異形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲的工藝研究

目前，山羊（pe）纖維市場競爭加劇。大型制造大師正在爭奪市場上的新品種，并開發(fā)新品種。新品種不僅要保證原有纖維的質(zhì)量，還要突出新的功能和功能。借此，本司和浙江恒創(chuàng)先進功能纖維創(chuàng)新中心有限公司聯(lián)合打造省制造業(yè)創(chuàng)新中心項目——仿毛聚酯纖維的開發(fā)。聚酯纖維的吸濕性差、透氣性較差、染色性能不穩(wěn)定等缺點是眾所周知的，隨著各種改性技術發(fā)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(jié)晶促進劑進行化學改性；利用噴絲板的設計優(yōu)化物理改性，可以制得T形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲。該T形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲改善了染色性和結(jié)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(jīng)濟效益和市場前景。本試驗探討了制備T形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲的工藝優(yōu)化。1原材料和設備1.1deg與deg化合物PET易結(jié)晶陽離子熔體：特性黏度0.575dL/g，色相L值60、b值3.3,DEG質(zhì)量分數(shù)2.6%，端羧基含量40mol/t，含水率0.31%。1.2計量泵、加彈機增壓熔體泵(MAAG)，紡絲保溫箱體(Barmag)，外環(huán)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(chǎn)流程與技術2.1油前冷卻板卷繞成形poy卷繞成形dty配器二拉定成膜下抑制拉dty配器二拉dty信捻器卷繞成形dty卷繞成形dty卷繞成形dty配器卷繞成形dty配器卷繞成形dty配器卷繞成形dty配器二拉dty油了油了熔體→熔體輸送→紡絲箱體→計量泵→紡絲組件→環(huán)吹風冷卻裝置→油嘴→卷繞成形(POY)→剪絲器→網(wǎng)絡噴嘴→一羅拉→止捻器→第一熱箱→冷卻板→假捻器→二羅拉→網(wǎng)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(chǎn)工藝以167dtex/144f品種為例，其工藝參數(shù)見表1。3結(jié)果與討論3.1熔體輸送的減少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(nèi)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(huán)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(huán)溫度在278℃，熔體冷卻器溫度在272℃，紡絲情況相對穩(wěn)定。3.2紡絲溫度對纖維異形度的影響紡絲溫度的合理選擇是生產(chǎn)異形高品質(zhì)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(wěn)定，又規(guī)整了纖維的異形度。3.3噴絲孔的確定異形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲的異形度主要通過噴絲板來實現(xiàn)，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(wěn)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(jīng)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(chǎn)品的異形度、抗倒伏性。為確保環(huán)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(huán)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(huán)冷卻風。3.4冷卻條件影響仿毛纖維的生產(chǎn)性能冷卻條件決定纖維絲束的張力和微觀結(jié)構(gòu)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(huán)吹風冷卻工藝，環(huán)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(jié)構(gòu)；冷卻風只需一半的行程即可穿透絲束，風速比側(cè)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(huán)吹風風壓影響仿毛纖維的物性和生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)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(huán)吹冷卻風壓為30～35Pa，既保證了紡況穩(wěn)定，也保證了纖維的異形度。3.5拉伸性能及卷繞密度對于異形高品質(zhì)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(chǎn)；速度過低，影響生產(chǎn)效率。同時，因單纖具有T形結(jié)構(gòu)，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轉(zhuǎn)速對斷頭率的影響加彈車速、牽伸比、D/Y比的選擇制約著異形高品質(zhì)仿毛滌綸長絲的品質(zhì)。DTY車速越高，單機產(chǎn)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(wěn)定生產(chǎn)。為保證DTY平穩(wěn)加工，隨車速的提高必須適當增加牽伸比以提高加捻張力T3.7利用熱箱進行拉伸和變形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(qū)。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(tài)，使POY在軟化點附近進行拉伸和變形，經(jīng)冷卻后定形。結(jié)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(jié)合異形高品質(zhì)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形度加工和冷卻(1)通過以上試驗進行相應工藝選擇和優(yōu)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物理指標詳見表6。(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(huán)吹風冷卻工藝，環(huán)吹風壓為32Pa，卷繞速