新型滌綸2222dtex/384f工業絲生產工藝探索

于劍平

(中國石化上海石油化工股份有限公司滌綸部， 200540)

工業化應用

新型滌綸2222dtex/384f工業絲生產工藝探索

于劍平

(中國石化上海石油化工股份有限公司滌綸部， 200540)

基于高強工業絲產品的生產工藝，對螺桿溫度、羅拉溫度、松弛率等技術參數進行優化，生產出強度≥8.00 cN/dtex、伸度中心值(17.0±2.0)%和干熱指標≤5.0%的2222dtex/384f規格的滌綸工業絲產品。

工藝優化 螺桿溫度 羅拉溫度 松弛率

在激烈的競爭環境下，市場對滌綸工業長絲不斷提出新的品種要求，以滿足在不同使用領域中體現出不同特性。粗旦滌綸工業長絲用于重量級的吊裝帶，具有織造強度損失小、重量輕、價格低、耐水、耐光、耐腐蝕等特點，用于港口、碼頭集裝箱貨物裝卸，更顯示其優越性而被廣泛應用，從而替代鋼絲和繩纜。

粗旦滌綸工業長絲經織造、瀝青涂層處理后制成的土工格柵已被廣泛應用于高速公路、鐵路的路基增強和江河湖海的防洪堤壩的加固。由于滌綸工業長絲經高溫瀝青涂層處理后，或經長時間使用后，其強度、抗蠕變性、抗老化性都遠遠超過聚丙烯、聚乙烯等材料制成的土工格柵，因此越來越多地被眾多用戶所接受，市場的份額也將越來越大。中國石化上海石油化工股份有限公司滌綸部積極開發滿足客戶要求的產品，以提高裝置競爭力。通過優化高強產品的生產工藝，對螺桿溫度、側吹風、總倍率、羅拉溫度、松弛率等工藝參數進行調整試驗，最終摸索出了1套合適的工藝，生產出符合客戶要求的產品。

1 2222dtex/384f工業長絲的技術指標

1.1 技術路線

以現裝置固相聚合增黏后的切片(特性黏度為1.060±0.020 dL/g)為原料，采用2222dtex/384f并股生產工藝，生產符合各項質量指標的2222dtex/384f滌綸工業長絲(見表1)。

絲束上油后合股的重疊性是滿足拉伸卷繞的首要條件，也是本產品生產的關鍵，直接影響到產品的物理性能。

表1 2222dtex/384f滌綸工業長絲質量指標

1.2 生產工藝流程

(1)固相聚合:大有光聚酯濕切片(PD切片)→混合料倉→預結晶料斗→固相聚合塔→高黏度切片(FD切片)。

(2)紡絲卷繞:FD切片→螺桿擠壓機→紡絲箱體→側吹風→牽伸(GR)→卷繞成型。

2 牽伸工藝條件的探索

2.1 紡絲速度

熔體細流被拉長和固化的過程，也就是纖維的結構形成和發展的過程。它是紡絲過程中流變學因素、紡程上的傳熱和高聚物結晶動力學之間相互作用的結果。取向和結晶是纖維的主要結構因素，它們對產品的質量有重要的影響［1］。

高聚物中大分子或鏈段在外力作用下沿作用力方向(纖維軸向)排列的現象稱為大分子取向。在應力場中，結構單元沿外力作用方向進行擇優排列，這種排列是大分子結構單元對外力作用的響應。由于在以后的牽伸過程中還有一次取向，故把紡絲過程中的取向稱為預取向［2］。

紡絲過程中的取向有兩種:一種是處于熔體狀態下的流動取向，另一種是纖維固化之后的形變取向。熔體的牽伸流動取向，主要受軸向速度梯度控制，所以紡絲速度高，纖維成形過程的穩定性好，且質量好。但是紡絲速度過高，絲條張力就會大幅度增加，從而導致紡絲斷頭率急劇上升。

2.2 紡絲溫度的確定

螺桿前三區溫度控制主要是起到混合熔融作用，穩定螺桿壓力，減少熔體溫度波動;螺桿后三區溫度主要是調節熔體的特性黏度，提高其流變性能［3］。由于2222dtex/384f生產時是并股絲，紡絲擠出量未發生變化，所以紡絲溫度未做調整。實際生產中，則根據高黏度切片黏度的變化來控制后三區溫度，使熔體塑化均勻，減少熱分解的可能性。最終后三區溫度控制在314～320℃時，絲束的特性黏度在0.80～0.90范圍內(見圖1)。

圖1 螺桿溫度與成品絲特性黏度關系

2.3 紡絲冷卻條件的確定

熔體紡絲成形過程中的傳熱是對流傳熱，生產中采用側吹風(QS)進行強制對流傳熱，側吹風冷卻條件是成形過程中的決定因素，使初生纖維冷卻凝固點一致，單絲內外層凝固均勻，最終使非晶區的取向度降低，未拉伸絲的取向度均勻。側吹風風速過低會造成單絲內外層凝固不均勻，使拉伸中單絲斷裂頻率高;側吹風風速過高時，由于風速與雷諾數成正比，當雷諾數增大時，成形中的絲束受到側吹風給予附加張力波動也就隨之增大，容易造成熔體破裂，觀察可發現絲束晃動加劇，單絲斷裂頻率高。所以選擇合適的風速，避免由于未拉伸絲的取向度不一致，而導致拉伸過程中的單絲斷裂。側吹風風速為30～45 m/min時，紡絲的制絲性能處于最佳狀態。

2.4 拉伸定型條件的控制

2.4.1 拉伸點溫度的影響

關于拉伸點處溫度的工藝討論已經有很多結論，初生纖維的應力－應變性質對溫度非常敏感，在拉伸過程中，為提高纖維的強度和其他機械性能，必須使結構單元(鏈段、大分子鏈、鏈束等)沿纖維軸取向。為此，要提高溫度供給結構單元以足夠的熱運動能量。實際拉伸過程還會產生熱效應，使溫度上升，使得拉伸點也會發生移動。一般設置在玻璃化溫度附近80℃左右。

2.4.2 拉伸倍率的影響

總拉伸倍率、各段拉伸倍率的配比涉及到穩定控制拉伸點和防止絲束在拉伸區域內過度結晶。拉伸點的漂移和絲束在拉伸區域內產生不必要的結晶都會產生大量的毛絲。本裝置從1GR－4GR共經歷了3級拉伸:1GR－2GR之間為預拉伸，2GR－3GR之間為一級拉伸，3GR－4GR之間為二級拉伸。并股后絲束張力增大，拉伸形變比原先困難，為了保持指標所要求的高斷裂強度要求，要適當提高拉伸倍數。拉伸倍率與原絲特性關系見圖2。從圖2可以看出，總拉伸倍率在5.85～6.05之間，絲束能保持較高的斷裂強度和較低的伸長，單絲斷裂次數最少。

圖2 拉伸倍率與原絲特性關系

2.4.3 定型條件的探索

(1)4GR溫度的控制。4GR主要起到對纖維進行熱定型作用，為了保持較低的干熱收縮率，使產品具有很好的熱穩定性，找到最佳的4GR控制溫度。當4GR溫度控制在230～236℃時，干熱收縮率控制在質量指標范圍內。而我們將4GR溫度設置為228～236℃(見圖3)。

圖3 4GR溫度與干熱收縮率的關系

(2)松弛率的調整。松弛區(4GR－5GR)，隨著纖維的結構變得規整，纖維的形變劇烈下降，拉伸作用停止。在此區內纖維不再發生形變。松弛即解取向，松弛率的大小與內應力的消除程度有很大關系，松弛使內應力大部得以消除，大分子鏈的聯結點得到加固，在很大程度上改善了纖維的品質［4］。松弛率與卷繞絲的特性見圖4。

圖4 松弛率與原絲特性關系

由圖4可以看出，隨著松弛率的上升，干熱收縮率下降，強度有所下降，最終該品種的松弛率范圍控制為2.0%～3.5%。

2.4.4 網絡器的控制

為提高絲束的抱合性，二束絲束并股后需要調節網絡器的工作壓力，以提高絲束的網絡度，當網絡器壓力提高到0.55～0.60 MPa時，由于網絡器工作室較窄，容易造成絲束碰壁而產生毛絲，所以必須適當調整絲束經過工作室的中心位置，防止絲束的分叉。

3 質量統計

試生產的產品質量及其性能指標見表2。通過數據可以看出，工藝探索獲得了成功，滿足了用戶的要求。通過表2的檢測項目可知，在控制產品斷裂強度和斷裂伸長率的同時，其干熱收縮率同樣得以有效控制且僅為3.5%。

表2 2222dtex/384f產品質量匯總

4 結語

(1)通過對并股絲道的調整，以及紡絲、卷繞工藝條件的摸索和試驗，確定了生產2222dtex/384f中收縮型滌綸工業長絲的生產工藝，并實現了批量生產。

(2)松弛率對斷裂強度和干熱收縮率有著較大的影響，但對斷裂伸長的影響不明顯。

(3)以新工藝生產滌綸2222dtex/384f工業絲，單絲斷裂和毛絲發生率相對較低，相關物試指標達到試驗目標。

［1］ 吉振坡，石相如，曲振峰．滌綸工業絲的生產現狀和發展前景［J］．河南化工，2005，22(5):10 －12．

［2］ 周松亮，周維主編．滌綸工業長絲的生產與應用［M］．北京:中國紡織出版社，1998．

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

［4］ 李旭，王鳴義．直接紡絲法制備超高強度滌綸短纖維的工藝研究［J］．合成纖維，2008(10):37－39．

Exploration on Production Process of New Type 2222dtex/384f Polyester Industrial Filament

Yu Jianping
(Polyester Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co．，Ltd．200540)

Based on the production process of high － strength industrial filament products，the technical parameters such as screw temperature，roller temperature and relaxation rate were optimized，so that the 2222dtex/384f polyester industrial filament product with strength ≥8．00 cN/dtex，extension center value(17．0 ±2．0)%and dry heat index ≤5．0%was produced．

process optimization，screw temperature，roller temperature，relaxation rate

1674－1099 (2012)04－0038－03

TQ342+.2

A

2012-03-27。

于劍平，男，1979年出生，畢業于四川大學化學纖維專業，工程師，從事滌綸工業長絲研發和生產管理工作。