熔體直紡22dtex/24f滌綸FDY的生產工藝探討

吳立平

（ 江蘇恒宿遷工業園德力化纖有限公司，江蘇宿遷 223835）

隨著經濟的發展和消費觀念的不斷變化，人們對服飾的追求越來越表現出明顯的個性化和高檔化。滌綸FDY22dtex/24f織物具有優良的柔軟手感，其織物薄，光澤柔和，透氣性、懸垂性好，具有獨特的風格。是具有高附加值的紡織原料。但該品種總旦數小，單絲纖度細，條干不均率、外觀質量及生產狀況難以控制。本文探討如何控制好22dex/24f的生產工藝條件，最終生產出質量穩定的細旦絲22dtex/24f的PET-FDY。

1 試驗

1.1 原料

PET半消光熔體由德力化纖有限公司生產，其特性粘度為0.678。

1.2 生產設備和測試儀器

熔體輸送及分配系統：德國Zimmer公司；紡絲、卷繞系統：日本TMT公司；常州YG023B單紗強力機、瑞士Uster公司UESTER5型條干儀；日本TMT公司提供的風壓儀、德國SCHMIDT公司ET2型張力儀。

1.3 工藝流程

PET熔體→熔體過濾器→增壓泵→熱交換器→靜態混合器→紡絲箱體→計量泵→DIO組件→環吹風冷卻→油嘴集束上油→預網絡器→GR1熱輥→GR2熱輥→主網絡器→卷繞成型

1.4 主要工藝參數 (工藝參數見表1-1)

表1-1 FDY22dtex/24f工藝參數

1.5 產品質量指標

產品質量指標見表1-2

表1-2 FDY22dtex/24f產品質量指標

2 生產工藝的選擇和控制

2.1 紡絲組件的選擇

選擇合適的組件可以在保證具有良好的過濾精度的同時，使通過的熔體具有較好的粘度均勻性、流變性、力學性能，并有效降低條干不勻率。組件的選擇主要包括噴絲板、壓力的選擇。

2.1.1 噴絲板的選用

噴絲板的選擇直接關系到紡絲狀態的好壞和纖維質量的優劣，如選用不當會導致生產狀況的不穩定，產品質量難于控制，生產無法進行。在∮85板上加工2*24孔，要保證出絲和冷卻效果兩方面進行考慮噴絲板的設計和加工。通過對剪切速率、噴頭牽伸比、熔體膨化比、組件背壓及壓損等設計參數的考慮，充分考慮環吹風冷卻條件和在用噴絲板的情況，選擇了合適的噴絲孔排布方式和孔徑比。選擇噴絲板孔徑為0.18mm、孔深為0.6 mm，孔圓形排布較為合適。在使用過程中出絲均勻、冷卻效果好，無粘板、并絲等不良現象。

2.1.2 組件壓力的選擇

組件是紡絲的關鍵，為保證熔體良好的擠出性能，不僅要選擇好合適的噴絲孔徑和長徑比，還要保證合適的較高的組件壓力有利于改善熔體的均勻性和流動性，并能強化過濾效果。生產滌綸FDY22dtex/24f時，采用較高的組件壓力可使熔體在組件內的瞬間溫度提高，改善熔體的流變性能，減少膨化效果和紡絲斷頭，在紡絲溫度、吐出量一定的情況下，組件的初始壓力控制在150～170Bar較為合適.

2.2 緩冷區高度的確定和緩冷器溫度的選擇

2.2.1 緩冷區高度的確定

熔體細流自噴絲孔擠出后的冷卻成形過程是影響產品結構和線密度均勻性重要過程。為了減緩熔體細流在擠出噴絲孔后的冷卻速度，一般采用緩冷方式，在噴絲板下部設置一定高度的無風區，同時設置加熱裝置保溫，使絲條的冷卻延緩，一方面使固化點下移，另一方面使大分子的冷卻速度變慢，有利于大分子鏈在固化前充分消除內應力，使纖維各部位間取向度一致，避免皮芯結構的形成，以獲得低預取向度、無結晶結構、拉伸性能良好的初生纖維。

由于22dtex/24f復絲細，熔體流量小，在常規紡絲溫度下，噴絲板板面溫度低，緩冷區高度較小時雖然可以延緩熔體細流的冷卻，條干CV值相對較好；但無風區高度太小，將影響紡絲箱體下部的保溫，使噴絲板表面溫度差異增加，生產中斷頭增多，過高的無風區可以延緩熔體細流的冷卻，但絲條成形后在進入GR1熱輥之前，初生絲的取向度極小，經過拉伸時必須采用較大的牽伸倍率才能提高成品絲的強度，會造成高倍拉伸產生毛絲纏輥。同時對絲條的冷卻也要求較高的條件：冷卻風量增大，冷卻均勻性不好控制。在 64mm與89mm無風區作以下生產對比：(其余條件相同) 具體見表2-1，通過不同無風區高度條件下的生產情況及對質量指標的影響，隨著無風區高度的的下降，斷裂伸長率在相應下降，條干不均率明顯降低，從表中可以看出，斷裂伸長CV值及牽伸過程中的運行狀況在無風區高度為79mm時最佳且生產比較穩定。

表2-1 不同緩冷區高度對FDY22dtex/24f質量指標的影響

2.2.2 緩冷器溫度的確定

熔體從噴絲孔擠出后形成熔體細流，為了控制熔體細流的冷卻過程，除了對環吹風速和無風區高度進行控制外，在噴絲板下設置緩冷器可以防止板面溫度冷卻過快，減緩纖維的結晶，選擇合適的緩冷器溫度[1],對提高可防性和降低條干不均率相當有利。為確定生產FDY22dtex/24f品種的最佳緩冷器溫度，經實驗對物理指標和可紡性的影響，具體見表2-2。

表2-2 緩冷器溫度對FDY22dtex/24f物理指標與可紡性的影響

從緩冷器溫度與產品物理指標與可紡性關系表可以看出，絲束的斷裂伸長隨溫度的增加而增加，但斷裂伸長、斷裂強度、可紡性則隨溫度的增加而存在一個最佳值，我們分析可能是隨溫度的增加噴絲板的板面溫度得到提高，紡絲條件得到改善，但當溫度超過一定范圍后熔體在噴絲孔內切力變稀，因而使得紡絲條件惡化從而可紡性變差。

2.3 冷卻成型條件

生產中采用環吹風冷卻裝置。由于FDY22dtex/24f復絲細，冷卻速率較快，同一根單絲表層和內層因冷卻不勻極易造成芯層結構。若環吹風量大，單孔絲條抖動大，條干值大。若風量小、整束絲晃動，光圈不穩定，油嘴溫度高，容易飄絲斷頭，條干值也大。經過多次試驗風壓控制在35Pa左右較好。

2.4 卷繞條件

2.4.1 牽伸溫度的確定

滌綸長絲的熱拉伸屬于均勻拉伸，大分子鏈和鏈段在拉伸作用力下沿拉伸方向上擇優排列，形成取向和結晶。使成品絲具有一定的強度和伸長。但是分子鏈和鏈段在作用力下開始活動的溫度必須高于其玻璃化溫度69℃，如果冷拉伸，鏈段處于凍結狀態，單絲表面容易破裂，內部易出現空洞，產生毛絲和斷頭，會造成拉伸不勻，增加產品的染色不勻。若GR1溫度過高，分子鏈活動能力太強，大分子取向度反而降低，產生拉伸不勻[2]。工藝嘗試在79℃、82℃、85℃、90℃下物性和外觀及染色情況的對比如表2-3：

表2-3 牽伸溫度對22dtex/24f物性、外觀及染色的影響

2.4.2 牽伸倍率的選擇

絲條的牽伸通過GR2與GR1之間的速度差值來完成，GR2速度不變的前提下，GR1速度的大小決定牽伸張力大小和外觀物性指標、染色均勻性的好壞。生產22dtex/24f，由于復絲細，若集束位置靠上，紡絲張力小，絲條進入一輥之前的張力小，初生絲條的取向度低。若提高GR1速度，可以增大絲條進一輥之前的張力，絲條在GR1上平穩運行，絲條受熱均勻。我們采取中速紡絲、低倍牽伸的工藝路線，將GR1速度提到1600m/min 以上，可以避免了牽伸比過大產生毛絲現象。一輥速度分別用1600m/min、1700m/min、1800m/min三種情況下作物性和染色對比，發現隨著車速的提高，一輥速度也要相應提高，最終速度選擇在1600～1700m/min 較合適。以下為一輥在不同的速度下，對應不同的外觀和物性指標。（GR2為4273m/min）見表2-4

表2-4 22dtex/24f FDY外觀、物性指標及染色的影響

2.4.3 定型溫度的確定

經過拉伸的絲條，一方面具有一定的取向結晶結構，另一方面內部存在一定的應力。GR2對拉伸時產生的超分子結構進一步完善和提高。升高GR2溫度，絲條在GR2進一步完善結晶結構，沸水收縮率降低。但是油劑在GR2上揮發產生結垢，絲條與結垢之間傳熱效果差，而且摩擦力增大，在GR2速度較高的情況下，單絲容易斷裂繞輥且絲束晃動較大。若GR2溫度設置過低，會造成結晶不勻、染色不勻、產品的沸水收縮率大，纖維的尺寸不穩定。在生產中，將沸水收縮率控制在一定的范圍，消除錠位之間沸水收縮率的差異尤為重要。沸水的變化會帶來染色深淺色的變化，工藝選擇GR2溫度在120～125℃，將熱輥溫度波動控制在±2℃以內，可以保證生產的正常進行。

2.4.4 預網絡、網絡壓力的影響

纖維在進入GR1熱箱之前加預網絡I/L1,可使未拉伸絲增加抱合性能，穩定因紡絲張力變化而產生的抖動，減少毛絲和斷頭，提高拉伸性能。纖維在離開GR2熱箱之后加主網絡I/L2可以降低卷取張力，使單絲抱合纏繞，可以穩定生產，有利于后道織造性能的改善。通過實驗，預網絡壓力I/L1在0.50～0.65bar、主網絡壓力I/L1在2.8bar～3.0bar之間，能夠滿足生產的需要。

3 結論

3.1 合理選擇噴絲板的孔排布方式和孔徑比是生產24頭紡22dtex/24f正常生產的關鍵；為保證產品質量，組件壓力應控制在150～170bar之間。

3.2 合理選擇緩冷區高度及緩冷器溫度，可以有效的穩定生產和改善其質量指標。

3.3 紡絲過程中進行優化冷卻可以使絲條冷卻均勻，降低絲條的條干和強伸不勻率。

3.4 合理選擇卷繞條件，牽伸溫度控制在82～85℃之間，能夠保證絲束受熱均勻，避免牽伸過程中產生毛絲，染色不均等；牽伸工藝選擇牽伸比2.35～2.59倍之間，可以得到良好的外觀和物性指標；定型溫度控制在120～125℃范圍內，絲條的染色和沸水收縮率均能得到較好的控制。

[1]郭大生，王文科．聚酯纖維科學與工程[M]．北京：中國紡織出版社，2001．

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