32头直纺细旦涤纶FDY生产工艺探讨

徐翔华

(江苏新民纺织科技股份有限公司，江苏苏州215228)

随着涤纶长丝产业竞争的日益激烈，多头纺技术已成为发展的必然趋势，从8头、12头到16头、20头、24头，现在已经发展到了32头纺。

随着纺丝头数的增加，纺丝位距逐渐增大，丝条易产生各种不匀，会对成品丝的质量产生一定影响。因此，一般32头纺丝设备多用于生产常规品种(单丝线密度大于1.0 dtex)。在32头侧吹风纺丝设备上生产细旦涤纶长丝时，除了断头等不易控制的因素外，最主要的难点是染色问题:一是本身侧吹风窗更宽，侧吹风的不稳定性对细旦长丝的条干均匀度影响尤为严重;二是32头纺更易引起丝条间沿纺程上的张力不匀、受热不匀，在采用敏感染料染色时，极易出现条纹及深浅色。作者以55.6 dtex/72 f的涤纶FDY为例，对采用32头侧吹风纺丝设备生产细旦涤纶长丝的生产工艺进行了探讨。

1 试验

1.1 原料

半消光聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体:特性黏数为0.675 dL/g，江苏新民科技股份有限公司产;F-1048油剂:日本竹本公司产。

1.2 生产设备

纺丝装置:北京中丽制造的侧吹风纺丝箱体和纺丝机;卷绕装置:日本 TMT公司 AtiⅡ-615MR/32型卷绕机。

1.3 工艺流程

32头侧吹风直纺细旦涤纶FDY长丝生产工艺流程见图1。

图1 32头直纺细旦涤纶FDY生产工艺流程Fig.1 Flow chart of 32-end direct-spun fine-denier PET FDY production

1.4 测试

拉伸性能:采用常州纺织仪器厂有限公司制造的SK-II型强伸仪，按GB/T 14344—2008标准进行测试。

条干不匀率:采用瑞士乌斯特公司制造的Uster-IV型条干仪，按GB/T 14346—1993标准进行测试。

含油率:采用中性皂液洗涤法，按 GB/T 6504—2008标准进行测试。

染色均匀性:采用无锡宏成的HC2000喷射式染色试验机，常州纺织仪器厂D65标准光源箱，9级标准灰卡，按GB/T 6508—2001标准测试。

2 结果与讨论

2.1 纺丝工艺

2.1.1 纺丝温度

纺丝温度直接影响熔体黏度，同时还对熔体细流的冷却固化效果、初生纤维的结构以及拉伸性能都有很大影响［1］。纺丝温度过低，熔体流动性差，飘丝、断头现象明显;纺丝温度过高，则会引起弯头、并丝、粘板现象。在生产细旦长丝时，应该适当提高纺丝温度，以增强熔体的流动性能。另外，必须考虑32头纺喷丝板面2合1的特点，选择合适的纺丝温度。在生产55.6 dtex/72 f长丝时，选择纺丝温度为293℃，生产正常，满卷率高，无飘丝、并丝、粘板等异常现象。

表1 纺丝温度对纺丝工况及纤维性能的影响Tab.1 Effect of spinning temperature on production condition and fiber properties

2.1.2 纺丝组件

32头纺采用16个杯形双通道组件，杯形纺丝组件结构简单，组装方便，与传统单通道分纤法相比，组件内两部分熔体互不干扰，不存在因为组件内压力不匀导致的线密度异常。使用2合1喷丝板，喷丝板上共有144个圆孔，生产时，分成两个丝束。在生产细旦长丝时，应适当提高组件压力，提高过滤效果、匀化熔体。从表2可知，在生产55.6 dtex/72 f长丝时，当组件压力为15～17 MPa，组件的上机成功率及可纺性最好。组件压力过高时，漏浆严重且使用周期短;组件压力过低时，上机成功率差，发生滴浆、注头现象。

表2 组件压力对组件上机成功率及可纺性的影响Tab.2 Effect of spinpack pressure on success rate and spinnability

2.1.3 冷却条件

细旦长丝初生纤维比表面积大，易于散热，因而熔体细流的凝固点上移［2］。另外，比表面积大，细旦丝丝束与空气的摩擦力大，初生纤维在张力作用下具有较高的结晶度和取向度。因此，必须使用缓和的冷却条件。

在实际生产中，因为是双通道、2合1板面的纺丝组件，实际纺丝状态类似于111.2 dtex/144 f的长丝，丝束密集。侧吹风速度低，穿透能力不够，冷却效果不好;速度高，侧吹风紊流引起的丝条晃动严重影响纤维的染色性能。成品丝染色M率一直低于90%。试验表明:在喷丝板下方使用平板式横向整流器，可改善冷却吹风效果。

使用横向整流器可使丝束的冷却过程均匀化，有效抑制了纺丝过程中毛丝、断头现象的出现［3］。通过试验(见表3，表4)，设定侧吹风速度0.55 m/s，选用3 组(24 层，高度21 cm)横向整流器，生产状态稳定，毛丝、断头少，产品质量稳定，染色性能好。

表3 整流器对生产状态及纤维染色性能的影响Tab.3 Effect of rectifier on production status and dyeing properties of fiber

表4 侧吹风速度对生产工况及产品质量的影响Tab.4 Effect of cross air blow speed on production condition and product quality

2.1.4 集束上油

生产中采用适合细旦丝生产的新型“一”字孔油嘴。与传统的圆孔油嘴相比，其特点是先上油，后集束。上油时，丝束均匀平铺在油嘴“一”字孔前方，效果类似油轮上油，能够更好地保证上油的均匀性。

从表5可见，在纺制55.6 dtex/72 f时，使用新型“一”字孔油嘴上油生产细旦长丝时，产品的各项性能指标均优于使用传统圆孔油嘴，接近油轮上油的效果且兼顾了生产状态。

表5 不同上油方式对生产工况及纤维性能的影响Tab.5 Effect of oiling method on production condition and fiber properties

2.2 生头工艺

32头纺采用4热辊拉伸，且热辊绕圈数均有所降低。故而生头工艺的设定有所不同。随着纺丝头数的增加，要求提供给吸枪的压缩空气压力越高，一方面适当提高进气压力至8～9 MPa，另一方面适当降低生头速度，以此弥补压缩空气的不足。适当降低GR1，GR2低速，有利于整个生头速度的降低，低速时生头、挂丝的丝条张力容易控制，便于生头。

由于32头丝路较宽(是16头纺的2倍)，受热辊长度限制，热辊绕圈数均有所减少(定形辊4.5圈，比16头、20头纺少2圈)。一般来说，16头，20头纺生头拉伸倍数为3.0～3.2;在32头纺生头时，生头拉伸倍数需增至3.6左右为宜。

另外，相比普通16头、20头的卷绕头来说，32头卷绕头的挂丝动作要繁杂的多，在生头挂丝过程中，丝条各部分的张力控制也相对困难许多。经过多次调试，生产55.6 dtex/72 f细旦丝的生头工艺设定为:GR1650 m/min;GR22 350 m/min，此工艺下生头成功率较高。

2.3 卷绕工艺

2.3.1 预网络压力

预网络器是模仿网络喷嘴的工作原理，在丝束上打出一个个松散的网络结，稳定丝束间的张力，为拉伸做准备。同时丝束在其经过预网络时被气流上下抛动达到油剂被进一步分散、匀化的效果［4］。在实际生产过程中，预网络压力过小，会导致毛丝、断头增多。因此，生产细旦丝时一方面出于减少断头的目的，另一方面为了能更好地匀化上油效果，适当增大预网络压力到0.09 MPa，此时，生产状态稳定，成品丝染色性能好。

2.3.2 纺丝速度

在实际生产中，制定卷绕工艺一般先根据生产品种确定纺丝速度(GR2速度)。FDY长丝品种的纺丝速度在4 500～4 900 m/min，随着线密度的降低，纺丝速度需适当降低。由表6可见，生产55.6 dtex/72 f细旦长丝时，纺丝速度过高，染色效果好，但生产状态不稳定，很容易造成断头和毛丝;纺丝速度过低，生产状态较为稳定，但由于拉伸不匀，染色控制困难，强伸度达不到工艺要求。故选择纺丝速度为4 600 m/min。

表6 纺丝速度对生产状态和纤维性能的影响Tab.6 Effect of spinning speed onproduction status and fiber properties

2.3.3 热辊温度

因为32头纺的丝路宽度相当于16头纺的2倍。故而为了满足加热时间的需要，32头纺设备采用4热辊加热进行拉伸。拉伸温度(GR1，GR2温度)决定了拉伸性能的好坏，温度过高，丝条在GR1上抖动厉害，易出现缠辊和毛丝;温度过低，拉伸点下移，拉伸均匀性差，毛丝、断头多。定形温度(GR3，GR4温度)主要用于消除拉伸内应力，使成品丝结构性能稳定［5］。温度过高，会造成丝条抖动过大而断头，还会造成丝束过硬，影响后道织造;温度过低，会出现结晶不匀带来的染色不匀。因此，选择 GR1，GR2温度为 84 ℃，GR3，GR4温度为127℃为宜。

2.3.4 拉伸倍数

对于FDY长丝，拉伸倍数越大，拉伸越充分，纤维内部的分子取向越高，染色性能越好。但拉伸倍数太大，会导致毛丝、断头的出现，严重时会使生产无法正常进行。因此，在细旦纤维的生产中，拉伸倍数的控制显得格外重要。一方面由于单丝线密度小，可拉伸性能差［6］，稍微高一点的拉伸倍数就会导致严重的毛丝、断头;另一方面，拉伸倍数又不能太低，否则会因拉伸不匀而导致成品丝袜带染色出现深条纹。生产55.6 dtex/72 f细旦FDY时，选择拉伸倍数为2.7，生产状态稳定，成品丝无毛丝出现，染色均匀性好。

2.4 产品质量

通过工艺优化，采用较高的纺丝温度，加强纺丝组件的过滤效果，采用缓和的、带有横向整流器的侧吹风，适当提高预网络压力，选择合适的纺丝、卷绕工艺，在32头直纺侧吹设备上生产细旦涤纶FDY，生产状况稳定，设备运转率大于97%。生产的55.6 dtex/72 f涤纶FDY长丝质量优良，染色M率大于98%，优等品率大于95%，具体质量指标见表7。

表7 55.6 tex/72 f涤纶FDY主要质量指标Tab.7 Main quality indexes of 55.6 dtex/72 f PET FDY

3 结论

a.采用32头常规侧吹风纺丝设备，可生产性能稳定的细旦涤纶长丝。将纺丝温度适当提高，选用合适的组件压力，并采用缓和的、带横向整流器的侧吹风条件。

b.使用适合细旦丝生产的油嘴及纺丝油剂，采用合适的拉伸卷绕工艺，有利于32头纺细旦长丝的拉伸卷绕。

c.32头纺生产的55.6 dtex/72 f涤纶 FDY长丝质量指标优良，染色M率大于98%，产品优等率大于95%。

［1］ 邬国铭.高分子材料加工工艺学［M］.北京:中国纺织出版社，2000:43－44.

［2］ 董咏梅，徐俊芝.国产设备生产细旦FDY工艺技术分析［J］.山西化纤，1998(4):5 －6.

［3］ 戴建平，杨晓春，胡玲娜，等.整流器在超细旦涤纶FDY生产中的应用［J］.合成技术及应用，2009，24(3):9 －11.

［4］ 芦长椿.现代化纤生产中的空气网络技术［J］.合成纤维，2010，39(4):1 －5.

［5］ 宋子龙.一步法生产涤纶FDY工艺的探讨［J］.合成纤维工业，1997，20(8):43 －45.

［6］ 黄峥，李瑜株，徐晶，等.涤纶细旦FDY的生产［J］.聚酯工业，2000，13(14):41 －43.