熔體直紡55 dtex/36 f異形滌綸FDY的生產(chǎn)工藝

宋孝浜，楊靖宇，王春霞*

(1.鹽城工學(xué)院紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城224003;2.江蘇盛虹化纖有限公司，江蘇吳江215228)

熔體直紡55 dtex/36 f異形滌綸FDY的生產(chǎn)工藝

宋孝浜1，楊靖宇2，王春霞1*

(1.鹽城工學(xué)院紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城224003;2.江蘇盛虹化纖有限公司，江蘇吳江215228)

采用熔體直紡技術(shù)生產(chǎn)55 dtex/36 f三角形和三葉形滌綸全拉伸絲(FDY)，探討了其主要的生產(chǎn)工藝。結(jié)果表明:采用三角形和三葉形噴絲板，油嘴上油，紡絲溫度291℃，側(cè)吹風(fēng)速度0.40～0.45 m/s，紡絲速度3 200～4 200 m/min，熱輥一輥溫度69～90℃，二輥溫度126℃，紡絲過程穩(wěn)定，纖維截面形狀清晰，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良;三角形與三葉形滌綸FDY斷裂強(qiáng)度分別為4.21和4.08 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率分別為31.74%和30.44%，條干不勻率分別為0.92%和0.86%，沸水收縮率分別為7.59%和7.35%。

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維 全拉伸絲 熔體直紡 三角形 三葉形

滌綸自問世以來，以其良好的物理化學(xué)性能及其織物挺括而著稱。但由于聚酯大分子鏈獨(dú)有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使得滌綸及其織物存在吸濕性低、抗靜電性能差、易起毛起球、織物手感僵硬毛感差、蠟質(zhì)感強(qiáng)等缺點(diǎn)。為改善常規(guī)滌綸的缺陷，異形滌綸長(zhǎng)絲品種應(yīng)運(yùn)而生［1－2］。

對(duì)于滌綸熔體直紡而言，由于其投資費(fèi)用較小，工藝流程短，且省去了鑄帶切粒、切片干燥、螺桿熔融擠出等工序，熔體不含水和粉塵，生產(chǎn)穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，成本低。因此，利用熔體直紡開發(fā)三角形和三葉形滌綸FDY可實(shí)現(xiàn)滌綸產(chǎn)品的高附加值。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

聚酯熔體:特性黏數(shù)為0.680 dL/g，端羧基含量28 mol/t，熔點(diǎn)為260.5 ℃，二甘醇、水分、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 1.15%，0.30%，0.016%，江蘇盛虹化纖有限公司產(chǎn)。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備與測(cè)試儀器

瑞士MAAG公司的增壓泵，德國(guó)SULZER公司的熱交換器，日本TMT公司的紡絲箱體，德國(guó)馬爾公司計(jì)量泵，日本TMT公司的Ati-615R/12卷繞頭。

BP103顯微鏡:重慶光學(xué)儀器廠制;YG086型縷紗測(cè)長(zhǎng)儀:常州第二紡織儀器廠制;Uster-5條干儀:瑞士Uster公司制;YG023B-II全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī):常州第二紡織儀器廠制;MQ20核磁共振分析儀:德國(guó)Bruker公司制。

1.3 生產(chǎn)工藝

三角形和三葉形滌綸FDY生產(chǎn)工藝流程見圖1，工藝參數(shù)見表1。

圖1 三角形和三葉形滌綸FDY生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Flow chart of triangle and trilobal polyester FDY production

表1 三角形和三葉形滌綸FDY紡絲工藝參數(shù)Tab.1 Spinning parameters of triangle and trilobal profiled polyester FDY

1.4 分析與測(cè)試

纖維形貌:采用哈氏切片器制作切片，放在顯微鏡下觀察纖維截面形狀。

條干不勻率:采用USTER-5條干儀測(cè)試。

斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率:在規(guī)定條件下采用強(qiáng)伸儀拉伸試樣，直至斷裂，得出斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

沸水收縮率:采用收縮介質(zhì)(100℃沸水)處理后的長(zhǎng)絲絲絞的收縮量對(duì)樣絲原長(zhǎng)的百分比，從而算得沸水收縮率。

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板的設(shè)計(jì)

異形孔噴絲板設(shè)計(jì)不但要滿足圓形孔噴絲板的設(shè)計(jì)要求，而且要充分考慮纖維的截面形狀和異形度。綜合考慮剪切速率、噴頭拉伸比、熔體的膨化比、目標(biāo)異形度和噴絲板背壓等條件，對(duì)異形孔的長(zhǎng)、寬、過度角半徑(R)、孔深等參數(shù)進(jìn)行不同的組合計(jì)算，最終選擇最佳的葉長(zhǎng)、葉寬、過度角、孔深的噴絲板;同時(shí)考慮噴絲板使用過程中板孔的磨損對(duì)產(chǎn)品異形度及染色均勻性的影響，在噴絲板加工時(shí)要求采用硬度較高的材質(zhì)，并對(duì)板的表面及板孔作了特殊處理，以延長(zhǎng)板孔的磨損周期，同時(shí)對(duì)孔口加工的精度及均勻性提出了較高要求，以保證纖維截面的均勻性［3］。

2.2 熔體輸送

聚酯熔體經(jīng)輸送泵輸送到熔體過濾器，過濾后送至紡絲。熔體由增壓泵和冷卻器將其壓力和溫度調(diào)節(jié)至工藝要求值，由五通閥(或三通閥)分配到各條生產(chǎn)線，再由生產(chǎn)線的熔體分配管均勻地分配到每個(gè)生產(chǎn)位的紡絲箱體中。熔體輸送時(shí)，在管道中停留的時(shí)間盡可能短，特性黏數(shù)降盡可能低，同時(shí)要求管道內(nèi)壁光滑無死角。另外，熔體管道中安裝了靜態(tài)混合器，使熔體溫度、黏度均勻一致;并且采取了低溫(285℃)輸送的方法，以液相熱媒作為加熱、保溫的介質(zhì)［4］。

2.3 紡絲溫度

高速紡絲的溫度要高于常規(guī)紡絲，這是由于高速紡絲的溶體細(xì)流自噴絲孔的吐出速度高，且在紡程上承受的拉伸倍數(shù)高，因此要求溶體有良好的流動(dòng)性和均勻性。溫度過低，熔體流變性能和均勻性差，易造成毛絲和斷頭，且纖維有較高的強(qiáng)度和較低的伸長(zhǎng)，較高的紡絲溫度可以改善熔體的流變性能，但過高的溫度易造成熔體降解，生產(chǎn)過程中飄絲和斷頭增加。紡絲溫度與產(chǎn)品規(guī)格有關(guān)，一般情況下，總線密度越大，紡絲溫度越低，單絲線密度越大，紡絲溫度越低但在總線密度較大而單絲線密度較小時(shí)，需根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行微調(diào)。紡絲溫度一般控制在285～293℃較為合適［4］。由表2可以看出，最佳紡絲溫度為291℃。

表2 紡絲溫度對(duì)纖維性能的影響Tab.2 Effect of spinning temperature on fiber properties

2.4 側(cè)吹風(fēng)冷卻條件

側(cè)吹風(fēng)冷卻條件對(duì)絲條的條干均勻性及纖維斷面的異形度有很大影響。由于異形截面絲的表面張力較圓形截面絲的大，熔體噴出細(xì)孔后，因表面張力的作用，使得側(cè)吹風(fēng)速度的設(shè)定對(duì)異形絲的異形度影響很大。側(cè)吹風(fēng)速度小，絲條凝固速度慢，不利于異形度的保持;側(cè)吹風(fēng)速度太大，湍動(dòng)因素增加，這就會(huì)引起絲條不可控制的振蕩和飄動(dòng)，導(dǎo)致飄絲斷頭增多［4］。一般采用側(cè)吹風(fēng)速度0.3～0.5 m/s，截面形狀最好，強(qiáng)伸性和條干較好，根據(jù)不同側(cè)吹風(fēng)速度下長(zhǎng)絲主要物理指標(biāo)(見表3)，三角形和三葉形纖維的最佳側(cè)吹風(fēng)速度分別為 0.45 m/s和 0.40 m/s。

表3 不同側(cè)吹風(fēng)速度下纖維的條干不勻率Tab.3 Yarn irregularity at different cross air blow speed

2.5 拉伸工藝

一輥溫度必須設(shè)定在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg約為69℃)以上，一般設(shè)定在69～90℃，一輥溫度對(duì)染色均勻性的影響較大，特別在一輥速度較高的情況下，一輥溫度偏高，絲條在熱輥上抖動(dòng)增加、受熱不勻容易引起染色不勻和毛絲或斷頭，為使絲條在一輥上受熱均勻，一般絲條在一輥上需繞8～10圈。二輥溫度主要是反應(yīng)定型效果，影響沸水收縮率的大小。溫度越高，定型效果越好，沸水收縮率越低，但溫度過高，絲條在二輥上抖動(dòng)增加，毛絲和斷頭將增加。溫度過低，產(chǎn)品可能出現(xiàn)因結(jié)晶不勻帶來的染色不勻。二輥溫度一般設(shè)定在120～130℃，絲條在二輥上需繞6～8圈［4］。二輥?zhàn)罴褱囟葹?26℃ 。

表4 不同二輥溫度下纖維的沸水收縮率Tab.4 Boiling water shrinkage of the fiber at different the second roller temperature

2.6 產(chǎn)品質(zhì)量

通過上述工藝條件的討論，根據(jù)最佳生產(chǎn)工藝，得到的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品要求，見表5。

表5 三角形和三葉形滌綸FDY質(zhì)量指標(biāo)Tab.5 Quality index of triangle and trilobal polyester FDY

纖維截面的三角形狀和三葉形狀非常清晰，見圖2。

圖2 三角形和三葉形滌綸FDY的截面形貌Fig.2 Cross-section morphology of triangle and trilobal polyester FDY

3 結(jié)論

a.采用熔體直紡技術(shù)，在輸送管道內(nèi)安裝靜態(tài)混合器，低溫輸送熔體，生產(chǎn)55 dtex/36 f三角形和三葉形滌綸FDY。

b.較佳的生產(chǎn)工藝:紡絲溫度291℃，側(cè)吹風(fēng)速度0.45 m/s(三角形)和0.4 m/s(三葉形)，熱輥一輥溫度69～90℃，二輥溫度126℃。所紡得的異形滌綸截面形狀清晰，物理性能優(yōu)良。

［1］楊秀琴，謝俊霞.五葉形滌綸POY生產(chǎn)工藝的探討［J］.合成纖維工業(yè)，2009，32(6):47 －48.

［2］張勇，劉秀清，杜廣，等.1.56 dtex陽離子可染中空滌綸短纖維的紡絲工藝［J］.合成纖維工業(yè)，2011，34(3):51 －54.

［3］逮瑞龍.130 dtex/36 f直紡扁平滌綸FDY的生產(chǎn)工藝［J］.合成纖維工業(yè)，2009，32(6):51 －53.

［4］顧智丹.熔體直紡56 dtex/72 f滌綸FDY的生產(chǎn)工藝［J］.合成纖維工業(yè)，2008，31(6):57－59.

Production process of 55 dtex/36 f profiled polyester FDY by direct melt-spinning

Song Xiaobang1，Yang Jingyu2，Wang Chunxia1
(1.College of Textile and Clothing，Yancheng Institute of Technology，Yancheng224003;2.Jiangsu Shenghong Chemical Fiber Co.，Ltd.，Wujiang215228)

Triangle and trilobal polyester fully drawn yarns(FDY)of 55 dtex/36 f were prepared by direct melt-spinning process.The production process was discussed.The results showed that the spinning process was smooth and the fiber had high quality with clear cross section shape as the process conditions were as followed:triangle and trilobal spinneret，nipple oiling，spinning temperature 291 ℃，cross air blow speed 0.40－0.45 m/s，spinning speed 3 200－4 200 m/min，the first roll temperature 69－90℃，the second roll temperature 126℃.The triangle and trilobal polyester FDY had the breaking strength of 4.21 and 4.08 cN/dtex，elongation at break of 31.74%and 30.44%，yarn irregularity of 0.92%and 0.86%，and boiling water shrinkage of 7.59%and 7.35%，respectively.

polyethylene terephthalate fiber;fully drawn yarn;direct melt-spinning;triangle;trilobal

TQ342.21

B

1001-0041(2012)04-0068-03

2011-11-06;修改稿收到日期:2012-05-29。

宋孝浜(1969—)，男，碩士，副教授，從事紡織工

程教學(xué)及紡織技術(shù)的應(yīng)用研究。E-mail:sxb69@ycit.cn。

* 通訊聯(lián)系人。E-mail:cxwang@mail.dhu.edu.cn。