亮光異形全拉伸絲毛絲影響因素探討

陳 鋒

（江蘇恒力化纖股份有限公司，江蘇 蘇州 215226）

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 生產(chǎn)原料

江蘇恒力化纖股份有限公司C區(qū)生產(chǎn)的聚酯熔體的主要指標(biāo)：（1）特性黏度，（0.680±0.003）dl/g；（2）熔點(diǎn)，260.6 ℃；（3）端羧基，（30±3）mol/t；（4）二甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（1.30±0.03）%。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備

（1）紡絲：日本TMT側(cè)吹紡絲裝置，德國Barmag環(huán)吹紡絲裝置。

（2）卷繞：日本ATi-614R/12 TMT卷繞機(jī)。

1.3 測試儀器

全自動單紗強(qiáng)力機(jī)（YG 023B-Ⅱ型，常州紡織儀器廠），烏斯特條干儀（UT5-C800自動型，瑞士USTER公司），圓筒織襪機(jī)（A83，無錫天翔），風(fēng)速儀（MODEL 6004，日本加野公司），張力儀（406，德國施密特公司）。

1.4 工藝流程

聚酯熔體→熔體管道→熔體過濾器→增壓泵→熱交換器→紡絲箱體→計(jì)量泵→組件→側(cè)吹/環(huán)吹冷卻裝置→上油系統(tǒng)→甬道→預(yù)網(wǎng)絡(luò)→第一熱輥→第二熱輥→主網(wǎng)絡(luò)→卷繞成型。

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板對毛絲的影響

對異形孔噴絲板的質(zhì)量要求，除與圓形孔噴絲板相同的部分外，還要求噴絲板的直徑大、孔密度小、各根單絲間要防止氣流的阻隔，以便于絲條的冷卻。

一般情況下，當(dāng)噴絲孔內(nèi)留有毛刺時，會影響孔的規(guī)整性，導(dǎo)致出細(xì)絲；噴絲孔的導(dǎo)壁較毛，會影響熔體的流動性；毛細(xì)孔中心偏差大，就是所謂的斜孔，垂直度較差，導(dǎo)致出彎絲和單絲間的粘連，甚至使單絲抖動。其中，毛細(xì)孔中殘留毛刺的影響最大[1-2]，如圖1~2所示。

圖1 三角噴絲板

2.2 拉伸工藝對毛絲的影響

拉伸是纖維制造中必不可少的過程。卷繞絲強(qiáng)度低、伸度高、尺寸穩(wěn)定性差，性質(zhì)極不穩(wěn)定，沒有直接使用價值。通過拉伸和熱定型，可使纖維的大分子取向和結(jié)晶，形成一定的物理機(jī)械性能，滿足織造和服用的需求[1]。

全拉伸絲（Fully Drawn Yarn，F(xiàn)DY）也叫紡絲拉伸一步法，顧名思義，就是紡絲和拉伸一步完成，所以拉伸工藝是FDY長絲的主要特點(diǎn)。目前，F(xiàn)DY長絲最常用的是熱輥拉伸，熱輥一般為兩個，通常被稱為GR1和GR2。GR1的速度為紡絲速度，溫度為拉伸溫度，從噴絲頭到GR1的拉伸被稱為噴絲頭拉伸；GR2的速度為拉伸速度，溫度為定型溫度，從GR1到GR2的拉伸被稱為熱輥拉伸、后拉伸或名義拉伸。由于異形截面的比表面積比圓形截面大，在相同的冷卻條件下，異形截面絲條冷卻成型速度快、空氣摩擦阻力大、卷繞張力大，在拉伸時，由于伸度低，且在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服點(diǎn)高，自然拉伸的平臺區(qū)短，拉伸性能不佳，易出現(xiàn)毛絲和斷頭[1]。

2.2.1 噴絲頭拉伸對毛絲的影響

在相同的卷繞速度下，計(jì)量泵吐出量取決于噴絲頭擠出速度，噴絲頭拉伸倍數(shù)取決于GR1的速度。不同DPF、不同異形截面的產(chǎn)品對噴絲頭拉伸的要求不同，如表1~2所示。

表1 167 dtex/192 f“一”字異形FDY產(chǎn)品

圖2 “一”字噴絲板

由表1可以看出，對于孔數(shù)較多的粗旦“一”字異形FDY產(chǎn)品，減小噴絲頭拉伸倍數(shù)可以得到較好的外觀，但若GR1速度過慢，會因熱輥拉伸過大，導(dǎo)致絲路上產(chǎn)生較多毛絲，產(chǎn)品的斷裂伸長率降低，即使卷繞筒子外觀沒有出現(xiàn)毛絲，產(chǎn)品依然存在毛絲隱患，在后道加工時易出現(xiàn)毛絲、斷頭多的情況。

由表2可以看出，對于異形度較難做到的72孔“三葉”異形FDY產(chǎn)品，情況相反，只有盡量加大噴絲頭拉伸倍數(shù)，才能得到較好的外觀。同樣，過大的噴絲頭拉伸倍數(shù)會使熱輥拉伸過小，產(chǎn)品的斷裂伸長率過高，后道加工困難。

表2 83 dtex/72 f“三葉”異形FDY產(chǎn)品

因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇合適的噴絲頭拉伸倍數(shù)的同時，還要兼顧絲路和物性。

2.2.2 熱輥拉伸對毛絲的影響

由于熱輥拉伸是GR2與GR1之間的拉伸，而GR1速度又影響著噴絲頭拉伸，熱輥拉伸一般通過選擇不同的卷繞速度來實(shí)現(xiàn)。在相同的拉伸比下，一般慢速卷繞得到的斷裂伸長率比快速卷繞高，所以，在減速時，為了保持差不多的斷裂伸長率，都要適當(dāng)加大后拉伸倍數(shù)。如果減速前的斷裂伸長率較低，也可以通過減速來適當(dāng)提高，如表3~4所示。

由表3和表4可以看出，對于外觀不好的產(chǎn)品，減速可以在一定程度上改善這一狀況，不過減速意味著生產(chǎn)效率降低、生產(chǎn)成本增加，所以在選擇拉伸工藝時，要兼顧作業(yè)性和生產(chǎn)效率。

表3 83 dtex/36 f“△”異形FDY產(chǎn)品試驗(yàn)

表4 83 dtex/72 f“三葉”異形FDY產(chǎn)品試驗(yàn)

2.3 油嘴對毛絲的影響

2.3.1 油嘴型號對毛絲的影響

一般針對單絲纖度大的半消光品種，選用JTC小油嘴能獲得較好的上油效果。這是因?yàn)镴TC小油嘴（圖3）的出油口為“□”型，絲束可以很好地分布其上，達(dá)到比較均勻的上油效果；常用的湯淺大油嘴（圖4）出油口為“○”型，絲條集束效果好，但對單絲而言，不如JTC小油嘴上油均勻。

圖3 JTC小油嘴

圖4 湯淺大油嘴

對于亮光異形絲而言，油嘴對產(chǎn)品外觀的影響很大。在實(shí)際生產(chǎn)中，55 dtex/36 f三角絲、53 dtex/36 f三角絲和55 dtex/72 f三葉絲的數(shù)據(jù)如表5~6所示。

表5 三角絲

從表5和表6可以看出，對大有光異形絲而言，JTC小油嘴外觀優(yōu)于湯淺大油嘴。

表6 三葉絲

2.3.2 油嘴角度對毛絲的影響

調(diào)整油嘴角度也是為了使絲束上油充分、均勻。除了左右調(diào)整使絲束處在出油口的中心部位外，上下角度的調(diào)整對單絲纖度大的品種尤為重要，向下傾斜角度大，對半消光產(chǎn)品而言，在油嘴上易產(chǎn)生白粉（與油劑種類有關(guān)，如HL100油劑的POY-FDY紡位的湯淺大油嘴）。對大有光產(chǎn)品而言，油嘴出油孔上部易被摩黑（如HL82油劑的JTC小油嘴）；下傾斜角度小，絲條不能獲得良好的上油效果，某些附著性差的油劑易飛濺（如HL82）。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一般情況下，油嘴下傾角度在2°~3°時，可以獲得良好的上油效果，絲路上的刮油和掛毛明顯減少。

2.4 油劑對毛絲的影響

油劑主要起潤滑、集束、消除靜電的作用，在纖維上還具有附著性、耐熱性、對導(dǎo)絲等部件的耐摩擦性。

FDY產(chǎn)品，尤其是異形有光FDY產(chǎn)品，對油劑的要求有：（1）潤濕性優(yōu)良，飛濺少，集束性優(yōu)良；（2）導(dǎo)絲瓷件（包括主預(yù)網(wǎng)絡(luò)）上的白粉、絮狀物等較少，耐摩擦性優(yōu)良；（3）熱輥結(jié)焦、發(fā)煙較少；（4）絲路毛絲、絲餅毛絲、絲餅成形好。

2.4.1 不同油劑對毛絲的影響

江蘇恒力化纖股份有限公司的亮光絲使用的主要油劑有HL82（德國雙S）、HL106（日本竹本）兩種。就外觀而言，HL106優(yōu)于HL82。55 dtex/36 f三角亮光絲油劑試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 55 dtex/36 f三角亮光絲油劑試驗(yàn)

觀察現(xiàn)場使用情況，HL106（日本竹本）相較于HL82（德國雙S），有著良好的乳液附著性和良好的耐熱性，低發(fā)煙，低結(jié)焦。

2.4.2 含油率對毛絲的影響

油輪紡位，當(dāng)含油率較低時，油膜厚度和強(qiáng)度不夠，高摩擦和高倍拉伸會產(chǎn)生較多毛絲；當(dāng)含油率超過1.5%時，流體潤滑十分明顯，絲條運(yùn)行的阻力增加，毛絲增多。當(dāng)含油率為1.0%~1.5%時，絲路毛絲最少。

與油輪上油相比，油嘴上油的含油率超過1.3%后，絲路毛絲明顯增多，原因是當(dāng)流體潤滑嚴(yán)重時，絲條速度越快，運(yùn)行阻力增幅越大，毛絲增幅更大，從絲路毛絲的角度看，含油率以低于1.3%為宜。

2.5 冷卻送風(fēng)對毛絲的影響

由于異形截面絲條的比表面積比圓形截面大，在相同的冷卻條件下，冷卻成形速度快，熔體細(xì)流的凝固點(diǎn)上移。一般來講，減緩冷卻風(fēng)風(fēng)速，降低冷卻速率，會對毛絲和斷頭有所改善；但風(fēng)速過慢，絲條冷卻過慢，會由于熔體細(xì)流表面張力的作用，使異形截面呈現(xiàn)變?yōu)閳A形的趨勢，所以冷卻風(fēng)風(fēng)速不能太慢[1]。

油架高度也就是絲條集束位置，分垂直方向和水平方向兩方面。由于纖維一般為復(fù)絲，集束位置的改變必將影響單絲間的相互匯集情況。在垂直方向上，纖維的冷卻情況不同，集束位置越往下，絲條的冷卻情況越好；在水平方向上，當(dāng)與側(cè)吹風(fēng)網(wǎng)的距離逐漸增大時，絲條的傾斜角度隨之增大，在卷繞牽引力的作用下，沿絲條上的分力減小，并且傾斜的絲條與橫向側(cè)吹風(fēng)的夾角增大，導(dǎo)致冷卻情況和絲條張力會變化。若距離過大，剛成形的絲條易在集束點(diǎn)附近被擦傷，形成毛絲，且由于紡絲張力低，易受其他因素的干擾，而且對生頭投絲操作也造成了困難；若距離過小，絲條在吹風(fēng)窗內(nèi)會受到側(cè)吹風(fēng)的橫向作用力，使紡絲線變成弓形，對紡絲成形極為不利[1-3]。

2.6 實(shí)例分析

海寧德逸紡織有限公司用83 dtex/72 f三角或三葉的大有光FDY產(chǎn)品做拉毛沙發(fā)布類產(chǎn)品。江蘇恒力化纖股份有限公司先后提供了批號1（三角）、批號2（三角）、批號3（三葉）3種不同品種的大有光FDY產(chǎn)品，客戶使用效果如表8所示。

表8 3種不同品種的大有光FDY產(chǎn)品使用效果

在實(shí)際生產(chǎn)中，不加風(fēng)筒的批號1與加風(fēng)筒的批號2作業(yè)性無明顯差別，但在后道使用中，加風(fēng)筒的批號2毛絲、斷頭優(yōu)于不加風(fēng)筒的批號1，而異形度更好的三葉產(chǎn)品后道使用效果更好。

3 結(jié)論

（1）影響亮光異形FDY產(chǎn)品質(zhì)量的主要問題是毛絲多，這就要求在設(shè)計(jì)和選擇噴絲板時保證絲條的冷卻效果，在日常檢板時，避免噴絲孔內(nèi)留有毛刺、毛細(xì)孔中心偏差大等異常噴絲板上機(jī)。

（2）根據(jù)不同規(guī)格、不同截面的產(chǎn)品選擇合適的噴絲頭拉伸和熱輥拉伸工藝，可以得到較為理想的外觀。

（3）選擇合適的油嘴（如絲道較寬的JTC小油嘴）等導(dǎo)絲瓷件，調(diào)整好角度（如油嘴下傾2°~3°），選用合適的油劑（如竹本油劑）及上油率，可以改善毛絲情況。

（4）采用合適的冷卻送風(fēng)方式（如冷卻要求高的加裝風(fēng)筒，孔數(shù)多的采用環(huán)吹冷卻設(shè)備）及冷卻位置，可以在一定程度上改善毛絲情況，且有利于后道織造。