熔體直紡51 dtex/72 f超細旦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.中國紡織工業(yè)聯(lián)合會，北京 100027)

0 前言

滌綸分為常規(guī)纖維、細旦纖維、超細纖維、極細纖維。常規(guī)纖維單絲線密度為1.4～7 dtex；細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)學濾材等特殊領域。

本文采用熔體直紡工藝路線生產(chǎn)滌綸超細旦POY，主要對紡絲溫度、噴絲板的選擇、組件壓力、環(huán)境風條件、集束位置、紡絲速度等工藝條件進行探討，成功開發(fā)出51 dtex/72f超細旦POY，單絲線密度達到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：(258±2)℃

2 主要設備及檢測儀器

紡絲設備：oerlikon barmag公司環(huán)吹風機。

卷繞設備：德國巴馬格ACW4T—1500/10型卷繞機。

檢測設備：江蘇常州YG023B-強伸儀、瑞士Uster公司UESTER TESTER 4型條干儀；熱應力測試儀(LAWSON HEMPHILL)；含油測試儀(英國牛津MQQ7020)；德國MHA-A5型風壓儀(量程0～5 mbar)；德國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→計量泵→紡絲組件→環(huán)吹風冷卻→集束上油→紡絲導絲鉤→卷繞第一導絲盤→網(wǎng)絡器→第二導絲盤→卷繞→檢驗→包裝

4 紡絲工藝

4.1 紡絲溫度

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

箱體溫度：由于生產(chǎn)該品種細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性，減少彈性能的積累，同時紡絲箱體溫度提高，使絲束冷卻變緩，紡絲張力降低，但是箱體溫度也不應過高，過高會造成熔體降解，在適當?shù)臏囟葪l件下同時通過提高組件壓力，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”，組件的作用是將計量泵送來的熔體進行最終過濾，混合均勻后分配到每個噴絲孔中，形成均勻的細流。

4.2.1 噴絲板的選用

噴絲板的選用是細旦絲生產(chǎn)的關鍵，選用不當會造成生產(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主要考慮剪切速率和噴絲頭的拉伸倍數(shù)兩個因素，那么選擇噴絲板的孔徑一般為0.18～0.14 mm，長徑比2～4較為合適(選擇長徑比的原則：熔體在孔道中的停留時間必須大于高聚物的松弛時間，還要考慮噴絲板加工技術的可行性和實際清洗條件)。

4.2.2 組件壓力

噴絲板孔徑在一定的條件下，要達到一定的剪切速率，可以適當提高組件壓力，組件內(nèi)的機械能轉(zhuǎn)化為熱能，較高的組件壓力可以瞬間達到紡絲所需的溫度，不僅可減少熱降解，而且還能降低熔體的表觀黏度，改善熔體的流動性，減小熔體的膨化效應，有利生產(chǎn)和后加工。相反，熔體管道較長，熔體在輸送的過程中有降解，箱體溫度達不到適宜溫度，熔體在噴絲板的流動性差，膨化效應大，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)吹風條件

超細旦纖維的生產(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)中若風壓過大或風溫過低都會形成急冷卻。風壓過大，絲條抖動嚴重，拉伸應力增加，容易造成單絲斷裂形成飄絲，影響可紡性。風壓過低絲條在風筒內(nèi)整體晃動明顯，凝固點不均，導致條干變大，紡絲斷頭率也增加。條干指標最能反映出纖維的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是否均勻，是滌綸產(chǎn)品的一個重要指標，是內(nèi)在物理性能指標的集中反映。試驗結(jié)果表明，環(huán)吹風風壓在15～20 Pa時產(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，在出風筒時絲束容易抖動，為保證產(chǎn)品品質(zhì)應減小絲束的抖動。試驗結(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、伸長和紡絲張力等。由于卷繞速度與力學性能之間的關系，紡絲速度決定了產(chǎn)品的產(chǎn)量和強伸度。較高的紡絲速度雖然利于產(chǎn)量的提高，但會造成剩余伸長變小，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，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。通過實驗測試以及客戶加工小樣綜合分析，該品種細旦滌綸長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)化工藝時間記錄

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

5月15日，根據(jù)客戶要求，線密度(纖度)中心值定為51 dtex，上機一個區(qū)。申請批號***，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，提高斷裂強伸度。

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

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，導致底層小卷物性未達標。因此為了滿足客戶需求，補充規(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(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

生產(chǎn)工藝通過不斷優(yōu)化，以及車間管理的不斷精細化、標準化。產(chǎn)品現(xiàn)已批量生產(chǎn)，同時得到了客戶的認可。

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)境風風壓15～20 Pa，油架高度700～800 mm時冷卻效果較好，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%時適宜生產(chǎn)，同時滿足后加工需求。

(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、錠位管理上更精細化、標準化，在思想上得到統(tǒng)一，操作上得到規(guī)范；同時工藝人員在工藝技術上得到提升，工藝日常錠位管理、物性管控也得以加強。