聚酯POY和DTY的結(jié)構(gòu)性能比較分析

Y.Marathe，R.Turukmane

Mukesh Patel技術(shù)管理與工程學(xué)院(印度)

人造紡織材料有多種結(jié)構(gòu)形式，如纖維和長絲紗線等。合成纖維可采用不同的紡絲技術(shù)制備。在紡絲過程中，紗線線密度、強(qiáng)度、伸長率和結(jié)晶度及紗線微觀結(jié)構(gòu)可通過后紡工序逐步改善。紗線變形是將具有規(guī)則紗線結(jié)構(gòu)的合成纖維長絲通過加捻轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁灰?guī)則膨松結(jié)構(gòu)紗線的技術(shù)。紗線變形過程可以通過使用變形機(jī)處理部分取向絲(POY)完成。拉伸變形機(jī)可采用優(yōu)化的工藝參數(shù)，如決定紗線張力的摩擦輥形狀和摩擦力大小，改變紗線的形狀。

變形在紡織品生產(chǎn)中的作用越來越重要，變形紗不僅可用于織制機(jī)織和針織時(shí)尚用品，而且在地毯、裝飾織物和各種工業(yè)用紡織品中也得到廣泛應(yīng)用。假捻和噴氣變形是最常見的紗線變形過程。變形紗賦予織物更高的膨松度、較好的尺寸穩(wěn)定性和更加柔軟的觸感。拉伸變形過程中，通過加捻、加熱和解捻，可在長絲紗線內(nèi)引入卷曲。

本文采用AALIDHRA AFT 11HS和巴馬格FK 6 M-1000假捻變形機(jī)，在優(yōu)化的加熱器溫度、變形機(jī)速度和拉伸比下，采用規(guī)格為160 dtex/144 f的聚酯POY加工拉伸變形紗(DTY)。觀測變形處理后紗線強(qiáng)度、伸長率及其他紗線性能的變化，對(duì)變形前后紗線的差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1 材料和方法

1.1 材料

以不同線密度和色度的聚酯POY為原料(表1)，在拉伸變形機(jī)上制備DTY。

表1 不同色度的試驗(yàn)用聚酯POY原料

1.2 方法

聚酯DTY采用AALIDHRA AFT 11HS拉伸變形機(jī)制備，輸送速度為1 200 m/min，主加熱器溫度為250 ℃，二級(jí)加熱器溫度為125 ℃，拉伸比為1.7，摩擦盤表面速度與絲條離開假捻器的速度之比(D/Y)為2，穩(wěn)定超喂率為4%，卷繞超喂率為6%。

2 結(jié)果與討論

POY是利用熔融紡絲機(jī)采用聚酯薄片和切片熔融制成的。在后紡過程中，對(duì)長絲進(jìn)行拉伸和熱定型，以達(dá)到預(yù)期的結(jié)構(gòu)性能，即使制備的長絲的線密度、強(qiáng)度、伸長率和收縮率達(dá)到預(yù)期。由于與全拉伸絲(FDY)相比，POY的分子取向度小，因此其強(qiáng)度和均勻性較低，無法直接用于上機(jī)織造或編織。

不同色度的POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比如表2所示。由表2可以看出，相比POY，DTY具有更高的強(qiáng)度。這一結(jié)果表明，后紡工序非常關(guān)鍵，可改變拉伸絲的強(qiáng)度。這是因?yàn)镻OY的分子取向度較低，而DTY的分子取向度較高，因此顯示出較高的強(qiáng)度。

表2 熒光白POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表3為熒光白POY與DTY的伸長率(δ)對(duì)比，其中POY長絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而顯示出較高的伸長率。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的拉伸變形機(jī)后，獲得的DTY量明顯減少，但其強(qiáng)度增大，接近POY強(qiáng)度的2倍。

表3 熒光白POY與DTY的伸長率對(duì)比

收縮率是紗線的一項(xiàng)重要性能，決定了服裝在最終使用期間的織物行為。表4為熒光白POY和DTY的沸水收縮率(α)對(duì)比。熱塑性長絲會(huì)發(fā)生收縮，以減少加工過程中產(chǎn)生的分子鏈間應(yīng)力。加熱時(shí)，分子鏈試圖通過盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)鏈結(jié)構(gòu)以獲得最大的熵，從而釋放分子鏈間的應(yīng)力，同時(shí)長絲發(fā)生縱向收縮。長絲收縮將導(dǎo)致紗線收縮。

表4 熒光白POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

表5為胭脂紅POY和DTY的強(qiáng)度對(duì)比。由表5可知，與DTY相比，POY由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而表現(xiàn)出較低的強(qiáng)度。長絲發(fā)生卷曲時(shí)，卷曲收縮表現(xiàn)為粗糙結(jié)構(gòu)長絲的縱向收縮。卷曲收縮率為伸直纖維的長度(Lg)和收縮后纖維長度(Lz)的差值與伸直纖維長度的比值。在卷曲彈性的極限范圍內(nèi)，卷曲模量用于表征DTY的伸長行為。

表5 胭脂紅POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表6對(duì)比了胭脂紅POY和DTY的伸長率。由表6可知，與DTY相比，POY長絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而顯示出較高的伸長率。

表6 胭脂紅 POY與DTY的伸長率對(duì)比

表7對(duì)比了胭脂紅 POY與DTY的沸水收縮率。研究發(fā)現(xiàn)，隨著加熱器溫度的升高，纖維分子處于可移動(dòng)狀態(tài)，并發(fā)生永久變形，使紗線具有更好的卷曲穩(wěn)定性。因更好的卷曲穩(wěn)定率和更高的卷曲頻率，卷縮堅(jiān)牢度(HCC)隨著加熱器溫度的升高而增加。

表7 胭脂紅POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

表8對(duì)比了紫堇藍(lán)POY與DTY的強(qiáng)度。試驗(yàn)清楚地顯示，第一加熱器溫度對(duì)紗線線密度、強(qiáng)度和伸長率的影響不明顯。但使用帶式加捻器系統(tǒng)生產(chǎn)的紗線的強(qiáng)度和伸長率值均高于使用盤式加捻器系統(tǒng)生產(chǎn)的紗線。同時(shí)研究還表明，后紡工序是決定長絲強(qiáng)度的主要因素。拉伸應(yīng)力和主加熱器溫度是上述因素中最常見的影響因素。與DTY相比，POY長絲分子取向度低，拉伸比小，因此強(qiáng)度較低。

表8 紫堇藍(lán)POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表9對(duì)比了紫堇藍(lán)POY和DTY的伸長率。由表9可知，POY長絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而表現(xiàn)出較高的伸長率。

表9 紫堇藍(lán)POY與DTY的伸長率對(duì)比

試驗(yàn)表明，紫堇藍(lán)DTY的沸水收縮率顯著小于POY的沸水收縮率(表10)。

表10 紫堇藍(lán)POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

3 結(jié)語

使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備參數(shù)對(duì)不同色度的POY進(jìn)行拉伸變形試驗(yàn)和加工。試驗(yàn)用POY是以約3 000 m/min的速度擠出的長絲，其分子取向度較低，因此尺寸穩(wěn)定性差，不能直接用于編織和織造。試驗(yàn)設(shè)定的拉伸變形機(jī)的拉伸比和加熱器溫度決定了紗線尺寸的變化和紗線性能。所制備的DTY可用于各領(lǐng)域，如西裝、襯衫和花式編織。拉伸輥速度促使分子發(fā)生取向，從而使紗線結(jié)晶度提高，強(qiáng)度升高而伸長率降低。加熱過程中，紗線結(jié)晶度和強(qiáng)度增至一定值后，由于固定分子數(shù)量的增加，其強(qiáng)度和結(jié)晶度開始下降，且伸長率也出現(xiàn)下降。