滌綸多異DTY絲的結構與性能

寧瑞璋 許志強 李順希 占海華,3

(1.紹興文理學院 紡織服裝學院，浙江 紹興 312000；2.凱泰特種纖維科技有限公司，浙江 紹興 312000；3.浙江省清潔染整技術研究重點實驗室，浙江 紹興 312000)

通過分子結構改性、共混、色紡、異型、異捻、超細、復合等技術，提高纖維綜合性能，超越天然纖維的可紡性、可染性、舒適性和阻燃性，已成為滌綸行業(yè)發(fā)展的重要方向.

滌綸異捻竹節(jié)紗具有仿麻感強、透氣性好等特點，市場上品種齊全，應用廣泛.其中用量較大的領域是作為窗紗、沙發(fā)等裝飾面料，并大量用于交通、醫(yī)療、衛(wèi)生、建筑等公共場所.

早于2008年公安部已發(fā)出通知明確：使用不符合《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》[1](GB 20286 2006)阻燃制品的公共場所，消防驗收或者開業(yè)前消防安全檢查一律不得予以通過.另外由于在線添加有色母粒制得的有色纖維具有色牢度高、環(huán)保、無需染色等優(yōu)點，成為整個聚酯市場的新方向.不同的異形截面纖維可賦予纖維不同的功能，如“一”字形、“Y”形等異形截面可使纖維具有良好的光澤，“+”字形、“工”字形、“C”字形、“多葉”形等異形截面可使纖維具有良好的透氣性、吸濕排汗性能[2].

本文以167dtex/74f六葉形阻燃異捻DTY竹節(jié)絲為例，對其生產工藝進行探討，并對產品性能進行了測試，分析了不同工藝對產品結構與性能的影響，為企業(yè)設計開發(fā)新產品提供理論指導.

1 制備工藝

1.1 主要原料及指標

阻燃PET切片：恒力石化產；技術指標如表1所示.

1.2 工藝參數(shù)

紡絲、加捻變形主要工藝參數(shù)分別見表2、表3.

表1 阻燃聚酯切片的技術指標

項 目指 標 特性粘度/(dL·g-1)0.60 熔點/℃250～253 端羧基含量/(mol·t-1)≤28 色相b6L76 極限氧指數(shù)(LOI)/%30

表2 紡絲主要工藝參數(shù)

項 目指 標阻燃切片干燥氣體露點/℃-80預結晶溫度/℃130預結晶時間/min40干燥溫度/℃120干燥時間/hr12 濾后壓力/MPa11～12 螺桿各區(qū)溫度/℃280/285/285/283 組件初始壓力/MPa9.5 箱體溫度/℃283 側吹風風溫/風速/ 風濕/(℃/(m·s-1)/%)25/0.50/75 卷繞速度/(m·min-1)2850～2950

表3 加捻變形主要工藝參數(shù)

項 目指 標 絲速/(m/min)530 拉伸倍率/倍1.55 第一熱箱溫度/℃160 假捻器速比/%2.0～2.3 第二熱箱溫度/℃180 第二超喂率/%5.3 第三超喂率/%3.0～4.0

2 性能測試與結果討論

2.1 形貌表征

采用MCM-100濺射鍍膜儀和SNG-3000掃描電子顯微鏡觀察異捻DTY絲的縱向形態(tài)，掃描電鏡加速電壓設置為30 kV[3].蓬松段、緊捻段及蓬松段和緊捻段的交界段的縱向形態(tài)分別見圖1(a)、(b)和(c)，放大倍數(shù)500倍.

(a)蓬松段

(b)緊捻段

(c)交界段

圖1蓬松段、緊捻段及蓬松段和緊捻段的交界段的縱向形態(tài)

異捻絲縱向形態(tài)表現(xiàn)為明顯的蓬松段、緊捻段.蓬松段即為退捻如正常的彈力絲，單纖維間分開并卷曲蓬松，形成粗節(jié)；緊捻段即為未退捻部分，單纖維之間因高溫而粘結在一塊并形成細節(jié).由圖可知：粗細節(jié)分明，效果良好.

2.2 拉伸強力測試

采用YG-061-1500拉伸強力機測試POY及異捻DTY絲的拉伸性能，拉伸速度設置為200 mm/min，隔距設置為50 cm，預張力設置為0.05 cN/dtex.拉伸性能測試結果見表4.

由表4可知，規(guī)格為270 dtex/74 f六葉形阻燃POY長絲斷裂強度較小，伸長率較大，平均斷裂伸長率約為151.3%，為后面不均勻拉伸提供良好條件.規(guī)格為167 dtex/74 f的有色阻燃異捻DTY竹節(jié)絲斷裂強度較大，伸長率較小.

試驗關注了蓬松段與粘結段的強伸度及沸水收縮率，分別取10段蓬松段和粘結段，采用XQ-2纖維強伸度儀對其進行強伸度測試，拉伸速度設置為200 mm/min，隔距設置為2 cm，預張力設置為0.05 cN/dtex.同時對其沸水收縮率也進行了測試，結果如表5所示.

由表5可知，蓬松段的強度高，沸水收縮率高.這主要是由于蓬松段得到了較充分的假捻和定型[4]， 使蓬松段具有較高的結晶度， 這在2.3熱性能測試中得到證實. 因此纖維的斷裂強度隨粘結段比例的增加而下降.而緊捻段由于單絲間被黏結，不易收縮，因此沸水收縮率低.

表4 POY及異捻絲強伸性能

品種斷裂強度均值/CV/%cN·dtex-1斷裂伸長率均值/%CV/%斷裂功均值CV/%/N·cm初始模量均值CV/%/cN·tex-1POY1.550.65151.34.1677.757.5080.4410.45異捻絲2.531.1720.1913.0716.4322.0081.0911.71

表5 蓬松段與粘結段的強伸度及沸水收縮率

項目斷裂強度均值/CV/%cN·dtex-1斷裂伸長率均值/%CV/%沸水收縮率均值/%CV/%蓬松段2.630.6618.364.167.423.21粘結段2.371.2326.1213.071.941.39

2.3 熱性能測試

采用DSC1差式掃描量熱儀測試異捻DTY絲的熱性能，起始溫度25 ℃，終止溫度300 ℃，升降溫速度10 ℃/min.其熔融和冷卻過程的DSC曲線如圖2、圖3所示.

圖2 異捻DTY絲粗細節(jié)熔融DSC曲線

從圖中可知，粗節(jié)部份的熔融溫度和結晶溫度均比細節(jié)處高.這是由于在異捻絲加工過程中，纖維經(jīng)第二熱箱定型以消除內應力，同時也使纖維內部的結晶度提高[5].由于粗節(jié)處單纖維間松散，熱量容易進入纖維間和纖維內部，從而使大分子鏈更容易結晶.而對于聚合物來說，結晶度高，意味著大分子鏈之間存在物理或化學結合鍵，熔融的過程是克服大分子間的結合鍵，使大分子鏈能自由活動，因此，結晶度越高，要使其分開須更高的溫度和熱量，纖維的熔融溫度也越高.

2.4取向度測試

采用SCY-III型聲速纖維取向度測速儀，對六葉形有色阻燃POY及異捻DTY絲縱向選取5個不同位置進行取向度測試，聲頻設置為2000 Hz，隔距設置為40 cm，預加張力設置為0.098 cN/dtex，絲條未取向時的聲傳播速度Cu設置為1.35 km/s.POY及異捻DTY絲的取向因子Fs、模量值E、聲速值C測試結果見表6.fs=1-Cu2/C2[6].

表6 六葉形阻燃POY、異捻DTY絲取向度

品種Fs/%E/cN·tex-1 C/(km·s-1)POY18.8225.321.50異捻DTY116.9017.661.25異捻DTY229.3015.981.19異捻DTY324.4019.881.32異捻DTY411.5020.411.34異捻DTY520.6015.451.29

從表6可以看出，六葉形阻燃POY的取向度較低，其取向因子值Fs在60.3%，說明其內部大分子排列比較不規(guī)整；六葉形有色阻燃異捻DTY絲取向因子Fs值不固定，即表明其取向度是不均勻的.這是因為軸向異捻DTY經(jīng)過異捻假捻的特殊工藝后，形成的蓬松段和緊捻段的長度和比例在纖維軸向并不是均勻分布的，因此不同纖維段具有不同的大分子鏈取向分布.

2.5 阻燃性能測試

采用M233M垂直法阻燃儀對六葉形有色阻燃異捻DTY絲進行阻燃性能的測試.選取5組進行測試，并與普通六葉形異捻DTY絲進行對比，結果如表7所示.

表7 六葉形有色阻燃異捻DTY絲的阻燃性能

測試項目六葉形有色阻燃異捻DTY絲普通六葉形有色異捻DTY絲續(xù)燃時間/s3.4520.53損毀長度/cm2.015.3

由表7可知，六葉形阻燃異捻DTY絲具有良好的阻燃性能， 可滿足阻燃機織物B2級、 公共場所阻燃制品及組件2級、一般民用窗簾與家具包布等的阻燃要求[7].

3 結論

(1)以阻燃聚酯切片為原料，采用切片異形紡絲、特殊加彈工藝研制了167dtex/74f六葉形阻燃異捻特種DTY絲，纖維兼具阻燃、縱向異顯色和異捻特殊風格.

(2)異捻DTY絲蓬松段與緊捻段的形成是通過加彈工序采用低拉伸、高溫變形及小假捻張力等特殊工藝實現(xiàn)的，工藝條件對纖維粘結段的牢度、比例多少、長度影響明顯.

(3)六葉形阻燃異捻DTY絲，外觀形態(tài)上表現(xiàn)為縱向粗細不均勻，大分子結構上縱向取向度差異大，緊捻段的結晶度小于蓬松段.

(4)六葉形阻燃異捻DTY絲阻燃機織物滿足B2級、公共場所阻燃制品及組件2級、一般民用窗簾與家具包布等的阻燃要求，可廣泛用于公共場所的裝飾用品.