涤纶多异DTY丝的结构与性能

宁瑞璋 许志强 李顺希 占海华,3

(1.绍兴文理学院 纺织服装学院，浙江 绍兴 312000；2.凯泰特种纤维科技有限公司，浙江 绍兴 312000；3.浙江省清洁染整技术研究重点实验室，浙江 绍兴 312000)

通过分子结构改性、共混、色纺、异型、异捻、超细、复合等技术，提高纤维综合性能，超越天然纤维的可纺性、可染性、舒适性和阻燃性，已成为涤纶行业发展的重要方向.

涤纶异捻竹节纱具有仿麻感强、透气性好等特点，市场上品种齐全，应用广泛.其中用量较大的领域是作为窗纱、沙发等装饰面料，并大量用于交通、医疗、卫生、建筑等公共场所.

早于2008年公安部已发出通知明确：使用不符合《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》[1](GB 20286 2006)阻燃制品的公共场所，消防验收或者开业前消防安全检查一律不得予以通过.另外由于在线添加有色母粒制得的有色纤维具有色牢度高、环保、无需染色等优点，成为整个聚酯市场的新方向.不同的异形截面纤维可赋予纤维不同的功能，如“一”字形、“Y”形等异形截面可使纤维具有良好的光泽，“+”字形、“工”字形、“C”字形、“多叶”形等异形截面可使纤维具有良好的透气性、吸湿排汗性能[2].

本文以167dtex/74f六叶形阻燃异捻DTY竹节丝为例，对其生产工艺进行探讨，并对产品性能进行了测试，分析了不同工艺对产品结构与性能的影响，为企业设计开发新产品提供理论指导.

1 制备工艺

1.1 主要原料及指标

阻燃PET切片：恒力石化产；技术指标如表1所示.

1.2 工艺参数

纺丝、加捻变形主要工艺参数分别见表2、表3.

表1 阻燃聚酯切片的技术指标

项 目指 标 特性粘度/(dL·g-1)0.60 熔点/℃250～253 端羧基含量/(mol·t-1)≤28 色相b6L76 极限氧指数(LOI)/%30

表2 纺丝主要工艺参数

项 目指 标阻燃切片干燥气体露点/℃-80预结晶温度/℃130预结晶时间/min40干燥温度/℃120干燥时间/hr12 滤后压力/MPa11～12 螺杆各区温度/℃280/285/285/283 组件初始压力/MPa9.5 箱体温度/℃283 侧吹风风温/风速/ 风湿/(℃/(m·s-1)/%)25/0.50/75 卷绕速度/(m·min-1)2850～2950

表3 加捻变形主要工艺参数

项 目指 标 丝速/(m/min)530 拉伸倍率/倍1.55 第一热箱温度/℃160 假捻器速比/%2.0～2.3 第二热箱温度/℃180 第二超喂率/%5.3 第三超喂率/%3.0～4.0

2 性能测试与结果讨论

2.1 形貌表征

采用MCM-100溅射镀膜仪和SNG-3000扫描电子显微镜观察异捻DTY丝的纵向形态，扫描电镜加速电压设置为30 kV[3].蓬松段、紧捻段及蓬松段和紧捻段的交界段的纵向形态分别见图1(a)、(b)和(c)，放大倍数500倍.

(a)蓬松段

(b)紧捻段

(c)交界段

图1蓬松段、紧捻段及蓬松段和紧捻段的交界段的纵向形态

异捻丝纵向形态表现为明显的蓬松段、紧捻段.蓬松段即为退捻如正常的弹力丝，单纤维间分开并卷曲蓬松，形成粗节；紧捻段即为未退捻部分，单纤维之间因高温而粘结在一块并形成细节.由图可知：粗细节分明，效果良好.

2.2 拉伸强力测试

采用YG-061-1500拉伸强力机测试POY及异捻DTY丝的拉伸性能，拉伸速度设置为200 mm/min，隔距设置为50 cm，预张力设置为0.05 cN/dtex.拉伸性能测试结果见表4.

由表4可知，规格为270 dtex/74 f六叶形阻燃POY长丝断裂强度较小，伸长率较大，平均断裂伸长率约为151.3%，为后面不均匀拉伸提供良好条件.规格为167 dtex/74 f的有色阻燃异捻DTY竹节丝断裂强度较大，伸长率较小.

试验关注了蓬松段与粘结段的强伸度及沸水收缩率，分别取10段蓬松段和粘结段，采用XQ-2纤维强伸度仪对其进行强伸度测试，拉伸速度设置为200 mm/min，隔距设置为2 cm，预张力设置为0.05 cN/dtex.同时对其沸水收缩率也进行了测试，结果如表5所示.

由表5可知，蓬松段的强度高，沸水收缩率高.这主要是由于蓬松段得到了较充分的假捻和定型[4]， 使蓬松段具有较高的结晶度， 这在2.3热性能测试中得到证实. 因此纤维的断裂强度随粘结段比例的增加而下降.而紧捻段由于单丝间被黏结，不易收缩，因此沸水收缩率低.

表4 POY及异捻丝强伸性能

品种断裂强度均值/CV/%cN·dtex-1断裂伸长率均值/%CV/%断裂功均值CV/%/N·cm初始模量均值CV/%/cN·tex-1POY1.550.65151.34.1677.757.5080.4410.45异捻丝2.531.1720.1913.0716.4322.0081.0911.71

表5 蓬松段与粘结段的强伸度及沸水收缩率

项目断裂强度均值/CV/%cN·dtex-1断裂伸长率均值/%CV/%沸水收缩率均值/%CV/%蓬松段2.630.6618.364.167.423.21粘结段2.371.2326.1213.071.941.39

2.3 热性能测试

采用DSC1差式扫描量热仪测试异捻DTY丝的热性能，起始温度25 ℃，终止温度300 ℃，升降温速度10 ℃/min.其熔融和冷却过程的DSC曲线如图2、图3所示.

图2 异捻DTY丝粗细节熔融DSC曲线

从图中可知，粗节部份的熔融温度和结晶温度均比细节处高.这是由于在异捻丝加工过程中，纤维经第二热箱定型以消除内应力，同时也使纤维内部的结晶度提高[5].由于粗节处单纤维间松散，热量容易进入纤维间和纤维内部，从而使大分子链更容易结晶.而对于聚合物来说，结晶度高，意味着大分子链之间存在物理或化学结合键，熔融的过程是克服大分子间的结合键，使大分子链能自由活动，因此，结晶度越高，要使其分开须更高的温度和热量，纤维的熔融温度也越高.

2.4取向度测试

采用SCY-III型声速纤维取向度测速仪，对六叶形有色阻燃POY及异捻DTY丝纵向选取5个不同位置进行取向度测试，声频设置为2000 Hz，隔距设置为40 cm，预加张力设置为0.098 cN/dtex，丝条未取向时的声传播速度Cu设置为1.35 km/s.POY及异捻DTY丝的取向因子Fs、模量值E、声速值C测试结果见表6.fs=1-Cu2/C2[6].

表6 六叶形阻燃POY、异捻DTY丝取向度

品种Fs/%E/cN·tex-1 C/(km·s-1)POY18.8225.321.50异捻DTY116.9017.661.25异捻DTY229.3015.981.19异捻DTY324.4019.881.32异捻DTY411.5020.411.34异捻DTY520.6015.451.29

从表6可以看出，六叶形阻燃POY的取向度较低，其取向因子值Fs在60.3%，说明其内部大分子排列比较不规整；六叶形有色阻燃异捻DTY丝取向因子Fs值不固定，即表明其取向度是不均匀的.这是因为轴向异捻DTY经过异捻假捻的特殊工艺后，形成的蓬松段和紧捻段的长度和比例在纤维轴向并不是均匀分布的，因此不同纤维段具有不同的大分子链取向分布.

2.5 阻燃性能测试

采用M233M垂直法阻燃仪对六叶形有色阻燃异捻DTY丝进行阻燃性能的测试.选取5组进行测试，并与普通六叶形异捻DTY丝进行对比，结果如表7所示.

表7 六叶形有色阻燃异捻DTY丝的阻燃性能

测试项目六叶形有色阻燃异捻DTY丝普通六叶形有色异捻DTY丝续燃时间/s3.4520.53损毁长度/cm2.015.3

由表7可知，六叶形阻燃异捻DTY丝具有良好的阻燃性能， 可满足阻燃机织物B2级、 公共场所阻燃制品及组件2级、一般民用窗帘与家具包布等的阻燃要求[7].

3 结论

(1)以阻燃聚酯切片为原料，采用切片异形纺丝、特殊加弹工艺研制了167dtex/74f六叶形阻燃异捻特种DTY丝，纤维兼具阻燃、纵向异显色和异捻特殊风格.

(2)异捻DTY丝蓬松段与紧捻段的形成是通过加弹工序采用低拉伸、高温变形及小假捻张力等特殊工艺实现的，工艺条件对纤维粘结段的牢度、比例多少、长度影响明显.

(3)六叶形阻燃异捻DTY丝，外观形态上表现为纵向粗细不均匀，大分子结构上纵向取向度差异大，紧捻段的结晶度小于蓬松段.

(4)六叶形阻燃异捻DTY丝阻燃机织物满足B2级、公共场所阻燃制品及组件2级、一般民用窗帘与家具包布等的阻燃要求，可广泛用于公共场所的装饰用品.