熔体直纺22dtex/24f涤纶FDY的生产工艺探讨

2014-04-10吴立平

纺织报告 2014年4期

吴立平

（江苏恒宿迁工业园德力化纤有限公司，江苏宿迁 223835）

随着经济的发展和消费观念的不断变化，人们对服饰的追求越来越表现出明显的个性化和高档化。涤纶FDY22dtex/24f织物具有优良的柔软手感，其织物薄，光泽柔和，透气性、悬垂性好，具有独特的风格。是具有高附加值的纺织原料。但该品种总旦数小，单丝纤度细，条干不均率、外观质量及生产状况难以控制。本文探讨如何控制好22dex/24f的生产工艺条件，最终生产出质量稳定的细旦丝22dtex/24f的PET-FDY。

1 试验

1.1 原料

PET半消光熔体由德力化纤有限公司生产，其特性粘度为0.678。

1.2 生产设备和测试仪器

熔体输送及分配系统：德国Zimmer公司；纺丝、卷绕系统：日本TMT公司；常州YG023B单纱强力机、瑞士Uster公司UESTER5型条干仪；日本TMT公司提供的风压仪、德国SCHMIDT公司ET2型张力仪。

1.3 工艺流程

PET熔体→熔体过滤器→增压泵→热交换器→静态混合器→纺丝箱体→计量泵→DIO组件→环吹风冷却→油嘴集束上油→预网络器→GR1热辊→GR2热辊→主网络器→卷绕成型

1.4 主要工艺参数 (工艺参数见表1-1)

表1-1 FDY22dtex/24f工艺参数

1.5 产品质量指标

产品质量指标见表1-2

表1-2 FDY22dtex/24f产品质量指标

2 生产工艺的选择和控制

2.1 纺丝组件的选择

选择合适的组件可以在保证具有良好的过滤精度的同时，使通过的熔体具有较好的粘度均匀性、流变性、力学性能，并有效降低条干不匀率。组件的选择主要包括喷丝板、压力的选择。

2.1.1 喷丝板的选用

喷丝板的选择直接关系到纺丝状态的好坏和纤维质量的优劣，如选用不当会导致生产状况的不稳定，产品质量难于控制，生产无法进行。在∮85板上加工2*24孔，要保证出丝和冷却效果两方面进行考虑喷丝板的设计和加工。通过对剪切速率、喷头牵伸比、熔体膨化比、组件背压及压损等设计参数的考虑，充分考虑环吹风冷却条件和在用喷丝板的情况，选择了合适的喷丝孔排布方式和孔径比。选择喷丝板孔径为0.18mm、孔深为0.6 mm，孔圆形排布较为合适。在使用过程中出丝均匀、冷却效果好，无粘板、并丝等不良现象。

2.1.2 组件压力的选择

组件是纺丝的关键，为保证熔体良好的挤出性能，不仅要选择好合适的喷丝孔径和长径比，还要保证合适的较高的组件压力有利于改善熔体的均匀性和流动性，并能强化过滤效果。生产涤纶FDY22dtex/24f时，采用较高的组件压力可使熔体在组件内的瞬间温度提高，改善熔体的流变性能，减少膨化效果和纺丝断头，在纺丝温度、吐出量一定的情况下，组件的初始压力控制在150～170Bar较为合适.

2.2 缓冷区高度的确定和缓冷器温度的选择

2.2.1 缓冷区高度的确定

熔体细流自喷丝孔挤出后的冷却成形过程是影响产品结构和线密度均匀性重要过程。为了减缓熔体细流在挤出喷丝孔后的冷却速度，一般采用缓冷方式，在喷丝板下部设置一定高度的无风区，同时设置加热装置保温，使丝条的冷却延缓，一方面使固化点下移，另一方面使大分子的冷却速度变慢，有利于大分子链在固化前充分消除内应力，使纤维各部位间取向度一致，避免皮芯结构的形成，以获得低预取向度、无结晶结构、拉伸性能良好的初生纤维。

由于22dtex/24f复丝细，熔体流量小，在常规纺丝温度下，喷丝板板面温度低，缓冷区高度较小时虽然可以延缓熔体细流的冷却，条干CV值相对较好；但无风区高度太小，将影响纺丝箱体下部的保温，使喷丝板表面温度差异增加，生产中断头增多，过高的无风区可以延缓熔体细流的冷却，但丝条成形后在进入GR1热辊之前，初生丝的取向度极小，经过拉伸时必须采用较大的牵伸倍率才能提高成品丝的强度，会造成高倍拉伸产生毛丝缠辊。同时对丝条的冷却也要求较高的条件：冷却风量增大，冷却均匀性不好控制。在 64mm与89mm无风区作以下生产对比：(其余条件相同) 具体见表2-1，通过不同无风区高度条件下的生产情况及对质量指标的影响，随着无风区高度的的下降，断裂伸长率在相应下降，条干不均率明显降低，从表中可以看出，断裂伸长CV值及牵伸过程中的运行状况在无风区高度为79mm时最佳且生产比较稳定。

表2-1 不同缓冷区高度对FDY22dtex/24f质量指标的影响

2.2.2 缓冷器温度的确定

熔体从喷丝孔挤出后形成熔体细流，为了控制熔体细流的冷却过程，除了对环吹风速和无风区高度进行控制外，在喷丝板下设置缓冷器可以防止板面温度冷却过快，减缓纤维的结晶，选择合适的缓冷器温度[1],对提高可防性和降低条干不均率相当有利。为确定生产FDY22dtex/24f品种的最佳缓冷器温度，经实验对物理指标和可纺性的影响，具体见表2-2。

表2-2 缓冷器温度对FDY22dtex/24f物理指标与可纺性的影响

从缓冷器温度与产品物理指标与可纺性关系表可以看出，丝束的断裂伸长随温度的增加而增加，但断裂伸长、断裂强度、可纺性则随温度的增加而存在一个最佳值，我们分析可能是随温度的增加喷丝板的板面温度得到提高，纺丝条件得到改善，但当温度超过一定范围后熔体在喷丝孔内切力变稀，因而使得纺丝条件恶化从而可纺性变差。

2.3 冷却成型条件

生产中采用环吹风冷却装置。由于FDY22dtex/24f复丝细，冷却速率较快，同一根单丝表层和内层因冷却不匀极易造成芯层结构。若环吹风量大，单孔丝条抖动大，条干值大。若风量小、整束丝晃动，光圈不稳定，油嘴温度高，容易飘丝断头，条干值也大。经过多次试验风压控制在35Pa左右较好。

2.4 卷绕条件

2.4.1 牵伸温度的确定

涤纶长丝的热拉伸属于均匀拉伸，大分子链和链段在拉伸作用力下沿拉伸方向上择优排列，形成取向和结晶。使成品丝具有一定的强度和伸长。但是分子链和链段在作用力下开始活动的温度必须高于其玻璃化温度69℃，如果冷拉伸，链段处于冻结状态，单丝表面容易破裂，内部易出现空洞，产生毛丝和断头，会造成拉伸不匀，增加产品的染色不匀。若GR1温度过高，分子链活动能力太强，大分子取向度反而降低，产生拉伸不匀[2]。工艺尝试在79℃、82℃、85℃、90℃下物性和外观及染色情况的对比如表2-3：

表2-3 牵伸温度对22dtex/24f物性、外观及染色的影响

2.4.2 牵伸倍率的选择

丝条的牵伸通过GR2与GR1之间的速度差值来完成，GR2速度不变的前提下，GR1速度的大小决定牵伸张力大小和外观物性指标、染色均匀性的好坏。生产22dtex/24f，由于复丝细，若集束位置靠上，纺丝张力小，丝条进入一辊之前的张力小，初生丝条的取向度低。若提高GR1速度，可以增大丝条进一辊之前的张力，丝条在GR1上平稳运行，丝条受热均匀。我们采取中速纺丝、低倍牵伸的工艺路线，将GR1速度提到1600m/min 以上，可以避免了牵伸比过大产生毛丝现象。一辊速度分别用1600m/min、1700m/min、1800m/min三种情况下作物性和染色对比，发现随着车速的提高，一辊速度也要相应提高，最终速度选择在1600～1700m/min 较合适。以下为一辊在不同的速度下，对应不同的外观和物性指标。（GR2为4273m/min）见表2-4

表2-4 22dtex/24f FDY外观、物性指标及染色的影响

2.4.3 定型温度的确定

经过拉伸的丝条，一方面具有一定的取向结晶结构，另一方面内部存在一定的应力。GR2对拉伸时产生的超分子结构进一步完善和提高。升高GR2温度，丝条在GR2进一步完善结晶结构，沸水收缩率降低。但是油剂在GR2上挥发产生结垢，丝条与结垢之间传热效果差，而且摩擦力增大，在GR2速度较高的情况下，单丝容易断裂绕辊且丝束晃动较大。若GR2温度设置过低，会造成结晶不匀、染色不匀、产品的沸水收缩率大，纤维的尺寸不稳定。在生产中，将沸水收缩率控制在一定的范围，消除锭位之间沸水收缩率的差异尤为重要。沸水的变化会带来染色深浅色的变化，工艺选择GR2温度在120～125℃，将热辊温度波动控制在±2℃以内，可以保证生产的正常进行。

2.4.4 预网络、网络压力的影响

纤维在进入GR1热箱之前加预网络I/L1,可使未拉伸丝增加抱合性能，稳定因纺丝张力变化而产生的抖动，减少毛丝和断头，提高拉伸性能。纤维在离开GR2热箱之后加主网络I/L2可以降低卷取张力，使单丝抱合缠绕，可以稳定生产，有利于后道织造性能的改善。通过实验，预网络压力I/L1在0.50～0.65bar、主网络压力I/L1在2.8bar～3.0bar之间，能够满足生产的需要。