姜军

摘要：锦纶6 POY、DTY黑丝是目前很多锦纶生产商产品系列中的一种。本文以锦纶6黑丝70 D/24 f POY与DTY为例，通过生产实践探讨了如何进行原料和设备的选择以及生产工艺等的优化。

关键词：锦纶6；母粒；预取向丝；加捻变形丝

中图分类号：TQ342+.11 文献标志码：B

Study on Spinning Process of 70 D/24 f PA6 POY and DTY

Abstract： Dope-dyed black PA6 POY and DTY are common products for many PA6 fiber manufacturers. Take 70 D/24 f POY and DTY as examples， this paper discussed how to choose raw materials， machinery and spinning process for producing dope-dyed black PA6 POY and DTY.

Key words： PA6 fiber； masterbatch； POY； DTY

近10年来涤纶通过添加色母粒生产色丝的开发应用已经相当细化，有的生产企业已有超过2 000个颜色系列。而锦纶染色性较好，且锦纶母粒价格昂贵，因此对色丝产品的开发并不很多。不过近年来，在投产的很多锦纶生产线中，黑色的POY、DTY都是非常重要的匹配产品。本文就以锦纶6黑丝70 D/24 f POY与DTY的生产为例对此进行探讨。

1 生产工艺及产品性能

1.1 工艺流程

切片、烘干母粒→螺杆→箱体→组件→单体抽吸→侧吹风→油嘴→导丝器→预网络→导丝盘1→导丝盘2→卷绕机→加弹机。

1.2 生产设备

（1）纺丝设备：北京中丽制机工程技术有限公司；（2）母粒干燥与添加系统：自制；（3）油嘴、网络器、导丝器：日本汤浅低摩擦系列；（4）计量泵、油剂泵：英国斯奈克1.8 、0.08 mL/r（出口流量）；（5）导丝盘：北京中丽制机工程技术有限公司；（6）卷绕机：北京中丽制机工程技术有限公司；（7）加弹机：北京中丽制机工程技术有限公司。

1.3 原料

使用台湾力鹏的聚酰胺 6 切片，其特性如表 1 所示。

选用彩燕NFC39黑母粒，此母粒已经长期使用，每批和批次间品质稳定，其特性如表 2 所示。

选用渗透性好、油膜强度高的油剂，本研究使用竹本F-582型油剂。

2 原料及工艺探讨

2.1 原料性质

己内酰胺通过开环、加聚、缩聚反应过程得到锦纶6。己内酰胺聚合为平衡反应，存在下列平衡关系：单体（或低聚物）←→聚酰胺。经过萃取、干燥工序加工，得到用于纺丝生产的切片，但仍然有0.5%左右的单体或低聚物存在。

由于锦纶6特性，高温260 ～ 280 ℃下，反应平衡向左移动，熔体中单体析出，会对纺丝产生不利影响。因此在POY生产中必须要控制好纺丝温度，注意螺杆选用，箱体、组件、喷丝板设计，以及单体抽吸效果和冷却效果等，对纺丝、卷绕条件等加以合理控制，以获得良好的纺丝效果。

母粒方面，一般采用锦纶6优质切片研磨后与色粉混合重新造粒得到。母粒由于载体为聚酰胺，存放过程中很容易吸收外界水分，因此加入螺杆前必须进行干燥处理。

2.2 工艺讨论

2.2.1 POY生产工艺探讨

锦纶6黑丝多用于织造高档织物，由于色母粒的添加会给纺丝带来很大的困难，因此锦纶6黑丝对生产工艺的要求很高。单就POY生产来看，下列因素至关重要。

（1）色母粒选择

生产70 D/24 f半消光丝非常常规，可纺性好，可纺工艺范围较宽。但加入了黑色母粒以后，对工艺要求很高。

首先，必须选择高品质色母粒。好的色母粒载体选择好，相对黏度、熔点等与纺丝切片相差不大，这样熔体基本稳定，色母粒与熔体混合均匀，不易在纺丝时产生飘丝、毛丝、圈丝等问题。品质不佳的色母粒，造粒工艺控制差，这样在纺丝过程中会产生大量的飘丝、毛丝和圈丝，导致无法进行正常的纺丝生产，同时容易出现色差问题。

本研究选择市场口碑较好的彩燕NFC39黑母粒，呈黑偏蓝光，有非常出色的黑度。一般添加量在3%左右时就完全可以满足下游用户的需求。

色母粒加入螺杆前需要经过干燥处理，使其含水率控制在700 mg/kg下。干燥一般控制在100 ℃下 2 ～ 4 h，设计是氮气干燥，但实际生产中考虑成本等原因，多为空气干燥，所以温度不能太高。

（2）喷丝板

根据锦纶6长丝的生产特性，POY生产的喷头拉伸比控制在130 ～ 260倍，剪切速率应控制在8 000 ～ 20 000 s-1，组件背压控制在110 ～ 150 MPa之间。这样生产稳定，毛丝、圈丝相对很较少，同时喷丝板孔容易清理。纺制黑丝微孔摩擦严重，喷头拉伸比应偏上限控制在180 ～ 200为最佳。锦纶6黑丝70 D/24 f生产中一般选择微孔，Φ0.3×0.9×24 f，生产效果好。

（3）纺丝组件

纺黑丝时，由于有杂质色粉加入，因此纺丝组件的寿命会明显降低，当添加比例为3%时，一般组件的寿命只有 7 ～15天。这是由于组件滤网一般使用10 ～ 20 μm的金属非织造布，随着大颗粒色粉杂质堆积，当非织造布堵塞达到一定程度时，组件压力会突然大幅增高，导致组件无法使用。

纺黑丝，组件装配起始压力一般选择在12 MPa左右，不要超过150 MPa，这样组件寿命可以相对延长。

（4）纺丝温度和速度

纺锦纶6黑丝，根据使用的切片和色母粒不同，纺丝温度一般选择在260 ～ 270 ℃之间，纺丝速度选择在4 300 m/ min左右。由于颜料色粉的加入，以及载体聚酰胺的性质有别于原料切片，纺丝温度相应地也要进行调整。使用彩燕NFC39色母粒，在实际生产中的纺丝温度要略高于纯锦纶6切片，这样可以减少毛丝和圈丝。这主要是由于此母粒所选用载体的黏度偏高，稍高些的纺丝温度就能很好地增加熔体混合物的流动性能，适当降低分子间的结晶度，减少毛丝，且有利于熔体中的各成分混合更加均匀，减少圈丝，而熔体温度的提高也可使熔体流动性变好，从而使可纺性得到改善。

本研究中螺杆 1 ～ 5 区的温度分别为272、270、268、267和266 ℃。箱体温度为266 ℃。而未加色母粒时纺制同样规格的70 D/24 f半消光丝时则应使用较低的纺丝温度，螺杆 1 ～ 5 区的温度可分别选择为258、260、263、262、261和261 ℃。箱体温度则采用262 ℃。

因此，使用不同的切片和色母粒，根据切片和色母粒的特性，选择相应的纺丝温度，才能取得好的纺丝效果。表 8为本研究中选择的纺丝温度。

（5）侧吹风

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于色粉的加入，熔体细流出喷丝板后产生大量静电，严重影响了丝束的抱合性，产生毛圈丝，影响可纺性。因此侧吹风的温湿度必须进行严格控制，湿度应控制在80%以上，温度为18 ℃。其中湿度尤为重要，否则静电过大，将严重影响正常纺丝。

（6）纺丝上油

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于黑丝本身抱合性较差，静电较大，因此油剂必须选择扩散性好、抗静电好的油剂，以提高可纺性，减少毛丝和圈丝。现在一般选择性能较好的来自德国、日本、韩国等地的进口油剂。

纺锦纶6黑丝，油嘴更易磨损，因此应选用质量较好的耐磨油嘴，目前选用较多的产品多来自德国、日本和韩国。纺锦纶6黑丝，由于加入了色粉，结晶度升高，纺丝张力T1较大，因此上油集束位置应稍微抬高。纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，油嘴集束位置一般为1 200 ～ 1 300 mm，略高于纺相同规格的半消光丝。这样可使丝束稳定，条干不匀率小。

（7）卷绕

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的全自动卷绕机，此卷绕机采用精密卷绕控制方式，无叠丝现象，卷绕和退卷张力稳定，DTY加工容易，POY丝退卷率可达到90%以上。

（8）导丝部件的粉尘、静电清理

纺丝过程中，丝束中及丝束表面会产生大量黑色的低聚物粉尘，并集聚大量静电，当积聚到一定量时会给生产带来负面影响，引起毛丝、圈丝增多，造成丝束抱合性差，断头增加，加弹退绕困难等。因此，纺丝过程中的导丝部件，包括油嘴、导丝钩、预网络器、兔子头等要建立定期清理机制，1 ～ 3 天停位清理一次，这样有利于提高产品质量。

2.2.2 DTY生产工艺探讨

锦纶6黑丝DTY是通过加弹机使POY进行大分子链重排的假捻变形丝，其结晶和取向均得到加强，丝的强度更高，形态稳定，可直接用于织造，用途广泛。由于加入了色母粒，POY丝的伸长明显加大，假捻过程中有明显的有色低聚物析出，因此锦纶6黑丝DTY的加工要在以下几个方面控制好。

（1）加弹速度

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的加弹机，其机械速度为1 000 m/min，实际生产中选择700 ～ 800 m/min。速度提高，丝束假捻张力会相应升高，丝与摩擦盘的接触压力、卷曲稳定率和卷缩率都会升高，但未解捻丝也会增多，使毛丝断头增加，纤维蓬松性变差，因此加弹速度不应过高。

（2）拉伸比

由于加入了色母粒，锦纶6黑丝POY的伸长明显变大，所以拉伸比要相应加大，否则假捻张力太小，丝束变形不稳定，容易出现紧点和僵丝，但也不能太大，否则假捻张力过高，影响丝束位移，卷曲收缩率也会明显下降，卷曲稳定性明显上升，从而影响丝的弹性和蓬松性。本研究在生产实践后证明，拉伸比为1.25时生产状况最好（表 9）。

（3）D/Y

D/Y比升高，丝的捻度就会增大，使卷曲收缩率增大，卷曲稳定率下降，但也不能过大，否则丝条打滑，紧点增多。色丝生产中由于低聚物粉尘多，打滑相应明显，因此D/Y比不能过高，实践证明取1.9时效果最好。

（4）粉尘及静电处理

锦纶6黑丝在加弹过程中由于丝束高速摩擦，会产生大量黑色低聚物粉尘，集聚大量静电，当积聚到一定量时就会给生产带来负面影响，导致丝条跳动加剧，断头、毛丝、僵丝增多。因此加弹机的导丝器、热板和摩擦盘等接触丝的部件需定期进行彻底清理。

（1）纺锦纶黑丝POY，组件装配起始压力一般选择在12 MPa左右，不要超过150 MPa；

（2）锦纶6黑丝70 D/24 f POY在生产中一般选择微孔，Φ0.3×0.9×24 f为宜，且纺丝温度要略高于同规格的半消光丝；

（3）在锦纶6黑丝70 D/24 f DTY的生产中，拉伸比选1.25为宜，D/Y取1.9效果较好；

（4）在锦纶6黑丝POY和DTY的生产过程中必须及时清理粉尘并消除静电，以保障生产顺利进行。

参考文献

[1] 王朝生. 尼龙6聚合体系中的酰胺交换反应理论及应用[D]. 上海：东华大学，2001.

（4）纺丝温度和速度

纺锦纶6黑丝，根据使用的切片和色母粒不同，纺丝温度一般选择在260 ～ 270 ℃之间，纺丝速度选择在4 300 m/ min左右。由于颜料色粉的加入，以及载体聚酰胺的性质有别于原料切片，纺丝温度相应地也要进行调整。使用彩燕NFC39色母粒，在实际生产中的纺丝温度要略高于纯锦纶6切片，这样可以减少毛丝和圈丝。这主要是由于此母粒所选用载体的黏度偏高，稍高些的纺丝温度就能很好地增加熔体混合物的流动性能，适当降低分子间的结晶度，减少毛丝，且有利于熔体中的各成分混合更加均匀，减少圈丝，而熔体温度的提高也可使熔体流动性变好，从而使可纺性得到改善。

本研究中螺杆 1 ～ 5 区的温度分别为272、270、268、267和266 ℃。箱体温度为266 ℃。而未加色母粒时纺制同样规格的70 D/24 f半消光丝时则应使用较低的纺丝温度，螺杆 1 ～ 5 区的温度可分别选择为258、260、263、262、261和261 ℃。箱体温度则采用262 ℃。

因此，使用不同的切片和色母粒，根据切片和色母粒的特性，选择相应的纺丝温度，才能取得好的纺丝效果。表 8为本研究中选择的纺丝温度。

（5）侧吹风

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于色粉的加入，熔体细流出喷丝板后产生大量静电，严重影响了丝束的抱合性，产生毛圈丝，影响可纺性。因此侧吹风的温湿度必须进行严格控制，湿度应控制在80%以上，温度为18 ℃。其中湿度尤为重要，否则静电过大，将严重影响正常纺丝。

（6）纺丝上油

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于黑丝本身抱合性较差，静电较大，因此油剂必须选择扩散性好、抗静电好的油剂，以提高可纺性，减少毛丝和圈丝。现在一般选择性能较好的来自德国、日本、韩国等地的进口油剂。

纺锦纶6黑丝，油嘴更易磨损，因此应选用质量较好的耐磨油嘴，目前选用较多的产品多来自德国、日本和韩国。纺锦纶6黑丝，由于加入了色粉，结晶度升高，纺丝张力T1较大，因此上油集束位置应稍微抬高。纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，油嘴集束位置一般为1 200 ～ 1 300 mm，略高于纺相同规格的半消光丝。这样可使丝束稳定，条干不匀率小。

（7）卷绕

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的全自动卷绕机，此卷绕机采用精密卷绕控制方式，无叠丝现象，卷绕和退卷张力稳定，DTY加工容易，POY丝退卷率可达到90%以上。

（8）导丝部件的粉尘、静电清理

纺丝过程中，丝束中及丝束表面会产生大量黑色的低聚物粉尘，并集聚大量静电，当积聚到一定量时会给生产带来负面影响，引起毛丝、圈丝增多，造成丝束抱合性差，断头增加，加弹退绕困难等。因此，纺丝过程中的导丝部件，包括油嘴、导丝钩、预网络器、兔子头等要建立定期清理机制，1 ～ 3 天停位清理一次，这样有利于提高产品质量。

2.2.2 DTY生产工艺探讨

锦纶6黑丝DTY是通过加弹机使POY进行大分子链重排的假捻变形丝，其结晶和取向均得到加强，丝的强度更高，形态稳定，可直接用于织造，用途广泛。由于加入了色母粒，POY丝的伸长明显加大，假捻过程中有明显的有色低聚物析出，因此锦纶6黑丝DTY的加工要在以下几个方面控制好。

（1）加弹速度

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的加弹机，其机械速度为1 000 m/min，实际生产中选择700 ～ 800 m/min。速度提高，丝束假捻张力会相应升高，丝与摩擦盘的接触压力、卷曲稳定率和卷缩率都会升高，但未解捻丝也会增多，使毛丝断头增加，纤维蓬松性变差，因此加弹速度不应过高。

（2）拉伸比

由于加入了色母粒，锦纶6黑丝POY的伸长明显变大，所以拉伸比要相应加大，否则假捻张力太小，丝束变形不稳定，容易出现紧点和僵丝，但也不能太大，否则假捻张力过高，影响丝束位移，卷曲收缩率也会明显下降，卷曲稳定性明显上升，从而影响丝的弹性和蓬松性。本研究在生产实践后证明，拉伸比为1.25时生产状况最好（表 9）。

（3）D/Y

D/Y比升高，丝的捻度就会增大，使卷曲收缩率增大，卷曲稳定率下降，但也不能过大，否则丝条打滑，紧点增多。色丝生产中由于低聚物粉尘多，打滑相应明显，因此D/Y比不能过高，实践证明取1.9时效果最好。

（4）粉尘及静电处理

锦纶6黑丝在加弹过程中由于丝束高速摩擦，会产生大量黑色低聚物粉尘，集聚大量静电，当积聚到一定量时就会给生产带来负面影响，导致丝条跳动加剧，断头、毛丝、僵丝增多。因此加弹机的导丝器、热板和摩擦盘等接触丝的部件需定期进行彻底清理。

（1）纺锦纶黑丝POY，组件装配起始压力一般选择在12 MPa左右，不要超过150 MPa；

（2）锦纶6黑丝70 D/24 f POY在生产中一般选择微孔，Φ0.3×0.9×24 f为宜，且纺丝温度要略高于同规格的半消光丝；

（3）在锦纶6黑丝70 D/24 f DTY的生产中，拉伸比选1.25为宜，D/Y取1.9效果较好；

（4）在锦纶6黑丝POY和DTY的生产过程中必须及时清理粉尘并消除静电，以保障生产顺利进行。

参考文献

[1] 王朝生. 尼龙6聚合体系中的酰胺交换反应理论及应用[D]. 上海：东华大学，2001.

（4）纺丝温度和速度

纺锦纶6黑丝，根据使用的切片和色母粒不同，纺丝温度一般选择在260 ～ 270 ℃之间，纺丝速度选择在4 300 m/ min左右。由于颜料色粉的加入，以及载体聚酰胺的性质有别于原料切片，纺丝温度相应地也要进行调整。使用彩燕NFC39色母粒，在实际生产中的纺丝温度要略高于纯锦纶6切片，这样可以减少毛丝和圈丝。这主要是由于此母粒所选用载体的黏度偏高，稍高些的纺丝温度就能很好地增加熔体混合物的流动性能，适当降低分子间的结晶度，减少毛丝，且有利于熔体中的各成分混合更加均匀，减少圈丝，而熔体温度的提高也可使熔体流动性变好，从而使可纺性得到改善。

本研究中螺杆 1 ～ 5 区的温度分别为272、270、268、267和266 ℃。箱体温度为266 ℃。而未加色母粒时纺制同样规格的70 D/24 f半消光丝时则应使用较低的纺丝温度，螺杆 1 ～ 5 区的温度可分别选择为258、260、263、262、261和261 ℃。箱体温度则采用262 ℃。

因此，使用不同的切片和色母粒，根据切片和色母粒的特性，选择相应的纺丝温度，才能取得好的纺丝效果。表 8为本研究中选择的纺丝温度。

（5）侧吹风

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于色粉的加入，熔体细流出喷丝板后产生大量静电，严重影响了丝束的抱合性，产生毛圈丝，影响可纺性。因此侧吹风的温湿度必须进行严格控制，湿度应控制在80%以上，温度为18 ℃。其中湿度尤为重要，否则静电过大，将严重影响正常纺丝。

（6）纺丝上油

纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，由于黑丝本身抱合性较差，静电较大，因此油剂必须选择扩散性好、抗静电好的油剂，以提高可纺性，减少毛丝和圈丝。现在一般选择性能较好的来自德国、日本、韩国等地的进口油剂。

纺锦纶6黑丝，油嘴更易磨损，因此应选用质量较好的耐磨油嘴，目前选用较多的产品多来自德国、日本和韩国。纺锦纶6黑丝，由于加入了色粉，结晶度升高，纺丝张力T1较大，因此上油集束位置应稍微抬高。纺锦纶6黑丝70 D/24 f POY，油嘴集束位置一般为1 200 ～ 1 300 mm，略高于纺相同规格的半消光丝。这样可使丝束稳定，条干不匀率小。

（7）卷绕

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的全自动卷绕机，此卷绕机采用精密卷绕控制方式，无叠丝现象，卷绕和退卷张力稳定，DTY加工容易，POY丝退卷率可达到90%以上。

（8）导丝部件的粉尘、静电清理

纺丝过程中，丝束中及丝束表面会产生大量黑色的低聚物粉尘，并集聚大量静电，当积聚到一定量时会给生产带来负面影响，引起毛丝、圈丝增多，造成丝束抱合性差，断头增加，加弹退绕困难等。因此，纺丝过程中的导丝部件，包括油嘴、导丝钩、预网络器、兔子头等要建立定期清理机制，1 ～ 3 天停位清理一次，这样有利于提高产品质量。

2.2.2 DTY生产工艺探讨

锦纶6黑丝DTY是通过加弹机使POY进行大分子链重排的假捻变形丝，其结晶和取向均得到加强，丝的强度更高，形态稳定，可直接用于织造，用途广泛。由于加入了色母粒，POY丝的伸长明显加大，假捻过程中有明显的有色低聚物析出，因此锦纶6黑丝DTY的加工要在以下几个方面控制好。

（1）加弹速度

本研究选用北京中丽制机工程技术有限公司的加弹机，其机械速度为1 000 m/min，实际生产中选择700 ～ 800 m/min。速度提高，丝束假捻张力会相应升高，丝与摩擦盘的接触压力、卷曲稳定率和卷缩率都会升高，但未解捻丝也会增多，使毛丝断头增加，纤维蓬松性变差，因此加弹速度不应过高。

（2）拉伸比

由于加入了色母粒，锦纶6黑丝POY的伸长明显变大，所以拉伸比要相应加大，否则假捻张力太小，丝束变形不稳定，容易出现紧点和僵丝，但也不能太大，否则假捻张力过高，影响丝束位移，卷曲收缩率也会明显下降，卷曲稳定性明显上升，从而影响丝的弹性和蓬松性。本研究在生产实践后证明，拉伸比为1.25时生产状况最好（表 9）。

（3）D/Y

D/Y比升高，丝的捻度就会增大，使卷曲收缩率增大，卷曲稳定率下降，但也不能过大，否则丝条打滑，紧点增多。色丝生产中由于低聚物粉尘多，打滑相应明显，因此D/Y比不能过高，实践证明取1.9时效果最好。

（4）粉尘及静电处理

锦纶6黑丝在加弹过程中由于丝束高速摩擦，会产生大量黑色低聚物粉尘，集聚大量静电，当积聚到一定量时就会给生产带来负面影响，导致丝条跳动加剧，断头、毛丝、僵丝增多。因此加弹机的导丝器、热板和摩擦盘等接触丝的部件需定期进行彻底清理。

（1）纺锦纶黑丝POY，组件装配起始压力一般选择在12 MPa左右，不要超过150 MPa；

（2）锦纶6黑丝70 D/24 f POY在生产中一般选择微孔，Φ0.3×0.9×24 f为宜，且纺丝温度要略高于同规格的半消光丝；

（3）在锦纶6黑丝70 D/24 f DTY的生产中，拉伸比选1.25为宜，D/Y取1.9效果较好；

（4）在锦纶6黑丝POY和DTY的生产过程中必须及时清理粉尘并消除静电，以保障生产顺利进行。

参考文献

[1] 王朝生. 尼龙6聚合体系中的酰胺交换反应理论及应用[D]. 上海：东华大学，2001.