一步法滌綸FDY/POY混纖絲成型工藝研究

翁建男，張海蘭,馬建興

(1.蘇州如盛化纖有限公司，江蘇 吳江 215236；2.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

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一步法滌綸FDY/POY混纖絲成型工藝研究

翁建男1，張海蘭2,馬建興2

(1.蘇州如盛化纖有限公司，江蘇 吳江 215236；2.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

通過切片熔融紡絲拉伸復(fù)合一步法研究了一步法滌綸FDY/POY混纖絲的成形加工條件.研究表明，在生產(chǎn)規(guī)格為130dtex/72f滌綸FDY/POY混纖絲時，紡絲溫度應(yīng)控制在289±2℃，F(xiàn)DY和POY的冷卻側(cè)吹風(fēng)速度應(yīng)分別選擇在0.42m/s和0.35m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為22±1℃，側(cè)吹風(fēng)濕度為75±5%，復(fù)合卷繞速度選擇在3 500m/min較為合理，從而可使一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲獲得較好的差異性復(fù)合混纖效果。

滌綸；混纖絲；一步法；復(fù)合；成型工藝

隨著科技進步和經(jīng)濟發(fā)展以及人們生活品質(zhì)需求的不斷提高，現(xiàn)有的普通滌綸長絲及其產(chǎn)品雖然具有強力高、挺括性好、易保養(yǎng)、價格低等優(yōu)點，但與天然纖維相比，還存在手感和舒適透氣性差等缺陷，這就迫使各生產(chǎn)廠家不斷開發(fā)差異化超高仿真天然纖維產(chǎn)品以替代天然纖維及其織物等產(chǎn)品，來滿足人們生活品質(zhì)的需求。

本文研究的一步法滌綸FDY/POY混纖絲的技術(shù)路線，是通過采用不同線密度、不同截面形態(tài)、不同結(jié)構(gòu)、不同性能的絲束經(jīng)過復(fù)合交纏而制成混纖絲的生產(chǎn)工藝和制備方法，使制成的一步法滌綸混纖絲的纖維集合體具有不同的差異收縮率而在一定程度上產(chǎn)生微卷曲效果,形成優(yōu)良的柔軟蓬松性和豐滿感以及纖維間具有許多小而多的毛細微孔空隙的特點，其織物具備柔軟細膩的手感、吸濕排汗、透氣疏水、舒適透氣能力強等特性，可用來制備超高仿真天然纖維產(chǎn)品以替代天然纖維及其織物等，真正實現(xiàn)用一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲的生產(chǎn)技術(shù)替代原有的兩步法生產(chǎn)滌綸混纖絲的制備方法，與目前市場上采用二步法生產(chǎn)滌綸混纖絲工藝技術(shù)相比，具有工藝流程短、能耗低、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品品質(zhì)好、質(zhì)量穩(wěn)定和附加值高以及性價比優(yōu)勢明顯的優(yōu)點，具有很好的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)價值和良好的可持續(xù)發(fā)展前景。

1 實驗

1.1 實驗材料

聚酯切片的特性黏度為0.650dl/g、熔點≥258℃、凝聚粒子(>10μm)≤0.4個/mg；滌綸FDY/POY混纖絲規(guī)格為130dtex/72f(其中FDY為55dtex/24f、POY為75dtex/48f)。

1.2 試驗設(shè)備

(1)紡絲螺桿擠出機采用日本帝人公司制造P105-25A型。

(2)紡絲箱體：大連合成纖維研究所研制的SB型。

(3)卷繞機：AWH-614/12ATE由TMT公司生產(chǎn)卷繞頭。

1.3 測試儀器及方法

1.3.1 聚酯切片特性黏度測定

采用無錫健康針紡機械生產(chǎn)的NDY-Ⅲ型粘度測定儀，按照纖維級聚酯切片試驗方法GB/T 14190-2008的要求，測定聚酯切片的特性粘度。

1.3.2 沸水收縮率測定

用YG086型縷紗測長儀繞取5圈紗線。在預(yù)加張力為0.2cN/dtex的條件下測定混纖絲的原始長度L0，然后將紗線絞成8字，對折，在松弛狀態(tài)下用紗布包好，放入沸水中煮30min，取出后自然冷卻，在相同條件下測量纖維長度L1，并用下式計算混纖絲的沸水收縮率ηW。

1.4 工藝流程

一步法滌綸FDY/POY混纖絲成型工藝流程圖，如圖1所示。

圖1 一步法滌綸FDY/POY混纖絲成型工藝流程圖

1.5 試驗工藝參數(shù)

在一步法滌綸混纖絲生產(chǎn)過程中，其紡絲溫度、側(cè)吹風(fēng)工藝條件、拉伸速度、導(dǎo)絲速度及復(fù)合卷繞成型工藝條件如表1所示。

表1 一步法滌綸FDY/POY混纖絲成型工藝參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 聚酯切片質(zhì)量的影響

聚酯切片質(zhì)量和穩(wěn)定性的控制對一步法滌綸混纖絲生產(chǎn)過程中的FDY和POY的紡絲、復(fù)合成型工藝條件以及產(chǎn)品加工性能有很大影響，尤其是紡絲熔體中雜質(zhì)含量對一步法滌綸混纖絲影響更為敏感。試驗表明，紡絲熔體中雜質(zhì)含量多，易阻塞噴絲孔，可紡性變差，在紡絲時產(chǎn)生飄絲、斷頭增多，嚴重時會導(dǎo)致生產(chǎn)不能正常進行。因此，要求切片的特性黏度的波動值需小于0.01dL/g，干切片的含水率一般應(yīng)要求控制在0.005%以下，熔體中采用小于20μm高效過濾芯的過濾裝置，減少無機物大顆粒及在熔體輸送過程中的凝集粒子，保證熔體在紡絲成形過程中有良好的流變性能和可紡性以及加工性能。

2.2 紡絲溫度的影響

在一步法滌綸混纖絲生產(chǎn)過程中，紡絲溫度的選擇需要根據(jù)切片的黏度、熔點、干切片含水率以及熔體中含雜量進行適當(dāng)調(diào)整外，還與所紡FDY和POY的流變性和可紡性以及生產(chǎn)的混纖絲線密度規(guī)格有更密切的關(guān)系，如表2和圖2所示。

表2 一步法滌綸混纖絲的可紡性及混纖效果

圖2 同一紡絲位的FDY和POY噴絲系統(tǒng)

由圖2和表2可以看出，由于同一紡絲位要同時噴絲FDY熔體(圖2左側(cè))和POY熔體(圖2右側(cè))，其二者對紡絲溫度要不同的要求。因此，紡絲溫度的選擇要有利于紡絲的正常進行，既要保證聚酯熔體的流動性和均勻性，同時還要兼顧溫度對所紡FDY和POY熔體流變性和可紡性的影響，當(dāng)紡絲溫度為286℃或低于286℃時，紡絲、混纖過程中出現(xiàn)毛絲及斷頭，滌綸混纖絲的流變性、可紡性和混纖效果較差，從而影響混纖絲的結(jié)構(gòu)和后拉伸性能，而在紡絲溫度為288℃～290℃范圍內(nèi)，飄單絲和斷頭數(shù)量有明顯下降，其滌綸混纖絲的流變性、可紡性和混纖效果較好，當(dāng)紡絲溫度超過292℃以上時，導(dǎo)致紡絲、混纖過程出現(xiàn)毛絲斷頭的現(xiàn)象較多，嚴重時甚至無法進行正常生產(chǎn)。本文認為，紡絲溫度應(yīng)選擇在289℃±2℃較為合理，從而可獲得較好的流變性、可紡性效果及混纖絲的沸水收縮性能。

2.3 冷卻成形工藝

在一步法滌綸混纖絲形成過程中，由于是采用同時紡制FDY和POY的紡絲、冷卻成形過程，因此，冷卻成形工藝條件是影響FDY和POY成形過程和FDY、POY混纖過程效果及其產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，其中尤以冷卻吹風(fēng)速度對FDY、POY混纖過程效果的影響更為明顯，它直接影響到FDY、POY混纖過程效果的差異收縮性能的變化及混纖絲后沸水收縮性能。

圖3 同一紡絲位的FDY和POY冷卻上油系統(tǒng)

從圖3可以看出，試驗采用同一紡絲位的(圖3左側(cè))和POY(圖3右側(cè))冷卻上油系統(tǒng)及其同時生產(chǎn)FDY和POY工藝及制備方法中的不同冷卻上油的加工過程。因此，在設(shè)置生產(chǎn)工藝條件時需要兼顧所紡FDY、POY的規(guī)格、紡絲溫度、熔體在紡絲箱體中不同的停留時間、不同泵流量和FDY、POY 熔體從不同噴絲孔擠出熔體細流的冷卻固化工藝參數(shù)等，還要使其在冷卻成形過程中獲得較好的結(jié)構(gòu)差異收縮性能和復(fù)合混纖過程效果。由表1的試驗工藝表明，當(dāng)FDY和POY冷卻吹風(fēng)速度應(yīng)分別選擇在0.42m/s和0.35m/s 數(shù)值范圍以外時，其混纖絲的差異收縮性能效果較差，其主要原因可能是取決于POY熔體細流冷卻固化和取向結(jié)晶化程度。本試驗認為，如果要獲得差異收縮性好的POY絲條，則需要減少緩冷卻速率，降低POY絲條的取向結(jié)晶化程度，側(cè)吹風(fēng)冷卻效果越好，POY絲條的取向結(jié)晶化程度就會增加，反之則減小，因此，在一步法滌綸混纖絲的研究中可以通過采用適當(dāng)提高側(cè)吹風(fēng)溫度和降低冷卻吹風(fēng)速度方法來實現(xiàn)。試驗結(jié)果表明，在冷卻成形過程中，F(xiàn)DY和POY冷卻吹風(fēng)速度應(yīng)分別控制在0.42m/s和0.35m/s ，F(xiàn)DY和POY冷卻吹風(fēng)溫度選擇在22±1℃之間較為合理。

2.4 復(fù)合卷繞成型工藝

由于本試驗研究的一步法滌綸混纖絲是采用在同一臺機器設(shè)備是同時完成生產(chǎn)由FDY、POY兩種不同結(jié)構(gòu)性能纖維復(fù)合混纖制成，它與整個加工過程中的速度場和應(yīng)力場密切有關(guān)。因此，復(fù)合卷繞成型工藝條件是一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲的關(guān)鍵所在，其中尤以卷繞速度對混纖絲結(jié)構(gòu)和性能以及產(chǎn)品后加工織物性能影響更為顯著。

由表1混纖絲成型試驗工藝參數(shù)可知，當(dāng)混纖絲的卷繞速度選擇為3 500m/min時，其經(jīng)紡絲成形的FDY和POY輸入復(fù)合噴嘴中進行復(fù)合，復(fù)合噴嘴中的FDY和POY絲束的速度分別設(shè)置在3 570m/min和3 580m/min，在復(fù)合噴嘴中的FDY和POY絲束形成一定的超喂率，使FDY和POY絲束在復(fù)合噴嘴中有所松弛而形成一定的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)混纖結(jié)構(gòu)性能，從而獲得較好的差異收縮性能效果。若復(fù)合卷繞速度選擇過高，其POY的拉伸張應(yīng)力就會相應(yīng)提高，導(dǎo)致POY的取向度和結(jié)晶增大，則POY絲束的斷裂伸長率就越小，影響混纖絲的結(jié)構(gòu)差異性；若復(fù)合卷繞速度選擇過低，則絲條在一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲的過程中無法獲得較好的差異收縮混纖效果。由此可知，POY卷繞速度的大小，決定了紡絲線上POY絲產(chǎn)生的分子取向結(jié)晶化程度和混纖絲獲得的結(jié)構(gòu)差異性及其收縮混纖效果。本試驗結(jié)果表明，復(fù)合卷繞速度選擇在3 500m/min較為合理，可使一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲獲得較為理想的差異性收縮混纖效果。

3 結(jié)論

在一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲的過程中，聚酯切片質(zhì)量、紡絲溫度、冷卻成形工藝、復(fù)合卷繞成型工藝條件對滌綸混纖絲的結(jié)構(gòu)差異性及其收縮混纖效果以及產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，研究表明，在生產(chǎn)規(guī)格為130dtex/72f滌綸FDY/POY混纖絲，選擇FDY為55dtex/24f和POY為75dtex/48f的混纖絲規(guī)格效果較為合理，其紡絲溫度應(yīng)控制在289±2℃；FDY和POY的冷卻側(cè)吹風(fēng)速度應(yīng)分別選擇在0.42m/s和0.35m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度控制在22±1℃；側(cè)吹風(fēng)濕度為75±5%，復(fù)合卷繞速度選擇在3 500m/min較為合理，從而可使一步法生產(chǎn)滌綸混纖絲獲得較好的差異性復(fù)合混纖效果。

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2016-06-22