聚酯POY和DTY的結(jié)構(gòu)性能比較分析

Y.Marathe，R.Turukmane

Mukesh Patel技術(shù)管理與工程學(xué)院(印度)

人造紡織材料有多種結(jié)構(gòu)形式，如纖維和長(zhǎng)絲紗線(xiàn)等。合成纖維可采用不同的紡絲技術(shù)制備。在紡絲過(guò)程中，紗線(xiàn)線(xiàn)密度、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和結(jié)晶度及紗線(xiàn)微觀(guān)結(jié)構(gòu)可通過(guò)后紡工序逐步改善。紗線(xiàn)變形是將具有規(guī)則紗線(xiàn)結(jié)構(gòu)的合成纖維長(zhǎng)絲通過(guò)加捻轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁灰?guī)則膨松結(jié)構(gòu)紗線(xiàn)的技術(shù)。紗線(xiàn)變形過(guò)程可以通過(guò)使用變形機(jī)處理部分取向絲(POY)完成。拉伸變形機(jī)可采用優(yōu)化的工藝參數(shù)，如決定紗線(xiàn)張力的摩擦輥形狀和摩擦力大小，改變紗線(xiàn)的形狀。

變形在紡織品生產(chǎn)中的作用越來(lái)越重要，變形紗不僅可用于織制機(jī)織和針織時(shí)尚用品，而且在地毯、裝飾織物和各種工業(yè)用紡織品中也得到廣泛應(yīng)用。假捻和噴氣變形是最常見(jiàn)的紗線(xiàn)變形過(guò)程。變形紗賦予織物更高的膨松度、較好的尺寸穩(wěn)定性和更加柔軟的觸感。拉伸變形過(guò)程中，通過(guò)加捻、加熱和解捻，可在長(zhǎng)絲紗線(xiàn)內(nèi)引入卷曲。

本文采用AALIDHRA AFT 11HS和巴馬格FK 6 M-1000假捻變形機(jī)，在優(yōu)化的加熱器溫度、變形機(jī)速度和拉伸比下，采用規(guī)格為160 dtex/144 f的聚酯POY加工拉伸變形紗(DTY)。觀(guān)測(cè)變形處理后紗線(xiàn)強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及其他紗線(xiàn)性能的變化，對(duì)變形前后紗線(xiàn)的差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1 材料和方法

1.1 材料

以不同線(xiàn)密度和色度的聚酯POY為原料(表1)，在拉伸變形機(jī)上制備DTY。

表1 不同色度的試驗(yàn)用聚酯POY原料

1.2 方法

聚酯DTY采用AALIDHRA AFT 11HS拉伸變形機(jī)制備，輸送速度為1 200 m/min，主加熱器溫度為250 ℃，二級(jí)加熱器溫度為125 ℃，拉伸比為1.7，摩擦盤(pán)表面速度與絲條離開(kāi)假捻器的速度之比(D/Y)為2，穩(wěn)定超喂率為4%，卷繞超喂率為6%。

2 結(jié)果與討論

POY是利用熔融紡絲機(jī)采用聚酯薄片和切片熔融制成的。在后紡過(guò)程中，對(duì)長(zhǎng)絲進(jìn)行拉伸和熱定型，以達(dá)到預(yù)期的結(jié)構(gòu)性能，即使制備的長(zhǎng)絲的線(xiàn)密度、強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和收縮率達(dá)到預(yù)期。由于與全拉伸絲(FDY)相比，POY的分子取向度小，因此其強(qiáng)度和均勻性較低，無(wú)法直接用于上機(jī)織造或編織。

不同色度的POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比如表2所示。由表2可以看出，相比POY，DTY具有更高的強(qiáng)度。這一結(jié)果表明，后紡工序非常關(guān)鍵，可改變拉伸絲的強(qiáng)度。這是因?yàn)镻OY的分子取向度較低，而DTY的分子取向度較高，因此顯示出較高的強(qiáng)度。

表2 熒光白POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表3為熒光白POY與DTY的伸長(zhǎng)率(δ)對(duì)比，其中POY長(zhǎng)絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而顯示出較高的伸長(zhǎng)率。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的拉伸變形機(jī)后，獲得的DTY量明顯減少，但其強(qiáng)度增大，接近POY強(qiáng)度的2倍。

表3 熒光白POY與DTY的伸長(zhǎng)率對(duì)比

收縮率是紗線(xiàn)的一項(xiàng)重要性能，決定了服裝在最終使用期間的織物行為。表4為熒光白POY和DTY的沸水收縮率(α)對(duì)比。熱塑性長(zhǎng)絲會(huì)發(fā)生收縮，以減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的分子鏈間應(yīng)力。加熱時(shí)，分子鏈試圖通過(guò)盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)規(guī)鏈結(jié)構(gòu)以獲得最大的熵，從而釋放分子鏈間的應(yīng)力，同時(shí)長(zhǎng)絲發(fā)生縱向收縮。長(zhǎng)絲收縮將導(dǎo)致紗線(xiàn)收縮。

表4 熒光白POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

表5為胭脂紅POY和DTY的強(qiáng)度對(duì)比。由表5可知，與DTY相比，POY由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而表現(xiàn)出較低的強(qiáng)度。長(zhǎng)絲發(fā)生卷曲時(shí)，卷曲收縮表現(xiàn)為粗糙結(jié)構(gòu)長(zhǎng)絲的縱向收縮。卷曲收縮率為伸直纖維的長(zhǎng)度(Lg)和收縮后纖維長(zhǎng)度(Lz)的差值與伸直纖維長(zhǎng)度的比值。在卷曲彈性的極限范圍內(nèi)，卷曲模量用于表征DTY的伸長(zhǎng)行為。

表5 胭脂紅POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表6對(duì)比了胭脂紅POY和DTY的伸長(zhǎng)率。由表6可知，與DTY相比，POY長(zhǎng)絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而顯示出較高的伸長(zhǎng)率。

表6 胭脂紅 POY與DTY的伸長(zhǎng)率對(duì)比

表7對(duì)比了胭脂紅 POY與DTY的沸水收縮率。研究發(fā)現(xiàn)，隨著加熱器溫度的升高，纖維分子處于可移動(dòng)狀態(tài)，并發(fā)生永久變形，使紗線(xiàn)具有更好的卷曲穩(wěn)定性。因更好的卷曲穩(wěn)定率和更高的卷曲頻率，卷縮堅(jiān)牢度(HCC)隨著加熱器溫度的升高而增加。

表7 胭脂紅POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

表8對(duì)比了紫堇藍(lán)POY與DTY的強(qiáng)度。試驗(yàn)清楚地顯示，第一加熱器溫度對(duì)紗線(xiàn)線(xiàn)密度、強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響不明顯。但使用帶式加捻器系統(tǒng)生產(chǎn)的紗線(xiàn)的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率值均高于使用盤(pán)式加捻器系統(tǒng)生產(chǎn)的紗線(xiàn)。同時(shí)研究還表明，后紡工序是決定長(zhǎng)絲強(qiáng)度的主要因素。拉伸應(yīng)力和主加熱器溫度是上述因素中最常見(jiàn)的影響因素。與DTY相比，POY長(zhǎng)絲分子取向度低，拉伸比小，因此強(qiáng)度較低。

表8 紫堇藍(lán)POY與DTY的強(qiáng)度對(duì)比

表9對(duì)比了紫堇藍(lán)POY和DTY的伸長(zhǎng)率。由表9可知，POY長(zhǎng)絲由于具有較低的分子取向度和較小的拉伸比而表現(xiàn)出較高的伸長(zhǎng)率。

表9 紫堇藍(lán)POY與DTY的伸長(zhǎng)率對(duì)比

試驗(yàn)表明，紫堇藍(lán)DTY的沸水收縮率顯著小于POY的沸水收縮率(表10)。

表10 紫堇藍(lán)POY與DTY的沸水收縮率對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備參數(shù)對(duì)不同色度的POY進(jìn)行拉伸變形試驗(yàn)和加工。試驗(yàn)用POY是以約3 000 m/min的速度擠出的長(zhǎng)絲，其分子取向度較低，因此尺寸穩(wěn)定性差，不能直接用于編織和織造。試驗(yàn)設(shè)定的拉伸變形機(jī)的拉伸比和加熱器溫度決定了紗線(xiàn)尺寸的變化和紗線(xiàn)性能。所制備的DTY可用于各領(lǐng)域，如西裝、襯衫和花式編織。拉伸輥速度促使分子發(fā)生取向，從而使紗線(xiàn)結(jié)晶度提高，強(qiáng)度升高而伸長(zhǎng)率降低。加熱過(guò)程中，紗線(xiàn)結(jié)晶度和強(qiáng)度增至一定值后，由于固定分子數(shù)量的增加，其強(qiáng)度和結(jié)晶度開(kāi)始下降，且伸長(zhǎng)率也出現(xiàn)下降。