半光滌綸FDY切片含水率對長絲質量及面料性能的影響

王敏，戴偉波，施寄青，索俊偉，趙爽

(吳江佳力高纖有限公司,江蘇 蘇州 215228)

隨著經濟發展和人民生活水平的提高，人們對服裝面料的要求日益增加，如要求服裝面料光潔、平整無褶皺，垂感好等。對于長絲織造面料而言，其不勻率是影響面料性能和質量的最主要指標之一。分析化纖長絲的生產工序和流程，發現影響長絲條干不勻率的主要因素有：切片質量、紡絲溫度、冷卻條件、上油和拉伸工藝等[1]。其中衡量切片質量的最主要標準是切片含水率的多少。切片紡絲工藝流程中，第一道工序是切片干燥，即優化切片含水率。由于聚酯高分子易在紡絲過程中發生水解，使分子量降低，導致絲的質量下降，特別是單絲中若夾帶水蒸氣，易形成“氣泡絲”，造成毛絲和斷頭；紡絲中含水量的差異還可以造成染色不均[2]。因此，通過切片干燥降低含水率是紡絲前的必要工序。然而，若切片的含水率過低，切片在進入螺桿擠壓機時容易產生聚合物粘度大、分子結晶快、分子量大等情況，從而導致紡絲生產時斷頭率高，甚至無法生產[3]。因此，為了保證紡絲的高效運行以及絲的品質，切片含水率需合理優化。

影響切片干燥的因素主要是溫度和時間。溫度高則干燥速度加快、時間縮短，干燥后切片的平均含水率降低。但溫度太高，切片易粘結，大分子降解，色澤變黃，使片表面氧化，產生大量凝膠粒子，影響纖維的可紡性和物理、化學指標[4]。干燥時間取決于干燥溫度，在同一溫度下，干燥時間越長則切片含水率越低，均勻性越佳，但時間過長，聚酯大分子易降解，色澤變黃[5]。因此，為得到最佳的切片含水率，需合理優化干燥溫度和時間。

文中采用單因素法，在22.2 tex/48F半光滌綸長絲(fully drawn yarn，FDY)紡絲前準備過程中，通過對聚酯切片進行不同干燥時間和溫度的處理，得到不同含水率的聚酯切片，并分別在相同的紡絲工藝條件下紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY，探討切片含水率對滌綸FDY斷裂強度和條干不勻率的影響，通過改善切片質量提升長絲的性能和質量，提高服裝面料的平整度和染色均勻度。

1 實驗部分

1.1 原料

半消光聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，切片粘度：0.678 dL/g，江蘇恒力化纖股份有限公司生產。

1.2 實驗儀器

電熱真空干燥箱，河北隆順儀器設備有限公司制造；紡絲裝置，大連隆盛機械有限公司制造；中心吹風裝置，大連隆盛機械有限公司制造；卷繞裝置，日本TMT公司制造；微量水分分析儀，深圳冠亞水分儀儀器有限公司制造；YG020 型電子單紗強力儀，常州雙固頓達機電科技有限公司制造；USTER-IV型烏斯特條干儀，瑞士烏斯特有限公司制造；梭織布驗布機，常州安視智能科技有限公司制造。

1.3 實驗方法

1.3.1工藝流程 切片干燥→螺桿擠壓→計量泵→紡絲→冷卻吹風→絲束上油→卷繞成型。

1.3.2干燥實驗 稱取同等質量的4份半消光PET切片作為實驗樣品；將4種試樣分別放置在125，130，135，140 ℃溫度下的真空箱進行干燥處理，每隔0.5 h抽取試樣進行含水率檢測，直到切片含水率幾乎無變化，停止干燥；最后，記錄數據，得到不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關系數據，具體見表1。

表1 不同干燥溫度下切片含水率隨干燥時間變化情況

1.3.3紡絲實驗 對干燥后的切片試樣進行紡絲。由表1可知，干燥時間為4 h、干燥溫度為140 ℃狀態下的切片已充分干燥，如果繼續干燥，切片含水率降低不明顯，且容易變黃。因此，選擇4份干燥4 h的切片樣品在相同紡絲條件下進行22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲實驗，并對紡絲得到的4種滌綸FDY進行斷裂強度和條干不勻率檢測，得到不同切片含水率下紡制滌綸FDY的斷裂強度和條干不勻率數據。實驗紡絲溫度設定為290 ℃。

1.3.4面料平整度的測試評價 對4種滌綸FDY試樣按同樣織物經緯密、織物經緯向規格和織物組織結構進行織造，分別得到4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4。根據AATCC 124—2014美國標準，采用AATCC評級觀測板對所織造的面料進行平整度評級[6]。

1.3.5面料染色均勻性的檢測評價 面料的染色均勻性影響因素主要是色橫檔、色變檔以及色檔等布面疵點。對面料進行檢驗時，采用四分制判定扣分標準：小于8 cm，扣1分；大于等于8 cm且小于16 cm，扣2分；大于等于16 cm且小于24 cm，扣3分；大于等于24 cm，扣4分。對采用4種試樣得到的4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4，進行染色均勻性質檢，每塊面料量取10 m進行檢驗，并按以下公式計算每100 m2分值K，進行比較。

式中：S為每塊面料所量取試樣檢驗物總和分數；Lm為所檢驗的試樣長度；Lw為試樣寬度。

2 結果與討論

2.1 干燥溫度與干燥時間對切片含水率的影響

根據表1繪制不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關系，具體如圖1所示。由圖1可知：①隨著干燥時間的增加，切片含水率不斷降低，且下降速度由快變慢，并逐漸趨于平緩。這種現象發生的原理是：切片含水量是由兩部分構成的，即自由含水量和平均含水量。自由含水量為表面吸附水和內部結合水，較易脫除，而平均含水量由于滲透于切片內部，以氫鍵的方式與切片結合，則不易脫除[7]。自由含水量遠大于平均含水量，所以干燥初始，自由水分快速脫除，其后緩慢脫除平均水分；②不同干燥溫度下，4種切片試樣經過相同干燥時間后，切片含水量由大到小依次為試樣1>試樣2>試樣3>試樣4。干燥4 h后，試樣1與試樣4的含水量相差50 mg/L，差別較明顯。由此說明，干燥溫度越高，切片含水率下降越快，充分干燥時間越短。當干燥溫度為140 ℃狀態時，切片在4 h時達到充分干燥。如繼續干燥，切片則容易變黃，聚酯大分子開始降解。

圖1 不同干燥溫度下切片含水率與干燥時間的關系Fig.1 Relationship between moisture content and drying time under different drying temperature

2.2 切片含水率對滌綸FDY斷裂強度的影響

干燥時間達到4 h時，不同切片含水率試樣紡絲得到的長絲斷裂強度關系如圖2所示。由表1和圖2可知，4種切片試樣紡制的長絲，其斷裂強度隨著切片含水率的降低而呈現增長趨勢，但增長的幅度越來越小。由于切片含水率減少，使得聚酯大分子降解減少，因此紡絲成形度好，斷裂強度也得到了提高。而當含水率降低速度越來越慢、降低量越來越少時，長絲的斷裂強度則增加緩慢。說明長絲的斷裂強度與切片含水率呈正比。

圖2 不同切片含水率試樣紡絲得到的斷裂強度Fig.2 Breaking strength of sample spinned with different moisture content

2.3 切片含水率對滌綸FDY條干不勻率的影響

干燥時間達到4 h時不同切片含水率試樣紡制得到的長絲條干不勻率關系如圖3所示。由表1和圖3可知，4種切片試樣紡制的長絲，其條干不勻率隨著切片含水率的降低呈現先減小后變大的趨勢。采用試樣3紡制的長絲，即切片含水率為30 mg/L時，滌綸FDY的條干不勻率最低，長絲均勻度最佳。說明含水率在一定范圍內，滌綸FDY的條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，含水率的減少降低了聚酯分子的降解，切片特性黏度提高，紡絲成形好，長絲均勻度好，質量穩定。而當切片含水率超過一定范圍后，含水率過低使切片特性黏度變大，紡絲易出現斷頭，甚至紡絲困難等，條干不勻率提高，長絲穩定性變差，從而影響絲的質量。

圖3 不同切片含水率試樣紡絲得到的條干不勻率Fig.3 Dried irregularity of samples spinnd with different moisture content

2.4 切片含水率對面料平整度的影響

服裝外觀的平整度(無需熨燙或少熨燙)是服裝易護理功能的重要標志之一。為了使面料更加平整，需對平整度進行嚴格把控[8]。對于長絲織造面料，其長絲的條干均勻度，即纖維長度方向上的粗細變化程度是影響面料平整度的主要因素之一。

對上述4種滌綸FDY試樣織造得到的4種面料采用AATCC評級觀測板進行平整度評級，得到相應的測試結果，具體如圖4所示。

圖4 4種面料的外觀平整度Fig.4 Apparent smoothness of four types of fabric

由圖4可以看出，4種面料的外觀平整度級別均在3級以上，但面料3的平整度比其他略高，即試樣3紡制的滌綸長絲織造面料的平整度更好。說明切片含水率的合理優化使條干不勻率降低，改善了長絲的粗細變化程度，提高長絲均勻度，從而提升了織造面料的平整度。

2.5 切片含水率對面料染色性的影響

針對染色后面料染色均勻性，對4種面料進行質檢評分，得到每塊面料的K值，具體見表2。

表2 4種面料K值

由表2可以看出，面料3的染色疵點最少，染色均勻性最好。說明切片含水率的合理優化改善了長絲條干均勻度，從而改善了面料染色均勻性。當切片含水率為30 mg/L時，采用其紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY條干均勻度最佳，纖維長絲粗細均勻，用其織造的面料，染色后布面顏色均勻，無色檔、色差。

3 結語

1)滌綸長絲的斷裂強度與其采用的切片含水率呈正比，但隨著切片含水率的降低，長絲斷裂強度的提高速率呈下降趨勢。

2)切片含水率在30～67 mg/L范圍內，22.2 tex/48F的滌綸長絲條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，但當切片含水率小于30 mg/L時，條干不勻率隨著切片含水率的減少而增加。

3)在紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲過程中，綜合比較4個試樣的斷裂強度和條干不勻率，選擇試樣3，即切片含水率為30 mg/L時，條干不勻率最低，且斷裂強度得到一定的保證。為控制切片含水率在30 mg/L，干燥溫度和干燥時間分別為135 ℃與4 h時最合理。

4)采用切片含水率為30 mg/L紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY織造的面料，其面料平整度最佳，染色均勻性最好。