265 dtex/288 f POY生产工艺探讨

2011-10-30唐荣盛谭礼军陈永升

化纤与纺织技术 2011年3期

唐荣盛,谭礼军,陈永升

(广东开平春晖股份有限公司,广东开平 529300)

随着人民生活水平的提高，人们对服装的舒适性和美观性有了更高的追求。因此，市场上对仿真丝的需求促使国内化纤厂家从生产常规丝向多孔细旦涤纶长丝、异型丝等差别化纤维转型。其中166.7 dtex/288 f规格的DTY具有f数高、单丝纤度小的特点,其织物具有优良的悬垂性和回弹性，且手感柔软、风格饱满，主要用于生产高档服饰，有较好的市场前景。我厂曾尝试过用加弹后83.3 dtex/144 f DTY卷绕前并股方法生产166.6 dtex/288 f DTY，但生产成本较高。如前纺能生产单股265 dtex/288 f 规格POY，则能大大降低生产成本，提高生产效率。为此，我们曾尝试使用普通侧吹风装置生产该规格POY，但因侧吹风的均匀性差且环境风干扰大，生产过程中极易出现并丝现象，严重影响产品质量。

从市场需求和企业效益出发，我厂通过增设环吹风筒(EVO)和调整纺丝工艺，采用熔体直接纺工艺路线，成功生产出265 dtex/288 f细旦涤纶POY，条干CV值达到1.1%以下。本文从纺丝工艺、组件组装工艺、风筒冷却等方面就生产265 dtex/288 f POY的关键技术进行探讨。

1 实验

1.1 原料

本公司聚合提供的熔体，特性黏度η为卷绕前 0.665 dL/g。

德国双S公司的L-160型POY油剂。

1.2 设备和仪器

设备：聚合部分采用依文达技术；纺丝部分是西门子和Barmag公司设计提供的设备；Barmag公司设计的EVO风筒。

仪器：强伸仪是瑞士Uster公司TENGSORADID3型；条干仪是瑞士Uster公司TESTER3型。条干测试条件：速度200 m/min，时间5 min。

1.3 工艺流程和工艺条件

1.3.1 工艺流程

聚酯熔体→熔体输送泵→过滤器→增压泵→熔体冷却器→熔体分配管→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→外环吹风→集束上油→预网络器→导丝盘→卷绕成形→平衡→POY后加工

1.3.2 工艺条件

主要工艺参数如表1。

表1 主要工艺参数设定

2 结果与讨论

2.1 喷丝板及组件工艺的选择

2.1.1 喷丝板的设计

喷丝板的孔径大小会直接影响单丝喷丝成形。如喷丝孔孔径太大，会导致喷丝板拉伸倍数偏高，单丝容易断裂；长径比太小则会造成剪切速率太小，熔体在喷丝板边上形成漫流，导致吐丝不稳定、容易断头。适当的增加长径比，有利于熔体弹性松弛过程的完成，提高可纺性。高速纺的长径比一般要大于2.0[1]，但太大的长径比会使喷丝板的制造和清洗成本增加。喷丝板的长径比对纤维物理指标和可纺性的影响见表2。根据试验情况，我们选择了孔径为0.15 mm，孔径长度为0.5 mm(即长径比≥3)的喷丝板，经过批量生产，证明可纺性良好。

因265 dtex/288 f规格POY喷丝孔数量特别多，孔间距相对较小，故喷丝孔的排列分布非常重要，既要保证冷却风吹到每根单丝，让内、外单丝均匀地冷却，又要考虑风的走向，减少冷却风在中心丝条处叠加形成共振而导致并丝。我们试用过菱形和环形两种板，结果证明使用环形排列喷丝板生产的POY毛丝和飘丝较少，生产状态稳定。

表2 喷丝板长径比对纤维物理指标和可纺性的影响

注: 纺丝温度293 ℃，风压35 Pa。

2.1.2 组件组装工艺

265 dtex/288 f POY的单丝纤度较小，在纺丝过程中如果有大于纤维直径凝聚粒子等杂质存在,在拉伸时易产生毛丝或断头，故对组件的过滤精度要求高。我们选择金属砂作为组件中的过滤材料。因金属砂的不定形多孔构造,使它具有高空隙率,增大了过滤面积，增强了对异物的过滤能力；另外，金属砂具有尖锐的端缘，对不可过滤的胶状凝聚粒子有分割作用，使这些凝聚粒子变小、变细，从而提高熔体的可纺性。为保证过滤精度，一般选用高目数的滤砂。

在计量泵的熔体吐出量一定的情况下，组件的初始压力取决于组件的过滤层结构，主要靠调整金属砂配比和过滤网组合来控制初始压力。提高组件压力，相当于熔体在组件内的瞬间温度提高，从而改善熔体的均匀性和流变性，提高可纺性[2]；但取较高的初始压力时，对组件的密封性要求较高，否则极易出现组件漏浆，还会导致组件的使用寿命缩短。实验证明，压力在15～18 MPa时，纺丝情况比较理想[3]。经调试，控制组件压力17 MPa，生产状态较好且组件周期比较合理。

2.2 熔体温度

在纺细旦丝品种时，熔体中低聚物的存在会使纺丝状态变差，飘丝、断头增多，还会使组件压力上升快。而低聚物主要来自聚合反应中副反应产物及熔体输送时的降解产物。考虑我厂熔体输送管道较长，熔体的停留时间偏长，故熔体输送的伴热温度及增压泵后熔体冷却器的温度在纺细旦丝时相对常规丝要降低2～5 ℃。无油丝的黏度降控制在0.02 dL/g左右，纺丝状态相对较好。

2.3 纺丝温度

对于265 dtex/288 f规格POY，应适当提高纺丝温度。一方面，较高的纺丝温度可以降低熔体的表观黏度，改善熔体在喷丝板微孔的流动性，使丝束冷却变缓，纺丝张力降低，可纺性和后拉伸性能得到有效的改善；另一方面，还可以降低熔体通过微孔的弹性效应及出口膨胀效应，提高熔体的均匀性。但纺丝温度太高又会加剧熔体降解，易产生毛丝，断头率和飘丝增加，且丝条易粘板。因为生产细旦丝时，熔体流量相对较小，在分配管内的停留时间会增加，容易发生降解反应。经调试，纺丝温度控制在290～296 ℃，生产状态比较好。

2.4 环吹风冷却工艺的选择

2.4.1 环吹风设备的选择

生产265 dtex/288 f规格POY，单丝多且细，使用普通的侧吹风生产存在以下不足：一是因为丝条多且密，侧吹风穿透性差，很难保证各单丝的均匀冷却；二是侧吹风是从里往外吹，丝束外边的风量不够，丝束在高速运行时会在丝束周围形成一个负压场，把环境风吸进来，导致丝束振动大，容易并丝，生头困难；三是侧吹风的无风区比较短，且密封性不够，会导致丝条冷却过快，容易出现注头丝、断丝。Barmag公司提供的外环吹风装置采用环形均匀吹风冷却丝条，并设有完全密封的无风区，非常适合生产细旦高f数产品。我厂结合生产实际，对侧吹风进行了环吹风改造，改用Barmag公司提供的外环吹风装置对丝条进行冷却。有效地解决了生产265 dtex/288 f规格POY时冷却不匀、生头操作难、生产断头多等问题。

2.4.2 环吹风压的设定

使用环吹风装置生产时，丝条受冷却的区域比较窄，对风温和风压的要求比较苛刻。尤其是在生产265 dtex/288 f这种细旦高f数丝时，如风温太高或风压较小，容易导致中心单丝冷却不足，丝束内外不匀；太低的风温则会导致外圈单丝冷却过快，还会降低喷丝板板面温度；而较大的风压则容易把外圈单丝往中心位置挤，导致并丝。经过调试，我们选择风压为28～35 Pa、风温(23±3) ℃及湿度(70±10)%作为环吹风生产工艺时，飘丝和断头率较少，POY条干较理想。

2.5 集束高度的选择

生产多孔细旦丝时，因丝条比表面积大，丝束的冷却位置上移，纺丝张力变大。而太大的张力会导致断丝增加，故一般要通过提高集束位置来减少纺丝张力，降低初生纤维的结晶度，同时集束位置的提高也可以减少丝条的晃动。但是，过高的集束位置，会使单丝间间距减少，容易产生并丝，导致飘丝或断头，POY条干值增大。通过试验，在生产265 dtex/288 f规格POY时，集束位置取从喷丝板到上油嘴间距离为850～950 mm处，生产状态和产品质量较好。

2.6 上油工艺的选择

由于265 dtex/288 f 规格POY单丝根数多，为保证丝束内外单丝上油均匀，采用“一分二”的上油形式，在进油嘴前将丝束从中间分开两半，分两个油嘴上油，经过纺丝导丝钩后再“合二为一”进行并丝。为了提高丝束的抱合性，减少POY毛丝，改善POY的后加工性能，适当提高丝束上油量，上油率控制在0.50%～0.62%，POY没有毛丝，后加工退绕性能良好。

2.7 预网络工艺的选择

因为265 dtex/288 f规格POY单丝多且细，单丝非常脆弱，很容易产生毛丝。为了进一步提高集束性，在卷绕前增设了网络器，给POY一定的预网，POY的预网络度控制在10～15个/m。另外还对丝道进行了全面的检查调整，对导丝器进行了清洁和检查，对有磨损的导丝器进行更换，以减少毛丝的产生。因为f数高，POY的卷绕张力相对比较大，容易在卷绕过程中造成单丝断裂形成毛丝，适当的降低导丝盘的欠喂率，控制卷绕张力在9.8～14.7 cN范围，使POY的成形正常、毛丝少。