
速比的選擇應偏高選用。速比太低，會太高，產(chǎn)生毛絲、毛團；但速比也不應過高，否則太低，絲條運行不穩(wěn)，易在假捻器處抖動打滑，產(chǎn)生僵點、僵絲，嚴重時絲條易纏繞假捻器，斷頭嚴重，運轉(zhuǎn)困難。試驗表明，速比選用在1.55～1.65較為合適。
4.4第一熱箱溫度和第二熱箱溫度
為減少毛絲的產(chǎn)生，第一熱箱溫度設定偏低選用。但太低不能保證拉伸所需熱量，卷曲收縮太差。第二熱箱溫為定型溫度，對紗線結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和手感都有一定影響，并有利于消除紗線的殘余扭矩，便于織造的順利進行。但設定太高會使卷曲收縮太低，手感變硬，一般第一熱箱可選擇165—180℃，第二熱箱溫宜選擇在150～165℃。
4.5上油
為使抗紫外纖維具有優(yōu)良的抗紫外性能的同時，也具有非常好的吸濕排汗性能，采用十字異形細旦產(chǎn)品的規(guī)格；并在假捻變形加工上油的時候采用美國3M的FC一226吸濕排汗整理型油劑進行加工后處理。該油劑有效成分具有很強的吸附性，不宜洗掉，吸濕排汗性能持續(xù)時間久，能夠在增強纖維的吸濕排汗性能的同時，還有利于改進纖維織物染色的均勻性。
4.6抗紫外DTY主要物理性能指標
167dtex/144f細旦異形抗紫外DTY主要物理性能指標見表4。
4.7DTY成品功能性指標
紫外線防護系數(shù)UPF：53；UVA透過率：3.2%；UVB透過率：3.6%。
5結(jié)論
(1)選用適當?shù)目棺贤夥垠w和加入方式是成功制得抗紫外PET纖維的關(guān)鍵，也是制得該纖維的功眭的根本保證。
(2)采用細旦異形的產(chǎn)品規(guī)格以及假捻變形加工的吸濕排汗油劑整理使細旦異形抗紫外纖維吸濕排汗功能性良好。
(3)采用合適的聚合、紡絲以及假捻變形工藝，可以生產(chǎn)出抗紫外和吸濕排汗性能優(yōu)良的細旦異形抗紫外滌綸長絲DTY。
來源 張守運
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