影響腈綸長(zhǎng)絲質(zhì)量的因素分析與對(duì)策

趙國(guó)君

(齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161006)

腈綸長(zhǎng)絲產(chǎn)品質(zhì)量直接影響短纖或者毛條產(chǎn)品的質(zhì)量[1-5]。長(zhǎng)絲質(zhì)量指標(biāo)共有7項(xiàng),即纖度偏差、斷裂強(qiáng)度、延伸率、疵點(diǎn)、卷曲數(shù)、上色率、回潮率。作者對(duì)影響長(zhǎng)絲質(zhì)量的主要因素進(jìn)行分析,簡(jiǎn)要說(shuō)明提高長(zhǎng)絲質(zhì)量的措施。

1 長(zhǎng)絲質(zhì)量指標(biāo)及影響因素分析

1.1 纖度偏差

纖度表示纖維的粗細(xì)程度,一般用特(tex)、分特(diex)、成旦(d)表示,纖度偏差指長(zhǎng)絲實(shí)際纖度與標(biāo)準(zhǔn)(名義)纖度差的百分?jǐn)?shù),單位%。

影響纖度的主要因素是原料液含固量、干燥致密化、定型效果及設(shè)備原因。

若原料液含固量指標(biāo)變化較大,同時(shí)計(jì)量泵轉(zhuǎn)數(shù)未能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,就會(huì)造成纖度偏差指標(biāo)波動(dòng)較大。此時(shí),若含固量升高,則纖度偏差為正偏差;若含固量降低,則纖度偏差為負(fù)偏差。含固量變化導(dǎo)致的纖度偏差可以通過(guò)調(diào)整計(jì)量泵轉(zhuǎn)數(shù)解決。

采用濕法工藝成絲時(shí),絲束在干燥成型過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多孔洞。為提高絲的強(qiáng)度,需使用調(diào)溫調(diào)濕機(jī)調(diào)節(jié)溫度和濕度,使絲的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,消除孔洞和部分應(yīng)力。此時(shí),絲會(huì)發(fā)生收縮,由細(xì)變粗,纖度增加。調(diào)溫調(diào)濕機(jī)造成的絲收縮率約為15%,因此干燥致密化的效果會(huì)直接影響纖度偏差指標(biāo)。

為了進(jìn)一步消除絲束內(nèi)的殘余應(yīng)力,提高纖維的尺寸穩(wěn)定性,改善纖維的物理機(jī)械性能(如纖度、延伸率、強(qiáng)度)和提高上色率,通常需要對(duì)絲束進(jìn)行熱定型。定型壓力高,定型效果好,但絲束收縮大。定型效果直接影響纖維的纖度偏差、斷裂強(qiáng)度、延伸率、上色率、勾強(qiáng)和勾伸等指標(biāo)。此外,定型壓力對(duì)絲束質(zhì)量的影響也非常顯著,定型壓力適當(dāng)并保持穩(wěn)定可以保證絲束的質(zhì)量。

設(shè)備對(duì)纖度的影響主要體現(xiàn)在泄露引起的料液損失。若燭型濾器、噴絲頭、計(jì)量泵等紡絲設(shè)備泄露原料液,會(huì)使纖度變細(xì),從而影響纖度偏差。

絲束在生產(chǎn)過(guò)程中所受拉伸力對(duì)纖度影響較大,套子絲纖度的化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,松弛部分纖度偏差為-16%,而正常部分為-5%。

1.2 斷裂強(qiáng)度

斷裂強(qiáng)度一般是指纖維斷裂時(shí)的絕對(duì)強(qiáng)力與纖度之比,以N/dtex表示。影響纖維強(qiáng)度的主要因素有原料液質(zhì)量(即聚合物結(jié)構(gòu)、組成)、成型條件、拉伸倍數(shù)、定型和設(shè)備因素。

原料液醋酸乙烯酯(VA)含量高,長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度低;VA含量低,長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度高。原料液中聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量高,相對(duì)分子質(zhì)量分布窄,斷裂強(qiáng)度高,反之則低。原料液含固量高,絲的斷裂強(qiáng)度高。

緩慢的成形速度有利于提高長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度。絲束總拉伸倍數(shù)大,斷裂強(qiáng)度高;總拉伸倍數(shù)小,斷裂強(qiáng)度低。在定型壓力低、溫度低時(shí)得到的絲束斷裂強(qiáng)度高。

1.3 延伸率

纖維的斷裂伸長(zhǎng)指纖維拉伸至斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)與纖維原長(zhǎng)的比值。斷裂伸長(zhǎng)也稱(chēng)延伸率或伸長(zhǎng)。影響長(zhǎng)絲延伸率的主要因素有原料液質(zhì)量、成形條件、干燥致密化和定型效果。

原料液中VA含量高時(shí),長(zhǎng)絲延伸率高。原料液中聚合物相對(duì)分子質(zhì)量高,且相對(duì)分子質(zhì)量分布窄,延伸率低,反之延伸率則高。

紡絲成型條件對(duì)絲的延伸率影響主要體現(xiàn)在液體絲固化過(guò)程。緩慢固化有利于提高長(zhǎng)絲延伸率,如凝固浴溫度高、濃度高、凝固浴流量小等,均有利于提高絲的延伸率。

總拉伸倍數(shù)小時(shí),長(zhǎng)絲延伸率高;反之,延伸率則低。干燥致密化過(guò)程中,若調(diào)溫調(diào)濕機(jī)中鋪絲均勻,溫度、濕度、風(fēng)量控制適宜,則絲束收縮好,絲的延伸率高,否則延伸率低。在0.4 MPa飽和蒸汽定型條件下,絲束的定型壓力高、溫度高,則長(zhǎng)絲延伸率高,否則延伸率低。

1.4 疵點(diǎn)

疵點(diǎn)是長(zhǎng)絲中存在外觀有缺陷的絲,常用一定質(zhì)量(如100 g)長(zhǎng)絲中所含的有缺陷絲的質(zhì)量(以mg為單位)來(lái)表示,疵點(diǎn)的表現(xiàn)形式有膠塊、并絲、黏結(jié)絲、粉末等多種形式。

造成長(zhǎng)絲疵點(diǎn)的主要因素有原料液質(zhì)量、紡絲成形條件、上油條件、設(shè)備因素、套子絲等。

原料液聚合物中若相對(duì)分子質(zhì)量較低的聚合物含量高,那么在紡絲后處理過(guò)程中,會(huì)由于高溫和擠壓而造成疵點(diǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中,如果由于冰機(jī)損壞等原因,造成凝固溫度高,會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)絲出現(xiàn)疵點(diǎn)。上油時(shí)若上油濃度過(guò)高,長(zhǎng)絲疵點(diǎn)會(huì)明顯增多。

由于絲束含水不均或絲所受拉伸不同,在出調(diào)溫調(diào)濕機(jī)時(shí)產(chǎn)生套子絲,在先上油后定型的轉(zhuǎn)盤(pán)式連續(xù)定型工藝中,經(jīng)過(guò)高溫高壓,在有套子絲的地方極易產(chǎn)生疵點(diǎn)或孔洞。

導(dǎo)致疵點(diǎn)產(chǎn)生的設(shè)備因素主要有限幅不適當(dāng)、設(shè)備泄漏、設(shè)備工作狀態(tài)不良及設(shè)備損壞等。

1.5 卷曲數(shù)

卷曲數(shù)是指單位長(zhǎng)度(10 cm)纖維上的卷曲個(gè)數(shù),用來(lái)表示纖維卷曲的程度。影響長(zhǎng)絲卷曲的主要因素有原料液中聚合物組成、纖度、絲束溫度、定型機(jī)K系數(shù)和卷曲壓力。

原料液中第二單體(如VA)含量高,則絲束的玻璃化溫度較低,有利于卷曲,卷曲數(shù)會(huì)較高。一般來(lái)說(shuō),纖度低和總纖度低的絲易于卷曲,如1.67 dtex的棉型絲,其卷曲數(shù)一般在40左右,而3.33 dtex的毛型絲,卷曲數(shù)一般在35左右。通常進(jìn)入卷曲設(shè)備的長(zhǎng)絲溫度越高,越易于卷曲。此外提高上油溫度,即再提高絲束溫度,也可以提高卷曲數(shù)。定型機(jī)的K系數(shù)是定型機(jī)入口輥速度與轉(zhuǎn)盤(pán)速度之比,一般在35～45之間,對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)式連續(xù)汽定型機(jī),提高K系數(shù)可提高長(zhǎng)絲卷曲數(shù)。提高卷曲輥壓力,可較好地保證卷曲效果,從而提高長(zhǎng)絲卷曲數(shù)。

1.6 上色率

上色率是指在一定染色條件下,纖維吸收的染料占原染浴中總?cè)玖狭康陌俜謹(jǐn)?shù),表征纖維的染色性能。

影響上色率的因素主要有原料液聚合物中第三單體的含量、拉伸倍數(shù)、水洗效果、纖度均勻性、定型條件、干燥致密化效果。若原料液中第三單體的含量高,可提供的染色基團(tuán)就多,從而染色效果好、染色速度快、上色率高。絲的總拉伸倍數(shù)大,絲中準(zhǔn)晶序態(tài)的含量增加,從而使纖維玻璃化溫度提高,結(jié)構(gòu)緊密,染料擴(kuò)散阻力大,引起上色率降低。同樣,如果干燥致密化過(guò)程進(jìn)行得完全徹底,纖維的結(jié)構(gòu)緊密,上色率也會(huì)偏低。成絲過(guò)程中如果水洗效果達(dá)不到要求,會(huì)造成絲束中NaSCN含量超標(biāo),當(dāng)其超標(biāo)0.3%時(shí),上色率會(huì)明顯降低。成絲過(guò)程中若定型壓力高,定型溫度高,定型效果好,則纖維的上色率會(huì)高。

1.7 回潮率

回潮率是以纖維絕干重量為基礎(chǔ)計(jì)算出的含水百分率。影響回潮率的主要因素有進(jìn)入干燥機(jī)的纖維含水量、鋪絲效果、干燥溫度、停留時(shí)間、風(fēng)門(mén)開(kāi)度及循環(huán)風(fēng)量。進(jìn)入干燥機(jī)的絲束含水越低,則其越易干燥。干燥機(jī)鋪絲均勻且無(wú)縫隙,干燥溫度高,停留時(shí)間長(zhǎng),排出風(fēng)門(mén)大,循環(huán)風(fēng)量大,都可以令干燥效果提高。

2 提高長(zhǎng)絲質(zhì)量措施

2.1 原料液質(zhì)量和供紡條件

此方面的質(zhì)量保障措施主要包括:保證原料液含固量合格穩(wěn)定;保證第二單體、第三單體配比合理、穩(wěn)定;保證聚合反應(yīng)、脫單、水洗、漿化、溶解效果;保證相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布合理穩(wěn)定,小分子和低聚物少;保證供紡壓力和溫度穩(wěn)定。

2.2 紡絲工藝

可進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù),嚴(yán)格按工藝卡片和工藝指令單進(jìn)行生產(chǎn)控制。保證纖維成形、水洗、拉伸、干燥致密化、上油、卷曲、定型和干燥效果。

另外,要強(qiáng)化質(zhì)量管理,及時(shí)清除紡絲箱內(nèi)的毛絲和膠塊,有問(wèn)題的噴絲頭及時(shí)進(jìn)行更換;及時(shí)清理各種濾網(wǎng)(如水洗機(jī)內(nèi)、上油槽內(nèi)、紡絲箱內(nèi)、一烘和二烘濾網(wǎng));保證各限幅位置合理;控制好一烘和二烘拉絲點(diǎn)位置,保證工藝效果;保證一烘出口噴淋量合適,保證壓水效果,使進(jìn)一烘絲束含水均勻;按規(guī)程操作,及時(shí)巡檢,發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題及時(shí)處理。強(qiáng)化質(zhì)量管理,提高全員質(zhì)量意識(shí),通過(guò)精心操作消除質(zhì)量隱患和質(zhì)量事故。

2.3 紡絲設(shè)備

設(shè)備方面的質(zhì)量保障措施主要包括:保證噴絲頭、燭型濾器、計(jì)量泵及其連接管線不漏膠;保證轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)輥運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,如轉(zhuǎn)向小輥、集束輥、水洗下輥、預(yù)熱槽輥、導(dǎo)絲輥、一烘出口及上油槽內(nèi)導(dǎo)絲輥等部位的靈活運(yùn)轉(zhuǎn);保證各限幅輥、一烘和二烘鏈板表面光潔度,不能因機(jī)械原因損傷絲;保證烘風(fēng)機(jī)、二烘風(fēng)機(jī)、定型機(jī)卸壓系統(tǒng)、定型機(jī)排風(fēng)風(fēng)機(jī)、鋪絲機(jī)工作狀態(tài)良好;保證定型機(jī)、改型卷曲機(jī)輥平行度和間隙合適。

3 結(jié)語(yǔ)

作者通過(guò)對(duì)影響長(zhǎng)絲質(zhì)量指標(biāo)各因素的分析,結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn),在優(yōu)化工藝、嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律、加強(qiáng)工藝和設(shè)備管理、提高操作水平等方面提出建議,對(duì)提高長(zhǎng)絲質(zhì)量提供借鑒。