抗起球干法腈綸的研究與開發(fā)

劉加好，賈克英

（中國石油化工股份有限公司齊魯分公司腈綸廠，山東 淄博 255040）

抗起球干法腈綸的研究與開發(fā)

劉加好，賈克英

（中國石油化工股份有限公司齊魯分公司腈綸廠，山東 淄博 255040）

分析了干法腈綸纖維抗起球機理，研究了紡絲過程以后的工藝條件，通過降低纖維的鉤接強度和鉤接伸長，使織物表面的絨毛在摩擦力的作用下自行脫落，不再纏結(jié)成球或成球后迅速脫落，以達(dá)到提高產(chǎn)品抗起球性能的目的。通過該方法生產(chǎn)的絲束或毛條加工制成織物，抗起球等級可達(dá)到3級以上。

干法腈綸絲束 抗起球 鉤接強度 鉤接伸長

大多數(shù)合成纖維都存在著在使用過程中“起球”這一現(xiàn)象。由于腈綸的強力比天然纖維和再生纖維素纖維高得多，而且其制品表面上纖維球粒的形成速率大于脫落速率，因此在摩擦力無法消除纖維球粒的情況下，所形成的這些纖維球粒將會長期保留在織物表面，從而影響織物的外觀和穿著舒適性。抗起球腈綸對改善織物的服用性、外觀和穿著舒適性具有重要意義。

1 織物起球和抗起球機理分析

1.1 織物起球過程

起球過程：當(dāng)織物受到的外界摩擦力大于纖維強力或纖維之間的抱合力時，纖維末梢被拉出形成圈環(huán)和絨毛，此為起毛；絨毛露出一定長度后，在一定距離間因揉搓摩擦、反復(fù)伸長和回縮而糾結(jié)成球，形成的毛球不大，也不形成死結(jié)，它的一端在織物的纖維中，并連接于織物表面，形成球狀，此為成球。

1.2 抗起球機理

從織物起球的機理可以看出3個基本階段：織物表面絨毛的形成→絨毛相互糾纏→毛球形成且長時間不脫落。因此抗起球產(chǎn)品的研制和開發(fā)也圍繞著這3個階段進(jìn)行。

1.2.1 聚合改性

首先，通過提高聚合物中丙烯腈的含量，從而提高腈綸纖維的剛性和脆性，降低延伸性，使纖維經(jīng)摩擦后不易斷裂，或斷裂后纖維中的斷頭不易滑出；其次，可通過適當(dāng)加寬聚合物分子質(zhì)量分布，使纖維延伸性和強度降低，使織物表面的絨毛易于脫落。

1.2.2 紡絲及后處理改性

通過紡絲工藝和后處理工藝調(diào)整，降低纖維的鉤接強度和鉤接伸長，增加纖維的抱合力，使織物表面的纖維不易從織物中滑出或經(jīng)摩擦斷裂的纖維和纖維端頭在摩擦力的作用下，迅速斷裂脫落，來不及形成毛球。

筆者從調(diào)整紡絲和纖維牽伸、汽蒸定型工藝著手，以達(dá)到降低纖維的鉤接強度和鉤接伸長，改善干法腈綸纖維的起球性能，達(dá)到織物抗起球的目的和效果。

2 試 驗

2.1 絲束來源

采用干法腈綸生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的2.22 dtex有光絲束、2.22 dtex有光正規(guī)毛條。

2.2 生產(chǎn)設(shè)備

干法腈綸紡絲機、LHS004水洗牽伸聯(lián)合機和LHS004絲束烘干機、Seydel860型拉斷制條機。

2.3 試驗儀器及試驗方法

等速伸長型單纖維強伸儀、馬丁代爾起毛起球儀。

2.3.1 鉤接強度、鉤接伸長測試方法

原理：單根纖維試樣以規(guī)定名義隔距長度和拉伸速度在等速伸長型強伸儀上拉伸至斷裂，得出斷裂強力和斷裂伸長值。

測試方法：從待測試樣中隨機用鑷子取出兩根纖維相互鉤接，其上端用鑷子夾持，下端用張力鉗夾持，將已鉤接好的纖維放置于夾持器中，鉤接處為夾持長度的1／2處，纖維兩端的距離約2 mm，保證纖維沿著軸向伸直，然后進(jìn)行拉伸試驗，得出試樣斷裂時的負(fù)荷及伸長值。平均鉤接斷裂強力如下式：

式中：Fgi—鉤接斷裂強力測驗試值，cN；

n—測試根數(shù)；

Fg—平均鉤接斷裂強力，cN。

平均鉤接斷裂強度：

式中：Fg—平均鉤接斷裂強力，cN；

Tt—實測線密度，dtex；

σgt—平均鉤接斷裂強度，cN／dtex。

2.3.2 起毛起球的測試方法與標(biāo)準(zhǔn)

采用馬丁代爾起毛起球法（GB／T 4802.2-1997）。

馬丁代爾起毛起球法的基本原理［1］是：將被測織物夾于馬丁代爾測試儀上，試樣的正面與另一塊織物的正面在一定壓力下按李莎如曲線的軌跡相互摩擦，其摩擦軌跡剛開始為一條直線，接下來逐漸變?yōu)闄E圓形，最后又在原直線的垂直方向成一條直線。摩擦應(yīng)在規(guī)定的壓力下進(jìn)行，直至達(dá)到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)。摩擦結(jié)束后，在標(biāo)準(zhǔn)的視覺條件下，一般與洗滌前或洗滌后的原布對比，查看起毛起球及其它外觀變化的程度，并以級數(shù)來報告起毛起球性，1級最差，5級最好，允許有半級。

3 結(jié)果與討論

3.1 紡絲工藝的影響

3.1.1 紡絲甬道成形條件

纖維表面光滑、抱合力較低時，織物在穿著過程中，經(jīng)磨擦、搓洗等外力作用下，織物中的短毛易從織物表面露出來，因此在紡絲過程中，使纖維表面粗糙，增加抱合力，纖維向表面滑移減弱，可降低起球程度。

干法腈綸纖維截面為犬骨形，調(diào)整纖維甬道成形條件，使纖維成形劇烈，表面迅速成形，在隨后的溶劑蒸發(fā)過程中，溶劑慢慢揮發(fā)，表面凹陷程度加深，可達(dá)到表面粗糙和抗拉強度降低的效果。

3.1.2 紡絲生產(chǎn)速率的影響

干法腈綸線密度的控制是在一定生產(chǎn)速率下調(diào)整牽引喂入機速度獲得的。因此終產(chǎn)品線密度一定的情況下，在較高的生產(chǎn)速率下，牽引喂入機的速度增加，使初生纖維的預(yù)取向度增加，纖維的斷裂強度和鉤接強度也會增大，因此抗起球產(chǎn)品的生產(chǎn)宜選用較低的生產(chǎn)速率。

3.2 不同水洗牽伸機牽伸倍數(shù)的影響

3.2.1 纖維斷裂強度和鉤接強度的比較

水洗牽伸工序的作用是將纖維中的溶劑去除，并對纖維進(jìn)行牽伸，改善纖維的物理機械性能。在牽伸過程中，纖維的大分子鏈沿纖維軸向排列取向，纖維低序區(qū)的分子沿纖維軸向的取向度大大提高，增加了分子間作用力，纖維承受外加張力的分子鏈數(shù)目增加了，從而使纖維的斷裂強度顯著提高，斷裂伸長下降。

采用低倍牽伸，纖維中的大分子鏈得不到充分的取向，可以降低纖維的斷裂強度和鉤接強度，從而提高纖維抗起球性能；但低倍牽伸會使纖維的斷裂伸長和鉤接伸長增加，不利于織物絨球的脫落。見表1不同水洗牽伸倍數(shù)下，纖維斷裂強度、鉤接強度、鉤接伸長的變化所示。

從表1中可以看出，隨著水洗牽伸倍數(shù)的降低，纖維的斷裂強度、鉤接強度明顯下降，但鉤接伸長在下降到一定程度后，隨牽伸倍數(shù)的降低反而出現(xiàn)一個拐點。這是因為低倍牽伸會使一些大分子鏈得不到充分伸展，使得纖維斷裂伸長和鉤接伸長增加，織物表面的絨球在摩擦力作用下，發(fā)生延伸，不易脫落。

3.2.2 水洗牽伸槽溫度的影響

水洗牽伸在較高的溫度下進(jìn)行時，纖維中大分子活動劇烈，纖維在牽伸的作用下進(jìn)行有序排列，使纖維斷裂強度得到提高，斷裂伸長下降。一般牽伸溫度較低時，整個分子鏈不能劇烈運動，在這種情況下取向，就得到小尺寸取向，小尺寸取向是指鏈段的取向排列，而分子鏈的排列是雜亂的。降低水洗牽伸溫度，纖維中大分子活動能力減弱，在同樣的牽伸條件下，拉伸溫度越低，原有結(jié)構(gòu)破壞越嚴(yán)重。低溫牽伸有利于纖維鉤接強度、鉤接伸長的降低，因此生產(chǎn)抗起球產(chǎn)品時，在不影響開車連續(xù)性的情況下可適當(dāng)降低牽伸溫度。

3.2.3 纖維熱定型條件的影響

腈綸纖維拉伸后，纖維超分子結(jié)構(gòu)已基本形成，但由于有些分子鏈段處于松弛狀態(tài)，而另一些鏈段處于緊張狀態(tài)，使纖維內(nèi)部存在不均勻的內(nèi)應(yīng)力，結(jié)構(gòu)存在缺陷，還有大小不一的空隙，需要通過熱定型進(jìn)一步改善纖維的超分子結(jié)構(gòu)［2］，提高纖維的形狀穩(wěn)定性，進(jìn)一步改善纖維的機械性能，如鉤接強度、耐磨性等。

干法腈綸熱定型工藝：纖維先經(jīng)過蒸汽靴由0.55 MPa蒸汽汽蒸后，進(jìn)入烘干一、二、三區(qū)進(jìn)行烘干。

在一定溫度下飽和蒸汽定型對纖維發(fā)揮溶脹增塑作用，達(dá)到定型效果，適當(dāng)降低蒸汽量可以降低纖維的鉤接強度和鉤接伸長，見表2中2.22 dtex纖維在不同汽蒸條件下物理機械性能的變化所示。

表2 2.22 dtex有光絲束在不同蒸汽條件下物理機械性能的變化

3.3 毛條主體長度的影響

纖維主體長度越長，突出在單位面積上的纖維末端越少，而且長纖維也可以被更牢固地固定在紗線上，提高織物的抗起球性能。因此可適當(dāng)調(diào)整拉斷機隔距，提高主體長度。

4 結(jié) 論

a）劇烈的紡絲甬道成形條件，會使纖維截面形成較“瘦”的犬骨形，提高纖維的抱合力，有較好的抗起球效果。

b）水洗牽伸工序采用較低牽伸倍數(shù)時，纖維斷裂強度和鉤接強度降低，但同時牽伸倍數(shù)低于2.7倍時會造成纖維斷裂伸長和鉤接伸長增加，抗起球性能下降，因此建議水洗牽伸倍數(shù)選用3.3、3.6倍為最佳。

c）烘干機蒸汽流量降低可以有效降低纖維的鉤接強度和鉤接伸長，從而提高纖維的抗起球性能，最佳狀態(tài)應(yīng)為蒸汽靴處不施加蒸汽。

d）生產(chǎn)正規(guī)抗起球毛條時，需調(diào)整好拉斷機工藝參數(shù)，即降低毛條縮率，又不影響毛條質(zhì)量，同時適當(dāng)提高毛條的主體長度，以減少纖維從織物中滑出的機率，減少起球機會。

［1］ 金敏.現(xiàn)代分析測試技術(shù)在印染行業(yè)的應(yīng)用（十六）——織物起毛起球的成因、測試方法及改善途徑［J］.印染，2007，10.

［2］ 董紀(jì)震，趙耀明.合成纖維工藝學(xué)［M］.上冊.北京：中國紡織出版社，1996：428－482.

Effect of finish on dry acrylic tow processing

liu Jiahao，Jia Keying

（Acrylic Fiber Plant of Qilu Petrochemical Corporation，Zibo Shandong 255040，China）

This object is to study the theory of fabric pilling and through changing spinning and finishing process of dry acrylic fiber，the loop strength and loop elongation will fall obviously.Using this method，the grade of fabric will be above the 3th by Martindale method.

dry acrylic tow；anti-fuzzy-pilling；tendency

TQ342.31

：B

：1006-334X（2011）01-0034-03

2011－01－20

劉加好（1968－），男，工程師，長期從事腈綸廠分析檢驗工作。