PTT/PET并列型復合纖維紡絲技術

2018-04-19 07:35:43

紡織科學研究 2018年4期

北京中麗制機工程技術有限公司北京 100025

1 引言

PTT/PET復合長絲是利用聚對苯二酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸乙二酯（聚酯PET）兩組份的收縮率差異，紡制出一種具有自卷曲的彈性纖維。這種復合長絲兼有錦綸的舒適手感、腈綸的膨松性、氨綸的回彈性、滌綸的高強和尺寸穩定性[1]。該纖維的織物挺括、手感柔軟、回彈性好、抗氯、抗老化，兼具PTT纖維抗污能力強和干爽等獨特性能，深受消費者青睞。

聚對苯二酸丙二醇酯(PTT)大分子存在“奇碳效應”，在分子鏈上存在三維螺旋結構，因此形成的彈性纖維具有良好的結構基礎。兩種聚酯有類似的化學結構可保證其相容性及相互間的結合力；PTT/PET雙組分復合長絲截面為并列型，經過牽伸定型后富有彈性，織物不松弛，保型性和抗皺性好，因此制作的服裝更加適合戶外運動，并且比其他同類產品更適于機洗。

2 設備特點

2.1 設備參數

見表1。

2.2 紡絲箱

由于PTT/PET雙組分復合長絲可紡溫度較窄，為更好控制紡絲工藝，故采用三箱式紡絲箱，此紡絲箱由三部分組成：PTT計量泵箱、PET計量泵箱和復合紡絲組件箱，這三個保溫箱溫度可以獨立設定。熔體分別由各自的擠壓機經熔體管路輸送到計量泵后，送至裝有復合紡絲組件的箱體中，兩種組分在噴絲孔中匯合并噴出。

對于同種聚合物，表觀粘度越大，流動性能越差。紡絲溫度的設定原則是盡量保證兩種組分在各自的紡絲箱體內有相同的流動狀態。PET采用高溫熔融，低溫紡絲；PTT采用低溫熔融，高溫紡絲，這樣可以減小PTT的降解，盡管兩種組分在箱體內溫度差異較大，但兩種組分進入到同一個復合組件時發生熱交換，PET的溫度降低，PTT的溫度升高，溫度差異有逐漸縮小的趨勢，高粘度PTT熔體的流動性能將好于低粘度PET熔體，低粘度PET 溫度過高將無法成纖。（見圖1）

2.3 噴絲板

改變纖維的橫截面形狀會影響其卷曲性。不同的纖維橫截面會對纖維的三維螺旋卷曲行為產生很大的影響，例如三角形橫截面比圓形橫截面的纖維卷曲率高[2]。這里主要研究圓孔復合纖維，選用PTT特性粘度為1.24 dl/g的切片，其噴絲板微孔尺寸為φ0.22×0.66； PET特性粘度為0.54 dl/g的切片，其噴絲板微孔尺寸為φ0.22×0.66。（見圖2）

2.4 牽伸裝置

牽伸裝置由兩組熱輥和一個導盤組成，第一熱輥將絲束加熱到玻璃化溫度，絲束在第一熱輥和第二熱輥之間進行拉伸取向，取向后的纖維強力上升，張力加大，在溫度和張力的共同作用下，纖維在第二熱輥表面迅速結晶。導絲盤起到穩定張力的作用，可以減少絲束在第二熱輥上的擺動，從而減少并絲斷頭，還有利于絲餅的成形。（見圖3）

表1 復合長絲設備主要參數

圖1 紡絲箱

2.5 上油裝置

在化學纖維生產中，纖維的上油均勻性直接影響其品質。采用油輪上油方式時，絲束與油輪之間的包角直接影響纖維的上油率，包角大，纖維上油率就高，反之則低。纖維與油輪的包角是通過分絲棒來調節的，當分絲棒與油輪并行度降低時，絲束與油輪的包角就會變得各不相同，由于包角的差異，會造成上油率的差異，上油率的差異會導致纖維與牽伸輥的摩擦力發生變化，造成纖維品質的差異。現有裝置中，分絲棒只在一端固定，分絲棒與油輪之間的平行度很難保證，即使調整平行也會經常發生變化，使得纖維上油均勻性更難控制。本項目采用分絲棒兩端固定裝置，其中一端方便開合，掛絲時打開一端，方便絲束進入；紡絲時兩端都處于關閉狀態。根據兩點定線的原理，將分絲棒調整到與油輪平行后，每束絲與油輪的包角完全一致，在生產中也不易反生變化，從而避免了因上油不勻而造成纖維品質的差異。（見圖4）

圖2 噴絲板（局部放大）

2.6 熔體管路

隨溫度變高，兩種切片的表觀粘度都變小，流動性能變好。在同樣的剪切速率下，盡管PTT切片的特性粘度較高，但其表觀粘度都基本小于0.54 dl/g的PET切片的表觀粘度，在270℃下PTT的表觀粘度也要低于290℃下PET的表觀粘度。與低特性粘度的PET切片相比，高特性粘度的PTT切片具有極好的流動性能。為了保證熔體粘度和溫度均勻，熔體管道中各級管路的剪切速率應一致，本設計中各級熔體管路直徑的選擇要保證剪切速率在10S-1左右[3]。