錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形成型工藝研究

劉　慧，白秀娥，趙廣兵，李海濤，管新海

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇州215021；2.吳江亞太化紡有限公司，江蘇吳江215231)

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錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形成型工藝研究

劉慧1，白秀娥1，趙廣兵2，李海濤2，管新海1

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇州215021；2.吳江亞太化紡有限公司，江蘇吳江215231)

摘要：研究了錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形生產(chǎn)錦綸6變形絲(DTY)的成型工藝，探討了不同線(xiàn)密度規(guī)格錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形加工速度、拉伸倍數(shù)、D/Y比和拉伸假捻變形溫度的主要工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)錦綸6預(yù)取向絲線(xiàn)密度規(guī)格為1.53～2.00之間，加工速度700～800m/min，拉伸假捻變形溫度為167～179℃，拉伸倍數(shù)為1.25～1.30，拉伸假捻D/Y比選擇在1.75～1.80較為合理，其拉伸假捻變形生產(chǎn)錦綸6拉伸假捻變形絲質(zhì)量較好，具有取向結(jié)晶化結(jié)構(gòu)和均勻形態(tài)的變形效果，符合后續(xù)用于生產(chǎn)拉伸變形包覆工藝及性能的要求。

關(guān)鍵詞：錦綸6；預(yù)取向絲；拉伸假捻；變形絲；一步法工藝

目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已工業(yè)化生產(chǎn)的錦綸產(chǎn)品有錦綸66(PA66)和錦綸6(PA6)，它們具有一系列優(yōu)良的特性，其耐磨性居紡織纖維之冠，斷裂強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)大，回彈性和耐疲勞性以及柔韌性?xún)?yōu)良，吸濕性良好，對(duì)酸性染料的親和性大及其染色性好，其缺點(diǎn)是耐光性和耐熱性較差，在長(zhǎng)時(shí)間光照強(qiáng)度下會(huì)發(fā)黃而導(dǎo)致其纖維強(qiáng)度下降。因此，錦綸在高性能、功能性、差別化纖維產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新方面具有很大的發(fā)展空間及應(yīng)用前景。本文針對(duì)上述不足，通過(guò)采用錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形生產(chǎn)錦綸6變形絲(DTY)的成型工藝，探討了不同線(xiàn)密度規(guī)格錦綸6預(yù)取向絲拉伸假捻變形加工過(guò)程中的加熱溫度、拉伸倍數(shù)、D/Y比、加工速度的主要工藝參數(shù)，使制備獲得的產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、透氣性好、手感舒適、上色性好、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備技術(shù)含量和附加值高，質(zhì)量好，性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯的特點(diǎn)以及良好的可持續(xù)發(fā)展市場(chǎng)前景。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)采用規(guī)格為52dtex/34f～88dtex/48f錦綸6預(yù)取向絲。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)選用FK6-1000型拉伸假捻變形機(jī)設(shè)備。

1.3實(shí)驗(yàn)工藝

1.3.1工藝流程

將錦綸6POY經(jīng)第一羅拉、止捻器輸入至加熱箱裝置加熱后，通過(guò)冷卻板輸入假捻器進(jìn)行拉伸假捻變形，然后通過(guò)張力自檢裝置，將拉伸假捻變形后的錦綸6變形絲(DTY)經(jīng)輔助羅拉、上油裝置上油和卷繞裝置進(jìn)行卷繞成型，獲得錦綸6拉伸假捻變形絲絲筒。

1.3.2工藝參數(shù)

工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　錦綸6POY拉伸變形工藝參數(shù)

2結(jié)果與討論

2.1拉伸假捻變形加工速度

拉伸假捻變形加工速度主要取決于錦綸6POY結(jié)構(gòu)性能以及變形絲性能的要求。表2給出了不同線(xiàn)密度規(guī)格與拉伸假捻變形加工速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

表2　不同線(xiàn)密度規(guī)格與拉伸假捻變形加工速度變化關(guān)系

從表2可以看出，當(dāng)拉伸假捻變形加工速度隨錦綸6拉伸假捻變形線(xiàn)密度的增大而增加，當(dāng)線(xiàn)密度從1.53增加到2.00時(shí)，其加工速度從700m/min提高到800m/min。試驗(yàn)還觀(guān)察到，其在拉伸假捻變形中的絲束拉伸假捻張力波動(dòng)較小，拉伸假捻變形毛絲斷頭較少，試驗(yàn)狀況較為穩(wěn)定。研究表明，拉伸變形過(guò)程中選擇的加工速度不宜過(guò)高，過(guò)高的加工速度會(huì)導(dǎo)致絲束與摩擦盤(pán)接觸壓力隨之增加，絲束假捻張力增大，使拉伸假捻變形過(guò)程中的毛絲斷頭增多，甚至發(fā)生單絲斷裂，試驗(yàn)狀況變差，生產(chǎn)較不穩(wěn)定。研究表明，在選用FK6-1000型拉伸假捻變形機(jī)進(jìn)行拉伸假捻變形試驗(yàn)過(guò)程中，盡可能減少絲束之間、絲束與各種導(dǎo)絲器件之間的摩擦系數(shù)，降低絲束的摩擦力，避免設(shè)備表面對(duì)絲束表面造成損傷，產(chǎn)生毛絲和斷頭。

2.2拉伸倍數(shù)

在錦綸6POY的拉伸假捻變形過(guò)程中，其拉伸倍數(shù)取決于POY紡絲速度和POY應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)以及變形絲的強(qiáng)伸度性能的影響。本試驗(yàn)根據(jù)POY原絲纖度和強(qiáng)伸度以及應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)中的屈服應(yīng)力、自然拉伸比或62%～68%最大拉伸比等參數(shù)求得，然后在具體實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行修正，以獲得錦綸6POY拉伸假捻變形過(guò)程中拉伸倍數(shù)的最佳選擇范圍，并確定其試驗(yàn)加工的取值范圍。表3為錦綸6拉伸假捻變形加工速度為700m/min時(shí)不同線(xiàn)密度規(guī)格與拉伸倍數(shù)的變化關(guān)系。

表3　不同線(xiàn)密度規(guī)格與拉伸倍數(shù)的關(guān)系

由表3可知，當(dāng)錦綸6拉伸假捻變形加工速度為700m/min時(shí)不同線(xiàn)密度從1.53增加到2.00時(shí)，其拉伸倍數(shù)從1.25增加到1.30。在實(shí)驗(yàn)中，需要考慮拉伸變形過(guò)程中拉伸假捻的摩擦系數(shù)及其張力變化情況，若拉伸假捻的摩擦系數(shù)過(guò)大或過(guò)小，易導(dǎo)致其拉伸假捻張力太大或太小，使整個(gè)拉伸假捻加工體系不穩(wěn)定，若造成拉伸倍數(shù)過(guò)低，以致使在假捻器下方的捻度不能被全部消除，纖維粘結(jié)在一起形成緊點(diǎn)，蓬松性變差；反之，若拉伸倍數(shù)過(guò)高，則處于假捻器下方的絲束呈較為松散的狀態(tài)，容易出現(xiàn)毛絲。所以，本試驗(yàn)中通過(guò)控制拉伸假捻張力來(lái)調(diào)整或修正拉伸假捻的拉伸倍數(shù)，降低假捻摩擦阻力以及減少拉伸假捻張力的波動(dòng)，從而獲得較為理想的拉伸變形效果和控制錦綸6拉伸變形絲生產(chǎn)的穩(wěn)定性，使所得產(chǎn)品具備良好的性能。本試驗(yàn)認(rèn)為，在錦綸6POY拉伸假捻變形過(guò)程中，當(dāng)加工速度為700～800m/min之間時(shí)，其拉伸倍數(shù)控制在1.25～1.30范圍內(nèi)較宜。

2.3拉伸假捻D/Y比

表4為線(xiàn)密度規(guī)格1.67dtex時(shí)錦綸6拉伸假捻變形加工速度與拉伸假捻D/Y比相對(duì)應(yīng)的變化關(guān)系。

表4　不同線(xiàn)密度規(guī)格與拉伸假捻加工速度及D/Y比的關(guān)系

由表4可知，當(dāng)錦綸6拉伸假捻變形加工的線(xiàn)密度規(guī)格為1.67dtex不變時(shí)，提高錦綸6預(yù)取向絲的拉伸假捻變形加工速度，其拉伸假捻D/Y比也隨之相應(yīng)增大。當(dāng)拉伸假捻變形加工速度從700m/min提高到800m/min時(shí)，其拉伸假捻D/Y比也相應(yīng)從1.73增加到1.85。這是因?yàn)殡S著拉伸假捻變形加工速度的提高，摩擦盤(pán)的表面線(xiàn)速度也隨著增加，絲束經(jīng)過(guò)摩擦盤(pán)時(shí)，摩擦力在絲束上的分力與絲束前進(jìn)的方向相同，與絲束所受拉伸張力的方向相反，因此抵消了假捻過(guò)程中的部分張力，使絲束抗拉強(qiáng)度增加，生產(chǎn)運(yùn)行狀況穩(wěn)定。如拉伸假捻變形加工速度繼續(xù)提高，則拉伸假捻D/Y比持續(xù)增大，摩擦扭矩便會(huì)隨之增大，當(dāng)摩擦扭矩增大到足以克服絲束與摩擦盤(pán)表面之間的摩擦力時(shí)，纖維開(kāi)始移動(dòng)，由此便會(huì)出現(xiàn)絲束打滑現(xiàn)象，影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。因此，本試驗(yàn)認(rèn)為，當(dāng)錦綸6拉伸假捻變形線(xiàn)密度規(guī)格為1.67dtex時(shí)，其拉伸假捻D/Y比選擇在1.75～1.80較為合理，并可通過(guò)拉伸假捻D/Y比的數(shù)值來(lái)達(dá)到調(diào)整拉伸假捻變形加工速度，使生產(chǎn)運(yùn)行狀況穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)。

2.4拉伸假捻變形溫度

錦綸6預(yù)取向絲的拉伸假捻變形過(guò)程是選擇在同一拉伸假捻變形區(qū)域內(nèi)完成，其拉伸溫度與假捻變形溫度為同一溫度，且二者所適宜的溫度又相互矛盾，因?yàn)槔鞙囟炔辉试S很高，而變形時(shí)應(yīng)選用較高的溫度，因此，其主要作用除了提供絲束一定的拉伸溫度外，同時(shí)使絲束受熱處于塑化狀態(tài)下，通過(guò)假捻器進(jìn)行拉伸和假捻，使絲束在受熱塑化狀態(tài)下產(chǎn)生變形，再經(jīng)冷卻和熱定型過(guò)程，制得拉伸假捻變形絲。因此，在試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，其溫度的選擇設(shè)定還必須根據(jù)錦綸6POY線(xiàn)密度規(guī)格、紡絲速度、原絲應(yīng)力應(yīng)變性能、拉伸變形加工速度和變形絲性質(zhì)以及拉伸假捻變形機(jī)類(lèi)型等進(jìn)行綜合考慮。表5給出了錦綸6POY拉伸假捻變形試驗(yàn)的線(xiàn)密度規(guī)格1.67和D/Y為1.78時(shí)不同加工速度與拉伸假捻變形溫度關(guān)系。

表5　不同加工速度與拉伸假捻變形溫度的關(guān)系

從表5可以看出，由于加工速度決定了絲束在途經(jīng)一熱箱中受熱的時(shí)間，加工速度越快，纖維在熱箱內(nèi)停留時(shí)間越短，受熱時(shí)間也相應(yīng)縮短、變形時(shí)間減少，絲束的熱塑性降低，假捻張力提高，變形效果較差。當(dāng)加工速度從700m/min增加到800m/min時(shí)，其拉伸變形溫度隨拉伸變形加工速度的增加而相應(yīng)提高，從167℃提高到179℃，使其在錦綸6POY拉伸假捻變形較高加工速度下形成較低的拉伸張力，有利于加工生產(chǎn)的相對(duì)穩(wěn)定。試驗(yàn)表明，當(dāng)加工速度提高時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高拉伸變形溫度，使絲束在第一加熱箱內(nèi)的停留時(shí)間控制在0.2秒或者以上，降低絲束在熱箱中的拉伸張力，減小張力波動(dòng)，從而使拉伸假捻變形獲得良好的取向結(jié)晶化結(jié)構(gòu)和均勻形態(tài)(假捻數(shù))的變形效果。本試驗(yàn)認(rèn)為，拉伸假捻變形溫度原則上必須綜合考慮拉伸假捻變形總纖度和POY原絲規(guī)格、單絲線(xiàn)密度、取向結(jié)晶化程度以及變形絲結(jié)構(gòu)性能等因素的影響，應(yīng)選擇最佳平衡點(diǎn)范圍，當(dāng)拉伸變形加工速度設(shè)定為700～800m/min時(shí)，其錦綸6POY拉伸假捻變形溫度選擇在167～179℃之間較為合理。

3結(jié)論

在錦綸6POY拉伸假捻變形成型中，拉伸假捻變形加工速度、拉伸倍數(shù)、D/Y比和拉伸假捻變形溫度主要取決于錦綸6 POY紡絲速度和POY應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)以及變形絲的結(jié)構(gòu)性能以及變形絲的性能要求。試驗(yàn)表明，拉伸假捻變形加工速度和拉伸倍數(shù)隨錦綸6拉伸假捻變形線(xiàn)密度的增大而增加，當(dāng)線(xiàn)密度從1.53增加到2.00時(shí)，其加工速度從700m/min提高到800m/min，拉伸倍數(shù)從1.25增加到1.30；拉伸假捻D/Y比隨拉伸假捻變形加工速度提高而相應(yīng)增大，當(dāng)線(xiàn)密度規(guī)格為1.67dtex時(shí)，其拉伸假捻D/Y比選擇在1.75 ～1.80較為合理；拉伸變形溫度隨拉伸變形加工速度的增加而相應(yīng)提高，當(dāng)拉伸變形加工速度設(shè)定為700～800m/min時(shí)，其錦綸6POY拉伸假捻變形溫度選擇在167～179℃之間較為合理，從而使拉伸假捻變形獲得良好的取向結(jié)晶化結(jié)構(gòu)和均勻形態(tài)的變形效果。

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收搞日期：2016-03-20

基金項(xiàng)目：江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金——前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目(BY2014059-09)