聚四氟乙烯長絲過濾織物的生產

陳永紅 侯曉鵬 蔡普寧 呂青臣

(陜西省紡織科學研究院，陜西西安，710038)

聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，以下簡稱PTFE)長絲是經紡絲，或制成薄膜后切割，或原纖化而制得的一種合成纖維。PTFE纖維是全氟化直鏈高聚物，國內通常稱氟綸。PTFE纖維在1953年由美國杜邦公司開發，隨后逐步實現了工業化，其具有優異的耐酸堿和耐高溫性能，是化工過濾的首選材料[1-2]。我們近期對市場進行了相關的調研，設計并開發了PTFE長絲過濾織物，產品受到了北京某化工設備企業用戶的好評，現將兩款產品的生產情況總結如下。

1 PTFE纖維的性能

物理性能。熱穩定性方面，PTFE纖維在200 ℃時加熱4 h，強度保持率為97%，在260 ℃溫度下可連續工作且性能穩定，并能承受高達290 ℃的瞬時高溫。由于PTFE纖維具有獨特的分子結構，因而在高溫下難以融化。防紫外線性能方面，PTFE纖維有很強的防紫外線性能，連續3年直接暴露在日光和大氣中，其斷裂強度僅下降2%，在室外放置15年也無老化現象。阻燃性能方面，PTFE纖維的極限氧指數在90%～95%，阻燃性能優異。

化學性能方面。PTFE纖維具有優良的耐化學性，可耐受除熔融金屬以及高溫下氟氣以外的所有已知酸、堿、鹵素及氧化劑等，可適用于腐蝕性藥品、有機溶劑用的包裝薄膜和密封管等。PTFE纖維的耐化學性較好，即使在高溫情況下也不受影響。PTFE纖維可耐煮沸的濃硝酸、濃硫酸、王水和濃堿，在各種有機溶劑中幾乎不發生膨脹現象[3-5]。

2 產品性能要求和規格設計

2.1 產品性能要求

化工生產過程中，特別是在強酸堿條件下進行反應后對不同物質及中間物的分離，雜質、水分等的去除需進行過濾，普通的過濾材料無法滿足其使用環境要求，PTFE纖維優異的耐酸堿性能成為化工過濾的首選材料。根據化工過濾使用環境過程中的要求和與使用廠家溝通的結果，以133.3 tex的PTFE長絲進行研發，且要求過濾織物經、緯向斷裂強力均不低于800 N，透氣率不大于1 200 mm/s。我們選用山東某企業生產的133.3 tex的PTFE長絲進行產品開發。長絲性能指標：斷裂強力36.2 N，斷裂強度27.7 cN/tex，斷裂伸長率3.2%。

2.2 產品規格

根據過濾織物指標要求并結合過濾使用過程要求，開發了兩款過濾織物，經、緯紗均采用133.3 tex的PTFE長絲，經密均為166根/10 cm，緯密均為72根/10 cm，織物組織分別為平紋和二上二下斜紋。

2.3 生產要求

PTFE長絲易滑移，在生產過程中除了要求張力均勻外，織機將刺環邊撐更換為橡膠邊撐，以防止邊部空隙不均勻，影響過濾精度。織造完成后不使用碼布機，而采用手工碼布，防止紗線滑移，影響空隙均勻度。

3 各工序生產要點及工藝配置

PTFE材料在靜電序列表中處于端點，容易集聚靜電，給生產帶來困難。針對此情況，我們采用ZH-K型抗靜電劑，將抗靜電劑濃度控制在3%～5%范圍內，對PTFE長絲進行噴灑并放置24 h后再使用。通過此措施可有效減少PTFE長絲在生產中集聚的靜電，提高織機開口清晰度，確保生產順利進行。

3.1 整經工序

在整經前對整個紗線通道進行檢查，對毛刺和花毛進行清理，保證整個紗線表面光滑，減少PTFE長絲在生產過程中劈絲發毛等情況。采用KY6041-1800型整經機，工藝配置原則為“低速度，大張力，防損傷，卷均勻”。根據紗線粗細，張力配置采用分層分段設置，前中后排分別為上5 cN、中6 cN、下5 cN；上4 cN、中5 cN、下4 cN；上5 cN、中6 cN、下5 cN；邊紗7 cN。為了防止損傷長絲，車速控制在100 m/min；經過預處理的PTFE長絲整經后生產正常，經軸卷繞均勻。

3.2 漿紗工序

由于PTFE長絲強力高，為非極性材料，其親水性較差，漿料無法黏附，因此漿紗工序主要是將紗線均勻地卷繞到織軸上。有效降低纖維表面比電阻和減少摩擦而產生的靜電是工藝的重點。結合纖維特性和后道工序生產要求，采用水和抗靜電劑作為漿料，500 kg水，5 kg抗靜電劑。該品種漿紗主要是利用水和抗靜電劑降低PTFE長絲的表面比電阻，在漿紗過程中對溫度控制偏低。紗線預烘溫度控制在90℃，主烘溫度控制在60℃，保證紗線有足夠的回潮率。漿紗時各區張力要適中，保證織軸卷繞密度，實現張力均勻。漿紗工藝采用“單浸雙壓，小張力，小壓力，緊卷繞，大回潮”的工藝原則。

產品在GA338-300型漿紗機上生產。漿紗機工藝：車速20 m/min，預烘溫度90 ℃，主烘溫度60 ℃，前壓輥壓力5 kN，后壓輥壓力5 kN(5 m/min)，后壓輥壓力10 kN(20 m/min)，干區張力1 200 N，卷繞張力3 200 N。

3.3 穿筘工序

采用4頁綜框生產，平紋組織和二上二下斜紋地組織穿法均為1、2、3、4順穿，平紋組織邊穿法1、2、3、4順穿，二上二下斜紋邊組織穿法為1、3、1、3；采用不銹鋼鋼筘和專用綜絲，確保上機的專件表面光滑無毛刺。

3.4 織造工序

該產品在GA1724型劍桿織機上進行生產。因為織物為長絲產品，在生產過程中容易產生掛絲疵點，因此在上機前對織機布面通道進行檢修保養，確保在織造過程中PTFE長絲的完好。遵循“低車速，小張力，晚開口”的工藝原則，減少掛絲和紗線滑移現象；將原刺環邊撐更換為橡膠邊撐，以避免織物邊部紗線滑移。

GA1724型劍桿織機主要工藝參數：車速200 r/min，采用長后梁，后梁高度970 mm，停經架125 mm×80 mm，多臂開口量34 mm、47 mm、58 mm、67 mm。開口時間310°、280°(廢邊)，綜平時綜框高120 mm。織機效率達73.2%。織造過程中主要的疵點為紗線相互摩擦后產生劈絲，針對該類疵點，我們在織機上加裝了加濕裝置，以減少紗線相互摩擦產生的靜電。考慮到引緯過程中緯向機件與纖維摩擦產生靜電，在儲緯器外加裝了加濕裝置，降低紗線摩擦后產生的靜電，減少了緯向劈絲疵點。緯向加濕裝置如圖1所示。

圖1 緯向加濕裝置

由于改用橡膠邊撐，布邊握持力度變小，造成整個布邊松弛和疵點增加。為此將原來邊紗由每筘2入調整為每筘3入，將邊紗根數由36根調整為48根，并將整體橡膠邊撐增加2個刺環，將邊撐位置靠近織口，最終解決了邊部松弛現象，邊部疵點明顯減少[6-7]。

在織造過程中，雖然在前道工序對PTFE長絲進行了預處理，但經紗在織機上往復運動摩擦還是會集聚靜電。因此，我們將含有抗靜電劑的液體霧化后噴灑在紗面上，明顯降低了由于紗線起靜電纏繞而導致的綜絲、鋼筘和織口處產生的劈絲問題。經向在織軸后加裝加濕裝置，定時給織機軸面進行加濕。經向加濕裝置如圖2所示。

圖2 經向加濕裝置

3.5 整理工序

針對過濾材料的要求和PTFE長絲的特點，坯布下機后不經過驗布機和碼布機，而采用人工碼布和修織。在修織過程中，要避免刮擦布面和人為造成的布面紗線滑移。修織完成后為了保證布面平整度，對坯布進行打卷包裝。圖3為兩種規格PTFE長絲過濾織物的實物照片。

(a)平紋

4 過濾材料的性能

依據GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》，在織物強力儀上對兩種規格的PTFE長絲過濾織物進行強力測試。依據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，在FZ-47型數字式織物透氣量儀上對兩種規格的PTFE長絲過濾織物進行透氣性能測試。測試的強力和透氣率指標如下。

項目 平紋織物 斜紋織物

經向強力/N 3 024.2 2 822.3

緯向強力/N 1 163.1 1 132.6

透氣率/mm·s-1622.3 805.9

由以上測試數據可以看出，兩種織物性能指標均達到了用戶要求。

5 結束語

通過生產PTFE長絲過濾織物我們體會到，在生產過程中應針對長絲特性和材料最終用途，在關鍵環節采取必要的工藝措施和相應的專件器材，從原料特性、工藝技術、設備專件和操作方法等方面進行分析和優化，最終才能系統地解決PTFE長絲過濾織物在生產過程中出現的問題，并整體提升PTFE長絲過濾織物的品質。開發的兩款產品經化工廠家使用，各項性能均達到了過濾要求，可替代同類型的高端進口過濾材料。