熔體直紡51 dtex/72 f超細(xì)旦POY生產(chǎn)工藝

化琳， 江海華

(1.江蘇申久化纖有限公司，江蘇 蘇州 215428;2.中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)，北京 100027)

0 前言

滌綸分為常規(guī)纖維、細(xì)旦纖維、超細(xì)纖維、極細(xì)纖維。常規(guī)纖維單絲線密度為1.4～7 dtex；細(xì)旦纖維單絲線密度為0.55～1.3 dtex，主要用于仿真絲類的輕薄型和中厚型織物；超細(xì)纖維單絲線密度為0.11～0.55 dtex，主要用于高密度防水透氣織物和人造皮革、珊瑚絨等；極細(xì)纖維單絲線密度為0.11 dtex以下，可通過海島紡絲法生產(chǎn)人造皮革和醫(yī)學(xué)濾材等特殊領(lǐng)域。

本文采用熔體直紡工藝路線生產(chǎn)滌綸超細(xì)旦POY，主要對(duì)紡絲溫度、噴絲板的選擇、組件壓力、環(huán)境風(fēng)條件、集束位置、紡絲速度等工藝條件進(jìn)行探討，成功開發(fā)出51 dtex/72f超細(xì)旦POY，單絲線密度達(dá)到0.70 dtex/f。

1 原料

所有的PET熔體性能如下：

特性黏度：(0.680±0.005)dL·g

端羧基含量：(30±4)mol/t

二甘醇含量：(0.9±0.15)%

熔點(diǎn)：(258±2)℃

2 主要設(shè)備及檢測(cè)儀器

紡絲設(shè)備：oerlikon barmag公司環(huán)吹風(fēng)機(jī)。

卷繞設(shè)備：德國(guó)巴馬格ACW4T—1500/10型卷繞機(jī)。

檢測(cè)設(shè)備：江蘇常州YG023B-強(qiáng)伸儀、瑞士Uster公司UESTER TESTER 4型條干儀；熱應(yīng)力測(cè)試儀(LAWSON HEMPHILL)；含油測(cè)試儀(英國(guó)牛津MQQ7020)；德國(guó)MHA-A5型風(fēng)壓儀(量程0～5 mbar)；德國(guó)SCHMIDT公司ET2型張力儀。

3 工藝流程

PET熔體→熔體輸送→增壓泵→紡絲箱體→計(jì)量泵→紡絲組件→環(huán)吹風(fēng)冷卻→集束上油→紡絲導(dǎo)絲鉤→卷繞第一導(dǎo)絲盤→網(wǎng)絡(luò)器→第二導(dǎo)絲盤→卷繞→檢驗(yàn)→包裝

4 紡絲工藝

4.1 紡絲溫度

管道溫度：因細(xì)旦絲熔體流量小，熔體在管道內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，所以管道溫度不能太高，否則會(huì)增加熔體降解，出現(xiàn)飄絲、斷頭等現(xiàn)象，影響可紡性；管道溫度過低會(huì)影響熔體流動(dòng)性能，因此適當(dāng)?shù)墓艿罍囟瓤梢越档腿垠w的表觀黏度，改善熔體的流動(dòng)性，獲得良好的可紡性。

箱體溫度：由于生產(chǎn)該品種細(xì)旦絲所用噴絲板孔徑較小，單孔噴出量較小，噴絲孔的剪切速率增加，適當(dāng)提高箱體溫度可以降低熔體的表觀黏度，改善熔體在噴絲孔的流動(dòng)性，減少?gòu)椥阅艿姆e累，同時(shí)紡絲箱體溫度提高，使絲束冷卻變緩，紡絲張力降低，但是箱體溫度也不應(yīng)過高，過高會(huì)造成熔體降解，在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下同時(shí)通過提高組件壓力，利用熔體通過組件產(chǎn)生的溫升，可改善熔體流變性，提高可紡性。

大量的試驗(yàn)表明，箱體溫度控制在290～300 ℃生產(chǎn)較穩(wěn)定。

4.2 組件

組件是紡絲的“心臟”，組件的作用是將計(jì)量泵送來的熔體進(jìn)行最終過濾，混合均勻后分配到每個(gè)噴絲孔中，形成均勻的細(xì)流。

4.2.1 噴絲板的選用

噴絲板的選用是細(xì)旦絲生產(chǎn)的關(guān)鍵，選用不當(dāng)會(huì)造成生產(chǎn)狀況的不穩(wěn)定、斷頭多、消耗增加，產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。在選擇噴絲板孔徑時(shí)主要考慮剪切速率和噴絲頭的拉伸倍數(shù)兩個(gè)因素，那么選擇噴絲板的孔徑一般為0.18～0.14 mm，長(zhǎng)徑比2～4較為合適(選擇長(zhǎng)徑比的原則：熔體在孔道中的停留時(shí)間必須大于高聚物的松弛時(shí)間，還要考慮噴絲板加工技術(shù)的可行性和實(shí)際清洗條件)。

4.2.2 組件壓力

噴絲板孔徑在一定的條件下，要達(dá)到一定的剪切速率，可以適當(dāng)提高組件壓力，組件內(nèi)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，較高的組件壓力可以瞬間達(dá)到紡絲所需的溫度，不僅可減少熱降解，而且還能降低熔體的表觀黏度，改善熔體的流動(dòng)性，減小熔體的膨化效應(yīng)，有利生產(chǎn)和后加工。相反，熔體管道較長(zhǎng)，熔體在輸送的過程中有降解，箱體溫度達(dá)不到適宜溫度，熔體在噴絲板的流動(dòng)性差，膨化效應(yīng)大，易造成熔體破裂，或者造成線密度不均、粘板等，不利于紡絲。目前該品種的組件壓力在17 MPa左右。

4.3 環(huán)吹風(fēng)條件

超細(xì)旦纖維的生產(chǎn)工藝中，冷卻成型的條件是影響纖維內(nèi)在結(jié)構(gòu)和后拉伸產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)。由于該品種單絲線密度小，散熱快，易冷卻，生產(chǎn)中若風(fēng)壓過大或風(fēng)溫過低都會(huì)形成急冷卻。風(fēng)壓過大，絲條抖動(dòng)嚴(yán)重，拉伸應(yīng)力增加，容易造成單絲斷裂形成飄絲，影響可紡性。風(fēng)壓過低絲條在風(fēng)筒內(nèi)整體晃動(dòng)明顯，凝固點(diǎn)不均，導(dǎo)致條干變大，紡絲斷頭率也增加。條干指標(biāo)最能反映出纖維的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是否均勻，是滌綸產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)，是內(nèi)在物理性能指標(biāo)的集中反映。試驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓在15～20 Pa時(shí)產(chǎn)品的條干好。

4.4 集束位置

適宜的集束位置既能保證絲束均勻冷卻，又可減少絲條與空氣的摩擦阻力，減輕絲束在凝固成型區(qū)的撞擊，起到降低條干不勻率的作用。因該品種單絲線密度較小，在出風(fēng)筒時(shí)絲束容易抖動(dòng)，為保證產(chǎn)品品質(zhì)應(yīng)減小絲束的抖動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，集束位置在700～800 mm。

4.5 紡絲速度

紡絲速度主要決定纖維的取向、伸長(zhǎng)和紡絲張力等。由于卷繞速度與力學(xué)性能之間的關(guān)系，紡絲速度決定了產(chǎn)品的產(chǎn)量和強(qiáng)伸度。較高的紡絲速度雖然利于產(chǎn)量的提高，但會(huì)造成剩余伸長(zhǎng)變小，可拉伸范圍較小，后拉伸倍數(shù)較小，后拉伸過程中容易產(chǎn)生毛絲現(xiàn)象，加彈速度提不上來，需要降低POY卷繞速度到合適范圍內(nèi)，提高POY剩余伸長(zhǎng)，才能滿足加工需求；但是紡絲速度過低，POY產(chǎn)量低，確定紡速需從紡絲和加彈綜合效益考慮。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及客戶加工小樣綜合分析，該品種細(xì)旦滌綸長(zhǎng)絲的卷繞速度控制在2 400～2 500 m/min較為合理，可獲得較好的斷裂強(qiáng)伸度和滿足后加工生產(chǎn)。

5 產(chǎn)品后加工優(yōu)化工藝及產(chǎn)品管理

5.1 優(yōu)化工藝時(shí)間記錄

2019年4月23日，規(guī)格54/72小樣在L10-34#紡位上機(jī)試驗(yàn)，打樣1 kg×20錠供客戶上機(jī)試用。

5月15日，根據(jù)客戶要求，線密度(纖度)中心值定為51 dtex，上機(jī)一個(gè)區(qū)。申請(qǐng)批號(hào)***，規(guī)格51/72，纖度中心值51 dtex，定重12 kg。

5月31日，客戶反饋加工中間斷頭偏多，工藝優(yōu)化紡絲速度，提高斷裂強(qiáng)伸度。

5月31日，車間值班長(zhǎng)以上管理人員討論制定了《關(guān)于提升51/72產(chǎn)品質(zhì)量的精細(xì)化管理規(guī)定》，以明確周期性作業(yè)、周期性檢測(cè)、班組規(guī)范操作，錠位管理等要求和目標(biāo)。

7月18日，客戶反饋底層小卷存在加工DTY染色異常的現(xiàn)象。通過分析，班組周期清板后組件板面溫度低，導(dǎo)致底層小卷物性未達(dá)標(biāo)。因此為了滿足客戶需求，補(bǔ)充規(guī)定班組凡清板后第1落必須切1 kg小卷。

7月20日，客戶反饋DTY有斷裂毛絲，有靜電現(xiàn)象。工藝進(jìn)行優(yōu)化含油率，提滿足客戶需求。

5.2 紡絲生產(chǎn)情況及物性指標(biāo)(表)

2019年6月份，優(yōu)等率為95.4%。

2019年7月份至今，優(yōu)等率92.0%(因要求清板后第1落必須切1 kg小卷)，目前仍在工藝優(yōu)化階段。

表 51/72物性指標(biāo)

生產(chǎn)工藝通過不斷優(yōu)化，以及車間管理的不斷精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。產(chǎn)品現(xiàn)已批量生產(chǎn)，同時(shí)得到了客戶的認(rèn)可。

6 總結(jié)

(1)采用紡絲溫度290～300 ℃，能夠保證生產(chǎn)穩(wěn)定及產(chǎn)品品質(zhì)。

(2)采用環(huán)境風(fēng)風(fēng)壓15～20 Pa，油架高度700～800 mm時(shí)冷卻效果較好，條干最佳。

(3)采用紡絲速度2 400～2 500 m/min，含油率為0.45%～0.50%時(shí)適宜生產(chǎn)，同時(shí)滿足后加工需求。

(4)緊緊圍繞著公司的“消缺陷、一絲不茍，樹品牌、卷卷皆優(yōu)”的質(zhì)量方針。通過此次超細(xì)旦纖維的開發(fā)，批量生產(chǎn)，最后令客戶滿意。這不僅使班組在日常操作、錠位管理上更精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，在思想上得到統(tǒng)一，操作上得到規(guī)范；同時(shí)工藝人員在工藝技術(shù)上得到提升，工藝日常錠位管理、物性管控也得以加強(qiáng)。