32頭直紡細(xì)旦滌綸FDY生產(chǎn)工藝探討

徐翔華

(江蘇新民紡織科技股份有限公司，江蘇蘇州215228)

隨著滌綸長絲產(chǎn)業(yè)競爭的日益激烈，多頭紡技術(shù)已成為發(fā)展的必然趨勢，從8頭、12頭到16頭、20頭、24頭，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了32頭紡。

隨著紡絲頭數(shù)的增加，紡絲位距逐漸增大，絲條易產(chǎn)生各種不勻，會對成品絲的質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。因此，一般32頭紡絲設(shè)備多用于生產(chǎn)常規(guī)品種(單絲線密度大于1.0 dtex)。在32頭側(cè)吹風(fēng)紡絲設(shè)備上生產(chǎn)細(xì)旦滌綸長絲時，除了斷頭等不易控制的因素外，最主要的難點(diǎn)是染色問題:一是本身側(cè)吹風(fēng)窗更寬，側(cè)吹風(fēng)的不穩(wěn)定性對細(xì)旦長絲的條干均勻度影響尤為嚴(yán)重;二是32頭紡更易引起絲條間沿紡程上的張力不勻、受熱不勻，在采用敏感染料染色時，極易出現(xiàn)條紋及深淺色。作者以55.6 dtex/72 f的滌綸FDY為例，對采用32頭側(cè)吹風(fēng)紡絲設(shè)備生產(chǎn)細(xì)旦滌綸長絲的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

半消光聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔體:特性黏數(shù)為0.675 dL/g，江蘇新民科技股份有限公司產(chǎn);F-1048油劑:日本竹本公司產(chǎn)。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備

紡絲裝置:北京中麗制造的側(cè)吹風(fēng)紡絲箱體和紡絲機(jī);卷繞裝置:日本 TMT公司 AtiⅡ-615MR/32型卷繞機(jī)。

1.3 工藝流程

32頭側(cè)吹風(fēng)直紡細(xì)旦滌綸FDY長絲生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 32頭直紡細(xì)旦滌綸FDY生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Flow chart of 32-end direct-spun fine-denier PET FDY production

1.4 測試

拉伸性能:采用常州紡織儀器廠有限公司制造的SK-II型強(qiáng)伸儀，按GB/T 14344—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

條干不勻率:采用瑞士烏斯特公司制造的Uster-IV型條干儀，按GB/T 14346—1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

含油率:采用中性皂液洗滌法，按 GB/T 6504—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

染色均勻性:采用無錫宏成的HC2000噴射式染色試驗(yàn)機(jī)，常州紡織儀器廠D65標(biāo)準(zhǔn)光源箱，9級標(biāo)準(zhǔn)灰卡，按GB/T 6508—2001標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 紡絲工藝

2.1.1 紡絲溫度

紡絲溫度直接影響熔體黏度，同時還對熔體細(xì)流的冷卻固化效果、初生纖維的結(jié)構(gòu)以及拉伸性能都有很大影響［1］。紡絲溫度過低，熔體流動性差，飄絲、斷頭現(xiàn)象明顯;紡絲溫度過高，則會引起彎頭、并絲、粘板現(xiàn)象。在生產(chǎn)細(xì)旦長絲時，應(yīng)該適當(dāng)提高紡絲溫度，以增強(qiáng)熔體的流動性能。另外，必須考慮32頭紡噴絲板面2合1的特點(diǎn)，選擇合適的紡絲溫度。在生產(chǎn)55.6 dtex/72 f長絲時，選擇紡絲溫度為293℃，生產(chǎn)正常，滿卷率高，無飄絲、并絲、粘板等異常現(xiàn)象。

表1 紡絲溫度對紡絲工況及纖維性能的影響Tab.1 Effect of spinning temperature on production condition and fiber properties

2.1.2 紡絲組件

32頭紡采用16個杯形雙通道組件，杯形紡絲組件結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，與傳統(tǒng)單通道分纖法相比，組件內(nèi)兩部分熔體互不干擾，不存在因?yàn)榻M件內(nèi)壓力不勻?qū)е碌木€密度異常。使用2合1噴絲板，噴絲板上共有144個圓孔，生產(chǎn)時，分成兩個絲束。在生產(chǎn)細(xì)旦長絲時，應(yīng)適當(dāng)提高組件壓力，提高過濾效果、勻化熔體。從表2可知，在生產(chǎn)55.6 dtex/72 f長絲時，當(dāng)組件壓力為15～17 MPa，組件的上機(jī)成功率及可紡性最好。組件壓力過高時，漏漿嚴(yán)重且使用周期短;組件壓力過低時，上機(jī)成功率差，發(fā)生滴漿、注頭現(xiàn)象。

表2 組件壓力對組件上機(jī)成功率及可紡性的影響Tab.2 Effect of spinpack pressure on success rate and spinnability

2.1.3 冷卻條件

細(xì)旦長絲初生纖維比表面積大，易于散熱，因而熔體細(xì)流的凝固點(diǎn)上移［2］。另外，比表面積大，細(xì)旦絲絲束與空氣的摩擦力大，初生纖維在張力作用下具有較高的結(jié)晶度和取向度。因此，必須使用緩和的冷卻條件。

在實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)槭请p通道、2合1板面的紡絲組件，實(shí)際紡絲狀態(tài)類似于111.2 dtex/144 f的長絲，絲束密集。側(cè)吹風(fēng)速度低，穿透能力不夠，冷卻效果不好;速度高，側(cè)吹風(fēng)紊流引起的絲條晃動嚴(yán)重影響纖維的染色性能。成品絲染色M率一直低于90%。試驗(yàn)表明:在噴絲板下方使用平板式橫向整流器，可改善冷卻吹風(fēng)效果。

使用橫向整流器可使絲束的冷卻過程均勻化，有效抑制了紡絲過程中毛絲、斷頭現(xiàn)象的出現(xiàn)［3］。通過試驗(yàn)(見表3，表4)，設(shè)定側(cè)吹風(fēng)速度0.55 m/s，選用3 組(24 層，高度21 cm)橫向整流器，生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，毛絲、斷頭少，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，染色性能好。

表3 整流器對生產(chǎn)狀態(tài)及纖維染色性能的影響Tab.3 Effect of rectifier on production status and dyeing properties of fiber

表4 側(cè)吹風(fēng)速度對生產(chǎn)工況及產(chǎn)品質(zhì)量的影響Tab.4 Effect of cross air blow speed on production condition and product quality

2.1.4 集束上油

生產(chǎn)中采用適合細(xì)旦絲生產(chǎn)的新型“一”字孔油嘴。與傳統(tǒng)的圓孔油嘴相比，其特點(diǎn)是先上油，后集束。上油時，絲束均勻平鋪在油嘴“一”字孔前方，效果類似油輪上油，能夠更好地保證上油的均勻性。

從表5可見，在紡制55.6 dtex/72 f時，使用新型“一”字孔油嘴上油生產(chǎn)細(xì)旦長絲時，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于使用傳統(tǒng)圓孔油嘴，接近油輪上油的效果且兼顧了生產(chǎn)狀態(tài)。

表5 不同上油方式對生產(chǎn)工況及纖維性能的影響Tab.5 Effect of oiling method on production condition and fiber properties

2.2 生頭工藝

32頭紡采用4熱輥拉伸，且熱輥繞圈數(shù)均有所降低。故而生頭工藝的設(shè)定有所不同。隨著紡絲頭數(shù)的增加，要求提供給吸槍的壓縮空氣壓力越高，一方面適當(dāng)提高進(jìn)氣壓力至8～9 MPa，另一方面適當(dāng)降低生頭速度，以此彌補(bǔ)壓縮空氣的不足。適當(dāng)降低GR1，GR2低速，有利于整個生頭速度的降低，低速時生頭、掛絲的絲條張力容易控制，便于生頭。

由于32頭絲路較寬(是16頭紡的2倍)，受熱輥長度限制，熱輥繞圈數(shù)均有所減少(定形輥4.5圈，比16頭、20頭紡少2圈)。一般來說，16頭，20頭紡生頭拉伸倍數(shù)為3.0～3.2;在32頭紡生頭時，生頭拉伸倍數(shù)需增至3.6左右為宜。

另外，相比普通16頭、20頭的卷繞頭來說，32頭卷繞頭的掛絲動作要繁雜的多，在生頭掛絲過程中，絲條各部分的張力控制也相對困難許多。經(jīng)過多次調(diào)試，生產(chǎn)55.6 dtex/72 f細(xì)旦絲的生頭工藝設(shè)定為:GR1650 m/min;GR22 350 m/min，此工藝下生頭成功率較高。

2.3 卷繞工藝

2.3.1 預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓力

預(yù)網(wǎng)絡(luò)器是模仿網(wǎng)絡(luò)噴嘴的工作原理，在絲束上打出一個個松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)，穩(wěn)定絲束間的張力，為拉伸做準(zhǔn)備。同時絲束在其經(jīng)過預(yù)網(wǎng)絡(luò)時被氣流上下拋動達(dá)到油劑被進(jìn)一步分散、勻化的效果［4］。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓力過小，會導(dǎo)致毛絲、斷頭增多。因此，生產(chǎn)細(xì)旦絲時一方面出于減少斷頭的目的，另一方面為了能更好地勻化上油效果，適當(dāng)增大預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓力到0.09 MPa，此時，生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，成品絲染色性能好。

2.3.2 紡絲速度

在實(shí)際生產(chǎn)中，制定卷繞工藝一般先根據(jù)生產(chǎn)品種確定紡絲速度(GR2速度)。FDY長絲品種的紡絲速度在4 500～4 900 m/min，隨著線密度的降低，紡絲速度需適當(dāng)降低。由表6可見，生產(chǎn)55.6 dtex/72 f細(xì)旦長絲時，紡絲速度過高，染色效果好，但生產(chǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定，很容易造成斷頭和毛絲;紡絲速度過低，生產(chǎn)狀態(tài)較為穩(wěn)定，但由于拉伸不勻，染色控制困難，強(qiáng)伸度達(dá)不到工藝要求。故選擇紡絲速度為4 600 m/min。

表6 紡絲速度對生產(chǎn)狀態(tài)和纖維性能的影響Tab.6 Effect of spinning speed onproduction status and fiber properties

2.3.3 熱輥溫度

因?yàn)?2頭紡的絲路寬度相當(dāng)于16頭紡的2倍。故而為了滿足加熱時間的需要，32頭紡設(shè)備采用4熱輥加熱進(jìn)行拉伸。拉伸溫度(GR1，GR2溫度)決定了拉伸性能的好壞，溫度過高，絲條在GR1上抖動厲害，易出現(xiàn)纏輥和毛絲;溫度過低，拉伸點(diǎn)下移，拉伸均勻性差，毛絲、斷頭多。定形溫度(GR3，GR4溫度)主要用于消除拉伸內(nèi)應(yīng)力，使成品絲結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定［5］。溫度過高，會造成絲條抖動過大而斷頭，還會造成絲束過硬，影響后道織造;溫度過低，會出現(xiàn)結(jié)晶不勻帶來的染色不勻。因此，選擇 GR1，GR2溫度為 84 ℃，GR3，GR4溫度為127℃為宜。

2.3.4 拉伸倍數(shù)

對于FDY長絲，拉伸倍數(shù)越大，拉伸越充分，纖維內(nèi)部的分子取向越高，染色性能越好。但拉伸倍數(shù)太大，會導(dǎo)致毛絲、斷頭的出現(xiàn)，嚴(yán)重時會使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。因此，在細(xì)旦纖維的生產(chǎn)中，拉伸倍數(shù)的控制顯得格外重要。一方面由于單絲線密度小，可拉伸性能差［6］，稍微高一點(diǎn)的拉伸倍數(shù)就會導(dǎo)致嚴(yán)重的毛絲、斷頭;另一方面，拉伸倍數(shù)又不能太低，否則會因拉伸不勻而導(dǎo)致成品絲襪帶染色出現(xiàn)深條紋。生產(chǎn)55.6 dtex/72 f細(xì)旦FDY時，選擇拉伸倍數(shù)為2.7，生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，成品絲無毛絲出現(xiàn)，染色均勻性好。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量

通過工藝優(yōu)化，采用較高的紡絲溫度，加強(qiáng)紡絲組件的過濾效果，采用緩和的、帶有橫向整流器的側(cè)吹風(fēng)，適當(dāng)提高預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓力，選擇合適的紡絲、卷繞工藝，在32頭直紡側(cè)吹設(shè)備上生產(chǎn)細(xì)旦滌綸FDY，生產(chǎn)狀況穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率大于97%。生產(chǎn)的55.6 dtex/72 f滌綸FDY長絲質(zhì)量優(yōu)良，染色M率大于98%，優(yōu)等品率大于95%，具體質(zhì)量指標(biāo)見表7。

表7 55.6 tex/72 f滌綸FDY主要質(zhì)量指標(biāo)Tab.7 Main quality indexes of 55.6 dtex/72 f PET FDY

3 結(jié)論

a.采用32頭常規(guī)側(cè)吹風(fēng)紡絲設(shè)備，可生產(chǎn)性能穩(wěn)定的細(xì)旦滌綸長絲。將紡絲溫度適當(dāng)提高，選用合適的組件壓力，并采用緩和的、帶橫向整流器的側(cè)吹風(fēng)條件。

b.使用適合細(xì)旦絲生產(chǎn)的油嘴及紡絲油劑，采用合適的拉伸卷繞工藝，有利于32頭紡細(xì)旦長絲的拉伸卷繞。

c.32頭紡生產(chǎn)的55.6 dtex/72 f滌綸 FDY長絲質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)良，染色M率大于98%，產(chǎn)品優(yōu)等率大于95%。

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