有光三角PA6 FDY生產(chǎn)中毛絲產(chǎn)生原因及對(duì)策

王 新，李生強(qiáng)，王 振

(煙臺(tái)華潤(rùn)錦綸有限公司，山東煙臺(tái)264006)

有光三角聚己內(nèi)酰胺(PA6)全拉伸絲(FDY)具有較好的光線折射性能，織物染色后具有亮麗的光澤，同時(shí)由于其異形截面而具有較好的吸濕排汗性能和穿著舒適性。因此，有光三角PA6 FDY越來(lái)越受到市場(chǎng)的歡迎。但由于有光三角PA6 FDY單絲截面呈三角形，與導(dǎo)絲器件的摩擦力大，同時(shí)三角形噴絲板孔在生產(chǎn)過(guò)程中也較圓形板孔容易堵塞，產(chǎn)生細(xì)絲和單絲斷裂，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中極易產(chǎn)生毛絲，影響產(chǎn)品質(zhì)量。作者以44.4 dtex/24 f有光三角PA6 FDY為例，探討生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生毛絲的影響因素，并給出相應(yīng)對(duì)策，以減少毛絲量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，供同行參考。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

PA6切片:大有光，相對(duì)黏度 2.42，含水率0.30%，單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%，BASF公司生產(chǎn)。

1.2 設(shè)備與儀器

24D-12E8螺桿擠壓機(jī):德國(guó)Barmag公司制;ATi-615R/10型卷繞機(jī):日本TMT公司制;5-C800型條干檢測(cè)儀:瑞士Uster公司制;FDAME型全自動(dòng)強(qiáng)伸儀:德國(guó)Textecho公司制。

1.3 試驗(yàn)

PA6切片熔融紡絲，再經(jīng)冷卻上油、拉伸定型，卷裝得到FDY。其工藝參數(shù)為紡絲箱體溫度256～258℃，卷繞速度4 500～4 600 m/min，拉伸倍數(shù)1.15～1.20，熱輥溫度145～150 ℃。

1.4 分析與測(cè)試

毛絲數(shù)量:采用手電或日光燈照射觀察確定，每筒絲的毛絲數(shù)量為該絲筒的上、下兩個(gè)端面的毛絲個(gè)數(shù)之和。

力學(xué)性能:采用全自動(dòng)強(qiáng)伸儀檢測(cè)。每組實(shí)驗(yàn)至少檢測(cè)一落絲，10個(gè)絲筒全部檢測(cè)，各絲筒檢測(cè)3次。

條干均勻度:使用5-C800型條干檢測(cè)儀檢測(cè)，測(cè)試長(zhǎng)度不小于200 m。

2 結(jié)果與討論

2.1 設(shè)備因素

2.1.1 噴絲板的孔形狀

從圖1可知:采用三葉形噴絲板，異形度過(guò)大，絲條截面呈內(nèi)凹的三角形，三角尖銳，毛絲量較大;采用近似于三角形的板孔，異形度過(guò)小，絲條截面介于三角形和圓形之間，毛絲少，但絲束光亮程度欠佳;采用帶有圓弧導(dǎo)角的三葉形噴絲板，絲條截面呈規(guī)則的正三角形，光澤度最好，同時(shí)毛絲非常少，與文獻(xiàn)［1］中的結(jié)果相符。因此，生產(chǎn)中采用帶圓弧導(dǎo)角的三葉形噴絲板較好。

圖1 噴絲板孔形狀對(duì)絲條截面的影響Fig.1 Effect of spinneret hole shape on yarn section

2.1.2 噴絲板板孔排布與間距

噴絲板開(kāi)孔排布不合理或間距過(guò)小，會(huì)造成絲束內(nèi)外層冷卻不均勻，使生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)條干不勻、毛絲、圈絲等問(wèn)題。

多孔數(shù)噴絲板采用棱形排布，有利于絲束中的每孔絲均勻獲得側(cè)吹風(fēng)冷卻，參考專(zhuān)利ZL201020002922.3中的設(shè)計(jì)原則，棱形排布角度(α)為50°～70°，中心線與噴絲板水平軸中心線的夾角(β)為3°～10°，可以獲得較好的效果［2］。板孔排布如圖2所示?？组g距與微孔孔徑相關(guān)，微孔直徑越大，要求孔間距越大。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于44.4 dtex/24 f品種，孔間距大于7 mm，即可滿(mǎn)足冷卻要求。

圖2 噴絲板孔排布示意Fig.2 Spinneret hole arrangement

2.1.3 噴絲板孔長(zhǎng)徑比(L/D)

較高黏度的紡絲熔體進(jìn)入噴絲板微孔，直徑顯著變小，速度增大，產(chǎn)生拉伸形變和剪切形變，自噴絲板孔噴出時(shí)，產(chǎn)生彈性回復(fù)，造成出口脹大［3］。L/D越小，松弛時(shí)間越短，出口脹大現(xiàn)象越突出，對(duì)紡絲的不利影響越嚴(yán)重，影響纖維的細(xì)化，造成粘板，紡絲斷頭，產(chǎn)生毛絲等。但L/D過(guò)大，清洗難度加大，紡絲時(shí)出現(xiàn)細(xì)絲甚至噴絲孔堵塞現(xiàn)象。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，生產(chǎn)中采用L/D為2.5，毛絲最少，噴絲板也易于清洗。

2.1.4 噴絲板的損傷

噴絲板在使用過(guò)程中的熔體磨損、鏟板時(shí)刮刀磨損，清洗過(guò)程有時(shí)用通針捅孔內(nèi)的殘留物操作不當(dāng)、組裝操作不小心引起板孔拉傷等都會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量，引起毛絲［4］。

嚴(yán)格按照操作規(guī)程組裝、拆卸、清洗和煅燒，最大限度減少人為損傷;組裝前對(duì)每塊噴絲板進(jìn)行投影儀檢測(cè)和連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測(cè)，剔除有疵點(diǎn)的噴絲板，可有效的避免因噴絲板損傷造成的毛絲。

2.1.5 絲路及導(dǎo)絲部件

PA6 FDY生產(chǎn)過(guò)程中，絲束經(jīng)噴絲板噴出后要經(jīng)過(guò)油嘴、導(dǎo)絲鉤、預(yù)網(wǎng)絡(luò)噴嘴、牽伸輥、主網(wǎng)絡(luò)噴嘴、導(dǎo)絲輥及導(dǎo)絲鉤等部件才能到達(dá)卷繞機(jī)。在絲條經(jīng)過(guò)的整個(gè)絲路上，任何部件出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)引起毛絲。

(1)油嘴和導(dǎo)絲鉤

大有光三角FDY長(zhǎng)絲因切片中沒(méi)有加入二氧化鈦且絲束單絲截面呈三角形，因此與絲路部件摩擦力最大，對(duì)油嘴和導(dǎo)絲鉤的磨損尤為嚴(yán)重。同時(shí)，油嘴和導(dǎo)絲鉤位置不正、角度不合適、松動(dòng)，絲束運(yùn)行不穩(wěn)也會(huì)造成毛絲。在生產(chǎn)過(guò)程要加強(qiáng)對(duì)油嘴和導(dǎo)絲鉤的檢查，注意檢測(cè)絲束張力，一個(gè)紡絲位內(nèi)的各絲束張力要保持穩(wěn)定并盡量一致，張力波動(dòng)大的或差異大的要及時(shí)調(diào)整油嘴和導(dǎo)絲鉤，調(diào)整不好的要更換新的油嘴和導(dǎo)絲鉤。經(jīng)驗(yàn)表明，不同規(guī)格的有光三葉PA6 FDY，油嘴和導(dǎo)絲鉤更換周期一般為90～180 d。

(2)拉伸輥和導(dǎo)絲輥

在升頭操作過(guò)程中，吸槍可能會(huì)碰到拉伸輥和導(dǎo)絲輥，損壞輥表面的噴涂層，如果絲束恰好經(jīng)過(guò)損壞的部位，就會(huì)產(chǎn)生毛絲。同時(shí)，如果拉伸輥擦拭不及時(shí)，表面形成積碳，也會(huì)引起毛絲。

因此，操作工在升頭過(guò)程中應(yīng)避免人為碰傷拉伸輥和導(dǎo)絲輥。根據(jù)不同規(guī)格產(chǎn)品制定不同的拉伸輥擦拭周期，擦輥時(shí)要采用柔軟的紗布和專(zhuān)門(mén)的試劑，可在鏟板的同時(shí)進(jìn)行擦輥工作。

(3)網(wǎng)絡(luò)噴嘴

網(wǎng)絡(luò)噴嘴磨損、出氣過(guò)大或堵塞，絲束在噴嘴中抖動(dòng)過(guò)大都有可能造成毛絲。因此在生產(chǎn)過(guò)程中要注意觀察絲束在噴嘴中的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)要定期檢查絲筒的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。

(4)卷繞機(jī)構(gòu)

卷繞機(jī)構(gòu)的工況不良也會(huì)引起毛絲。TMT公司ATi-615R/10卷繞機(jī)最易引起毛絲的部件是撥叉。撥叉前端的瓷片損壞后會(huì)引起嚴(yán)重毛絲，出現(xiàn)絲筒的一個(gè)端面嚴(yán)重毛絲，而另一端面則沒(méi)有毛絲。另外，壓力輥與絲筒卷繞面接觸，如果壓力輥被鉤刀或吸槍等物品損傷，出現(xiàn)溝痕，會(huì)使絲筒內(nèi)部出現(xiàn)毛絲，從端面難以發(fā)現(xiàn)。對(duì)于卷繞機(jī)，應(yīng)加強(qiáng)其檢查和定期維護(hù)，加強(qiáng)對(duì)下機(jī)產(chǎn)品的分級(jí)檢驗(yàn)。

2.2 紡絲工藝因素

2.2.1 紡絲溫度

紡絲溫度過(guò)低時(shí)，熔體黏度過(guò)高，噴絲頭熔體膨脹效應(yīng)嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)“熔體破裂”現(xiàn)象，產(chǎn)生毛絲，生產(chǎn)過(guò)程斷頭率升高。溫度過(guò)高時(shí)，聚合物的熱分解加劇，造成相對(duì)分子質(zhì)量降低和出現(xiàn)氣泡絲、注頭絲［5］。

表1 紡絲溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響Tab.1 Effect of spinning temperature on product quality

從表1可知，生產(chǎn)44.4 dtex/24 f有光三角PA6 FDY選用紡絲溫度256～258℃，毛絲少，可紡性好。

2.2.2 冷卻條件

熔體細(xì)流經(jīng)噴絲板噴出后，在空氣中冷卻凝固成形，冷卻條件對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)和性能有決定性的影響。在生產(chǎn)中要保證冷卻條件的穩(wěn)定。包括冷卻空氣的溫度、濕度、流速和冷卻高度等。對(duì)毛絲影響較為關(guān)鍵的因素為冷卻空氣的溫度和冷卻高度。

冷卻溫度過(guò)低，紡絲熔體細(xì)流在冷卻成形過(guò)程中，冷卻速度過(guò)快，纖維的皮芯結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使絲的表皮易產(chǎn)生裂縫和裂紋;而在絲的內(nèi)部分子中產(chǎn)生球粒，或形成硬絲，拉伸性能低，拉伸時(shí)出現(xiàn)較多毛絲和斷頭［6］。

因此，生產(chǎn)過(guò)程冷卻溫度可適當(dāng)偏高。但如果冷卻溫度過(guò)高，會(huì)使絲束凝固點(diǎn)下移，結(jié)晶過(guò)快，不利于后拉伸，斷頭高，甚至出現(xiàn)絲束卷曲。實(shí)踐證明，采用17～18℃的露點(diǎn)風(fēng)冷卻可以獲得較好的結(jié)果。

絲束完成冷卻固化后才能集束上油，因此，冷卻高度要達(dá)到要求，否則，不利于纖維內(nèi)部分子的取向，影響纖維的拉伸性能，拉伸過(guò)程單絲斷裂產(chǎn)生毛絲和斷頭。但冷卻高度過(guò)高，絲條的晃動(dòng)程度會(huì)加大，影響條干均勻度，同時(shí)，絲束張力會(huì)增加，也會(huì)增加斷頭、毛絲的比例。

從表2可知，對(duì)于44.4 dtex/24 f PA6 FDY，采用17～18℃的露點(diǎn)風(fēng)冷卻，集束上油的位置在噴絲板下方1.1～1.2 m處，可獲得較好的效果。

表2 冷卻條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響Tab.2 Effect of quenching conditons on product quality

2.2.3 上油率

如果上油量少，不能在絲束表面均勻地形成油膜，摩擦阻力增加，絲束集束性差，易產(chǎn)生毛絲［6］。上油量過(guò)高，會(huì)造成下游使用過(guò)程中滴油和污染等問(wèn)題。有光三角PA6 FDY多用于經(jīng)編、緯編和織襪，絲束含油率控制在1.0% ～1.5%，可滿(mǎn)足客戶(hù)使用需求，有效減少毛絲量。

2.2.4 拉伸倍數(shù)和定型溫度

拉伸倍數(shù)提高，纖維的斷裂強(qiáng)度會(huì)增加，但如果拉伸倍數(shù)超過(guò)臨界值，會(huì)使纖維內(nèi)部的大分子鏈發(fā)生滑移甚至斷裂，產(chǎn)生毛絲和斷頭。因此，拉伸倍數(shù)應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。為了提高纖維的拉伸性能，消除纖維在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，拉伸過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行熱定型，定型溫度隨拉伸倍數(shù)的增加適當(dāng)提高。但定型溫度過(guò)高會(huì)影響FDY油劑穩(wěn)定性，在熱輥上產(chǎn)生結(jié)焦，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

從表3可知，在一定范圍內(nèi)，隨著拉伸倍數(shù)的升高，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸下降，強(qiáng)力上升，但拉伸倍數(shù)超過(guò)臨界值后，強(qiáng)力也開(kāi)始出現(xiàn)下降，毛絲數(shù)量顯著增加。采用拉伸倍數(shù)為1.2，毛絲最少，強(qiáng)力和斷伸指標(biāo)也比較理想。

表3 拉伸倍數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響Tab.3 Effect of draw ratio on product quality

3 結(jié)論

a.有光三角PA6 FDY生產(chǎn)易產(chǎn)生毛絲，產(chǎn)生的原因主要是設(shè)備和生產(chǎn)工藝因素。

b.設(shè)計(jì)噴絲板時(shí)，要選擇適宜的孔形、長(zhǎng)徑比、孔間距和排布方式。對(duì)于44.4 dtex/24 f PA6 FDY，長(zhǎng)徑比選擇2.5最為合適。

c.油嘴和導(dǎo)絲鉤對(duì)毛絲的產(chǎn)生也有影響，有光三角PA6 FDY油嘴和導(dǎo)絲鉤的更換周期一般為90～180 d。生產(chǎn)中還應(yīng)加強(qiáng)拉伸輥、導(dǎo)絲輥、卷繞機(jī)的檢查和定期維護(hù)工作，有效減少設(shè)備因素引起的毛絲。

d.對(duì)于 44.4 dtex/24 f品種，拉伸倍數(shù) 1.2，定型溫度147℃，毛絲量最少，產(chǎn)品質(zhì)量比較好。

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