針織專用1.56 dtex滌綸短纖維生產工藝探討

艾寶泉，劉 波，呂初旭

(中國石化股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012)

以中國石化儀征化纖有限公司為代表的南方化纖企業，大量開發高附加值滌綸短纖維產品，其中高檔織物型針織紗專用纖維產品成為其中的佼佼者。目前1.56 dtex針織專用滌綸短纖維市場價格比同規格的棉型短纖維高400元/t，具有較高的產品附加值。但針織紗對短纖維的伸長、彈性和疵點的要求高于機織用短纖維。因此，作者通過適當調整工藝參數、規范現場作業，開發了針織專用滌綸短纖維，經濟效益顯著。

1 試驗

1.1 原料

聚酯熔體特性黏數(［η］)(0.650±0.01)dL/g，端羧基含量小于36 mol/t，二甘醇質量分數(1.2±0.3)%，熔點大于251 ℃，中國石化股份有限公司洛陽分公司產。

1.2 設備及儀器

紡絲設備由康泰斯公司成套提供，最大紡絲速度2 000 m/min;后紡設備由德國Fleissner公司提供，加工絲束總線密度可達6×106dtex，操作速度為250～270 m/min。

XQ-1B等速伸長型拉伸實驗儀:德國 TEXTECHNA FAVIMAT制;上海紡織科學研究院制YG365A型單纖維干熱收縮儀;常州紡織儀器廠制YG-321型纖維比電阻儀;太倉紡織儀器廠制XCP-1A型纖維卷曲彈性儀;上海利浦應用科學技術研究所制XQ-1纖維強伸度分析儀。

1.3 生產工藝流程

洛陽分公司短纖維裝置采用美國杜邦公司的技術，裝置的生產能力為100 kt/a，配備2條生產線，每條生產線的生產能力為150 t/d。短纖維生產工藝流程示意見圖1，其生產工藝參數見表1。

圖1 滌綸短纖維生產工藝流程示意Fig.1 Flow chart of polyester staple fiber production

表1 滌綸短纖維主要生產工藝參數Tab.1 Process parameters for polyester staple fiber

針織專用滌綸短纖維要求纖維中硬塊、僵絲、未拉伸絲等大疵點含量要低。由于在針織加工及后整理過程中無法去除該類疵點，較大的紗疵和棉結有可能造成機器停頓或者是出現針洞、針頭斷裂，對針織布面外觀造成嚴重影響。

1.56 dtex針織紗專用短纖維與機織用棉型短纖維質量標準的主要區別見表2。

表2 針織紗專用短纖維主要質量指標Tab.2 Quality index contrast of knitting yarns

1.4 分析與測試

疵點:檢測方法參見GB/T14339—2008。

染色疵點:采用手檢法，參見企業內部標準。隨機均勻取出6 g短纖維，進行開纖后，采用分散染料(染色溫度100℃，染色時間30 min)對短纖維染色，將纖維染成深藍色，烘干后稱重，按照標準逐根纖維進行挑選，擇出所有深色絲、并絲、粗纖維等異常纖維，每根異常纖維為1個手檢染色疵點。

2 結果與討論

2.1 ［η］

熔體［η］降低，聚合物的相對分子質量降低，原絲的預取向度降低，自然拉伸倍數相應增大，所以有利于后加工拉伸倍數的提高，獲得高強力的纖維。［η］過低，噴絲孔擠出成形的初生纖維在張力作用下易產生斷裂，可紡性差，所以熔體［η］應選擇適中。從表3可以看出，在生產針織紗專用短纖維時，適當降低熔體［η］有利于降低纖維的預取向度，原絲斷裂強度不勻率、斷裂伸長不勻率控制較好，結合生產實際，熔體［η］選擇0.642 ～0.645 dL/g為宜。

表3 熔體［η］對原絲質量的影響Tab.3 Effect of melt［η］on as-spun fiber quality

2.2 紡絲速度

紡絲過程中形成的染色疵點主要是由弱絲及斷絲后引起未拉伸絲及拉伸不足絲而引起的，降低紡絲速度，提高拉伸倍數可減少前紡毛絲及弱絲，從而減少后紡未拉伸絲和拉伸不足絲。但紡絲速度的提高會使絲束和卷繞各導輥摩擦力增大，原絲的斷裂強度不勻率增大，后拉伸過程中纏輥多。從表4可以看出，選擇較低的紡絲速度1 200 m/min，保持原絲一定的取向度，有利于改善拉伸狀態，提高針織紗專用料質量均勻性。

表4 紡絲速度對原絲質量的影響Tab.4 Effect of spinning speed on as-spun fiber quality

2.3 冷卻吹風條件

冷卻吹風條件是固化過程的決定性因素，影響纖維的結構和紡絲線上的各種分布。該裝置采用上部環吹下部側吹冷卻吹風工藝。上部環吹采用半密閉式環吹筒對熔體細流進行冷卻成形。由于針織專用滌綸短纖維對強度、伸長均勻性的要求較1.56 dtex機織短纖維的要求高，為此要嚴格控制熔體細流的冷卻速度及其均勻性，為保證原絲質量穩定，要求主風道風壓穩定，波動幅度由原來的±50 Pa降低至±20 Pa，且各紡絲位環吹冷卻效果偏差小。

由于紡絲速度由1 320 m/min降低到1 200 m/min后，單絲線密度變大，絲束在環吹筒的換熱效率要求提高，需要將環吹風壓提高約6%，即由1 020 Pa升到1 080 Pa，從而提高原絲內部結構的均勻性，利于紡絲加工的順利進行。從表5可知，在針織紗專用短纖維的生產過程中，采用環吹風壓為1 080 Pa進行紡絲，原絲斷裂強度不勻率、斷裂伸長不勻率較好。

表5 不同風壓所得原絲質量均勻性Tab.5 Quality uniformity of as-spun fiber at various air pressure

2.4 拉伸倍數

隨著紡絲速度由1 320 m/min降低至1 200 m/min，總拉伸倍數提高10%，由2.99提高至3.29，總拉伸倍數提高后，分子鏈沿纖維軸向排列更加規整，纖維的取向度、結晶度均得到提高，纖維內部結晶結構發展更為完善，產品質量均較理想。實際生產中后紡采用杜邦干法拉伸工藝，第一段拉伸介質為空氣浴，絲束周圍的空氣作為拉伸介質。空氣拉伸較水浴拉伸相比，拉伸過程中絲束內部產生的拉伸熱不易迅速有效地被空氣帶走，容易造成絲束局部升溫過高引起拉伸點波動，造成未拉伸絲或拉伸不足等情況。染色時，這部分纖維的顏色特別深，形成染色疵點。所以干法拉伸工藝控制拉伸點的穩定尤為重要。通過調節原絲平衡時間、集束張力、第一段拉伸倍數可以實現拉伸點位置的相對穩定。

2.5 原絲平衡時間

剛剛生產出的原絲其內部結構、預取向度、雙折射均不穩定，其變化主要是發生在存放初期的8 h，若原絲直接進行后處理拉伸，平衡時間長的纖維與平衡時間短的纖維之間的差異很大，拉伸點位置不固定，相差10～20 cm，造成同一拉伸倍數下，平衡時間短的纖維極易被拉斷，平衡時間長的纖維拉伸不充分，從而形成染色疵點。所以需要對原絲進行平衡放置，尤其是最后落桶的原絲要放置8 h，方可進行拉伸。

2.6 疵點控制

針織專用滌綸短纖維質量指標中增加了染色疵點的質量標準。為此在紡絲、拉伸過程中控制疵點含量及染色疵點的產生尤為重要。組件工況不佳、環吹風風量不足、冷卻風吹出不勻是造成疵點的主要因素，要嚴格進行工藝條件檢查及提高定期維護作業質量。在生產針織專用料時，應控制組件運行周期為30～60 d。縮短環吹筒更換周期頻次，由原來的16 d減少到14 d。

2.7 產品質量

通過工藝條件的優化，生產得到的針織專用滌綸短纖維產品質量優良，纖維的疵點含量每100 g為0.4 mg，染色疵點6 g為12個，優級品率達100%，主要指標見表6。

表6 1.56 dtex針織用滌綸短纖維產品質量指標Tab.6 Quality index of 1.56 dtex PET staple fiber for knitting

3 結論

a.機織生產線經過適當的工藝調整優化和操作管理，可以生產質量優良的針織專用短纖維。

b.降低熔體［η］和紡絲速度，提高總拉伸倍數，可以提高針織紗專用料質量均勻性。

c.提高環吹筒使用工況，嚴格定期作業，可以減少疵點產生，染色疵點(6 g)為12個，優級品率達成100%。