常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條生產工藝的探討

鄭賢芳，冷雷田

(鎮江南山化纖有限公司，江蘇 鎮江 212003)

目前毛紡產品中，使用量較大化纖品種是滌綸毛條，但是直接制條生產的常規滌綸毛條存在染色困難，手感欠佳等缺點，其應用受到了限制。常壓陽離子可染高收縮改性滌綸毛條具有染色性好，色澤艷麗，在沸水中即可收縮近似羊毛性能，可與天然或其他化學纖維高比例混紡，通過后處理達到收縮，織物更具有毛感、凹凸感和立體感，成為新一代高仿真毛紡原料;同時可替代腈綸，具有高附加值，在化纖市場具有較強的競爭力;在混紡紗線、皺形織物、家紡產品、地毯等方面應用前景廣闊。作者采用含五單體的改性聚酯(PET)切片紡絲，使用現有的滌綸毛條生產設備，通過調整生產工藝，探討了生產常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條的最佳工藝條件。

1 試驗

1.1 主要原料及設備

常壓陽離子可染高收縮改性PET 切片:特性黏數為0.556 dl/g，熔點255℃，安徽皖維集團產;D202 油劑:日本竹本公司產;硅油:江蘇溧陽巨神化學品有限公司產。

主要生產設備:VC353 轉鼓干燥器:張家港市化工機械廠制;VD406 紡絲機、七輥牽伸機、鎮江金浪潮化纖設備有限公司制;S655 卷曲機江蘇華華倫化纖機械廠制;TT/11 直接制條機、GC14 針梳機、GC14 成球機:法國NSC 公司制。

1.2 生產工藝流程

采用改性PET 切片進行紡絲，干燥溫度130～140℃，紡絲溫度278～280℃，拉伸溫度65～67℃，拉伸倍數為3.1，得到單絲線密度3.33 dtex的常壓陽離子可染高收縮滌綸長絲束，經制條、針梳得到改性滌綸毛條，其生產工藝流程見圖1。

圖1 改性滌綸毛條直接制條工藝流程Fig.1 Flow chart of directly producing modified polyester top

表1 改性滌綸毛條主要制條工藝參數Tab.1 Process parameters of modified polyester top

1.3 分析與測試

沸水收縮率(S):在1 0 0℃沸水中處理，時間30 min，按FZ/T53003—1999 滌綸毛條標準進行測定，計算如下:

式中:L0為煮前長度;L1為煮后長度。

長度離散系數:離散系數是一組數據的標準差與其相應的均值之比，是測定數據離散程度的相對指標，其作用是用于比較不同組別數據的離散程度。采用梳片分組稱重法測定長度，組距為10 mm。

2 結果與討論

2.1 改性滌綸長絲束生產工藝

2.1.1 預結晶及干燥工藝

五單體陽離子PET 切片由于引入了第三單體親水性的磺酸基團，第四單體聚醚和第五單體高收縮改性物質，使PET 分子結構規整性遭到破壞，結構變得疏松分子間作用力減弱，改性陽離子高收縮切片的結晶速度和結晶度也較PET 低。改性切片熔點及玻璃化轉變溫度均比PET 低。因此必須控制好預結晶，干燥溫度和速度，防止切片粘結。在生產中，先把裝料轉鼓常溫冷轉30 min，慢速升溫到60℃預結晶干燥2 h，然后升溫至130℃，干燥8～10 h。

2.1.2 紡絲工藝

由于改性切片的特性黏數，熔點比常規PET切片低，因此紡絲溫度應比常規PET 紡絲溫度低。但改性切片引入了第三，第四和第五單體，減弱了大分子鏈的活動性，熔體的黏流活化能增大，熔體表觀黏度升高，熔體流動性差，熔體組件壓力大，這對紡絲成形極為不利。因此，在熔融紡絲時，可供調節的溫度范圍較窄，溫度稍低時受黏度增大的限制，而溫度高時又受分解溫度的限制［1］。實際生產中紡絲溫度比常規PET 低5～8℃，為275～280℃，見表2。

表2 紡絲溫度對長絲束質量的影響Tab.2 Effect of spinning temperature on tow quality

另外，由于改性切片中凝聚粒子較常規PET高，在正常生產中使得預過濾器及組件壓力上升較快，導致組件和過濾器的利用周期縮短。為了保證生產的正常進行，延長過濾器及組件使用周期，生產中將組件初始壓力適當降低約2 MPa。由于改性PET 結構規整性比PET 差，有利于紡絲的冷卻成形，所以紡絲采取了緩和冷卻方式，環吹風溫度23℃，速度為0.32 m/s。

2.1.3 拉伸工藝

由于改性切片玻璃化轉變溫度比PET 低，因此拉伸時，適當降低拉伸溫度。另外拉伸溫度越高，收縮率越低。這是因為纖維拉伸在超過玻璃化轉變溫度以后，大分子鏈段的活動性顯著增加，纖維結晶度增加，非晶區減少，收縮率下降。但拉伸溫度過低，在拉伸時毛絲斷頭及纏輥現象也增多。實際生產中在65～67℃溫水浴中拉伸，拉伸倍數為2.9～3.1，產品質量為最佳。

2.1.4 定型工藝

烘干而不定型工藝，就是使纖維在拉伸過程中的分子鏈高度取向態保留下來，使應力凍結在纖維內部，在以后的熱作用下，大分子應力松弛，非晶區取向大分子鏈發生解取向，使纖維發生較大的收縮［2］。因此在高收縮纖維的加工過程中，不采用熱定型工藝，而僅僅將纖維在特定溫度下烘干。正常生產中選擇烘干溫度為45～50℃。

2.1.5 絲束上油工藝

直接制條法生產毛條對長絲束的上油有著比較高的要求，如:絲束的含油率、上油的均勻性、油劑本身的平滑和抱合性能等。如果上油不符合工藝要求則會造成絲束在直接制條中產生毛粒、毛片、束狀纖維、纏輥、堵喇叭口等現象。生產中選用日本竹本油脂廠生產的毛條專用油劑外加一定比例的硅油(D202 油與硅油質量比為10∶1)以增加其平滑性，通過調整油劑的濃度，同時上油采用卷曲上下刀擠壓上油外加卷曲后空壓噴油的方法，來控制纖維的含油率。由表3 可見，將絲束的含油率控制在0.25%時，產品質量和生產工況達到最佳。

表3 絲束含油率對制條的影響Tab.3 Effect of oil content of tow on top production

2.2 直接制條生產工藝

2.2.1 制條開松區倍率控制

長絲束在切斷成條前必須把卷曲緊密的長絲束徹底開松。由于改性長絲束的強力低于常規絲束，開松區的倍率應低于普通滌綸毛條。但倍率太小長絲束得不到徹底開松，毛條中的束狀纖維會增加，毛紡紡紗中容易出現大肚子紗疵。但倍率過高，絲束容易斷絲，毛粒毛片會增加，從而影響產品質量。從表4 可見，開松區倍率控制在2.2較為合適。

表4 制條開松區倍率對毛條質量的影響Tab.4 Effect of top opening area rate on top quality

2.2.2 纖維長度離散的控制

在普通滌綸毛條生產中，離散系數沒有作為滌綸毛條質量考核指標。主要是因為在毛紡混紡過程中，滌綸毛條的加入比例一般較低，通常低于30%，長度離散系數對生產的影響不大，通常滌綸毛條的長度離散系數控制在15%左右。由于改性滌綸毛條在紡紗上通常是高比例混紡生產，纖維長度離散系數最好向羊毛接近(羊毛纖維長度離散系數一般為30%～40%)。而在直接制條生產中控制纖維長度離散系數通常有兩種方法:一是采用螺旋等長刀輥外加喂入橫動裝置，通過變換不同尺寸的凸輪，改變喂絲橫向移動距離，從而改變絲束進入刀輥的角度，切斷成不同長度的纖維，從而改變離散系數;二是通過定制不同間距的不等長刀輥，從而制得不同長度離散系數的纖維。然而長度離散系數越大，毛條中低于30 mm 長的短絨纖維含量就會越高，毛紡生產中的落毛和紗線中的毛羽會增加。試驗表明，生產改性滌綸毛條的長度離散系數控制在20%～25%較好。

2.2.3 制條條重

改性陽離子高收縮滌綸長絲束，制條時比較蓬松，抱合性能差，生產中易纏羅拉，堵塞喇叭口，且易斷條。適當降低條重，改善了毛條的加工狀態。在生產改性滌綸毛條時，條重控制在17～19 g/m，較好。

2.2.4 制條速度

為了保證產品質量，采取了適當降低制條速度，針梳成球速度為240～250 m/min。針梳機各道要盡量減輕定量，以減少梳理時的摩擦阻力，同時注意針梳機的自調勻整效果，確保喂入總重為130～140 g/m。常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條比PET 毛條強力低，針梳機前羅拉與第一塊針板之間的距離也應適當減小，以減少斷條。

2.3 改性滌綸毛條產品質量

從表5 可看出，改性滌綸毛條質量達到了普通滌綸毛條一等品規定的質量指標。

表5 改性滌綸毛條質量指標Tab.5 Quality index of modified polyester top

3 結論

a.采用改性PET 切片經紡絲，直接制條，通過生產工藝調整，可在現有滌綸毛條生產設備上，生產常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條。

b.紡絲時紡絲溫度比普通滌綸毛條低5～8℃，在65～67℃水浴中拉伸，拉伸倍數為2.9～3.1，不經熱定型，烘干溫度為45～50℃，適當改變上油方式，增加絲束的上油率和上油的均勻性。

c.制條工藝中控制制條開松區倍率為2.2，長度離散系數為20%～25%，條重為17～19 g/m，制條速度240～250 m/min，生產的常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條的沸水收縮率達到48%。

［1］秦偉明.改性陽離子短纖維紡絲加工工藝研究［J］.合成纖維工業，1999，22(3):47－49.

［2］楊勝利，霍英.高收縮滌綸短纖維生產工藝探討［J］.合成纖維工業，2001，24(2):50－52.