83 dtex/144 f滌綸POY熔體直紡生產(chǎn)工藝探討

沈惠賓，曾曉玲，闞新征

(中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司長(zhǎng)絲生產(chǎn)中心，江蘇儀征211900)

超細(xì)旦83 dtex/144 f多孔滌綸POY因孔數(shù)較多，單絲線密度小，用其織成的織物具有輕薄、柔軟，且懸垂性好等特點(diǎn)，作為仿真絲、仿毛材料，市場(chǎng)前景較好，但其生產(chǎn)穩(wěn)定性較難控制［1］。作者對(duì)超細(xì)旦83 dtex/144 f熔體直紡滌綸POY生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討，取得了較滿意的結(jié)果。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

半消光聚酯(PET)熔體:中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司產(chǎn);YC-2001TS油劑:蘇州竹本公司產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備及儀器

熔體輸送系統(tǒng)及紡絲機(jī):日本帝人公司制;熔體過濾器:日本富士公司制;Thermorex?90-5增壓泵:瑞士MAAG公司制;環(huán)吹冷卻裝置:德國(guó)巴馬格公司制;NS-612卷繞頭:日本帝人公司制。

Udter-Ⅲ型強(qiáng)伸儀、Uster-Ⅳ型條干儀:瑞士USTER公司制;DYNAFIL C:德國(guó)Textechno公司制;KANO-MAX6072型風(fēng)速儀:日本加野制。

1.3 生產(chǎn)工藝控制

超細(xì)旦83 dtex/144 f多孔滌綸POY熔體直紡的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 83 dtex/144 f滌綸POY生產(chǎn)工藝流程示意Fig.1 Flow chart of 83 dtex/144 f polyester POY production process

主要工藝參數(shù)見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板

2.1.1 噴絲板孔的分布

中心外環(huán)吹冷卻系統(tǒng)的特性是從外向內(nèi)送風(fēng)冷卻，中空的作用是留出風(fēng)逐漸衰減的位置。根據(jù)中心外環(huán)吹冷卻系統(tǒng)的特性，應(yīng)選擇中空型噴絲板孔的排列，紡制滌綸POY的噴絲板其孔在圓上呈均勻分布。因孔數(shù)較多，為防止內(nèi)圈絲條不容易充分冷卻，層與層之間噴絲孔排列應(yīng)采取交錯(cuò)分布［1］。

2.1.2 噴絲孔長(zhǎng)徑比的選擇

高速紡絲噴絲板的孔徑通常為0.15～0.30 mm，為保持熔體有一定的吐出速度，一般紡單絲線密度小的POY時(shí)，孔徑宜稍小。由于熔體在紡絲毛細(xì)管中流動(dòng)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力與毛細(xì)管的長(zhǎng)徑比成反比［2］。為防止因剪切應(yīng)力升得太高，產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象，在紡細(xì)旦絲時(shí)，噴絲孔的長(zhǎng)徑比應(yīng)盡量大，但隨著長(zhǎng)徑比的增大，噴絲板的加工及清洗難度也會(huì)相應(yīng)增加。綜合考慮，選擇噴絲孔孔徑0.17 mm，噴絲孔長(zhǎng)度0.54 mm的噴絲板。

2.2 組件裝砂量的選擇

選用金屬砂作為組件過濾介質(zhì)，組件壓力主要由組件金屬過濾砂的配比決定。為選擇理想的組件上機(jī)壓力，根據(jù)假設(shè)的組件裝砂量和組件壓力計(jì)算公式計(jì)算出預(yù)裝組件壓力，通過上機(jī)試驗(yàn)觀察實(shí)際上機(jī)組件壓力及紡絲狀況，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行裝砂量微調(diào)，選擇60～80目/150 g，40～60目/120 g的裝砂量進(jìn)行初選試驗(yàn)，結(jié)果表明:組件壓力為10.7 MPa，所紡滌綸POY的斷裂強(qiáng)度為2.55 ～ 2.65 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為114.2% ～120.4%，條干不勻率為1.40% ～1.71%。

由于斷裂伸長(zhǎng)較低，條干不勻率較高，故提高細(xì)砂比例，使用80～120目的金屬砂進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著組件裝砂量中細(xì)砂比例的增加，組件上機(jī)初始?jí)河兄鸩缴撸a(chǎn)品的斷裂伸長(zhǎng)率以及條干不勻率無明顯變化，所以生產(chǎn)中仍使用常規(guī)60～80目/150 g、40～60目/120 g的金屬砂配比組裝組件。

2.3 冷卻方式的選擇

當(dāng)風(fēng)速過小時(shí)，對(duì)于側(cè)吹風(fēng)，滌綸POY條干不勻率升高的原因在于受絲束冷卻成形室外氣流干擾的因素增強(qiáng)，以及絲條凝固速度的減慢，使凝固絲條飄移、振動(dòng)的因素增加;對(duì)于外環(huán)吹，主要是因絲條凝固的減慢，凝固絲條飄移、振動(dòng)的因素增加，條干不勻率升高。外環(huán)吹與側(cè)吹比較，外環(huán)吹受外界流干擾的因素較小;另外，外環(huán)吹冷卻系統(tǒng)所需送風(fēng)面積較小，僅是側(cè)吹送風(fēng)面積的30%左右，因冷卻效果較好，所需風(fēng)速小，比側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能，約80%以上。因此選擇外環(huán)吹風(fēng)冷卻，且將風(fēng)筒高度確定為16 cm。

2.4 環(huán)吹風(fēng)壓的選擇

紡細(xì)旦絲時(shí)要求風(fēng)速均勻、溫和。減小風(fēng)速不勻，可適當(dāng)降低固化位置，減小絲束抖動(dòng);但風(fēng)速過小，受外界環(huán)境風(fēng)的干擾增大，條干不勻率增大。從表2可看出，選擇風(fēng)壓17，22 Pa時(shí)，滌綸POY條干不勻率較小，但生產(chǎn)中斷頭較多，因此實(shí)際操作時(shí)按25～28 Pa的風(fēng)壓進(jìn)行生產(chǎn)。

表2 風(fēng)壓對(duì)滌綸POY條干不勻率的影響Tab.2 Effect of air pressure on yarn irregularity of polyester POY

2.5 集束位置及上油率

超細(xì)旦纖維比表面積較大，紡絲時(shí)和空氣摩擦阻力大，宏觀表現(xiàn)出紡絲張力高。提高集束位置可以減少絲條與空氣的摩擦力，降低紡絲張力，提高絲束的穩(wěn)定性，使條干不勻率下降。單絲越細(xì)，集束位置宜越高。一般當(dāng)絲條溫度降到60℃下即可集束。通過試驗(yàn)對(duì)比選擇集束高度700 mm，見表3。

表3 集束位置對(duì)滌綸POY條干不勻率的影響Tab.3 Effect of collection position on yarn irregularity of polyester POY

采用外環(huán)吹冷卻方式時(shí)，油嘴必需與環(huán)吹風(fēng)筒中心線保持前后、左右位置一致，導(dǎo)致油嘴的調(diào)節(jié)范圍很小，絲束是垂直狀態(tài)進(jìn)入油嘴的，有可能與油嘴接觸不良，導(dǎo)致POY上油不足。為了讓絲束與油嘴之間形成一定的張力，保證較好的上油效果，油嘴下導(dǎo)絲鉤向內(nèi)縮進(jìn)，這樣絲在油嘴和導(dǎo)絲鉤之間形成一個(gè)約15°的向內(nèi)的角度，解決了上油不足的問題。根據(jù)83 dtex/144 f POY的品種特點(diǎn)，確定纖維最終上油率為0.45%。

2.6 卷繞速度的選擇

因卷繞頭設(shè)計(jì)最低速度不能低于2 495 m/min，綜合考慮實(shí)際生產(chǎn)情況和試驗(yàn)結(jié)果，初步確定紡絲速度為2 530 m/min。根據(jù)用戶要求為了增加產(chǎn)品的斷裂伸長(zhǎng)率，紡絲速度最終調(diào)整至2 495～2 500 m/min，對(duì)應(yīng)83 dtex/144 f滌綸POY斷裂伸長(zhǎng)為115.9% ～120.0%。

2.7 產(chǎn)品質(zhì)量主要指標(biāo)

在生產(chǎn)工藝條件下，熔體直紡超細(xì)旦83 dtex/144 f滌綸POY主要物理指標(biāo)見表4。

表4 83 dtex/144 f滌綸POY主要物理指標(biāo)Tab.4 Physical index of 83 dtex/144 f polyester POY

由表4可見，83 dtex/144 f滌綸POY產(chǎn)品的主要物理指標(biāo)達(dá)到較理想的水平，產(chǎn)品經(jīng)用戶使用，能達(dá)到加工要求。

3 結(jié)論

a.在帝人公司紡絲設(shè)備上，改用中心外環(huán)吹冷卻方式生產(chǎn)多孔細(xì)旦滌綸POY，產(chǎn)品均勻性有明顯改善，且生產(chǎn)穩(wěn)定，節(jié)能降耗。

b.熔體直紡生產(chǎn)83dtex/144 f滌綸POY的最佳工藝條件為:紡絲溫度為289～291℃，噴絲板孔徑0.17 mm，長(zhǎng)度0.54 mm，但組件裝砂量為60～80目/150 g，40～60目/20 g，采用外環(huán)吹風(fēng)冷卻，風(fēng)壓25～28 Pa，油嘴高度700 mm，上油率0.45%，所紡滌綸 POY 斷裂強(qiáng)度2.55 ～2.65 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率115.9% ～120.0%，條干不勻率1.4% ～1.6%。

c.該試驗(yàn)為其他生產(chǎn)線的改造提供了依據(jù)，但產(chǎn)品的條干不勻率仍偏高，有待進(jìn)一步改善。

［1］闞新征.熔體直紡單板細(xì)旦滌綸POY 35 dtex/384 f生產(chǎn)工藝［J］.合成技術(shù)應(yīng)用，2012，27(3):38 －41.

［2］李允成，徐心華.滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)［M］.2版.北京:中國(guó)紡織出版社.1994:165.