265 dtex/288 f POY生產(chǎn)工藝探討

唐榮盛,譚禮軍,陳永升

(廣東開平春暉股份有限公司,廣東 開平 529300)

隨著人民生活水平的提高，人們對服裝的舒適性和美觀性有了更高的追求。因此，市場上對仿真絲的需求促使國內(nèi)化纖廠家從生產(chǎn)常規(guī)絲向多孔細(xì)旦滌綸長絲、異型絲等差別化纖維轉(zhuǎn)型。其中166.7 dtex/288 f規(guī)格的DTY具有f數(shù)高、單絲纖度小的特點(diǎn),其織物具有優(yōu)良的懸垂性和回彈性，且手感柔軟、風(fēng)格飽滿，主要用于生產(chǎn)高檔服飾，有較好的市場前景。我廠曾嘗試過用加彈后83.3 dtex/144 f DTY卷繞前并股方法生產(chǎn)166.6 dtex/288 f DTY，但生產(chǎn)成本較高。如前紡能生產(chǎn)單股265 dtex/288 f 規(guī)格POY，則能大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。為此，我們曾嘗試使用普通側(cè)吹風(fēng)裝置生產(chǎn)該規(guī)格POY，但因側(cè)吹風(fēng)的均勻性差且環(huán)境風(fēng)干擾大，生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)并絲現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

從市場需求和企業(yè)效益出發(fā)，我廠通過增設(shè)環(huán)吹風(fēng)筒(EVO)和調(diào)整紡絲工藝，采用熔體直接紡工藝路線，成功生產(chǎn)出265 dtex/288 f細(xì)旦滌綸POY，條干CV值達(dá)到1.1%以下。本文從紡絲工藝、組件組裝工藝、風(fēng)筒冷卻等方面就生產(chǎn)265 dtex/288 f POY的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料

本公司聚合提供的熔體，特性黏度η為卷繞前 0.665 dL/g。

德國雙S公司的L-160型POY油劑。

1.2 設(shè)備和儀器

設(shè)備：聚合部分采用依文達(dá)技術(shù)；紡絲部分是西門子和Barmag公司設(shè)計(jì)提供的設(shè)備；Barmag公司設(shè)計(jì)的EVO風(fēng)筒。

儀器：強(qiáng)伸儀是瑞士Uster公司TENGSORADID3型；條干儀是瑞士Uster公司TESTER3型。條干測試條件：速度200 m/min，時(shí)間5 min。

1.3 工藝流程和工藝條件

1.3.1 工藝流程

聚酯熔體→熔體輸送泵→過濾器→增壓泵→熔體冷卻器→熔體分配管→紡絲箱體→計(jì)量泵→紡絲組件→外環(huán)吹風(fēng)→集束上油→預(yù)網(wǎng)絡(luò)器→導(dǎo)絲盤→卷繞成形→平衡→POY后加工

1.3.2 工藝條件

主要工藝參數(shù)如表1。

表1 主要工藝參數(shù)設(shè)定

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板及組件工藝的選擇

2.1.1 噴絲板的設(shè)計(jì)

噴絲板的孔徑大小會(huì)直接影響單絲噴絲成形。如噴絲孔孔徑太大，會(huì)導(dǎo)致噴絲板拉伸倍數(shù)偏高，單絲容易斷裂；長徑比太小則會(huì)造成剪切速率太小，熔體在噴絲板邊上形成漫流，導(dǎo)致吐絲不穩(wěn)定、容易斷頭。適當(dāng)?shù)脑黾娱L徑比，有利于熔體彈性松弛過程的完成，提高可紡性。高速紡的長徑比一般要大于2.0[1]，但太大的長徑比會(huì)使噴絲板的制造和清洗成本增加。噴絲板的長徑比對纖維物理指標(biāo)和可紡性的影響見表2。 根據(jù)試驗(yàn)情況，我們選擇了孔徑為0.15 mm，孔徑長度為0.5 mm(即長徑比≥3)的噴絲板，經(jīng)過批量生產(chǎn)，證明可紡性良好。

因265 dtex/288 f規(guī)格POY噴絲孔數(shù)量特別多，孔間距相對較小，故噴絲孔的排列分布非常重要，既要保證冷卻風(fēng)吹到每根單絲，讓內(nèi)、外單絲均勻地冷卻，又要考慮風(fēng)的走向，減少冷卻風(fēng)在中心絲條處疊加形成共振而導(dǎo)致并絲。我們試用過菱形和環(huán)形兩種板，結(jié)果證明使用環(huán)形排列噴絲板生產(chǎn)的POY毛絲和飄絲較少，生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定。

表2 噴絲板長徑比對纖維物理指標(biāo)和可紡性的影響

注: 紡絲溫度293 ℃，風(fēng)壓35 Pa。

2.1.2 組件組裝工藝

265 dtex/288 f POY的單絲纖度較小，在紡絲過程中如果有大于纖維直徑凝聚粒子等雜質(zhì)存在,在拉伸時(shí)易產(chǎn)生毛絲或斷頭，故對組件的過濾精度要求高。我們選擇金屬砂作為組件中的過濾材料。因金屬砂的不定形多孔構(gòu)造,使它具有高空隙率,增大了過濾面積，增強(qiáng)了對異物的過濾能力；另外，金屬砂具有尖銳的端緣，對不可過濾的膠狀凝聚粒子有分割作用，使這些凝聚粒子變小、變細(xì)，從而提高熔體的可紡性。為保證過濾精度，一般選用高目數(shù)的濾砂。

在計(jì)量泵的熔體吐出量一定的情況下，組件的初始壓力取決于組件的過濾層結(jié)構(gòu)，主要靠調(diào)整金屬砂配比和過濾網(wǎng)組合來控制初始壓力。提高組件壓力，相當(dāng)于熔體在組件內(nèi)的瞬間溫度提高，從而改善熔體的均勻性和流變性，提高可紡性[2]；但取較高的初始壓力時(shí)，對組件的密封性要求較高，否則極易出現(xiàn)組件漏漿，還會(huì)導(dǎo)致組件的使用壽命縮短。實(shí)驗(yàn)證明，壓力在15～18 MPa時(shí)，紡絲情況比較理想[3]。經(jīng)調(diào)試，控制組件壓力17 MPa，生產(chǎn)狀態(tài)較好且組件周期比較合理。

2.2 熔體溫度

在紡細(xì)旦絲品種時(shí)，熔體中低聚物的存在會(huì)使紡絲狀態(tài)變差，飄絲、斷頭增多，還會(huì)使組件壓力上升快。而低聚物主要來自聚合反應(yīng)中副反應(yīng)產(chǎn)物及熔體輸送時(shí)的降解產(chǎn)物?？紤]我廠熔體輸送管道較長，熔體的停留時(shí)間偏長，故熔體輸送的伴熱溫度及增壓泵后熔體冷卻器的溫度在紡細(xì)旦絲時(shí)相對常規(guī)絲要降低2～5 ℃。無油絲的黏度降控制在0.02 dL/g左右，紡絲狀態(tài)相對較好。

2.3 紡絲溫度

對于265 dtex/288 f規(guī)格POY，應(yīng)適當(dāng)提高紡絲溫度。一方面，較高的紡絲溫度可以降低熔體的表觀黏度，改善熔體在噴絲板微孔的流動(dòng)性，使絲束冷卻變緩，紡絲張力降低，可紡性和后拉伸性能得到有效的改善；另一方面，還可以降低熔體通過微孔的彈性效應(yīng)及出口膨脹效應(yīng)，提高熔體的均勻性。但紡絲溫度太高又會(huì)加劇熔體降解，易產(chǎn)生毛絲，斷頭率和飄絲增加，且絲條易粘板。因?yàn)樯a(chǎn)細(xì)旦絲時(shí)，熔體流量相對較小，在分配管內(nèi)的停留時(shí)間會(huì)增加，容易發(fā)生降解反應(yīng)。經(jīng)調(diào)試，紡絲溫度控制在290～296 ℃，生產(chǎn)狀態(tài)比較好。

2.4 環(huán)吹風(fēng)冷卻工藝的選擇

2.4.1 環(huán)吹風(fēng)設(shè)備的選擇

生產(chǎn)265 dtex/288 f規(guī)格POY，單絲多且細(xì)，使用普通的側(cè)吹風(fēng)生產(chǎn)存在以下不足：一是因?yàn)榻z條多且密，側(cè)吹風(fēng)穿透性差，很難保證各單絲的均勻冷卻；二是側(cè)吹風(fēng)是從里往外吹，絲束外邊的風(fēng)量不夠，絲束在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)在絲束周圍形成一個(gè)負(fù)壓場，把環(huán)境風(fēng)吸進(jìn)來，導(dǎo)致絲束振動(dòng)大，容易并絲，生頭困難；三是側(cè)吹風(fēng)的無風(fēng)區(qū)比較短，且密封性不夠，會(huì)導(dǎo)致絲條冷卻過快，容易出現(xiàn)注頭絲、斷絲。Barmag公司提供的外環(huán)吹風(fēng)裝置采用環(huán)形均勻吹風(fēng)冷卻絲條，并設(shè)有完全密封的無風(fēng)區(qū)，非常適合生產(chǎn)細(xì)旦高f數(shù)產(chǎn)品。我廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對側(cè)吹風(fēng)進(jìn)行了環(huán)吹風(fēng)改造，改用Barmag公司提供的外環(huán)吹風(fēng)裝置對絲條進(jìn)行冷卻。有效地解決了生產(chǎn)265 dtex/288 f規(guī)格POY時(shí)冷卻不勻、生頭操作難、生產(chǎn)斷頭多等問題。

2.4.2 環(huán)吹風(fēng)壓的設(shè)定

使用環(huán)吹風(fēng)裝置生產(chǎn)時(shí)，絲條受冷卻的區(qū)域比較窄，對風(fēng)溫和風(fēng)壓的要求比較苛刻。尤其是在生產(chǎn)265 dtex/288 f這種細(xì)旦高f數(shù)絲時(shí)，如風(fēng)溫太高或風(fēng)壓較小，容易導(dǎo)致中心單絲冷卻不足，絲束內(nèi)外不勻；太低的風(fēng)溫則會(huì)導(dǎo)致外圈單絲冷卻過快，還會(huì)降低噴絲板板面溫度；而較大的風(fēng)壓則容易把外圈單絲往中心位置擠，導(dǎo)致并絲。經(jīng)過調(diào)試，我們選擇風(fēng)壓為28～35 Pa、風(fēng)溫(23±3) ℃及濕度(70±10)%作為環(huán)吹風(fēng)生產(chǎn)工藝時(shí)，飄絲和斷頭率較少，POY條干較理想。

2.5 集束高度的選擇

生產(chǎn)多孔細(xì)旦絲時(shí)，因絲條比表面積大，絲束的冷卻位置上移，紡絲張力變大。而太大的張力會(huì)導(dǎo)致斷絲增加，故一般要通過提高集束位置來減少紡絲張力，降低初生纖維的結(jié)晶度，同時(shí)集束位置的提高也可以減少絲條的晃動(dòng)。但是，過高的集束位置，會(huì)使單絲間間距減少，容易產(chǎn)生并絲，導(dǎo)致飄絲或斷頭，POY條干值增大。通過試驗(yàn)，在生產(chǎn)265 dtex/288 f規(guī)格POY時(shí)，集束位置取從噴絲板到上油嘴間距離為850～950 mm處，生產(chǎn)狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量較好。

2.6 上油工藝的選擇

由于265 dtex/288 f 規(guī)格POY單絲根數(shù)多，為保證絲束內(nèi)外單絲上油均勻，采用“一分二”的上油形式，在進(jìn)油嘴前將絲束從中間分開兩半，分兩個(gè)油嘴上油，經(jīng)過紡絲導(dǎo)絲鉤后再“合二為一”進(jìn)行并絲。為了提高絲束的抱合性，減少POY毛絲，改善POY的后加工性能，適當(dāng)提高絲束上油量，上油率控制在0.50%～0.62%，POY沒有毛絲，后加工退繞性能良好。

2.7 預(yù)網(wǎng)絡(luò)工藝的選擇

因?yàn)?65 dtex/288 f規(guī)格POY單絲多且細(xì)，單絲非常脆弱，很容易產(chǎn)生毛絲。為了進(jìn)一步提高集束性，在卷繞前增設(shè)了網(wǎng)絡(luò)器，給POY一定的預(yù)網(wǎng)，POY的預(yù)網(wǎng)絡(luò)度控制在10～15個(gè)/m。另外還對絲道進(jìn)行了全面的檢查調(diào)整，對導(dǎo)絲器進(jìn)行了清潔和檢查，對有磨損的導(dǎo)絲器進(jìn)行更換，以減少毛絲的產(chǎn)生。因?yàn)閒數(shù)高，POY的卷繞張力相對比較大，容易在卷繞過程中造成單絲斷裂形成毛絲，適當(dāng)?shù)慕档蛯?dǎo)絲盤的欠喂率，控制卷繞張力在9.8～14.7 cN范圍，使POY的成形正常、毛絲少。

2.8 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

265 dtex/288 f POY產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)見表3。

表3 265 dtex/288 f POY物理指標(biāo)

5 結(jié) 論

(1) 選擇合理的紡絲工藝改善了紡絲狀態(tài)：噴絲板長徑比≥3、組件壓力控制在17 MPa左右、紡絲溫度控制在290～296 ℃。

(2) 采用環(huán)吹風(fēng)筒提高了POY冷卻均勻性。嚴(yán)格控制冷卻風(fēng)條件保證了POY品質(zhì)：風(fēng)壓控制在28～35 Pa，風(fēng)溫和濕度分別控制在(23±3)℃、(70±10)%。

(3) 適當(dāng)?shù)奶岣逷OY上油率和給POY加預(yù)網(wǎng)，減少了POY毛絲。

我廠通過改裝環(huán)吹風(fēng)裝置和調(diào)整紡絲工藝，成功生產(chǎn)出外觀較好、物理指標(biāo)正常的265 dtex/288 f POY，滿足了后加工需求，拓寬了品種結(jié)構(gòu)，為企業(yè)創(chuàng)造了效益。

[1] 李允成，徐心華.滌綸長絲生產(chǎn)[M].第2版.中國紡織出版社，1995.

[2] 張青.降低細(xì)旦POY斷頭率的工藝措施探討[J].合成纖維工業(yè),1996(3)：50-51.

[3] 王文科.微細(xì)旦POY生產(chǎn)技術(shù)的探討[J].合成纖維工業(yè),1998(1)：40-42.