熔體直接紡五葉異形滌綸全牽伸絲開發(fā)的探討

郝應(yīng)超，徐春建

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇蘇州215228）

經(jīng)一定的幾何形狀，非圓型的噴絲孔紡制的具有特殊橫截面形狀的化學(xué)纖維，稱為 “異形截面纖維”。所謂異形纖維，就是把原來一模一樣的合成纖維制成截面畸形的纖維。像天然纖維那樣，使它們呈現(xiàn)三角形、星形、多葉形等，可以是異形截面纖維，也可以是異形中空纖維。異形纖維是相對于圓形纖維而言的。它是用有特殊幾何形狀的噴絲板孔擠壓出來的，使截面呈一定幾何形狀的纖維，主要包括三葉形、四葉形、五葉形、扇形、中空形等。

隨著人們的娛樂生活日益豐富，在不同的場合對穿著方面的要求也越來越高，夜禮服、演出服及色澤艷麗的裙子、襯衣等服裝也已走向大眾。因此滌綸長絲的異形纖維開發(fā)層出不窮，發(fā)展前景十分廣闊。其中五葉異形纖維就是典型代表，其所具有的獨特性質(zhì)主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 具有優(yōu)良的光學(xué)性能，但纖維無金屬般眩目的極光，而具有柔和、素雅、真絲般的光澤；因絲條的表面積增大，故相應(yīng)增加了纖維的覆蓋能力并使其透明性減小；由于截面的特殊形狀，增加了纖維間的抱合力、蓬松性、透氣性和絲條的硬挺性；減少了合成纖維的蠟狀感，使其手感更加舒適；能提高染色的深色感和鮮明性，使所染顏色更加鮮艷。用五葉纖維加工的織物最適合做縐織物，往往用來仿喬其絲綢。可以做仿毛、仿麻、針織或外衣織物。產(chǎn)品光澤柔和，手感糯滑、輕薄、挺爽。另外，因五葉形截面纖維手感優(yōu)良，保暖性好，有較強的羊毛感，而且抗起球和抗起毛，更適于制作絨類織物。特別是用其做起絨毛毯時，其絨毛既能相互纏結(jié)，又能蓬松豎立，富有立體感和豐滿厚實感。本論文就生產(chǎn)五葉異形纖維產(chǎn)品進行了相關(guān)的技術(shù)探討。

1 生產(chǎn)條件

1.1 原料

所用的PET 熔體的性能如表1 所示。

表1 PET 熔體性能指標(biāo)

1.2 主要設(shè)備及測試儀器

巴馬格公司的全流程紡絲卷繞設(shè)備： 包括SP8X 紡絲箱體、環(huán)吹風(fēng)冷卻系統(tǒng)、ACW 高速卷繞機、紡絲計量泵、油劑泵等；

YG023B 單紗強力機： 常州紡織儀器廠；

UT-5 條干均勻度儀： 瑞士Uster 公司；

MQ-20C 纖維含油率分析儀： 德國Bruker公司；

YG086C 縷紗測長儀： 常州紡織儀器廠；

PL403 電子天平： 瑞士梅特勒-托利多公司。

1.3 工藝流程

本工藝是開發(fā)83.3 dtex/36 f 五葉異形滌綸全牽伸絲。工藝流程如下：

聚合熔體→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→組件→環(huán)吹風(fēng)冷卻→集束上油→甬道→預(yù)網(wǎng)絡(luò)→第一熱輥→主網(wǎng)絡(luò)→第二熱輥→卷繞成形→檢驗→平衡→包裝

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板的設(shè)計

噴絲板是制造五葉異形纖維的關(guān)鍵部件。噴絲板的設(shè)計是否合理直接影響到五葉纖維的異形度和可紡性。噴絲板設(shè)計時主要考慮孔的形狀和布孔方式，同時噴絲孔的加工精度對于五葉異形絲的加工也很重要。

2.1.1 孔形設(shè)計

五葉異形纖維用的噴絲板的孔形呈五葉形。五葉間的夾角均為72°，葉寬相同，每葉的長寬比選擇了6 ∶1 和5 ∶1 兩種，經(jīng)試驗驗證： 長寬比5 ∶1 的可紡性更好，但五葉異形效果差；長寬比6 ∶1 的可紡性一般，但五葉異形效果好。綜合考慮，最終選擇了長寬比6 ∶1 的孔型，并不斷調(diào)試工藝，改善了可紡性。

噴絲孔每葉之間的夾角處，試驗了兩種情況，一種是沒有倒角的弧形，一種是有倒角的夾角形。弧形連接的孔加工難度小，可紡性好，易清洗，但纖維的截面形狀更接近五葉形；有倒角的夾角形連接可紡性一般，需要多次清洗，但纖維異形效果好，截面為標(biāo)準(zhǔn)的五葉形。

2.1.2 噴絲孔排布方式

噴絲板一般選擇圓形排布和菱形排布兩種方式。本公司冷卻采用環(huán)吹風(fēng)方式，圓形排布更有利，同時異形均勻度也會更好，所以本工藝采用了圓形的排布方式（噴絲孔均勻排列在示意圖1 環(huán)形虛線上）。詳見示意圖圖1。

圖1 噴絲板排布示意圖

2.2 工藝參數(shù)

2.2.1 熔體輸送溫度

對于五葉異形絲，要求熔體輸送過程中，熔體黏度降越小越好[1]。所以熔體輸送溫度不能控制太高，太高會形成較大的黏度降，影響紡絲生產(chǎn)；但輸送溫度太低會使熔體黏度相對較大，影響熔體輸送的流動均勻性，從而影響紡絲加工。所以要在保證熔體良好輸送的前提下，盡量降低熔體輸送溫度，控制熔體黏度降。可以通過降低熔體輸送管線及熱交換器的保溫?zé)崦綔囟葋斫档腿垠w輸送溫度，達到減小黏度降的目的。

2.2.2 紡絲溫度

對于五葉異形纖維，紡絲溫度的控制至關(guān)重要。可以通過紡絲溫度的調(diào)節(jié)來有效改變?nèi)垠w的流變性能，同時紡絲溫度對五葉異形絲的異形度影響也較明顯。較低的溫度有利于五葉異形度的增加，但會增加紡絲的毛絲和斷頭。在工藝調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，在紡絲溫度低于288 ℃時，注頭絲較多，升頭困難。同時組件壓力的大小也會影響熔體的流變性能，所以紡絲溫度要結(jié)合組件壓力的情況調(diào)整。較高的組件壓力可適當(dāng)降低黏度，改善熔體的流變性能[2]。本工藝就是選擇較高的組件壓力（173 bar）進行生產(chǎn)。試驗證明，在較高的組件壓力下，紡絲溫度控制在292 ℃左右較為合理。

2.2.3 冷卻條件的確定

冷卻條件對五葉異形纖維影響較大，為達到較高的異形度，五葉異形纖維要求迅速冷卻。而五葉異形纖維比表面積大，在相同的冷卻條件下，更易散熱，冷卻速度更快。但急劇冷卻將會形成皮芯結(jié)構(gòu)，使纖維在拉伸過程中容易出現(xiàn)毛絲和斷頭，同時使染色性能變差，所以應(yīng)選擇相對緩和的冷卻條件進行冷卻[1]。實際開發(fā)中我司選擇了比同規(guī)格的更小的環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓（36 Pa）。

2.2.4 上油

FDY 的上油方式分油嘴上油和油輪上油兩種。油嘴上油可有效降低紡絲張力，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，但上油均勻性稍差，會使絲條在拉伸過程中張力波動大[1]，影響纖維的內(nèi)部質(zhì)量。油輪上油，上油均勻、染色性能好，但紡絲張力大，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，工藝不易控制[1]。經(jīng)過多次試驗，最終采用了油輪上油的方式。

五葉異形絲比表面積大，與空氣和瓷件之間的摩擦力大，需要提高上油率來提高絲束之間的抱合及平滑性，以減少毛絲的出現(xiàn)。

2.2.5 拉伸工藝

對于五葉異形纖維，紡絲速度太高毛絲斷頭會增加，所以車速不宜選擇太高。當(dāng)車速確定后，拉伸主要在第一熱輥完成。第一熱輥速度過低，拉伸倍數(shù)過大，毛絲斷頭會增加；第一熱輥速度過高，拉伸倍數(shù)就小，纖維的剩余拉伸就大，染色性能和條干均勻性就會變差，同時五葉異形度就會降低。為確保染色均勻性，熱輥溫度的選擇不宜太高，試驗驗證第一熱輥溫度在130 ℃較為合適。

2.2.6 產(chǎn)品物理性能指標(biāo)

我司生產(chǎn)的83.3 dtex/36 f 五葉異形FDY 主要物理性能指標(biāo)見表2。纖維截面圖見圖2。

表2 83.3 dtex/36 f 五葉異形FDY 主要物理性能指標(biāo)

圖2 纖維截面圖

3 結(jié)論

（1）加工83.3 dtex/36 f 五葉異形滌綸全牽伸絲，既要達到后加工的織物毛直立性好，又要具有閃光效應(yīng)，還要兼顧纖維可紡性，所以噴絲板的設(shè)計很關(guān)鍵，本工藝選擇噴絲孔單葉長寬比6 ∶1、圓形排布等方式訂做噴絲板，達到很好的效果。

（2）紡絲溫度結(jié)合組件壓力通過工藝試驗來確定，在組件壓力173 bar 時，紡絲溫度選擇292 ℃較為合適。

（3）五葉異形纖維選擇油輪上油方式，通過調(diào)整工藝使上油更加均勻，產(chǎn)品染色性能好。

（4）為確保染色均勻性，熱輥溫度的選擇不宜太高，第一熱輥溫度在130 ℃較為合適。

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

[2]董紀(jì)震，趙耀明.合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M].北京: 中國紡織出版社，1994.6.