111 dtex/18 f直紡滌綸扁平FDY工藝探討

唐曉萍

(佛山化纖集團有限公司， 廣東 佛山 528000)

111 dtex/18 f直紡滌綸扁平FDY工藝探討

唐曉萍

(佛山化纖集團有限公司， 廣東 佛山 528000)

采用熔體直紡工藝路線， 生產111 dtex/18 f扁平FDY。選擇噴絲板孔長寬比大于15/1， 圓形排列， 紡絲溫度289-290 ℃， 采用油嘴上油方式， 加工速度4 100～4 300 m/min， 第一熱輥92 ℃， 第二熱輥138 ℃， 可使生產狀態穩定， 產品性能優良。

直紡； 扁平； 全拉伸絲； 工藝

我公司上世紀末引進了瑞士伊文達技術， 采用直紡一步法生產滌綸全拉伸絲(FDY)。近年來， 隨著生活水平的提高， 人們對纖維的各種性能要求越來越高， 異形纖維的開發和生產方興未艾， 其中， 低孔數滌綸扁平FDY， 以其特有的光澤和亮度， 廣泛運用于服裝面料和裝飾材料上， 被稱為“鉆石絲”。在低孔數滌綸扁平FDY的開發和生產中， 纖維的光亮度是一個重要質量指標， 在保持和提高纖維光亮度的同時， 還要綜合考慮生產狀態、 外觀、 染色等各方面性能指標， 生產難度較大。本文以111 dtex/18 f扁平FDY這一規格產品為例， 對其生產工藝進行了探討， 以達到生產穩定、質量優化的目的。

1 實驗

1.1原料

聚酯熔體由我公司切片廠聚酯裝置生產， 物性指標如表1所示。

表1 聚酯熔體的物性指標

日本竹本公司生產的FDY油劑， 型號F-1619。

1.2設備和儀器

紡絲箱體、 紡絲機： 上海Barmag公司生產。

卷繞頭： 日本Toray公司生產， 型號TW-716/8。

強伸儀： 常州市第二紡織機械廠生產， 型號YG-023A。

電子條干儀： 瑞士Uster公司生產， 型號UT4-CX/A/CC。

電子分析天平： 瑞士Mettler公司生產， 型號mettler AE 160。

阿貝折光儀： 上海光學儀器五廠生產。

1.3工藝流程

聚酯熔體→增壓泵→熔體過濾器→熱交換器→靜態混合器→紡絲箱體→計量泵→組件→側吹風冷卻→上油→甬道→預網絡→第一熱輥→第二熱輥→網絡→卷繞成形→檢驗→包裝

2 結果與討論

2.1噴絲板及組件設計

2.1.1 噴絲板設計

在異形纖維的生產中， 既要考慮到纖維的異形度和特殊性能， 又要考慮纖維的可紡性， 因此， 噴絲板的設計很關鍵。通常扁平FDY采用“一”字矩形噴絲孔， 產品的扁平度隨孔截面的長寬比增加而增加[1]：長寬比大， 扁平度保持較好， 反射的光澤強， 但在生產過程中易出現毛絲、斷絲等問題；長寬比小， 可紡性好， 扁平度較差。一般采用噴絲孔長寬比為10/1左右。在低孔數扁平FDY的生產中， 光澤是一項重要指標， 保證纖維的光亮度是大前提， 經實驗， 選定噴絲孔的長寬比大于15/1， 可以生產出客戶滿意光澤的產品。

噴絲板孔的排列有圓形和菱形兩種， 考慮到我公司設備特點， 選用圓形排列。

2.1.2 組件壓力

矩形噴絲孔與圓形噴絲孔相比， 孔口的擠出脹大效應不均勻， 且要大得多， 較高的組件壓力可適當降低熔體黏度， 改善熔體流變性能[2]， 因此要提高組件上機初始壓力， 以減少擠出脹大效應。我公司FDY組件采用自密閉方式， 用圓形噴絲孔生產普通品種時上機初始壓力12 MPa即可， 用“一”字矩形噴絲孔生產扁平FDY時， 初始壓力要達到15 MPa以上， 才能保證出絲順暢。

2.2紡絲溫度

低孔數扁平FDY的單絲纖度比較大,但由于長寬比大， 寬度很小， 導致熔體在噴絲孔中流變性差， 為改善熔體流變性和可紡性， 應適當提高紡絲溫度。但是， 絲條的扁平度隨溫度的升高而下降[1]， 影響光澤度， 并且， 在較高的組件壓力下， 過高的紡絲溫度會加大熔體降解度， 造成飄絲、斷絲。綜合雙方面因素的影響， 在生產調試過程中， 結合組件壓力， 選用紡絲溫度在289～290 ℃， 生產狀態較為理想。

2.3冷卻成形條件

普通FDY生產過程中， 冷卻條件影響纖維成形和成品性能， 條干不勻率是評價冷卻條件的重要指標。在扁平FDY的生產中， 條干不勻率這個指標在評價優化冷卻條件方面并不太重要， 重要的是絲條的扁平度、染色性能以及生產狀態。

較快的冷卻速度可保持良好的扁平度[1]， 但是， 由于低孔數扁平FDY單絲纖度大， 長寬比大， 冷卻過快會產生皮芯結構， 使纖維在拉伸過程中產生單絲破裂， 導致毛絲甚至斷頭， 染色差。而冷卻過慢又會使凝固速度下降， 晃動加劇， 扁平度變差， 影響光澤和染色均勻性。經過反復調試， 選擇側吹風速度在0.45 m/s， 風溫21～23 ℃為宜。

2.4上油

我公司FDY裝置配備油嘴和油輪兩道上油系統， 在生產普通品種時， 油輪上油均勻， 染色穩定， 張力大； 油嘴上油可降低張力， 但上油均勻性和染色易受影響。扁平型的絲條與絲道接觸面積大， 摩擦系數大， 張力比圓形纖維大得多， 111 dtex /18 f這一品種使用油輪上油時， 毛絲、 斷頭多， 生產狀態差， 消耗大， 染色后也較容易起橫條， 經反復試驗對比， 使用U型油嘴上油， 可以有效降低張力， 減少毛絲問題， 同時通過拉伸倍數、 拉伸溫度等工藝的優化， 解決染色問題。

此外， 將油劑質量分數從14%提高到15%～16%， 以提高油膜強度， 減少摩擦對絲條損傷， 并且將上油率從0.90%提高到1.0%～1.2%， 以改善絲條的抱合性與耐熱性， 減少拉伸過程中的毛絲與斷絲現象。

2.5拉伸工藝

拉伸工藝包括加工速度、 第一熱輥速度(紡絲速度)、 拉伸倍數、 第一熱輥溫度、 第二熱輥溫度等工藝條件。

加工速度越高， 產量越大， 生產效率高， 染色效果好， 但速度太高時毛絲和斷頭會增加， 必須全面權衡來確定一個合適的速度。當加工速度確定后， 總拉伸倍數(噴頭拉伸倍數與拉伸倍數的乘積)為一常數， 其中， 拉伸倍數對纖維的物理機械性能起決定性作用[3]。第一熱輥速度過低， 拉伸倍數過大， 容易產生毛絲和斷頭； 第一熱輥速度過大， 拉伸倍數過小， 絲條在熱輥表面跳動， 受熱和拉伸不勻， 造成扁平度下降， 染色降等增加。

第一熱輥為拉伸溫度， 對染色性能有較大影響， 較低的拉伸溫度有利于染色均勻， 但過低的溫度使得拉伸張力過高， 造成毛絲和斷頭[3]， 特別在生產111 dtex /18 f扁平FDY這一品種時， 單絲纖度大， 張力大， 對拉伸溫度更為敏感。第二熱輥溫度為定型溫度， 定型溫度過低， 可能會出現結晶不勻帶來的染色不勻； 定型溫度過高， 絲條在熱輥表面抖動而斷頭。

拉伸工藝中的這幾個參數相互影響， 彼此依存， 因此， 必須綜合考慮， 選擇最佳工藝匹配范圍， 經試驗， 加工速度在4 100～4 300 m/min時， 第一熱輥92 ℃， 第二熱輥138 ℃， 拉伸倍數2.60～3.00， 生產狀態好， 產品毛絲極少， 染色均勻， 光澤度理想。

2.6產品物性指標

我公司生產的111 dtex/18 f扁平FDY質量指標見表2。

表2 111 dtex/18 f扁平FDY的物性指標

3 結論

(1)111 dtex/18 f扁平FDY生產首先考慮產品的光澤度， 即要保證纖維的扁平度， 又要考慮染色性能、外觀和生產狀態， 噴絲板孔設計上長寬比大于15/1， 噴絲孔圓形排列， 組件上機初始壓力達到15 MPa以上。

(2)紡絲溫度要結合組件壓力考慮， 選用289～290 ℃， 采用油嘴方式上油， 同時， 通過優化冷卻成形工藝和拉伸工藝， 使生產狀態穩定， 產品毛絲極少， 染色均勻， 光澤度理想。

[1] 卞光明.直接紡滌綸FDY扁平絲的工藝探討[J].合成技術及應用， 2006(2)：55-57.

[2] 董紀震，趙耀明，陳雪英.合成纖維生產工藝學[M].北京：中國紡織出版社， 1995.

[3] 李允成，徐心華.滌綸長絲生產[M].第2版.北京：中國紡織出版社， 1995.

PRODUCTIONPROCESSOF111DTEX/18FDIRECT-SPUNPOLYESTERFLATFDY

TANG Xiao-ping

(Foshan Chemical Fiber Group Co.,Ltd., Foshan 528000,China)

By using melt direct spinning process route, the 111dtex/18f flat FDY is produced. When the length-width ratio of the spinneret hole is above 15/1, using the circular distribution, the spinning temperature 289～290 ℃, the nozzle tip for spin finish, the processing speed 4 100～4 300 m/min, the first hot rolls temperature 92 ℃ and the second hot rolls temperature 138 ℃, the production state is stable and the product property is excellent.

direct spinning; flat; fully drawn yarn; process

2013-03-27

唐曉萍(1973-)， 女， 重慶人， 工程師， 從事長絲工藝技術管理、 生產管理和產品開發工作。

1672-500X(2013)02-0009-03

TQ 342.21

B

10.3969/j.issn.1672-500x.2013.02.003