化纤知识—差别化长丝之有色长丝

化纤知识—差别化长丝之有⾊长丝
聚酯纤维需要在⾼温⾼压下染⾊，不仅成本⾼，⽽且⾊谱受到⼀定限制。

尤其是对某些需要有较⾼的耐⽇晒⾊牢度、热固牢度和紫外线稳定性的产品，原有的染⾊⽅法已⽆法满⾜要求。

再加上⾊织需要的长丝染丝⽐较困难，更加促使纺有⾊长丝的⼯艺路线迅速发展。

凡在化学纤维⽣产过程中，加⼊染料、颜料或荧光剂等进⾏着⾊的长丝，称为有⾊长丝。

纺制有⾊长丝的⽅法有多种，如有⾊切⽚法、切⽚⼲染法、热扩散法、染料熔融计量配料法、⾊母粒间歇混合法、重量计量连续混合法(减量喂料)、体积计量连续混合法、辅助螺杆熔体计量法等，它们各有利弊。

⽬前采⽤最多的是体积(容量)计量法和重量计量法。

纺有⾊丝时，熔体的粘度降⽐较⼤，成品丝的强度⽐较低，为提⾼丝的质量，并使⽣产过程稳定，必须选择好染(颜)料着⾊剂和纺制⽅法，严格控制好有关⼯艺参数。

⼀、对染料质量的要求
着⾊剂是纺制有⾊丝的关键之⼀，对其质量必须充分重视。

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着⾊剂的种类
纺有⾊长丝的着⾊剂有颜料和染料两⼤类。

可供使⽤的颜料品种较少，主要有炭⿊和钛⽩粉两种，以及少量的氧化铁、硫化镉等⽆机颜料和颜料橙等有机颜料。

颜料不溶解，其微⼩颗粒混合在聚酯中，使制得的丝着⾊。

颜料粉末必须极细，并须分散后才能使⽤，故多混在低熔点聚合物中，制成含颜料量较⾼的⾊母粒。

可供使⽤的染料品种较多。

可以使⽤纯粉状染料，也可以使⽤染料和载体的混合物。

这种混合物有粉状，有⾊母粒状。

但更多的是⾊母粒状，如赫司特公司的Renol AT系列母粒。

染料的分解温度应⾼于纺丝温度，不易升华，不易褪⾊和易溶于聚酯熔体等。

同时要求含⽔率低。

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熔点
染料的熔点与切⽚熔点相接近有利于初⽣纤维的凝固成形。

做成⾊母粒时，熔点可稍低⼀些。

直接使⽤⾊粉时，若熔点低会因过早熔融造成环结堵料。

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热稳定性
在纺丝过程中，因⾼温聚酯熔体(285~：300℃)需停留5～20min，所以对染料的热稳定性要求较⾼。

可先将染料经290～310℃、15min(缩聚法需4～6h)的条件试验，合格者⽅可使⽤。

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染料分⼦结构
加⼊染料后，聚酯粘度降增⼤的主要原因是染料的化学结构对聚酯⼤分⼦降解的影响。

染料的分⼦结构中，若含有活泼的羧基，将会促使聚酯降解，因此应禁⽤这种染料。

⽬前应⽤⼴泛的染料⼀般说来对聚酯熔体粘度降影响不⼤。

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对组件更换率的影响
纺有⾊长丝时，颜料(染料)对组件(以及预过滤器)更换周期的影响，最受纤维⽣产者的关注。

⼀般粒径在1µm以下的颜料均匀分散在聚酯中，不影响纺丝和成品质量。

若颜料有凝聚现象或分散不良，则可在显微镜下观察到纤维断⾯出现有节瘤。

此时，在纺丝组件滤层或预过滤器滤芯上易形成滤饼，使组件压⼒或预过滤器压⼒迅速上升(纺深⾊时更加明显)。

这时纺得的丝在后加⼯中易断头。

若使⽤可溶性聚酯染料，则染料与聚酯互溶为⼀体，成为均匀相。

在显微镜下，浅⾊单⼀染料聚酯纤维断⾯中，观察不到染料粒⼦。

深⾊染料⼀般由⼏种基⾊组成，若含有炭⿊，则在纤维断⾯可看到它的粒⼦。

因此，深⾊染料可能对纺丝组件使⽤周期有⼀定的影响。

例如纺墨绿、深棕时，组件和预过滤器的更换周期相应⽐纺浅⾊时短。

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染料的含⽔率
聚酯切⽚的纺丝对⼲切⽚的含⽔率要求较严格。

常规纺时，要求切⽚的含⽔率在50ppm以下；⾼速纺时，要求在30ppm以下，纺有⾊丝时，染料会带⼊⼀定⽔分，为此，必须严格控制染料的含⽔率。

有条件时，或者染料、母粒加⼊量较多时，应对染料或⾊母粒进⾏⼲燥。

⼀般⽆⼲燥条件时，染料的含⽔率控制在0.1％以下，对纺丝⼯艺⽆很⼤影响。

⼆、纺丝及后加⼯⼯艺和设备
在纺制有⾊涤纶拉伸丝和低弹丝时，只要着⾊剂质量稳定，并能均匀分布于熔体之中，就能⽤纺普通涤纶长丝的⼯艺⽣产有⾊涤纶长丝。

现将典型的⼯艺和设备介绍如下：
1
常规纺
(1)着⾊剂注⼊：⽬前常⽤注⼊⽅法是在螺杆进料管注⼊⾊母粒或⾊粉。

使⽤的设备有KT-20差量喂料机，卡勒强尼克(Colortronic)容积式计量搅拌注⼊器等。

(2)注⼊量：根据⽣产有⾊丝的⾊谱，注⼊相应的染料量。

在得到满意的⾊谱条件下，⼀般希
望染料或⾊母粒的注⼊量愈少愈好。

但在另⼀⽅⾯，⾊母粒加⼊量太少，可能会引起某些浅颜⾊的⾊差。

(3)⼯艺条件：纺丝⼯艺条件的选择，除应考虑⼯艺因素外，还应考虑染料因素，即⼯艺条件既有利于顺利纺丝，⼜不使染料过分氧化分解。

如选择侧吹风速0.35m/s，风温28℃，箱体温度285～288℃，螺杆出⼝压⼒6.5MPa，卷绕速度900m/min左右。

拉伸⼯艺的选择以减少⽑丝的产⽣与控制伸长率35％左右为宜。

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⾼速纺
着⾊剂的注⼊⽅式与注⼊量与常规纺相同，⼯艺条件可如下例。

切⽚特性粘数0.66，⼲燥温度175℃，时间300min。

⼲切⽚含⽔率≤30ppm。

成品规格1
67dtex/36f。

螺杆温度283～286℃，联苯锅炉292℃，螺杆挤出机压⼒11MPa，侧吹风速
0.5m/s，油剂浓度15％，卷绕速度3200m/mln。

拉伸变形出丝速度490m/min，第⼀、第⼆热箱温度分别为210℃、195℃，拉伸倍数1.73，D/Y⽐1.82。

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T-20染料注射器
瑞⼠K-TRON公司的T-20型染料注射器是国内早期应⽤较多的⼀种染料注射器。

它由双螺杆喂⼊器、电⼦称和控制器等组成。

补加料时使⽤前喂料器或⼿⼯。

它⼀般安装在螺杆挤出机进料⼝附近的进料管上。

染料通过注射器中的⼀对⼩螺杆连续定量地喂⼊，与切⽚⼀起进⼊螺杆挤出机。

染料与切⽚在螺杆挤出机内熔融混合，经过滤、计量、纺丝，制得有⾊长丝。

注⼊的染料量由带有微处理机的7110型控制器控制，有较⾼的精度和分辨率。

但它的注⼊量为0.6～10kg/h，超出这⼀范围，将影响分辨率，引起计量误差，从⽽造成⾊差。

因采⽤⾼灵敏度电⼦称称量，设备的安装对防震要求较⾼。

运转中有较⼩震动即⼲扰其正常⼯作，甚⾄补加染料时的冲击也有影响，故设计成喂料时，⾃动转⼊容积式计量(固定转速)。

其次，染料的注⼊位置也⼗分重要，它直接影响到切⽚与染料的均匀混合。

最佳⽅式是进料管与螺杆进料⼝中⼼线成30°，沿进料⼝中⼼⽅向插⼊⼀染料喂⼊管，经过计量的染料在垂直⽅向进⼊管中⼼，染料的四周被切⽚包围着进⼊螺杆挤出机。

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卡勒强尼克计量搅拌注射器
卡勒强尼克注射器是利⽤容积计量的原理，由配套的微机把容积转换成重量，对有关参数进⾏控制(包括物料的报警、联锁、互锁功能)。

该注射器有2～4个容积计量⼊⼝，聚酯切⽚和1～3种⾊母料(或添加剂)分别按照⼯艺设定的重量混合⽐经计量后，进⼊下部的混合器，进⾏固体料的混合。

混合物进⼊螺杆后，再经过熔融混合，纺丝后⾊差极⼩。

属于新型纺⾊丝装置。

⽣产中任何⼏个部位停⽌运转时，混合器出料减少，进⼊混合器的切⽚和母粒会按⽐例⾃动减少，因⽽不会因停位⽽产⽣⾊差。

卡勒强尼克注射器安装在螺杆进料⼝上，安装位置的震动、⽓流变化及补充⾊母粒过程对体积计量的精度均⽆影响。

在正式运转前必须对各物料和对应的计量盘进⾏标定，称出每孔输送的重量，然后将标定值和⼯艺配⽐在控制器上设定。

卡勒强尼克计量搅拌注射器价格较低，特别是安装使⽤⽅便，可⽤于拼⾊或附加功能纤维(如抗静电、阻燃)，近年来与赫司特公司的⾊母粒配套发展，在我国的应⽤越来越多。

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纺制有⾊丝时的注意事项
实践证明，只要染(颜)料或⾊母粒使⽤得当，⽆论采⽤常规纺或⾼速纺的⽣产⽅法，制得的拉伸丝或低弹丝的各项质量指标均与普通本⾊丝基本相同。

但控制不当，易产⽣断丝、⽑丝和⾊差。

(1)纺丝温度：螺杆各区的温度和箱体温度对纺丝成形有较⼤的影响。

温度偏⾼时，⽆油丝粘度降⼤，卷绕丝⽑丝多，满卷率低。

因此与正常丝⽐，温度应适当降低。

(2)染料：染料的注⼊量过⾼，⼲⾊含量超过1.5%时，⽆油丝的特性粘度降将增⼤，⼀般⽐正常丝增⼤0.01～0.02，应加以调整。

有的染料分解温度虽⾼，但在纺丝时易升华挥发，污染板⾯及环境，并会造成⽑丝和断丝。

(3)染⾊牢度：⼀般说来，有⾊丝的⾊牢度，特别是摩擦牢度要⽐⾼温⾼压染⾊好。

为保证良好的⾊牢度，应对试样进⾏试验，防⽌个别⾊种牢度不能满⾜要求。

(4)防⽌产⽣⾊差：研究发现，产⽣⾊差的因素中，主要与染料注⼊量有关。

在⼀般的条件下，对于称重法(如T-20)，当注⼊量⼩于0.6kg/h或⼤于10kg/h时，会产⽣明显的⾊差。

另外，还与⽣产中操作不熟练、加染料时间过长、停部位(如轧泵或换组件)时改变设定值不同步等有关。

对于容积法(如卡勒强尼克)，当⾊母粒加⼊量百分⽐太⼩，也会产⽣不同程度的⾊差。

纺浅⾊丝时，最好采⽤低含⾊量的母粒。

如有条件采⽤销钉螺杆或静态混合器，也有利于⾊差的减少。