王建國

(杭州藍(lán)孔雀化學(xué)纖維股份有限公司， 浙江 杭州 310015)

改性、異形截面吸濕排汗滌綸長絲生產(chǎn)工藝探討

王建國

(杭州藍(lán)孔雀化學(xué)纖維股份有限公司， 浙江 杭州 310015)

探討了采用化學(xué)改性和異形截面相結(jié)合的方法， 生產(chǎn)吸濕排汗滌綸長絲產(chǎn)品的紡絲工藝及后加工工藝。結(jié)果表明： 紡絲工序控制改性聚酯切片含水率在0.003%以下、 紡絲溫度在288～290 ℃、 POY的卷繞速度為2 900～3 100 m/min； 假捻變形工序采用1-5-1摩擦盤組合、D/Y比控制在1.7～1.9、 車速為550～650 m/min時， 可開發(fā)生產(chǎn)出性能好、 質(zhì)量高的異形截面吸濕排汗滌綸長絲產(chǎn)品。

滌綸； 改性； 異形截面； 吸濕排汗； 生產(chǎn)工藝

近年來， 人們對服裝面料的舒適性、 健康性、 安全性和環(huán)保性的要求越來越高， 隨著人們在戶外活動時間的增加， 休閑服與運動服相互滲透和融為一體的趨勢日益受到廣大消費者的青睞。對這類服裝面料的要求是， 既要具有良好的舒適性， 又要在活動時， 人體出汗的情況下， 服裝不會黏貼皮膚而產(chǎn)生冷濕感。于是要求面料所用的纖維要具有吸濕排汗的功能, 一般來講， 最為行之有效的方法有三種[1]： 一是通過引入親水性基團(tuán)接枝共聚， 增加纖維本身吸濕排汗的性能； 二是通過改變噴絲孔形狀， 使纖維縱向產(chǎn)生許多溝槽， 通過這類異形纖維表面溝槽的芯吸效應(yīng)起到吸濕排汗的作用； 三是通過采用特殊的表面活性劑處理， 讓纖維表面形成親水性較強(qiáng)的高分子覆蓋物， 即在DTY后加工過程中采用親水性極強(qiáng)的油劑對纖維進(jìn)行處理， 此方法對增強(qiáng)纖維吸濕排汗效果雖然較好， 但由于耐水洗性差，一般經(jīng)過50次洗滌后， 纖維的吸濕排汗效果就會消失， 不符合國內(nèi)穿衣習(xí)慣(此方法在國外有一定市場)。目前， 市場對纖維吸濕排汗效果的要求越來越高， 單純采用其中一種方法已經(jīng)無法滿足市場要求， 只有將化學(xué)改性與異形截面很好的結(jié)合起來， 才能大幅度提高產(chǎn)品吸濕排汗性能。我公司使用改性聚酯切片， 在間接紡裝置上成功開發(fā)出十字形異形截面吸濕排汗滌綸長絲。本文以83 dtex/48 f十字形截面吸濕排汗滌綸長絲生產(chǎn)為例， 對該類產(chǎn)品的紡絲及后加工生產(chǎn)進(jìn)行了工藝探討。

1 實驗條件

1.1原料

我司自制改性聚酯切片， 同常規(guī)半光聚酯切片相比， 其特性黏度略高， 端羧基質(zhì)量摩爾濃度和DEG質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高， 具體質(zhì)量指標(biāo)見表1。

表1 原料主要指標(biāo)

1.2設(shè)備與儀器

(1)前紡工序

螺桿擠壓機(jī)： 德國Barmag公司；

POY紡絲設(shè)備： 意大利NOY公司；

卷繞設(shè)備： 德國Barmag公司；

條干儀： 瑞士USTERⅢ型；

強(qiáng)伸測試儀： 德國FPA．M；

張力儀： CM—100R， 日本村田公司。

(2)后紡工序

DTY加彈機(jī)： FTF8E3， 法國ICBT公司；

縷紗測長儀： METRZCN.9， 意大利BRANCA IDEALAIRSAS；

強(qiáng)伸測試儀： UST/4， 德國-TEXECHNA；

卷縮測試儀： KMGME， 德國-TEXECHNA。

1.3工藝流程

改性聚酯切片→存儲料倉→振動篩→脈沖輸送→預(yù)結(jié)晶→干燥→熔融擠壓→靜態(tài)混合器→計量泵→紡絲箱體→側(cè)吹風(fēng)→卷繞機(jī)→POY絲卷

POY原絲→導(dǎo)絲器→第一羅拉→第一熱箱→假捻器→第二羅拉→網(wǎng)絡(luò)噴嘴→第二熱箱→第三羅拉→上油輥→卷繞成型

2 紡絲工藝條件的探討

2.1切片干燥

使用改性切片生產(chǎn)細(xì)旦異形滌綸長絲的紡絲過程中， 切片含水對紡絲過程和后加工運行、 產(chǎn)品質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響， 切片含水率高， 在紡絲過程中水分易汽化， 形成氣泡絲， 造成毛絲和斷頭， 形成飄絲纏輥嚴(yán)重。同時聚酯高分子在紡絲過程中易產(chǎn)生劇烈的水解， 出現(xiàn)熔體破裂， 造成紡絲異常， 后加工困難， 紡絲過程中熔體含水量的分布不勻和差異會造成染色不勻。另外， 改性切片由于通過接枝共聚引入了親水性基團(tuán)， 改變了原有聚酯大分子鏈結(jié)構(gòu)， 使切片相應(yīng)的玻璃化溫度、 冷結(jié)晶溫度、 熔點、特性黏度等較常規(guī)切片有所變化， 且表層含水較常規(guī)切片高20%， 切片進(jìn)入預(yù)結(jié)晶器接觸到熱空氣后， 極易黏連結(jié)塊， 導(dǎo)致結(jié)晶不勻， 嚴(yán)重時發(fā)生堵料現(xiàn)象。所以適當(dāng)降低結(jié)晶溫度、 延長結(jié)晶時間、 加大風(fēng)量， 同時降低干燥溫度、 延長干燥時間是保證結(jié)晶、 干燥效果的關(guān)鍵。實驗證明經(jīng)分子篩處理后空氣露點保持在-65 ℃以下， 送風(fēng)壓力0.3 MPa， 預(yù)結(jié)晶溫度 115～121 ℃(較常規(guī)半光切片降低20～25 ℃)， 預(yù)結(jié)晶時間約6～8 h， 干燥溫度125～133 ℃(較常規(guī)半光切片降低30～40 ℃)， 干燥時間10～12 h， 切片干燥效果好， 含水在0.003%以下。

2.2紡絲工藝[2]

2．2．1 紡絲溫度

改性切片中引入了親水性基團(tuán)， 在紡絲過程中易降解， 紡絲溫度過高會造成紡絲困難， 且生產(chǎn)現(xiàn)場會有大量刺鼻味道， 同時總纖度較低的異形長絲由于泵供量小， 熔體在管道中停留時間較長， 若熔體溫度偏高， 會加劇聚酯的降解， 產(chǎn)生毛絲、 并絲等不正?，F(xiàn)象， 使紡絲難以正常進(jìn)行； 另一方面較高的紡絲溫度將會影響異形絲在紡絲中的驟冷效果， 從而影響其異形度。

但是異形截面長絲， 纖維比表面積較常規(guī)圓形纖維大得多， 故必須提供足夠的溫度， 保證熔體流動性能， 減少熔體在管道中的松弛時間， 降低噴絲孔中的彈性效應(yīng)， 噴絲孔出口有較好的膨化效應(yīng)， 還可保證噴絲板板面溫度。適當(dāng)?shù)募徑z溫度， 可以降低熔體表觀黏度， 提高熔體均勻性， 降低紡絲張力， 使異形絲可紡性和拉伸性能得到改善， 提高后加工的可紡性能。充分考慮上述影響后， 選擇紡絲溫度288～290 ℃， 紡絲正常。

2．2．2 冷卻條件

異形纖維密度低， 絲條比表面積大， 因而絲條表面張力極大， 在紡絲張力和表面張力共同的作用下， 絲束有形成圓形纖維的趨勢。紡絲張力和表面張力越大， 這種趨勢就越明顯。因而， 降低冷卻吹風(fēng)風(fēng)溫， 提高冷卻吹風(fēng)風(fēng)速， 有利于使纖維具有較好的異形度。但如果冷卻條件過于劇烈， 絲條會發(fā)脆、 發(fā)硬， 不能形成良好的皮芯結(jié)構(gòu)， 纖維韌性較差， 且異形容易走樣， 使得同一束絲中的單絲不勻性加大。

實驗表明： 采用側(cè)吹風(fēng)方式， 吹風(fēng)溫度在17～19 ℃、濕度在85%、 風(fēng)速在0.5～0.6 m/s時， 異形纖維冷卻成形效果較好。

2．2．3 紡絲組件

噴絲板的設(shè)計要保證組件上機(jī)后， 位于噴絲板上任何位置的噴絲孔的吹風(fēng)效果均勻穩(wěn)定。我司采用十字形異形截面噴絲孔的噴絲板， 選擇不同規(guī)格的金屬砂， 按照一定的配比組裝組件， 起始壓力在15.0 MPa， 紡絲過程無彎頭絲、 并絲和飄絲等異常情況出現(xiàn)， 生產(chǎn)正常。

2．2．4 紡速及卷繞工藝

異形絲絲條比表面積大， 在紡絲及后加工過程中同所接觸的部件摩擦力加大， 易造成毛絲。 因此， 為保證后加工的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量， 前紡工序POY的卷繞速度應(yīng)偏低一些， 控制在2 900～3 100 m/min， 這樣絲條的斷裂伸長率稍大， 可在125%左右。同時， 必須保證上油均勻且適量， 對于減少后加工毛絲， 防止加工時退繞張力或所受摩擦阻力不勻而造成吸色不勻、 染色段斑均可起到很大的作用。

2.3POY物理性能指標(biāo)

上述工藝所生產(chǎn)131 dtex/48 f滌綸POY的物理性能指標(biāo)見表2。

表2 131 dtex/48 f滌綸POY物理性能指標(biāo)

3 后加工工藝

3.1拉伸變形機(jī)的選用[3]

十字形截面滌綸POY因其異形細(xì)旦， 絲條比表面積大， 在加工時受接觸部件摩擦力大， 易出毛絲， 且易受力不均， 造成局部拉伸不勻， 產(chǎn)生染色不勻， 出現(xiàn)半透性條狀段斑。我們選用FTF8E3型拉伸變形機(jī)， 并選用滕高PU摩擦盤， 用摩擦因數(shù)盡量低的導(dǎo)絲器， 使用低摩擦系數(shù)的犁地瓷件， 各道工序盡量減少對絲條的損傷。

3.2假捻變形工藝參數(shù)

假捻變形工藝參數(shù)見表3。

表3 假捻變形工藝參數(shù)

3.3速度

為獲得性能及外觀優(yōu)良的吸濕排汗DTY成品， 絲速不宜選擇太高， 宜在550～650 m/min。

3.4牽伸倍數(shù)

拉伸比設(shè)定太高， 加工時易產(chǎn)生毛絲、 毛圈甚至毛團(tuán)； 若拉伸比設(shè)定太低， 則可能產(chǎn)生僵絲、 僵點、 染色段斑， 生產(chǎn)運行不穩(wěn)定。通過實驗證明， 拉伸比在1．60～1．80范圍內(nèi)效果較好。

3.5D/Y比

細(xì)旦異形產(chǎn)品D/Y比的選擇要比常規(guī)產(chǎn)品偏低， 以降低假捻度和卷曲收縮率， 增加單絲接觸面積， 減小單絲間縫隙， 提高毛細(xì)吸濕效應(yīng)。但如果D/Y比太低， 則解捻張力T2會顯著升高， 也易產(chǎn)生毛絲， 且致使卷曲收縮高， 減弱產(chǎn)品毛細(xì)吸濕效應(yīng)。試驗表明： D/Y比選用1.7～1.9較為合適。

3.6第一熱箱溫度和第二熱箱溫度

為能保證絲條卷曲收縮率稍低， 各單絲排列緊湊， 單絲間空隙盡量小， 毛細(xì)效應(yīng)明顯， 吸濕排汗效果好， 第—熱箱溫度設(shè)定在滿足變形所需前提下， 可偏低一些。但太低不能保證拉伸所需熱量， 卷曲收縮太差。第二熱箱溫度為定型溫度， 對細(xì)旦纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和手感亦有一定影響， 并能消除纖維的殘余扭矩， 有利于織造的順利進(jìn)行， 但定型溫度太高會使手感變硬， 若太低則定型不好。因此綜合考慮： 第一熱箱溫度控制在180～190 ℃， 第二熱箱溫度宜控制在150～170 ℃為最佳。

3.7網(wǎng)絡(luò)度

網(wǎng)絡(luò)度太多或太牢， 會破壞毛細(xì)效應(yīng)的形成， 影響其吸濕性能； 無網(wǎng)絡(luò)又會影響后道織造加工， 因此為便于織造， 應(yīng)對產(chǎn)品加以適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。生產(chǎn)中我們使用P102噴嘴， 空氣壓力0.10 MPa效果最為理想。

3.8DTY主要物理性能指標(biāo)

83 dtex/48 f吸濕排汗DTY主要物理性能指標(biāo)見表4。

表4 83 dtex/48 f吸濕排汗DTY主要物理性能指標(biāo)

83 dtex/48 f吸濕排汗DTY截面形狀見圖1。

圖1 83 dtex/48 f吸濕排汗DTY截面電鏡圖

從圖1可以看出， 產(chǎn)品截面呈十字形， 形狀較好， 單絲間間隙明顯。

4 吸濕性能測試

表征吸濕性的方法很多， 通常滴液法是將試驗布樣放在實驗平臺上， 在距離布樣150 cm的高度， 用內(nèi)徑為2.5 mm的滴管進(jìn)行滴液， 如果布樣能在1 s之內(nèi)將水迅速擴(kuò)散吸干， 則說明布樣具有良好的吸濕性能。最大吸濕高度也是表征吸濕性能的指標(biāo)之一， 通常是取3～5 cm寬、 30cm長布樣垂直懸掛， 下端浸在水槽中， 讓其充分吸水， 水分所能到達(dá)的高度越高， 則布樣的吸濕性能越好。我們研制的異形絲的布樣在進(jìn)行測試時， 水珠擴(kuò)散時間不到0.3 s， 且產(chǎn)品織物最大吸濕高度可達(dá)170 mm。

5 結(jié)論

(1)控制好紡絲工藝， 采用側(cè)吹風(fēng)， 通過十字截面等異形噴絲板， 可紡出加工性能好、 吸濕性能佳的細(xì)旦異形截面吸濕排汗滌綸POY。

(2)選用ICBT公司8E3型細(xì)旦絲拉伸變形機(jī)， 采用PU摩擦盤及摩擦因數(shù)低的導(dǎo)絲器， 可生產(chǎn)出毛絲少、 染色均勻的異形截面吸濕排汗滌綸DTY。

[1] 李允成, 徐興華. 滌綸長絲生產(chǎn)[M]. 北京： 中國紡織出版社, 1995.

[2] 董紀(jì)震. 合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M]. 北京： 紡織工業(yè)出版社, 1993.

[3] 王榮光. 滌綸長絲設(shè)備的使用與維護(hù)[M]. 北京： 中國紡織出版社, 1997.

PROCESSOFMOISTURE-ABSORPTIONANDSWEET-DISCHARGEABLEPOLYESTERFILAMENTWITHMODIFIEDANDSPECIAL-SHAPEDSECTIONMETHOD

WANG Jian-guo

(Hangzhou Blue Peacock Chemical Fiber Co.,Ltd., Hangzhou 310015, China )

Based on the combination of chemical modified and special-shaped section methods, the characteristic of spinning process and post-processing for producing moisture-absorption and sweet-dischargeable polyester filament is discussed. The results show that: When spinning process maintain the moisture content of modified polyester chips below 0.003%, the spinning temperature within 288-290 ℃, POY winding speed from 2 900 m/min to 3 100 m/min; False twist texturing process using 1-5-1 friction plate assembly, D/Y ratio control within 1.7～1.9, the speed within 550-650 m/min, a good performance and high quality of special-shaped section polyester filament, which has moisture-absorption and sweet-dischargeable characteristic, can be produced.

polyester; modified; special-shaped section; moisture-absorption and sweet-dischargeable; process

2013-03-24

王建國(1965-), 男, 浙江杭州人, 化纖工程師, 主要從事化纖產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品開發(fā)工作。

1672-500X(2013)02-0005-04

TQ 342.21

B

10.3969/j.issn.1672-500x.2013.02.002