常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸毛條生產(chǎn)工藝的探討

鄭賢芳，冷雷田

(鎮(zhèn)江南山化纖有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

目前毛紡產(chǎn)品中，使用量較大化纖品種是滌綸毛條，但是直接制條生產(chǎn)的常規(guī)滌綸毛條存在染色困難，手感欠佳等缺點(diǎn)，其應(yīng)用受到了限制。常壓陽(yáng)離子可染高收縮改性滌綸毛條具有染色性好，色澤艷麗，在沸水中即可收縮近似羊毛性能，可與天然或其他化學(xué)纖維高比例混紡，通過(guò)后處理達(dá)到收縮，織物更具有毛感、凹凸感和立體感，成為新一代高仿真毛紡原料;同時(shí)可替代腈綸，具有高附加值，在化纖市場(chǎng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力;在混紡紗線、皺形織物、家紡產(chǎn)品、地毯等方面應(yīng)用前景廣闊。作者采用含五單體的改性聚酯(PET)切片紡絲，使用現(xiàn)有的滌綸毛條生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)工藝，探討了生產(chǎn)常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸毛條的最佳工藝條件。

1 試驗(yàn)

1.1 主要原料及設(shè)備

常壓陽(yáng)離子可染高收縮改性PET 切片:特性黏數(shù)為0.556 dl/g，熔點(diǎn)255℃，安徽皖維集團(tuán)產(chǎn);D202 油劑:日本竹本公司產(chǎn);硅油:江蘇溧陽(yáng)巨神化學(xué)品有限公司產(chǎn)。

主要生產(chǎn)設(shè)備:VC353 轉(zhuǎn)鼓干燥器:張家港市化工機(jī)械廠制;VD406 紡絲機(jī)、七輥牽伸機(jī)、鎮(zhèn)江金浪潮化纖設(shè)備有限公司制;S655 卷曲機(jī)江蘇華華倫化纖機(jī)械廠制;TT/11 直接制條機(jī)、GC14 針梳機(jī)、GC14 成球機(jī):法國(guó)NSC 公司制。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

采用改性PET 切片進(jìn)行紡絲，干燥溫度130～140℃，紡絲溫度278～280℃，拉伸溫度65～67℃，拉伸倍數(shù)為3.1，得到單絲線密度3.33 dtex的常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸長(zhǎng)絲束，經(jīng)制條、針梳得到改性滌綸毛條，其生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 改性滌綸毛條直接制條工藝流程Fig.1 Flow chart of directly producing modified polyester top

表1 改性滌綸毛條主要制條工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters of modified polyester top

1.3 分析與測(cè)試

沸水收縮率(S):在1 0 0℃沸水中處理，時(shí)間30 min，按FZ/T53003—1999 滌綸毛條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算如下:

式中:L0為煮前長(zhǎng)度;L1為煮后長(zhǎng)度。

長(zhǎng)度離散系數(shù):離散系數(shù)是一組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其相應(yīng)的均值之比，是測(cè)定數(shù)據(jù)離散程度的相對(duì)指標(biāo)，其作用是用于比較不同組別數(shù)據(jù)的離散程度。采用梳片分組稱(chēng)重法測(cè)定長(zhǎng)度，組距為10 mm。

2 結(jié)果與討論

2.1 改性滌綸長(zhǎng)絲束生產(chǎn)工藝

2.1.1 預(yù)結(jié)晶及干燥工藝

五單體陽(yáng)離子PET 切片由于引入了第三單體親水性的磺酸基團(tuán)，第四單體聚醚和第五單體高收縮改性物質(zhì)，使PET 分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性遭到破壞，結(jié)構(gòu)變得疏松分子間作用力減弱，改性陽(yáng)離子高收縮切片的結(jié)晶速度和結(jié)晶度也較PET 低。改性切片熔點(diǎn)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均比PET 低。因此必須控制好預(yù)結(jié)晶，干燥溫度和速度，防止切片粘結(jié)。在生產(chǎn)中，先把裝料轉(zhuǎn)鼓常溫冷轉(zhuǎn)30 min，慢速升溫到60℃預(yù)結(jié)晶干燥2 h，然后升溫至130℃，干燥8～10 h。

2.1.2 紡絲工藝

由于改性切片的特性黏數(shù)，熔點(diǎn)比常規(guī)PET切片低，因此紡絲溫度應(yīng)比常規(guī)PET 紡絲溫度低。但改性切片引入了第三，第四和第五單體，減弱了大分子鏈的活動(dòng)性，熔體的黏流活化能增大，熔體表觀黏度升高，熔體流動(dòng)性差，熔體組件壓力大，這對(duì)紡絲成形極為不利。因此，在熔融紡絲時(shí)，可供調(diào)節(jié)的溫度范圍較窄，溫度稍低時(shí)受黏度增大的限制，而溫度高時(shí)又受分解溫度的限制［1］。實(shí)際生產(chǎn)中紡絲溫度比常規(guī)PET 低5～8℃，為275～280℃，見(jiàn)表2。

表2 紡絲溫度對(duì)長(zhǎng)絲束質(zhì)量的影響Tab.2 Effect of spinning temperature on tow quality

另外，由于改性切片中凝聚粒子較常規(guī)PET高，在正常生產(chǎn)中使得預(yù)過(guò)濾器及組件壓力上升較快，導(dǎo)致組件和過(guò)濾器的利用周期縮短。為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，延長(zhǎng)過(guò)濾器及組件使用周期，生產(chǎn)中將組件初始?jí)毫m當(dāng)降低約2 MPa。由于改性PET 結(jié)構(gòu)規(guī)整性比PET 差，有利于紡絲的冷卻成形，所以紡絲采取了緩和冷卻方式，環(huán)吹風(fēng)溫度23℃，速度為0.32 m/s。

2.1.3 拉伸工藝

由于改性切片玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比PET 低，因此拉伸時(shí)，適當(dāng)降低拉伸溫度。另外拉伸溫度越高，收縮率越低。這是因?yàn)槔w維拉伸在超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以后，大分子鏈段的活動(dòng)性顯著增加，纖維結(jié)晶度增加，非晶區(qū)減少，收縮率下降。但拉伸溫度過(guò)低，在拉伸時(shí)毛絲斷頭及纏輥現(xiàn)象也增多。實(shí)際生產(chǎn)中在65～67℃溫水浴中拉伸，拉伸倍數(shù)為2.9～3.1，產(chǎn)品質(zhì)量為最佳。

2.1.4 定型工藝

烘干而不定型工藝，就是使纖維在拉伸過(guò)程中的分子鏈高度取向態(tài)保留下來(lái)，使應(yīng)力凍結(jié)在纖維內(nèi)部，在以后的熱作用下，大分子應(yīng)力松弛，非晶區(qū)取向大分子鏈發(fā)生解取向，使纖維發(fā)生較大的收縮［2］。因此在高收縮纖維的加工過(guò)程中，不采用熱定型工藝，而僅僅將纖維在特定溫度下烘干。正常生產(chǎn)中選擇烘干溫度為45～50℃。

2.1.5 絲束上油工藝

直接制條法生產(chǎn)毛條對(duì)長(zhǎng)絲束的上油有著比較高的要求，如:絲束的含油率、上油的均勻性、油劑本身的平滑和抱合性能等。如果上油不符合工藝要求則會(huì)造成絲束在直接制條中產(chǎn)生毛粒、毛片、束狀纖維、纏輥、堵喇叭口等現(xiàn)象。生產(chǎn)中選用日本竹本油脂廠生產(chǎn)的毛條專(zhuān)用油劑外加一定比例的硅油(D202 油與硅油質(zhì)量比為10∶1)以增加其平滑性，通過(guò)調(diào)整油劑的濃度，同時(shí)上油采用卷曲上下刀擠壓上油外加卷曲后空壓噴油的方法，來(lái)控制纖維的含油率。由表3 可見(jiàn)，將絲束的含油率控制在0.25%時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工況達(dá)到最佳。

表3 絲束含油率對(duì)制條的影響Tab.3 Effect of oil content of tow on top production

2.2 直接制條生產(chǎn)工藝

2.2.1 制條開(kāi)松區(qū)倍率控制

長(zhǎng)絲束在切斷成條前必須把卷曲緊密的長(zhǎng)絲束徹底開(kāi)松。由于改性長(zhǎng)絲束的強(qiáng)力低于常規(guī)絲束，開(kāi)松區(qū)的倍率應(yīng)低于普通滌綸毛條。但倍率太小長(zhǎng)絲束得不到徹底開(kāi)松，毛條中的束狀纖維會(huì)增加，毛紡紡紗中容易出現(xiàn)大肚子紗疵。但倍率過(guò)高，絲束容易斷絲，毛粒毛片會(huì)增加，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。從表4 可見(jiàn)，開(kāi)松區(qū)倍率控制在2.2較為合適。

表4 制條開(kāi)松區(qū)倍率對(duì)毛條質(zhì)量的影響Tab.4 Effect of top opening area rate on top quality

2.2.2 纖維長(zhǎng)度離散的控制

在普通滌綸毛條生產(chǎn)中，離散系數(shù)沒(méi)有作為滌綸毛條質(zhì)量考核指標(biāo)。主要是因?yàn)樵诿徎旒忂^(guò)程中，滌綸毛條的加入比例一般較低，通常低于30%，長(zhǎng)度離散系數(shù)對(duì)生產(chǎn)的影響不大，通常滌綸毛條的長(zhǎng)度離散系數(shù)控制在15%左右。由于改性滌綸毛條在紡紗上通常是高比例混紡生產(chǎn)，纖維長(zhǎng)度離散系數(shù)最好向羊毛接近(羊毛纖維長(zhǎng)度離散系數(shù)一般為30%～40%)。而在直接制條生產(chǎn)中控制纖維長(zhǎng)度離散系數(shù)通常有兩種方法:一是采用螺旋等長(zhǎng)刀輥外加喂入橫動(dòng)裝置，通過(guò)變換不同尺寸的凸輪，改變喂絲橫向移動(dòng)距離，從而改變絲束進(jìn)入刀輥的角度，切斷成不同長(zhǎng)度的纖維，從而改變離散系數(shù);二是通過(guò)定制不同間距的不等長(zhǎng)刀輥，從而制得不同長(zhǎng)度離散系數(shù)的纖維。然而長(zhǎng)度離散系數(shù)越大，毛條中低于30 mm 長(zhǎng)的短絨纖維含量就會(huì)越高，毛紡生產(chǎn)中的落毛和紗線中的毛羽會(huì)增加。試驗(yàn)表明，生產(chǎn)改性滌綸毛條的長(zhǎng)度離散系數(shù)控制在20%～25%較好。

2.2.3 制條條重

改性陽(yáng)離子高收縮滌綸長(zhǎng)絲束，制條時(shí)比較蓬松，抱合性能差，生產(chǎn)中易纏羅拉，堵塞喇叭口，且易斷條。適當(dāng)降低條重，改善了毛條的加工狀態(tài)。在生產(chǎn)改性滌綸毛條時(shí)，條重控制在17～19 g/m，較好。

2.2.4 制條速度

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，采取了適當(dāng)降低制條速度，針梳成球速度為240～250 m/min。針梳機(jī)各道要盡量減輕定量，以減少梳理時(shí)的摩擦阻力，同時(shí)注意針梳機(jī)的自調(diào)勻整效果，確保喂入總重為130～140 g/m。常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸毛條比PET 毛條強(qiáng)力低，針梳機(jī)前羅拉與第一塊針板之間的距離也應(yīng)適當(dāng)減小，以減少斷條。

2.3 改性滌綸毛條產(chǎn)品質(zhì)量

從表5 可看出，改性滌綸毛條質(zhì)量達(dá)到了普通滌綸毛條一等品規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)。

表5 改性滌綸毛條質(zhì)量指標(biāo)Tab.5 Quality index of modified polyester top

3 結(jié)論

a.采用改性PET 切片經(jīng)紡絲，直接制條，通過(guò)生產(chǎn)工藝調(diào)整，可在現(xiàn)有滌綸毛條生產(chǎn)設(shè)備上，生產(chǎn)常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸毛條。

b.紡絲時(shí)紡絲溫度比普通滌綸毛條低5～8℃，在65～67℃水浴中拉伸，拉伸倍數(shù)為2.9～3.1，不經(jīng)熱定型，烘干溫度為45～50℃，適當(dāng)改變上油方式，增加絲束的上油率和上油的均勻性。

c.制條工藝中控制制條開(kāi)松區(qū)倍率為2.2，長(zhǎng)度離散系數(shù)為20%～25%，條重為17～19 g/m，制條速度240～250 m/min，生產(chǎn)的常壓陽(yáng)離子可染高收縮滌綸毛條的沸水收縮率達(dá)到48%。

［1］秦偉明.改性陽(yáng)離子短纖維紡絲加工工藝研究［J］.合成纖維工業(yè)，1999，22(3):47－49.

［2］楊勝利，霍英.高收縮滌綸短纖維生產(chǎn)工藝探討［J］.合成纖維工業(yè)，2001，24(2):50－52.