83. 3 dtex ／ 144 f 滌綸合股消光扁平絲的研制

孔文龍， 劉樹永， 雷 彬， 袁營利， 儲(chǔ) 飛， 侯志偉

（江蘇盛虹科技股份有限公司， 江蘇 吳江215228）

滌綸合股消光扁平絲主要采用物理改性的方法， 利用噴絲板改造纖維形成 “ - ” 型異形截面。 纖維截面為異形， 能對光線形成固定的反射， 與全消光纖維本身具有柔和效果相結(jié)合，它集中了普通維卡纖維和麻纖維的優(yōu)良性能，斷面體體現(xiàn)出獨(dú)特而優(yōu)雅的光澤效果， 同時(shí)擁有吸濕及散熱快， 優(yōu)秀的毛立直感， 易于染色等優(yōu)點(diǎn)， 其織物具有良好的懸垂性和彈性， 常見的有針織、 圓機(jī)、 經(jīng)編等織物。 故開發(fā)該品種具有很好的市場前景。 本文介紹了83. 3 dtex/144 f 滌綸合股消光扁平絲的生產(chǎn)工藝。

1 生產(chǎn)設(shè)備和原料

1. 1 原料

所用的PET 熔體的性能如表1 所示。

表1 PET 熔體性能

1. 2 主要設(shè)備及測試儀器

WINGS 高速卷繞機(jī)及EVO 外環(huán)冷卻吹風(fēng)系統(tǒng)(德國巴馬格公司)； YG023B 單紗強(qiáng)力機(jī)及YG086C 縷紗測長儀 (常州紡織儀器廠)； MQ-20C 纖維含油率分析儀 (德國Bruker 公司)；PL403 電子天平（瑞士梅特勒- 托利多公司）。

1. 3 紡絲工藝流程[1]

PET 熔體→ 輸送 → 紡絲 → 吹風(fēng)冷卻 → 集束上油 → 預(yù)網(wǎng)絡(luò) → 第一熱箱→ 第二熱箱 → 主網(wǎng)絡(luò) → 斷絲傳感器 → 卷繞 →FDY

1. 4 分析及測試

拉伸性能： 參照GB／T 14344 - 2008 《化學(xué)纖維長絲拉伸性試驗(yàn)方法》， 采用全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行測試。

含油率： 參照GB／T 6504 - 2008 《化學(xué)纖維含油率試驗(yàn)方法》， 采用核磁共振式纖維含油率測試儀進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2. 1 紡絲溫度的選擇[2]

紡絲溫度包括箱體溫度、 管道溫度， 交接點(diǎn)溫度等， 紡細(xì)旦絲提高管道溫度有利于熔體流動(dòng)均勻性的改善， 但是過高溫度易造成熔體黏度降大。 熔體在噴絲孔中的流動(dòng)及出口膨脹程度與箱體溫度有關(guān)， 箱體溫度低易造成注頭絲、 竹節(jié)絲、 硬頭絲、 弱絲等； 箱體溫度高易飄絲、 板面有彎頭絲， 泛漿等， 故在75 mm 無風(fēng)區(qū)應(yīng)適當(dāng)降低紡絲溫度。 經(jīng)測量， 50 mm 與75 mm 無風(fēng)區(qū)對板面溫度影響相差2 ～3 ℃， 表2 為50 mm 和75 mm 的無風(fēng)區(qū)的紡絲溫度。 實(shí)踐證明紡制單絲纖度0.44 dtex 以下品種不宜降溫到290 ℃， 否則熔體在噴絲孔中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的阻力， 造成條干不勻率增大。 實(shí)踐證明紡該品種的溫度選擇287 ℃為宜。

表2 50 mm 和75 mm 的無風(fēng)區(qū)的紡絲溫度

2. 2 無風(fēng)區(qū)高度選定

熔體從噴絲孔中噴出形成熔體細(xì)流， 剛離開板面的熔體此時(shí)經(jīng)不起任何氣流的沖擊， 因此設(shè)置一定高度無風(fēng)區(qū)來延遲熔體細(xì)流冷卻時(shí)間， 從而得到具有一定機(jī)械物理性能的初生纖維。 無風(fēng)區(qū)過高會(huì)造成冷卻時(shí)間過長， 過低則會(huì)造成冷卻時(shí)間過短， 同時(shí)會(huì)使冷卻點(diǎn)越接近板面， 造成板面溫度下降。 聚酯熔體在紡速和冷卻速率較高的情況下， 由于應(yīng)力集中， 使皮層承受較大的張力， 纖維易斷裂產(chǎn)生毛絲[3]。 故無風(fēng)區(qū)的選擇就特別重要。 此產(chǎn)品之前也進(jìn)行過研制， 但都以機(jī)械毛絲過多而失敗， 所以此次通過更換無風(fēng)區(qū)的高度和溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 表3為不同高度的無風(fēng)區(qū)的生產(chǎn)情況。 從表3 可以看出， 無風(fēng)區(qū)高度設(shè)定為75 mm 時(shí)紡絲效果較佳。

表3 不同高度的無風(fēng)區(qū)的生產(chǎn)情況

2. 3 冷卻條件

冷卻吹風(fēng)可加速熔體細(xì)流冷卻速度， 有利于提高紡絲速度； 而且加強(qiáng)了絲條周圍空氣的對流， 使內(nèi)外層絲條冷卻均勻， 為采用多孔噴絲板創(chuàng)造了條件； 冷卻吹風(fēng)使初生纖維質(zhì)量提高， 拉伸性能好， 有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。為達(dá)到較高的品質(zhì)， 扁平絲要求迅速冷卻。 故此， 采用外環(huán)冷卻吹風(fēng)系統(tǒng)。 環(huán)吹風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)溫、 風(fēng)濕對纖維成形有較大的影響。 風(fēng)壓過小會(huì)造成絲束整體晃動(dòng)； 風(fēng)壓過大會(huì)導(dǎo)致單絲高速抖動(dòng)， 形成湍流。 風(fēng)溫過高， 絲條冷卻不均勻， 與外界的熱交換變小； 風(fēng)溫過低， 內(nèi)外層冷卻不均勻， 易形成分層現(xiàn)象。 風(fēng)濕過低，現(xiàn)場絲束的靜電無法中和， 飄絲增加。 表4 為不同風(fēng)壓對絲物性條干的影響， 表5 為風(fēng)溫、風(fēng)濕對生產(chǎn)情況的影響。

表4 風(fēng)壓對絲物性條干的影響

表5 濕度與溫度對生產(chǎn)情況的影響

冷卻條件對紡扁平絲影響較大, 在綜合考慮條干不勻率和絲條光圈的情況即可確定風(fēng)壓大小，通過實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)情況， 最終風(fēng)壓選定為20 Pa，風(fēng)溫為22 ℃， 風(fēng)濕為85%。

2. 4 油架高度

選定適宜的集束上油位置既能保證絲束均勻冷卻， 又可減少絲條與空氣的摩擦阻力， 減輕絲束在凝固成形區(qū)的撞擊， 起到降低FDY 條干不勻率的作用。 增加集束上油位置與噴絲板間的垂直距離， 絲條與空氣的摩擦阻力隨之增大， 絲條振蕩幅度也相應(yīng)增大， 造成FDY 條干不勻， 適當(dāng)?shù)奶岣呒嫌臀恢茫?形成一個(gè)緩和的均勻成形區(qū)， 降低絲條與空氣間的摩擦，減輕絲條受風(fēng)窗外環(huán)境中氣流干擾， 降低FDY條干不勻率。 但上油集束位置不能十分靠近絲條的凝固點(diǎn)， 否則會(huì)使卷繞橫動(dòng)的快速振動(dòng)傳到絲條變形區(qū)， 造成條干不勻率增加。 因環(huán)吹風(fēng)冷卻速率快， 冷卻時(shí)間短， 一般熔體細(xì)流固化區(qū)短， 固化點(diǎn)處紡絲張力大， 故集束位置一般設(shè)置在600 ～900 mm 范圍， 即可保證冷卻點(diǎn)穩(wěn)定， 紡絲張力適中。 此產(chǎn)品單絲線密度較小，在出風(fēng)筒時(shí)絲束抖動(dòng)較大， 為了在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)減少絲束的抖動(dòng)， 油架高度設(shè)定為650 mm 較適宜。

2. 5 合股位置[4]

此產(chǎn)品是合股絲， 合股的位置至關(guān)重要，它不僅影響絲路的好壞， 還對POY 的外觀有重要影響。 合股絲通常都是在主網(wǎng)絡(luò)器處合股，這次我們首先也是選定此位置， 但效果不理想， 之后選擇在出預(yù)網(wǎng)絡(luò)器處合股， 不僅升頭方便， 而且機(jī)械毛絲有所減少， 具體實(shí)驗(yàn)情況見表6。

表6 不同合股位置的對比

因?yàn)樵陬A(yù)網(wǎng)絡(luò)器處合股絲束， 后絲束的線密度與孔數(shù)均高于在主網(wǎng)絡(luò)器合股的， 而且錠位間的張力差異減少， 有利于絲路的穩(wěn)定， 能改善機(jī)械毛絲情況。 故將合股位置選在預(yù)網(wǎng)絡(luò)處。

2. 6 拉伸工藝[5]

拉伸工藝主要考慮保持截面形狀不受破壞，保證均染率， 同時(shí)避免毛絲等外觀異常。 生產(chǎn)中車速太高易形成毛絲斷頭； 車速太低， 強(qiáng)伸不均率增加。 拉伸倍數(shù)低時(shí)， 強(qiáng)伸不均， 染色不均率也高； 拉伸倍數(shù)高時(shí)， 染色率高， 但異形度差， 外觀有毛絲。 通過試驗(yàn)， 適宜的紡絲速度為3 800 m／min 左右。

2. 7 產(chǎn)品性能

按照以上工藝所紡的83. 3 dtex／144 f 滌綸合股消光扁平絲的物性見表7。 從表7 可知， 該產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到GB／78960-2008 優(yōu)等品水平。

表7 滌綸消光扁平絲物理性能指標(biāo)

3 結(jié)論

（1） 選擇合適的無風(fēng)區(qū)高度和合股位置，對生產(chǎn)穩(wěn)定性具有重要意義。 適宜的無風(fēng)區(qū)高度為75 mm， 合股位置在出預(yù)網(wǎng)絡(luò)器處。

（2） 為減少絲束在紡絲時(shí)的抖動(dòng)， 油架高度設(shè)在650 mm 為最佳。

（3） 采用箱體溫度287 ℃、 環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓20 Pa、 紡速3 800 m／min、 油架高度650 mm、 無風(fēng)區(qū)高度75 mm 的工藝參數(shù)， 生產(chǎn)穩(wěn)定， 產(chǎn)品性能達(dá)標(biāo)。

[1] 李允成， 徐心華. 滌綸長絲的生產(chǎn)[M] . 北京：中國紡織出版社， 1994 .

[2] 王永恒， 石彩杰， 崔再治. 噴絲板的設(shè)計(jì)[J] .聚酯工業(yè)， 2006， 19 （3）： 30 - 33 .

[3] 謝凌宇， 王中雪， 謝翠芬， 張曉雨， 雷彬. 22 dtex／24 f “Y” 三葉形PET FDY 的研制[J] . 聚酯工業(yè)， 2012， 15 （4）： 27 - 28 .

[4] 謝皮斯基. 纖維成形原理[M] . 北京： 中國紡織出版社. 1983 .

[5] 劉麗娜， 唐安俊， 儲(chǔ)飛， 張頜， 滌綸直紡超細(xì)旦88 dtex／288 f POY 的開發(fā)[J] . 化纖與紡織技術(shù),2013， 42 (3) : 5 - 7 .