聚四氟乙烯长丝过滤织物的生产

陈永红 侯晓鹏 蔡普宁 吕青臣

(陕西省纺织科学研究院，陕西西安，710038)

聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，以下简称PTFE)长丝是经纺丝，或制成薄膜后切割，或原纤化而制得的一种合成纤维。PTFE纤维是全氟化直链高聚物，国内通常称氟纶。PTFE纤维在1953年由美国杜邦公司开发，随后逐步实现了工业化，其具有优异的耐酸碱和耐高温性能，是化工过滤的首选材料[1-2]。我们近期对市场进行了相关的调研，设计并开发了PTFE长丝过滤织物，产品受到了北京某化工设备企业用户的好评，现将两款产品的生产情况总结如下。

1 PTFE纤维的性能

物理性能。热稳定性方面，PTFE纤维在200 ℃时加热4 h，强度保持率为97%，在260 ℃温度下可连续工作且性能稳定，并能承受高达290 ℃的瞬时高温。由于PTFE纤维具有独特的分子结构，因而在高温下难以融化。防紫外线性能方面，PTFE纤维有很强的防紫外线性能，连续3年直接暴露在日光和大气中，其断裂强度仅下降2%，在室外放置15年也无老化现象。阻燃性能方面，PTFE纤维的极限氧指数在90%～95%，阻燃性能优异。

化学性能方面。PTFE纤维具有优良的耐化学性，可耐受除熔融金属以及高温下氟气以外的所有已知酸、碱、卤素及氧化剂等，可适用于腐蚀性药品、有机溶剂用的包装薄膜和密封管等。PTFE纤维的耐化学性较好，即使在高温情况下也不受影响。PTFE纤维可耐煮沸的浓硝酸、浓硫酸、王水和浓碱，在各种有机溶剂中几乎不发生膨胀现象[3-5]。

2 产品性能要求和规格设计

2.1 产品性能要求

化工生产过程中，特别是在强酸碱条件下进行反应后对不同物质及中间物的分离，杂质、水分等的去除需进行过滤，普通的过滤材料无法满足其使用环境要求，PTFE纤维优异的耐酸碱性能成为化工过滤的首选材料。根据化工过滤使用环境过程中的要求和与使用厂家沟通的结果，以133.3 tex的PTFE长丝进行研发，且要求过滤织物经、纬向断裂强力均不低于800 N，透气率不大于1 200 mm/s。我们选用山东某企业生产的133.3 tex的PTFE长丝进行产品开发。长丝性能指标：断裂强力36.2 N，断裂强度27.7 cN/tex，断裂伸长率3.2%。

2.2 产品规格

根据过滤织物指标要求并结合过滤使用过程要求，开发了两款过滤织物，经、纬纱均采用133.3 tex的PTFE长丝，经密均为166根/10 cm，纬密均为72根/10 cm，织物组织分别为平纹和二上二下斜纹。

2.3 生产要求

PTFE长丝易滑移，在生产过程中除了要求张力均匀外，织机将刺环边撑更换为橡胶边撑，以防止边部空隙不均匀，影响过滤精度。织造完成后不使用码布机，而采用手工码布，防止纱线滑移，影响空隙均匀度。

3 各工序生产要点及工艺配置

PTFE材料在静电序列表中处于端点，容易集聚静电，给生产带来困难。针对此情况，我们采用ZH-K型抗静电剂，将抗静电剂浓度控制在3%～5%范围内，对PTFE长丝进行喷洒并放置24 h后再使用。通过此措施可有效减少PTFE长丝在生产中集聚的静电，提高织机开口清晰度，确保生产顺利进行。

3.1 整经工序

在整经前对整个纱线通道进行检查，对毛刺和花毛进行清理，保证整个纱线表面光滑，减少PTFE长丝在生产过程中劈丝发毛等情况。采用KY6041-1800型整经机，工艺配置原则为“低速度，大张力，防损伤，卷均匀”。根据纱线粗细，张力配置采用分层分段设置，前中后排分别为上5 cN、中6 cN、下5 cN；上4 cN、中5 cN、下4 cN；上5 cN、中6 cN、下5 cN；边纱7 cN。为了防止损伤长丝，车速控制在100 m/min；经过预处理的PTFE长丝整经后生产正常，经轴卷绕均匀。

3.2 浆纱工序

由于PTFE长丝强力高，为非极性材料，其亲水性较差，浆料无法黏附，因此浆纱工序主要是将纱线均匀地卷绕到织轴上。有效降低纤维表面比电阻和减少摩擦而产生的静电是工艺的重点。结合纤维特性和后道工序生产要求，采用水和抗静电剂作为浆料，500 kg水，5 kg抗静电剂。该品种浆纱主要是利用水和抗静电剂降低PTFE长丝的表面比电阻，在浆纱过程中对温度控制偏低。纱线预烘温度控制在90℃，主烘温度控制在60℃，保证纱线有足够的回潮率。浆纱时各区张力要适中，保证织轴卷绕密度，实现张力均匀。浆纱工艺采用“单浸双压，小张力，小压力，紧卷绕，大回潮”的工艺原则。

产品在GA338-300型浆纱机上生产。浆纱机工艺：车速20 m/min，预烘温度90 ℃，主烘温度60 ℃，前压辊压力5 kN，后压辊压力5 kN(5 m/min)，后压辊压力10 kN(20 m/min)，干区张力1 200 N，卷绕张力3 200 N。

3.3 穿筘工序

采用4页综框生产，平纹组织和二上二下斜纹地组织穿法均为1、2、3、4顺穿，平纹组织边穿法1、2、3、4顺穿，二上二下斜纹边组织穿法为1、3、1、3；采用不锈钢钢筘和专用综丝，确保上机的专件表面光滑无毛刺。

3.4 织造工序

该产品在GA1724型剑杆织机上进行生产。因为织物为长丝产品，在生产过程中容易产生挂丝疵点，因此在上机前对织机布面通道进行检修保养，确保在织造过程中PTFE长丝的完好。遵循“低车速，小张力，晚开口”的工艺原则，减少挂丝和纱线滑移现象；将原刺环边撑更换为橡胶边撑，以避免织物边部纱线滑移。

GA1724型剑杆织机主要工艺参数：车速200 r/min，采用长后梁，后梁高度970 mm，停经架125 mm×80 mm，多臂开口量34 mm、47 mm、58 mm、67 mm。开口时间310°、280°(废边)，综平时综框高120 mm。织机效率达73.2%。织造过程中主要的疵点为纱线相互摩擦后产生劈丝，针对该类疵点，我们在织机上加装了加湿装置，以减少纱线相互摩擦产生的静电。考虑到引纬过程中纬向机件与纤维摩擦产生静电，在储纬器外加装了加湿装置，降低纱线摩擦后产生的静电，减少了纬向劈丝疵点。纬向加湿装置如图1所示。

图1 纬向加湿装置

由于改用橡胶边撑，布边握持力度变小，造成整个布边松弛和疵点增加。为此将原来边纱由每筘2入调整为每筘3入，将边纱根数由36根调整为48根，并将整体橡胶边撑增加2个刺环，将边撑位置靠近织口，最终解决了边部松弛现象，边部疵点明显减少[6-7]。

在织造过程中，虽然在前道工序对PTFE长丝进行了预处理，但经纱在织机上往复运动摩擦还是会集聚静电。因此，我们将含有抗静电剂的液体雾化后喷洒在纱面上，明显降低了由于纱线起静电缠绕而导致的综丝、钢筘和织口处产生的劈丝问题。经向在织轴后加装加湿装置，定时给织机轴面进行加湿。经向加湿装置如图2所示。

图2 经向加湿装置

3.5 整理工序

针对过滤材料的要求和PTFE长丝的特点，坯布下机后不经过验布机和码布机，而采用人工码布和修织。在修织过程中，要避免刮擦布面和人为造成的布面纱线滑移。修织完成后为了保证布面平整度，对坯布进行打卷包装。图3为两种规格PTFE长丝过滤织物的实物照片。

(a)平纹

4 过滤材料的性能

依据GB/T 3923.1—2013《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》，在织物强力仪上对两种规格的PTFE长丝过滤织物进行强力测试。依据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，在FZ-47型数字式织物透气量仪上对两种规格的PTFE长丝过滤织物进行透气性能测试。测试的强力和透气率指标如下。

项目 平纹织物 斜纹织物

经向强力/N 3 024.2 2 822.3

纬向强力/N 1 163.1 1 132.6

透气率/mm·s-1622.3 805.9

由以上测试数据可以看出，两种织物性能指标均达到了用户要求。

5 结束语

通过生产PTFE长丝过滤织物我们体会到，在生产过程中应针对长丝特性和材料最终用途，在关键环节采取必要的工艺措施和相应的专件器材，从原料特性、工艺技术、设备专件和操作方法等方面进行分析和优化，最终才能系统地解决PTFE长丝过滤织物在生产过程中出现的问题，并整体提升PTFE长丝过滤织物的品质。开发的两款产品经化工厂家使用，各项性能均达到了过滤要求，可替代同类型的高端进口过滤材料。