44 dtex/144 f超細旦大有光滌綸FDY的開發

姚 夢 元

(江蘇恒科新材料有限公司, 江蘇 南通 226300)

滌綸超細纖維通常是指單絲線密度小于0.55 dtex的滌綸長絲。滌綸超細纖維由于線密度極細，絲的剛度大大降低，絲的比表面積和毛細效應增大[1]。因而，其織物的蓬松性與覆蓋性得到提高，織物透濕性得到改善，其吸濕排汗功能優異；織物填充密度高，其保暖性較好；同時單絲強度較低有利于磨毛等后處理加工。與常規纖維相比，多孔超細旦滌綸的生產技術要求更高，難度更大[2]。超細旦化是滌綸長絲發展的一個趨勢，目前國內使用普通紡絲方法，生產單絲線密度小于0.4 dtex 的超細旦滌綸長絲仍然較少[3]。為了提高產品差別化，提升公司的盈利能力，公司采用熔體直紡大有光滌綸FDY的工藝流程開發了熔體直紡超細旦單絲線密度為0.31 dtex(即44 dtex/144 f)的大有光滌綸全拉伸絲(FDY)(簡稱超細旦滌綸FDY)產品。作者探討了紡絲溫度、無風區高度、集束位置、拉伸工藝等對超細旦滌綸FDY生產的影響，以期為同行提供參考。

1 試驗

1.1 原料

聚酯熔體：特性黏數為(0.678±0.03)dL/g，熔點為(260.5±0.2)℃，端羥基含量為(29±2)mol/t，二甘醇質量分數為(1.30±0.03)%，灰分質量分數為(0.018±0.002)%，水質量分數為0.10%，恒力石化股份有限公司產； DELIOMHENLI-106(簡稱HL-106)油劑：日本竹本油脂公司生產。

1.2 主要設備與儀器

Ati-Ⅱ614MR/24卷繞機、紡絲箱體、紡絲組件(無沙組件)：日本TMT公司制；YG 86C 縷紗測長儀、YG023B-Ⅲ 型全自動單紗強力機：常州紡織儀器廠制； USTER TESTER-5型條干測試儀：瑞士烏斯特技術公司制； MQ20核磁共振分析儀：德國Bruker公司制； HWS28型恒溫水浴鍋：上海一恒科學儀器有限公司制。

1.3 工藝流程

采用熔體直紡大有光滌綸FDY的工藝流程進行超細旦滌綸FDY的試驗及生產，其具體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 超細旦滌綸FDY的工藝流程示意Fig.1 Process flow of ultra-fine denier polyester FDY

1.4 分析與測試

線密度：其大小用dtex表示，即10 000 m長紗線的質量(g)。通過縷紗測長機測試儀取樣300 m，經天平稱重，換算成dtex。

斷裂強度及伸長率：預加(0.05±0.01)cN/dtex張力，采用全自動單紗強力機對試樣進行拉伸，直至斷裂，測得試樣的斷裂強力和伸長值，測試試樣12個，取其平均值。

條干不勻率：采用USTER TESTER-5型條干測試儀進行測試。按USTER TESTER-5型條干測試儀的操作方法，輸入線密度、捻度、捻向、實驗速度等參數后儀器會自動進行測試并出結果。

含油率：采用核磁共振的方法測試纖維中的含油率。先用已知含油量的標準試樣，利用MQ20核磁共振分析儀測定對應的核磁共振信號強度，繪出定標曲線。然后取一定量未知試樣，測試其信號強度，并與標準曲線進行比較，確定被測試樣的含油率。

沸水收縮率：在縷紗測長機上繞取25 m，并預加一定張力測其長度，之后放入100 ℃恒溫水浴鍋中煮30 min，取出晾干后再以同樣的方法測其長度，計算兩次測量長度差與第一次測量長度的比值即為產品的沸水收縮率。

網絡：取1 m長試樣，將其放入常溫水浴中，數1 m長試樣的纏結數即為網絡度。

2 結果與討論

2.1 噴絲板的設計

噴絲板是熔體直紡的關鍵部件，噴絲板對生產的穩定和產品質量起到關鍵性的作用，噴絲板設計是否合理會直接影響超細旦滌綸FDY的可紡性及生產效率[4]。在φ64 mm噴絲板上加工144個微孔，需考慮剪切速率、噴絲頭拉伸比、熔體膨化比、組件背壓及壓損等設計參數，兼顧環風冷卻條件和在用噴絲板的情況。試驗結果表明，從出絲和冷卻效果等方面進行考慮。試驗結果表明，選擇噴絲板孔徑為0.12 mm、孔深為0.4 mm，噴絲板孔呈同心圓分布生產超細旦滌綸FDY時，其生產狀況較好。

2.2 熔體輸送溫度的選擇

對于生產超細旦滌綸FDY，要達到穩定生產，均勻穩定的熔體是必不可少的。在熔體的輸送過程中，輸送溫度高熔體流動性好，但是溫度過高熔體易發生降解，從而影響熔體質量的均勻、穩定性，會導致在紡絲過程中產生斷絲、毛絲等現象；輸送溫度過低熔體降解較少，但是熔體黏度高流動性差，對熔體的均勻性也會產生影響，從而影響產品的生產。試驗結果表明，熔體輸送溫度控制在281.5～283.5 ℃ 時，有利于生產穩定。

2.3 紡絲溫度的選擇

生產超細旦滌綸FDY時，紡絲溫度的控制至關重要，同時紡絲溫度對超細纖維的影響也較為明顯。由于單絲及復絲線密度均較小，較低的或較高的紡絲溫度均會增加紡絲的毛絲和斷頭[5]。試驗結果表明，在生產超細旦滌綸FDY時，箱體溫度應控制在291 ℃附近較為合理，底部加熱器(即分布在紡絲組件周圍并且組件進行加熱的設備)溫度控制在295～305 ℃時較為合適。試驗過程中發現，當底部加熱器溫度超過315 ℃時，生產過程中易產生飄絲斷頭，且停止紡絲之后重新開紡易粘板，底部加熱器溫度低于285 ℃時，組件壓力升壓快，生產周期短。

2.4 無風區的選擇

無風區高度的選擇需要考慮噴絲頭拉伸倍數、單絲線密度、纖維單絲數、截面形狀等因素。無風區高度過高，則不易冷卻，斷絲多，可紡性差；無風區高度過低，則冷卻過快，纖維易發脆，紡絲及拉伸時易產生毛絲、斷絲。結合超細旦滌綸FDY單絲較多，線密度較小，易冷卻等特點，以及試驗情況，無風區高度為35.5～55.5 mm，環吹風風壓為26～32 Pa，相對濕度為22%～24%時生產狀況較為理想。

2.5 集束位置和上油

由于超細旦滌綸FDY單絲較多、線密度較小、比表面積大、與空氣摩擦較大、紡絲張力大，因此提高集束位置和上油率，有利于減少纖維與空氣的摩擦，從而有利于減少因摩擦而產生的毛絲、斷絲、條干不勻率變異系數值大等現象。為保證較好的上油均勻性，選用了平滑性、乳液附著性都較好的HL-106油劑和JTC-OJ160油嘴，上油率控制在1.10%左右，集束位置距離噴絲板高度控制在750～850 mm。在此條件下，產品能夠較為穩定生產，產品條干不勻率變異系數值較小，條干不勻率可以保持在1.0%以下。

2.6 拉伸工藝的選擇

拉伸是超細旦滌綸FDY初生纖維超分子結構發生重大改變并趨于完善的過程，可以提高其物理機械性能。FDY拉伸工藝主要指一熱輥(GR1)和第二熱輥(GR2)的速度、溫度[6]。GR2與GR1的速度比值為拉伸倍數，拉伸倍數過大會容易產生毛絲、斷絲，拉伸倍數過小會導致絲束拉伸不勻，產品錠間差異大。表1為不同拉伸倍數條件下，超細旦滌綸FDY產品10%強力(即伸長率為10%時的強力)的數值，由于最后6錠數值對比較明顯，因此只取最后6錠具體數值作為參考，1～18錠給出了數值范圍。結合超細旦滌綸FDY 單絲線密度小的特點，拉伸倍數控制在1.40～1.70較為合適。

表1 纖維在不同拉伸倍數條件下的10%強力 cNTab.1 10% strength of fiber under different draw ratios

GR1溫度的設定要在玻璃化轉變溫度以上。由于超細旦滌綸FDY含油率較高，GR1溫度過低，絲條水分增加，導致GR1表面溫度差異變大，從而影響染色的均勻性，在拉伸過程中也容易出現拉毛、拉斷的情況；GR1溫度過高，絲條水分蒸發快，絲束在GR1表面的抖動增大，從而增加了絲束與熱輥、絲束與絲束之間的摩擦，易產生毛絲、斷絲等現象，因此GR1溫度設定在77～80 ℃ 較為適宜。GR2溫度主要是對絲條加熱定型，對產品的沸水收縮率影響較大，需根據產品線密度及后道織造的需求來確定，由于超細旦滌綸FDY線密度較小，GR2的溫度會比一般常規品種低一些，因此，GR2溫度設定在120～125 ℃。

2.7 產品質量

通過試驗，確定了最終的生產工藝，各主要工藝參數如表2所示。

表2 主要生產工藝參數Tab.2 Main production process parameters

在表2的最終工藝條件下，生產的超細旦滌綸FDY產品各項具體質量指標如表3所示。由表3可看出，超細旦滌綸FDY產品性能優異，達到了公司企業標準的AA級。

表3 超細旦滌綸FDY質量指標Tab.3 Quality index of ultra-fine denier polyester FDY

3 結論

a. 選擇噴絲板孔徑為0.12 mm、孔深為0.4 mm，噴絲板孔呈同心圓分布生產超細旦滌綸FDY時，其生產狀況較好。

b. 均勻穩定的熔體是穩定生產超細旦滌綸FDY的必要條件，熔體輸送及紡絲溫度控制過高或過低都不利于生產，熔體輸送溫度控制在281.5～283.5 ℃ ，紡絲箱體溫度為291 ℃ 較為適宜。

c. 無風區高度為35.5～55.5 mm，環吹風風壓為26～32 Pa，相對濕度為22%～24%時，生產狀況較為理想。

d. 超細旦滌綸FDY單絲較多、線密度較小、比表面積大、與空氣摩擦較大，可適當提高上油率并選用性能較好的油劑HL-106油劑，上油率控制在1.10%左右，集束位置距離噴絲板高度控制在750～850 mm。

e. 生產超細旦纖維時，拉伸倍數過大會容易產生毛絲、斷絲，拉伸倍數過小會導致第一熱輥與第二熱輥之間絲束拉伸不勻，產品錠間差異大，拉伸倍數控制在1.40～1.70時可生產出質量較好的產品。