高品質仿毛滌綸長絲生產工藝研究

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摘要：因異形高品質仿毛滌綸長絲具有高異形度、常壓低溫可染性的特征，其加工效率和風格受到限制，存在預取向絲(POY)加工不穩定、異形度低，拉伸變形絲(DTY)毛絲多、效率低等問題。主要討論了從熔體到POY再到DTY制備過程的生產工藝，通過紡絲條件的擇優、噴絲板的設計、加彈條件的優化等，既保證了其高異形度和品質，又改善了生產效率，纖維異形化顯著，染色均勻率得到有效改善。

關鍵詞：仿毛滌綸；T形；生產工藝

目前，聚酯(PET)纖維的市場競爭愈演愈烈，各大化纖巨頭都爭相開發新品種來搶占市場，新品種既要保證原有纖維的高品質，又要凸顯出新的特性和功能。借此，本司和浙江恒創先進功能纖維創新中心有限公司聯合打造省制造業創新中心項目——仿毛聚酯纖維的開發。聚酯纖維的吸濕性差、透氣性較差、染色性能不穩定等缺點是眾所周知的，隨著各種改性技術發展，聚酯纖維的缺點正在逐步改善。如在第二酯化釜中加入陽離子改性復合醇溶液，在預縮聚前加入復合結晶促進劑進行化學改性；利用噴絲板的設計優化物理改性，可以制得T形高品質仿毛滌綸長絲。該T形高品質仿毛滌綸長絲改善了染色性和結晶度，既可常溫、常壓染色，又增加了纖維的微孔。用T形仿毛滌綸制成的織物表面高絨，絲束自卷曲，呈浪花狀，手感柔軟，抗靜電、吸濕性、回復性好，抗起毛起球，能很好地滿足高檔女裝面料的美觀要求，具有較好的經濟效益和市場前景。本試驗探討了制備T形高品質仿毛滌綸長絲的工藝優化。

1原料與設備

1.1原料PET

易結晶陽離子熔體：特性黏度0.575dL/g，色相L值60、b值3.3，DEG質量分數2.6%，端羧基含量40mol/t，含水率0.31%。

1.2設備及儀器

增壓熔體泵(MAAG)，紡絲保溫箱體(Barmag)，外環吹裝置(Barmag)，卷繞頭(Wings，Barmag)，計量泵(Barmag)，加彈機(ATF-1500，TMT)。德國TEXTECHNOSTATIMATMME+型纖維強伸度測量儀，瑞士USTERUster-TESTER5型條干均勻度儀，德國BRUKERMQ-one20型核磁共振紡絲油劑分析儀，常紡儀YG086型縷紗測長儀，美國LOWSONDFT型熱應力儀。

2生產流程與工藝

2.1生產流程

熔體→熔體輸送→紡絲箱體→計量泵→紡絲組件→環吹風冷卻裝置→油嘴→卷繞成形(POY)→剪絲器→網絡噴嘴→一羅拉→止捻器→第一熱箱→冷卻板→假捻器→二羅拉→網絡噴嘴→輔助羅拉→第二熱箱→三羅拉→探絲器→上油→卷繞成形(DTY)。

2.2生產工藝

以167dtex/144f品種為例，其工藝參數見表1。

3結果與討論

3.1熔體輸送條件選擇

熔體直紡從終聚釜到紡絲箱體輸送管道的時間很長，而縮聚反應又是可逆反應，所以熔體溫度變化在熔體輸送時對熱降解和黏度的影響起決定性作用。輸送溫度太高，熔體易降解裂解；而溫度太低會導致內外差異過大，熔體流動性和均勻性變差。針對以上情況，控制大循環溫度及熔體冷卻器溫度，并利用熔體端羧基含量來表征，同時觀察紡絲飄絲和斷頭情況。最終試驗選擇端羧基含量32mot/t，大循環溫度在278℃，熔體冷卻器溫度在272℃，紡絲情況相對穩定。

3.2紡絲溫度條件選擇

紡絲溫度的合理選擇是生產異形高品質仿毛滌綸長絲的關鍵，不僅對紡絲狀況有影響，而且對T形纖維截面的影響也非常顯著。從表2可看出：適當提高紡絲溫度，熔體流動性能變好，絲條冷卻變緩，形變時間增多，張力下降，改善通過噴絲孔的流變性能，減小彈性效應和脹大效應影響，改善可紡性。從圖1可看出，纖維異形度隨著紡絲溫度的上升而降低。紡絲溫度在296℃時，飄絲、毛絲和斷絲明顯增多，過高溫度加劇熔體降解，擠出細流易偏差于噴絲孔的設計形狀，使異形度顯著下降；紡絲溫度在286℃時，有細絲、注頭、可紡性差，溫度過低使熔體流動性能差，使熔體在噴絲板孔中切應力增大，造成熔體破裂。綜合以上因素，紡制T形POY時的紡絲溫度選擇在290℃為宜，既保證了紡絲狀況穩定，又規整了纖維的異形度。

3.3噴絲板的設計

異形高品質仿毛滌綸長絲的異形度主要通過噴絲板來實現，噴絲板的設計尤為重要，不僅涉及到異形纖維的異形度和抗倒伏性，也涉及到前后加工狀況的穩定性。噴絲板設計從噴絲孔長寬比、深度及其在噴絲板上的排布考慮。T形噴絲孔在形狀一定的情況下，長寬比越大，異形絲的異形度越大，但過大會造成紡絲狀況不良，斷絲增加。在滿足異形度的前提下，經過多次摸索試驗，確定噴絲孔長寬比為3∶1。最終設計的噴絲孔寬為0.06mm，加寬端的長為0.18mm，總高為0.4mm，以保證產品的異形度、抗倒伏性。為確保環吹冷卻風徑流線對每根絲條盡可能相近，采取噴絲孔分兩個同心圓環形放射狀排布，見圖2，T形絲孔中心線指向噴絲板中心，不同同心圓的T形絲孔均勻錯開排列，寬部端首先接觸到外環冷卻風。

3.4冷卻條件選擇

冷卻條件決定纖維絲束的張力和微觀結構的取向度，因此直接影響后加工異形度和染色性。仿毛纖維比表面積大，對冷卻工藝條件更為敏感，采用環吹風冷卻工藝，環吹風往中心吹風，絲束冷卻同步且均勻，能獲得一致的取向度和分子結構；冷卻風只需一半的行程即可穿透絲束，風速比側吹風要小，冷卻后風與絲束行進方向一致，對絲束的干擾小。通過選擇適宜的冷卻條件，既能滿足紡絲要求，又能達到保持異形度的目的。環吹風風壓影響仿毛纖維的物性和生產狀況。由表3和圖3可看出：隨著風壓上升，纖維條干不勻率下降，生產狀況有所改善；當風壓超過一定界限，冷卻速度過快，熔體細流的凝固速率過快，單絲脆，纖維內部結構不穩定，拉伸性能變差，強度降低，飄絲毛絲情況增加。同時隨著風壓增大，纖維截面異形度逐漸增加，風壓達到35Pa以上后，異形度增加不明顯。最后選擇環吹冷卻風壓為30~35Pa，既保證了紡況穩定，也保證了纖維的異形度。

3.5POY卷繞工藝的選擇

對于異形高品質仿毛滌綸長絲來講，選擇合適的卷繞速度和張力非常重要。卷繞速度的變化影響著纖維取向度以及所得POY的后拉伸性能：卷繞速度過高，斷裂伸長過小不利于后加工生產；速度過低，影響生產效率。同時，因單纖具有T形結構，絲餅卷繞密度低，需適當降低卷繞張力，確保纖維的異形度未因擠壓受影響。綜合考慮，選擇POY卷繞工藝條件為：卷繞速度2800m/min，卷繞張力控制在9cN，POY后拉伸性能、退繞和異形度較好。

3.6加彈車速、牽伸比、D/Y比條件選擇

加彈車速、牽伸比、D/Y比的選擇制約著異形高品質仿毛滌綸長絲的品質。DTY車速越高，單機產量越大，效益越高。從表4可看出，隨著車速的提高，強伸都有小幅度的降低，車速在900m/min時，斷頭率開始上升，影響穩定生產。為保證DTY平穩加工，隨車速的提高必須適當增加牽伸比以提高加捻張力T1。加彈車速為850m/min時，從表5可看出，隨著牽伸比的變化，強伸、張力CV值、斷頭都隨之變化，牽伸比太高極易造成毛絲和破壞纖維的異形結構，斷頭增加。而D/Y比增加有利于提高異形卷曲指標，但過高的D/Y比容易造成緊點現象。根據以上要求，最終選擇加彈車速為850m/min，牽伸比為1.70，同時為提升DTY異形卷曲性能，確認D/Y比設定在1.75。

3.7熱箱溫度條件選擇

ATF1500-FOUR加彈機配置的是高溫短熱箱，有分別為24cm、61cm的短、長兩段長度加熱區。在加工過程中，第一熱箱的作用除了提供一定的拉伸溫度外，還使纖維受熱處于塑化狀態，使POY在軟化點附近進行拉伸和變形，經冷卻后定形。結合纖維纖度、熱箱的長度和外觀毛絲情況，第一熱箱溫度不宜選擇過高。在第二熱箱中，主要對纖維在第一熱箱中的拉伸和在假捻器中的變形起到補充定形的作用。結合異形高品質仿毛滌綸長絲風格，為保持仿毛手感和蓬松性能，第一熱箱溫度選擇在220℃/370℃，第二熱箱溫度選擇在170~180℃。

4結語

(1)通過以上試驗進行相應工藝選擇和優化，DTY斷絲和滿卷率有所提升，物性指標和染色合格率達到預期效果，下游客戶均反饋滿意。DTY物理。(2)T形纖維異形度主要由噴絲孔合適的長寬比來保證，噴絲板的設計和選擇是關鍵。(3)在紡制T形仿毛POY時，紡絲溫度控制在290℃左右為宜，采用環吹風冷卻工藝，環吹風壓為32Pa，卷繞速度為2800m/min，卷繞張力為9cN，絲束冷卻同步且均勻，纖維取向度和分子結構一致，纖維異形度高。(4)在加工DTY時，主要考慮毛絲、蓬松性、生產效率，實際工藝選擇加彈車速為850m/min，牽伸比為1.7，D/Y比為1.75，第一熱箱溫度為220℃/370℃，第二熱箱溫度為170℃，纖維手感柔軟，回復性好，染色均勻。

作者：魏鵬輝 單位：浙江盛元化纖有限公司