半光滌綸FDY切片含水率對長絲質(zhì)量及面料性能的影響

王敏，戴偉波，施寄青，索俊偉，趙爽

(吳江佳力高纖有限公司,江蘇 蘇州 215228)

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對服裝面料的要求日益增加，如要求服裝面料光潔、平整無褶皺，垂感好等。對于長絲織造面料而言，其不勻率是影響面料性能和質(zhì)量的最主要指標(biāo)之一。分析化纖長絲的生產(chǎn)工序和流程，發(fā)現(xiàn)影響長絲條干不勻率的主要因素有：切片質(zhì)量、紡絲溫度、冷卻條件、上油和拉伸工藝等[1]。其中衡量切片質(zhì)量的最主要標(biāo)準(zhǔn)是切片含水率的多少。切片紡絲工藝流程中，第一道工序是切片干燥，即優(yōu)化切片含水率。由于聚酯高分子易在紡絲過程中發(fā)生水解，使分子量降低，導(dǎo)致絲的質(zhì)量下降，特別是單絲中若夾帶水蒸氣，易形成“氣泡絲”，造成毛絲和斷頭；紡絲中含水量的差異還可以造成染色不均[2]。因此，通過切片干燥降低含水率是紡絲前的必要工序。然而，若切片的含水率過低，切片在進入螺桿擠壓機時容易產(chǎn)生聚合物粘度大、分子結(jié)晶快、分子量大等情況，從而導(dǎo)致紡絲生產(chǎn)時斷頭率高，甚至無法生產(chǎn)[3]。因此，為了保證紡絲的高效運行以及絲的品質(zhì)，切片含水率需合理優(yōu)化。

影響切片干燥的因素主要是溫度和時間。溫度高則干燥速度加快、時間縮短，干燥后切片的平均含水率降低。但溫度太高，切片易粘結(jié)，大分子降解，色澤變黃，使片表面氧化，產(chǎn)生大量凝膠粒子，影響纖維的可紡性和物理、化學(xué)指標(biāo)[4]。干燥時間取決于干燥溫度，在同一溫度下，干燥時間越長則切片含水率越低，均勻性越佳，但時間過長，聚酯大分子易降解，色澤變黃[5]。因此，為得到最佳的切片含水率，需合理優(yōu)化干燥溫度和時間。

文中采用單因素法，在22.2 tex/48F半光滌綸長絲(fully drawn yarn，F(xiàn)DY)紡絲前準(zhǔn)備過程中，通過對聚酯切片進行不同干燥時間和溫度的處理，得到不同含水率的聚酯切片，并分別在相同的紡絲工藝條件下紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY，探討切片含水率對滌綸FDY斷裂強度和條干不勻率的影響，通過改善切片質(zhì)量提升長絲的性能和質(zhì)量，提高服裝面料的平整度和染色均勻度。

1 實驗部分

1.1 原料

半消光聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，切片粘度：0.678 dL/g，江蘇恒力化纖股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 實驗儀器

電熱真空干燥箱，河北隆順儀器設(shè)備有限公司制造；紡絲裝置，大連隆盛機械有限公司制造；中心吹風(fēng)裝置，大連隆盛機械有限公司制造；卷繞裝置，日本TMT公司制造；微量水分分析儀，深圳冠亞水分儀儀器有限公司制造；YG020 型電子單紗強力儀，常州雙固頓達機電科技有限公司制造；USTER-IV型烏斯特條干儀，瑞士烏斯特有限公司制造；梭織布驗布機，常州安視智能科技有限公司制造。

1.3 實驗方法

1.3.1工藝流程 切片干燥→螺桿擠壓→計量泵→紡絲→冷卻吹風(fēng)→絲束上油→卷繞成型。

1.3.2干燥實驗 稱取同等質(zhì)量的4份半消光PET切片作為實驗樣品；將4種試樣分別放置在125，130，135，140 ℃溫度下的真空箱進行干燥處理，每隔0.5 h抽取試樣進行含水率檢測，直到切片含水率幾乎無變化，停止干燥；最后，記錄數(shù)據(jù)，得到不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關(guān)系數(shù)據(jù)，具體見表1。

表1 不同干燥溫度下切片含水率隨干燥時間變化情況

1.3.3紡絲實驗 對干燥后的切片試樣進行紡絲。由表1可知，干燥時間為4 h、干燥溫度為140 ℃狀態(tài)下的切片已充分干燥，如果繼續(xù)干燥，切片含水率降低不明顯，且容易變黃。因此，選擇4份干燥4 h的切片樣品在相同紡絲條件下進行22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲實驗，并對紡絲得到的4種滌綸FDY進行斷裂強度和條干不勻率檢測，得到不同切片含水率下紡制滌綸FDY的斷裂強度和條干不勻率數(shù)據(jù)。實驗紡絲溫度設(shè)定為290 ℃。

1.3.4面料平整度的測試評價 對4種滌綸FDY試樣按同樣織物經(jīng)緯密、織物經(jīng)緯向規(guī)格和織物組織結(jié)構(gòu)進行織造，分別得到4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4。根據(jù)AATCC 124—2014美國標(biāo)準(zhǔn)，采用AATCC評級觀測板對所織造的面料進行平整度評級[6]。

1.3.5面料染色均勻性的檢測評價 面料的染色均勻性影響因素主要是色橫檔、色變檔以及色檔等布面疵點。對面料進行檢驗時，采用四分制判定扣分標(biāo)準(zhǔn)：小于8 cm，扣1分；大于等于8 cm且小于16 cm，扣2分；大于等于16 cm且小于24 cm，扣3分；大于等于24 cm，扣4分。對采用4種試樣得到的4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4，進行染色均勻性質(zhì)檢，每塊面料量取10 m進行檢驗，并按以下公式計算每100 m2分值K，進行比較。

式中：S為每塊面料所量取試樣檢驗物總和分?jǐn)?shù)；Lm為所檢驗的試樣長度；Lw為試樣寬度。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥溫度與干燥時間對切片含水率的影響

根據(jù)表1繪制不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關(guān)系，具體如圖1所示。由圖1可知：①隨著干燥時間的增加，切片含水率不斷降低，且下降速度由快變慢，并逐漸趨于平緩。這種現(xiàn)象發(fā)生的原理是：切片含水量是由兩部分構(gòu)成的，即自由含水量和平均含水量。自由含水量為表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水，較易脫除，而平均含水量由于滲透于切片內(nèi)部，以氫鍵的方式與切片結(jié)合，則不易脫除[7]。自由含水量遠(yuǎn)大于平均含水量，所以干燥初始，自由水分快速脫除，其后緩慢脫除平均水分；②不同干燥溫度下，4種切片試樣經(jīng)過相同干燥時間后，切片含水量由大到小依次為試樣1>試樣2>試樣3>試樣4。干燥4 h后，試樣1與試樣4的含水量相差50 mg/L，差別較明顯。由此說明，干燥溫度越高，切片含水率下降越快，充分干燥時間越短。當(dāng)干燥溫度為140 ℃狀態(tài)時，切片在4 h時達到充分干燥。如繼續(xù)干燥，切片則容易變黃，聚酯大分子開始降解。

圖1 不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關(guān)系Fig.1 Relationship between moisture content and drying time under different drying temperature

2.2 切片含水率對滌綸FDY斷裂強度的影響

干燥時間達到4 h時，不同切片含水率試樣紡絲得到的長絲斷裂強度關(guān)系如圖2所示。由表1和圖2可知，4種切片試樣紡制的長絲，其斷裂強度隨著切片含水率的降低而呈現(xiàn)增長趨勢，但增長的幅度越來越小。由于切片含水率減少，使得聚酯大分子降解減少，因此紡絲成形度好，斷裂強度也得到了提高。而當(dāng)含水率降低速度越來越慢、降低量越來越少時，長絲的斷裂強度則增加緩慢。說明長絲的斷裂強度與切片含水率呈正比。

圖2 不同切片含水率試樣紡絲得到的斷裂強度Fig.2 Breaking strength of sample spinned with different moisture content

2.3 切片含水率對滌綸FDY條干不勻率的影響

干燥時間達到4 h時不同切片含水率試樣紡制得到的長絲條干不勻率關(guān)系如圖3所示。由表1和圖3可知，4種切片試樣紡制的長絲，其條干不勻率隨著切片含水率的降低呈現(xiàn)先減小后變大的趨勢。采用試樣3紡制的長絲，即切片含水率為30 mg/L時，滌綸FDY的條干不勻率最低，長絲均勻度最佳。說明含水率在一定范圍內(nèi)，滌綸FDY的條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，含水率的減少降低了聚酯分子的降解，切片特性黏度提高，紡絲成形好，長絲均勻度好，質(zhì)量穩(wěn)定。而當(dāng)切片含水率超過一定范圍后，含水率過低使切片特性黏度變大，紡絲易出現(xiàn)斷頭，甚至紡絲困難等，條干不勻率提高，長絲穩(wěn)定性變差，從而影響絲的質(zhì)量。

圖3 不同切片含水率試樣紡絲得到的條干不勻率Fig.3 Dried irregularity of samples spinnd with different moisture content

2.4 切片含水率對面料平整度的影響

服裝外觀的平整度(無需熨燙或少熨燙)是服裝易護理功能的重要標(biāo)志之一。為了使面料更加平整，需對平整度進行嚴(yán)格把控[8]。對于長絲織造面料，其長絲的條干均勻度，即纖維長度方向上的粗細(xì)變化程度是影響面料平整度的主要因素之一。

對上述4種滌綸FDY試樣織造得到的4種面料采用AATCC評級觀測板進行平整度評級，得到相應(yīng)的測試結(jié)果，具體如圖4所示。

圖4 4種面料的外觀平整度Fig.4 Apparent smoothness of four types of fabric

由圖4可以看出，4種面料的外觀平整度級別均在3級以上，但面料3的平整度比其他略高，即試樣3紡制的滌綸長絲織造面料的平整度更好。說明切片含水率的合理優(yōu)化使條干不勻率降低，改善了長絲的粗細(xì)變化程度，提高長絲均勻度，從而提升了織造面料的平整度。

2.5 切片含水率對面料染色性的影響

針對染色后面料染色均勻性，對4種面料進行質(zhì)檢評分，得到每塊面料的K值，具體見表2。

表2 4種面料K值

由表2可以看出，面料3的染色疵點最少，染色均勻性最好。說明切片含水率的合理優(yōu)化改善了長絲條干均勻度，從而改善了面料染色均勻性。當(dāng)切片含水率為30 mg/L時，采用其紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY條干均勻度最佳，纖維長絲粗細(xì)均勻，用其織造的面料，染色后布面顏色均勻，無色檔、色差。

3 結(jié)語

1)滌綸長絲的斷裂強度與其采用的切片含水率呈正比，但隨著切片含水率的降低，長絲斷裂強度的提高速率呈下降趨勢。

2)切片含水率在30～67 mg/L范圍內(nèi)，22.2 tex/48F的滌綸長絲條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，但當(dāng)切片含水率小于30 mg/L時，條干不勻率隨著切片含水率的減少而增加。

3)在紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲過程中，綜合比較4個試樣的斷裂強度和條干不勻率，選擇試樣3，即切片含水率為30 mg/L時，條干不勻率最低，且斷裂強度得到一定的保證。為控制切片含水率在30 mg/L，干燥溫度和干燥時間分別為135 ℃與4 h時最合理。

4)采用切片含水率為30 mg/L紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY織造的面料，其面料平整度最佳，染色均勻性最好。