倪鳳軍

（恒力宿遷工業(yè)園江蘇德力化纖有限公司，江蘇宿遷 223800）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費觀念的不斷變化，人們對服飾的追求越來越表現(xiàn)出明顯的個性化和高檔化。滌綸FDY15dtex/24f織物具有優(yōu)良的柔軟手感，織物輕簿，光澤柔和，透氣性、懸垂性好，具有獨特的風(fēng)格，是具有高附加值的紡織原料。但該品種總旦數(shù)小，單絲纖度細(xì)，條干不均率、外觀質(zhì)量及生產(chǎn)狀況難以控制。本課題探討如何控制好15dex/24f的生產(chǎn)工藝條件，生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、性能優(yōu)異的超細(xì)旦15dtex/24f的PET-FDY。

1 實驗

1.1 原料

PET半消光熔體，特性粘度為0.680。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備和測試儀器

熔體輸送及分配系統(tǒng)（德國Zimmer公司），紡絲設(shè)備（日本TMT公司），卷繞設(shè)備（ATi-614/24型全自動卷繞機(jī)）。

檢測設(shè)備：全自動單紗強(qiáng)力機(jī)（中國紡織集團(tuán)YG023B- Ⅱ型）、烏斯特條干儀（瑞士的USTER-5C 型）、風(fēng)壓儀（日本TMT公司）、ET2型張力儀（德國SCHMIDT公司）、PR45C電腦染色機(jī)（無錫）。

1.3 工藝流程

PET熔體→熔體過濾器→增壓泵→熱交換器→靜態(tài)混合器→紡絲箱體→計量泵→DIO組件→環(huán)吹風(fēng)冷卻→油嘴集束上油→預(yù)網(wǎng)絡(luò)器→GR1熱輥→GR2熱輥→主網(wǎng)絡(luò)器→卷繞成型。

2 關(guān)鍵紡絲工藝及設(shè)備的選擇和控制參數(shù)

熔體直接紡長絲生產(chǎn)中，聚合、紡絲相互影響。生產(chǎn)滌綸FDY15dtex/24f超細(xì)旦纖維，要求聚合生產(chǎn)平穩(wěn)，添加劑、熔體輸送溫度等在合適的范圍內(nèi)，熔體分子量分布在一定范圍內(nèi)。這不是本課題討論的重點，這里只討論如何選擇、控制好紡絲工藝的各個環(huán)節(jié)來生產(chǎn)滌綸FDY15dtex/24f超細(xì)旦纖維。

2.1 紡絲組件的選擇

選擇合適的組件可以在保證熔體具有良好的過濾精度的同時，還可使通過的熔體具有較好的粘度均勻性、流變性、力學(xué)性能，并有效降低條干不勻率。組件的選擇主要包括噴絲板、壓力的選擇。

噴絲板的選擇直接關(guān)系到紡絲狀態(tài)的好壞和纖維質(zhì)量的優(yōu)劣，如選用不當(dāng)會導(dǎo)致生產(chǎn)狀況的不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量難于控制，生產(chǎn)無法進(jìn)行。在∮85板上加工2*24孔，要從出絲和冷卻效果兩方面進(jìn)行考慮噴絲板的設(shè)計和加工。通過對剪切速率、噴頭牽伸比、熔體膨化比、組件背壓及壓損等設(shè)計參數(shù)的綜合選擇，并充分考慮環(huán)吹風(fēng)冷卻條件和噴絲板的規(guī)格、加工條件等情況，選擇了合適的噴絲孔排布方式和孔徑比。選擇噴絲板孔徑為0.14mm、孔深為0.5 mm，孔圓形排布較為合適。在使用過程中，出絲均勻、冷卻效果好，無粘板、并絲等不良現(xiàn)象。

組件是紡絲的關(guān)鍵，為保證熔體具有良好的擠出性能，不僅要選擇好合適的噴絲孔徑和長徑比，還要選擇合適的較高的組件壓力，有利于改善熔體的均勻性和流動性，并能強(qiáng)化過濾效果。生產(chǎn)滌綸FDY15dtex/24f時，采用較高的組件壓力可使熔體在組件內(nèi)的瞬間溫度提高，改善熔體的流變性能，減少膨化效果和紡絲斷頭。在紡絲溫度、吐出量一定的情況下，組件的初始壓力控制在155bar～170bar較為合適。

2.2 緩冷區(qū)的選擇

熔體細(xì)流自噴絲孔擠出后的冷卻成形過程是影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和線密度均勻性重要過程。為了減緩熔體細(xì)流在擠出噴絲孔后的冷卻速度，一般采用緩冷方式。在噴絲板下部設(shè)置一定高度的緩冷區(qū)，同時設(shè)置加熱裝置保溫，使絲條的冷卻延緩，可以防止板面溫度冷卻過快，減緩纖維的結(jié)晶。選擇合適的緩冷器溫度 ,對提高可紡性和染色相當(dāng)有利。這樣，一方面使固化點下移，另一方面使大分子的冷卻速度變慢，有利于大分子鏈在固化前充分消除內(nèi)應(yīng)力，使纖維各部位間取向度一致，避免皮芯結(jié)構(gòu)的形成，以獲得低預(yù)取向度、無結(jié)晶結(jié)構(gòu)、拉伸性能良好的初生纖維。經(jīng)過實驗比較，選擇79mm的緩冷區(qū)高度，生產(chǎn)比較穩(wěn)定。緩冷區(qū)高度對質(zhì)量指標(biāo)的影響如表1所示。

表1 不同緩冷區(qū)高度對質(zhì)量指標(biāo)的影響

為確定生產(chǎn)FDY15dtex/24f品種緩冷器溫度對物理指標(biāo)和可紡性的影響，做了如表2所示實驗。

表2 緩冷器溫度對產(chǎn)品指標(biāo)與生產(chǎn)的影響

從表2緩冷器溫度與生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的實驗可以看出，隨緩冷器溫度的逐漸升高，纖維的斷裂強(qiáng)度略呈降低趨勢，斷裂伸長略呈升高趨勢，這是由于隨著溫度升高，纖維內(nèi)高分子鏈取向度、結(jié)晶度逐漸下降所致。隨著溫度的增加，噴絲板的板面溫度得到提高，紡絲條件得到改善[1]，但當(dāng)溫度超過一定范圍后熔體在噴絲孔內(nèi)切力變小，因而使得紡絲條件惡化飄絲增加從而使得斷頭增加。經(jīng)過實驗比較，生產(chǎn)15dtex/24f時，選擇75mm緩冷區(qū)，緩冷器溫度設(shè)定在310℃左右，綜合生產(chǎn)指標(biāo)比較理想。

2.3 冷卻風(fēng)窗的選擇

生產(chǎn)中，采用環(huán)吹風(fēng)冷卻裝置對超細(xì)旦絲生產(chǎn)較為有利。由于FDY15dtex/24f復(fù)絲細(xì)，冷卻速率較快，同一根單絲表層和內(nèi)層因冷卻不勻極易造成芯層結(jié)構(gòu)。若環(huán)吹風(fēng)量大，單孔絲條抖動大，條干值大。若風(fēng)量小、整束絲晃動，光圈不穩(wěn)定，油嘴溫度高，容易飄絲斷頭，條干值也大。經(jīng)過多次實驗，風(fēng)壓控制在35Pa左右較好。

2.4 上油方式及位置的選擇

15dtex/24f FDY復(fù)絲、單絲纖度細(xì)，不易上油，絲束的抱和性差，生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生毛絲和斷頭，條干CV值偏大。為了解決此問題，通過對不同型號的油嘴進(jìn)行實驗，選用了低摩擦系數(shù)的JTC小油嘴和導(dǎo)絲器。在油劑調(diào)配方面，添加了原油加熱裝置，油劑調(diào)配前，通過對原油加熱攪拌，確保調(diào)配的油劑更加均勻。由于15dtex/24f熔體吐出量小，產(chǎn)量低，用油量少，紡絲儲油槽采用可升降的裝置，調(diào)整儲油量，上油管線尾部與儲油槽之間增加一套油劑循環(huán)裝置，防止油劑腐敗和分層。通過上述方法有效解決了超細(xì)旦絲不易上油和上油不均的難題，很好地解決了條干CV值偏大的問題，確保了正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.5 牽伸及卷繞條件

2.5.1 牽伸溫度（GR1溫度）的確定

滌綸長絲的熱拉伸屬于均勻拉伸，大分子鏈和鏈段在拉伸作用力下沿拉伸方向上擇優(yōu)排列 ，形成取向和結(jié)晶，使成品絲具有一定的強(qiáng)度和伸長。但是，分子鏈和鏈段在作用力下開始活動的溫度必須高于其玻璃化溫度69℃。如果冷拉伸，鏈段處于凍結(jié)狀態(tài)，單絲表面容易破裂，內(nèi)部易出現(xiàn)空洞，產(chǎn)生毛絲和斷頭，會造成拉伸不勻，增加產(chǎn)品的染色不勻。若GR1溫度過高，分子鏈活動能力太強(qiáng)，大分子取向度反而降低，產(chǎn)生拉伸不勻。生產(chǎn)15dtex/24f的品種，單絲根數(shù)多，GR1溫度低，其分子鏈活動能量不足，在牽伸時產(chǎn)生毛絲。若增加GR1溫度，又會引起一部分絲條在較高的溫度下牽伸，造成結(jié)晶不勻，而導(dǎo)致染色不勻。工藝嘗試在75℃、80℃、85℃下物性和外觀及染色情況的對比見表3。經(jīng)試驗，最終選擇在80℃條件下進(jìn)行生產(chǎn)。

表3 牽伸溫度對物性、外觀及染色的影響

2.5.2 牽伸倍率的選擇

絲條的拉伸工藝通過GR2與GR1之間的速度差值來完成，在GR2的速度固定為3 852m/min的前提下，GR1速度的大小決定牽伸張力大小和外觀物性指標(biāo)、染色均勻性的好壞。生產(chǎn)15dtex/24f的FDY，由于復(fù)絲細(xì)，若集束位置靠上，紡絲張力小，絲條進(jìn)入一輥之前的張力小[2]，初生絲條的取向度低。若提高GR1速度，可以增大絲條進(jìn)一輥之前的張力，絲條在GR1上平穩(wěn)運行，絲條受熱均勻。我們采取中速紡絲、低倍牽伸的工藝路線，將GR1速度提到1 650m/min以上，可以避免牽伸比過大產(chǎn)生毛絲現(xiàn)象。牽倍分別用 2.6（GR1為 1 450m/min）、2.3（GR1為1 650m/min）、2.0（GR1為1 850m/min）三種情況下物性和染色對比，發(fā)現(xiàn)隨著車速的提高，一輥速度也要相應(yīng)提高，最終速度選擇在1 650m/min 較合適。表4為不同牽伸倍率下，對應(yīng)不同的外觀和物性指標(biāo)。

表4 不同牽伸倍率下的外觀和物性指標(biāo)及染色的影響

2.5.3 定型溫度（即GR2溫度）的確定

經(jīng)過拉伸的絲條，一方面具有一定的取向結(jié)晶結(jié)構(gòu)，另一方面內(nèi)部存在一定的應(yīng)力。GR2對拉伸時產(chǎn)生的超分子結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善和提高。提高GR2溫度，絲條在GR2上進(jìn)一步完善結(jié)晶結(jié)構(gòu)，沸水收縮率降低，但是油劑在GR2上揮發(fā)產(chǎn)生結(jié)垢，絲條與結(jié)垢之間傳熱效果差，而且摩擦力增大，在GR2速度較高的情況下，單絲容易斷裂繞輥且絲束晃動較大。若GR2溫度設(shè)置過低，會造成結(jié)晶不勻、染色不勻、產(chǎn)品的沸水收縮率大，纖維的尺寸不穩(wěn)定。在生產(chǎn)中，將沸水收縮率控制在一定的范圍，消除錠位之間沸水收縮率的差異尤為重要[3]。沸水的變化會帶來染色深淺色的變化，工藝選擇GR2溫度在115℃～120℃，可以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

2.5.4 預(yù)網(wǎng)絡(luò)、主網(wǎng)絡(luò)壓力的控制

纖維在進(jìn)入GR1熱箱之前加預(yù)網(wǎng)絡(luò)器，不但可使未拉伸絲增加抱合效果，還能改善絲條上油的均勻性，有利于牽伸過程中張力的均勻穩(wěn)定性，減少了牽伸的毛絲和斷頭。纖維在離開GR2熱箱之后加主網(wǎng)絡(luò)I/L2可以降低卷取張力，使單絲抱合纏繞，可以穩(wěn)定生產(chǎn)，有利于后道織造性能的改善。通過實驗，預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓力I/L1在0.5bar～0.7bar、主網(wǎng)絡(luò)壓力I/L1在2.8bar～3.0bar之間，能夠滿足生產(chǎn)的需要。

2.5.5 卷繞成型

超細(xì)旦絲的卷繞條件和常規(guī)品種的控制特點差別不大，卷繞張力一般控制在（0.15～0.25）cN/dtex。對于15dtex/24f產(chǎn)品而言，由于纖維絲很細(xì)，適當(dāng)?shù)靥岣呔砝@張力有助于絲條在GR2輥上絲路的穩(wěn)定，但是由于復(fù)絲細(xì)，卷裝時間長，內(nèi)應(yīng)力較大，絲餅容易突肩、突肚。經(jīng)過調(diào)整，選擇適當(dāng)?shù)膲毫伣佑|壓力（220～240）CN可以解決此問題，卷繞角5.5°～6.5°成型良好。

實驗結(jié)果如表5、表6所示。

主要紡絲工藝參數(shù)如表5所示，產(chǎn)品性能指標(biāo)如表6所示。

表5 FDY15dtex/24f工藝參數(shù)

表6 FDY15dtex/24f工藝指標(biāo)

3 結(jié)論

（1）合理選擇噴絲板的孔排布方式和孔徑比是生產(chǎn)24頭紡15dtex/24f正常生產(chǎn)的關(guān)鍵；為保證產(chǎn)品質(zhì)量，組件壓力應(yīng)控制在155bar～170bar之間。

（2）合理選擇緩冷區(qū)高度及緩冷器溫度，可以有效穩(wěn)定生產(chǎn)和改善其質(zhì)量指標(biāo)。

（3）紡絲過程中優(yōu)化冷卻可以使絲條冷卻均勻，降低絲條強(qiáng)伸不勻率。

（4）合理選擇上油條件，可以有效解決超細(xì)旦絲不易上油和上油不均的難題，很好地解決了條干CV值偏大的問題，確保了正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

（5）合理選擇卷繞條件，牽伸溫度控制在80℃～82℃之間，能夠保證絲束受熱均勻，避免牽伸過程中產(chǎn)生毛絲，染色不均等；牽伸工藝選擇牽伸比2.25～2.45之間，可以得到良好的外觀和物性指標(biāo)；定型溫度控制在115℃～120℃，絲條的染色和外觀均能得到較好的控制。