聚四氟乙烯加捻長(zhǎng)絲過(guò)濾織物的生產(chǎn)

郭 華 顧鈺良 陳曉峰 賈高鵬

（1.江蘇華躍紡織新材料科技股份有限公司，江蘇鹽城，256600；2.鹽城工學(xué)院，江蘇鹽城，224051）

目前聚四氟乙烯（以下簡(jiǎn)稱PTFE）長(zhǎng)絲生產(chǎn)是以PTFE分散樹(shù)脂為原料，通過(guò)與液體潤(rùn)滑劑（如煤油）混合，經(jīng)過(guò)擠壓、壓延、拉伸、切割、燒結(jié)定性，最后冷卻形成連續(xù)長(zhǎng)絲［1-2］。我公司具備PTFE長(zhǎng)絲及紗線織造整套生產(chǎn)系統(tǒng)，近期根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和用戶要求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了兩款過(guò)濾用PTFE加捻長(zhǎng)絲織物，現(xiàn)將產(chǎn)品的生產(chǎn)情況進(jìn)行介紹。

1 PTFE材料性能

PTFE分子鏈上碳碳鏈兩側(cè)連接的氟原子半徑大于氫原子，氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)碳碳鏈的表面，加之相鄰大分子鏈形成螺旋狀的扭曲鏈結(jié)構(gòu)，這使得PTFE材料表現(xiàn)出如下優(yōu)異性能［3-4］。第一，優(yōu)異的耐高低溫性能。PTFE在200℃條件下，強(qiáng)力利用系數(shù)損失率不高，還能保持97%左右；在-100℃仍具有一定的柔韌性能。第二，優(yōu)異的腐蝕性。PTFE具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑能力，各種有機(jī)溶劑幾乎不能使其溶脹，可作為腐蝕性藥品的包裝密封材料等。第三，優(yōu)異的耐氣候性。PTFE防紫外線性能優(yōu)異，放置在大氣環(huán)境中幾乎不老化，強(qiáng)力損失非常小。第四，優(yōu)異的潤(rùn)滑性能。與鋼材的摩擦因數(shù)可低至0.04；表面張力低，幾乎不黏附任何物質(zhì)。第五，優(yōu)異的電氣絕緣性能，體積比電阻高達(dá)1×1018Ω·cm。PTFE材料因優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用在國(guó)防軍工、石油、無(wú)線電、電力機(jī)械、環(huán)保、化學(xué)工業(yè)等重要領(lǐng)域［5-6］。

2 產(chǎn)品性能要求和技術(shù)規(guī)格

2.1 產(chǎn)品性能要求

PTFE織物表面無(wú)油污、雜質(zhì)等，紗線之間滑移要小。環(huán)保裝備中過(guò)濾材料需要同時(shí)具有良好的耐高溫性能和耐酸堿性能，特別是在強(qiáng)酸堿條件下對(duì)粉塵等不同物質(zhì)的分離和過(guò)濾，普通濾料無(wú)法滿足嚴(yán)苛的環(huán)境要求。PTFE纖維具有優(yōu)異的耐高溫性能和耐酸堿性能，是過(guò)濾材料的首選，但該纖維抱合力低、摩擦因數(shù)小，這對(duì)織物的織造和力學(xué)性質(zhì)有一定的影響。為了改善PTFE長(zhǎng)絲的抱合力，改善材料的加工性能，我公司設(shè)計(jì)織造了PTFE加捻長(zhǎng)絲。該P(yáng)TFE加捻長(zhǎng)絲制品如圖1所示。該長(zhǎng)絲性能指標(biāo)：線密度55.6 tex，斷裂強(qiáng)力18 N，斷裂伸長(zhǎng)率10.09%。對(duì)PTFE長(zhǎng)絲進(jìn)行加捻和熱定形處理，該長(zhǎng)絲捻度為400捻/10 cm，熱定形溫度為360℃。在此基礎(chǔ)上根據(jù)用戶需求，開(kāi)發(fā)兩種規(guī)格的PTFE加捻長(zhǎng)絲過(guò)濾織物。

圖1 PTFE加捻長(zhǎng)絲制品

2.2 產(chǎn)品規(guī)格

根據(jù)用戶對(duì)織物指標(biāo)的要求并結(jié)合過(guò)濾使用需要，我公司開(kāi)發(fā)了兩款過(guò)濾織物。經(jīng)、緯紗均采用55.6 tex的PTFE加捻長(zhǎng)絲。織物1：經(jīng)密140根/10 cm，緯密83根/10 cm，織物組織為平紋，單位面積質(zhì)量130 g/m2。織物2：經(jīng)密324根/10 cm，緯密248根/10 cm，織物組織為五枚三飛緞紋，單位面積質(zhì)量350 g/m2。

3 生產(chǎn)要點(diǎn)和工藝配置

3.1 靜電消除

PTFE材料體積比電阻可達(dá)1×1018Ω·cm，表面比電阻可達(dá)1×1013Ω，在生產(chǎn)加工過(guò)程中非常容易集聚靜電，給生產(chǎn)帶來(lái)困難。因此，我公司技術(shù)人員在停經(jīng)架、織機(jī)以及其他導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)上安裝簡(jiǎn)單的靜電消除裝置，并利用加濕器給濕消除靜電，確保整經(jīng)時(shí)經(jīng)紗張力均勻、長(zhǎng)絲生產(chǎn)時(shí)卷裝成形良好、織造時(shí)開(kāi)口清晰，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。例如：在織機(jī)導(dǎo)布輥的一端套了一個(gè)金屬環(huán)，金屬環(huán)連接導(dǎo)線，將導(dǎo)線接地。PTFE織物上聚集的靜電即可通過(guò)導(dǎo)布輥、金屬環(huán)、導(dǎo)線，將靜電導(dǎo)走，以達(dá)到消除靜電的目的?？棛C(jī)導(dǎo)布輥靜電消除裝置如圖2所示。由于簡(jiǎn)易的靜電消除裝置和加濕器能有效地改善靜電聚集情況，PTFE長(zhǎng)絲織物生產(chǎn)過(guò)程中不需要上漿工序。

圖2 織機(jī)導(dǎo)布輥靜電消除裝置

3.2 整經(jīng)工序

整經(jīng)前檢查并清潔所有紗線通道，確保紗線通道清潔無(wú)污染。采用KY601型分條整經(jīng)機(jī)，工藝配置原則為“中低速度，勻張力，防損傷，勻卷繞”［7］。根據(jù)我公司生產(chǎn)的PTFE長(zhǎng)絲細(xì)度，織物1的整經(jīng)工藝參數(shù)設(shè)置為：位移0.98 mm，條數(shù)7條，每條460根，條寬34.5 cm，整經(jīng)速度180 m/min，倒軸速度 80 m/min，倒軸張力0.4 MPa；織物2的整經(jīng)工藝參數(shù)設(shè)置為：位移1.20 cm，條數(shù)10條，每條460根，條寬15.8 cm，整經(jīng)速度180 m/min，倒軸速度80 m/min，倒軸張力0.4 MPa。為了防止損傷長(zhǎng)絲并兼顧生產(chǎn)效率，兩種規(guī)格織物的整經(jīng)速度均控制在180 m/min，倒軸速度均為80 m/min，倒軸張力均為0.4 MPa。在該參數(shù)配置下，PTFE長(zhǎng)絲經(jīng)過(guò)整經(jīng)工序后生產(chǎn)正常，經(jīng)軸卷繞均勻，成形良好，紗線表面損傷小。

3.3 穿筘工序

織物1：采用順穿法，每筘1入，筘號(hào)132齒/10 cm?？椢?：采用順穿法，每筘4入，筘號(hào)77齒/10 cm。保證上機(jī)織造的相關(guān)部件表面光滑無(wú)毛刺。

3.4 織造工序

遵循“低車速，小張力，晚開(kāi)口”的工藝原則。PTFE長(zhǎng)絲織物在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生劈絲發(fā)毛現(xiàn)象，因此在上機(jī)前對(duì)織機(jī)布面通道進(jìn)行檢修保養(yǎng)，確保在織造過(guò)程中PTFE長(zhǎng)絲完好。該P(yáng)TFE加捻過(guò)濾織物采用必佳樂(lè)190型劍桿織機(jī)織造?？椢?主要工藝參數(shù)：車速340 r/min～350 r/min，采用長(zhǎng)后梁，后梁高度18 cm～20 cm，停經(jīng)架高度4.5 cm～6 cm，多臂開(kāi)口量 60 mm、65 mm、70 mm、75 mm、80 mm、85 mm，綜平時(shí)間300°，綜平時(shí)綜框高（135±2）mm?？椢?主要工藝參數(shù)：車速350 r/min～370 r/min，采用長(zhǎng)后梁，后梁高度20 cm～21.5 cm，停經(jīng)架高度6 cm～7 cm，多臂開(kāi)口量50 mm、60 mm、70 mm、80 mm、84 mm、87 mm、105 mm、113 mm、121 mm、129 mm。綜平時(shí)間 300°～310°，綜平時(shí)綜框高（137±2）mm?？椩爝^(guò)程中主要的疵點(diǎn)為紗線相互摩擦后靜電聚集產(chǎn)生的劈絲發(fā)毛，我公司技術(shù)人員在織機(jī)上加裝了靜電消除裝置和加濕器，以減少經(jīng)緯紗線相互摩擦產(chǎn)生的靜電。實(shí)際生產(chǎn)中，織機(jī)上的加濕裝置和靜電消除裝置如圖2所示。采用加濕器和靜電消除裝置后，明顯改善了PTFE長(zhǎng)絲起靜電纏繞而導(dǎo)致的綜絲、鋼筘和織口處產(chǎn)生的劈絲發(fā)毛問(wèn)題，確保了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

坯布下機(jī)后經(jīng)過(guò)驗(yàn)布機(jī)，采用人工碼布修織和清潔，確保布面平整、無(wú)污物，再對(duì)坯布進(jìn)行打卷包裝。

4 織物性能測(cè)試

依據(jù)GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率（條樣法）》測(cè)定和GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》，測(cè)試兩種規(guī)格的PTFE長(zhǎng)絲過(guò)濾織物的強(qiáng)力和透氣性能［8-9］，結(jié)果如下。 生產(chǎn)的兩種規(guī)格的PTFE加捻長(zhǎng)絲過(guò)濾織物性能指標(biāo)均達(dá)到了用戶要求。

織物 織物1 織物2

單位面積質(zhì)量/g·m-2133 353

經(jīng)向斷裂強(qiáng)力/N 1 217 2 725

經(jīng)向斷裂伸長(zhǎng)率/% 8.64 23.35

緯向斷裂強(qiáng)力/N 842 2 361

緯向斷裂伸長(zhǎng)率/% 7.39 19.30

幅寬/cm 230.0 56.5

厚度/μm 260 280

透氣量/mm·s-1638.5 582.2

5 結(jié)語(yǔ)

由于PTFE表面摩擦因數(shù)低、抱合力差，在PTFE長(zhǎng)絲生產(chǎn)中要給長(zhǎng)絲加上捻回并高溫?zé)崽幚磉M(jìn)行捻回定形，提高長(zhǎng)絲的抱合力。由于PTFE絕緣性能好，容易劈絲，因此在PTFE長(zhǎng)絲及其織物生產(chǎn)過(guò)程中要減少摩擦、消除靜電，在生產(chǎn)設(shè)備上設(shè)置靜電消除裝置和加濕器，可以減少靜電的集聚，選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)可以減小對(duì)長(zhǎng)絲的磨損。我們從原料、工藝參數(shù)、設(shè)備和操作方法上優(yōu)化組合，解決PTFE長(zhǎng)絲及織物加工過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，保證了PTFE加捻長(zhǎng)絲過(guò)濾織物的品質(zhì)，滿足了用戶的要求。