滌綸直紡超細(xì)旦88 dtex／288 f POY的開發(fā)

劉麗娜，唐安俊，儲飛，張頜

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇吳江 215228）

滌綸直紡超細(xì)旦88 dtex／288 f POY的開發(fā)

劉麗娜1，唐安俊1，儲飛1，張頜1

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇吳江 215228）

采用熔體直紡及環(huán)吹冷卻開發(fā)了88 dtex／288 f超細(xì)旦滌綸預(yù)取向絲。結(jié)果表明：紡制88 dtex／288 f品種時，組件壓力在14～20 MPa，紡絲溫度在292～305℃，合股位置選擇第一導(dǎo)絲盤前，紡速在2 200～2 600 m／min，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品滿足客戶要求。

超細(xì)旦；環(huán)冷加熱器；熔體直紡

隨著國內(nèi)PET長絲生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，市場的不斷飽和，常規(guī)紡絲已經(jīng)不能保證企業(yè)強(qiáng)大的競爭力。只有不斷開發(fā)出高品質(zhì)、高附加值的品種才能不被市場淘汰。

超細(xì)纖維是指單絲線密度在0.3～0.5 dtex間的長絲。它是近年來化纖市場上得以迅速發(fā)展的一種差別化纖維，也是一種高品質(zhì)、高性能、高技術(shù)含量、高附加值的新產(chǎn)品，是化學(xué)纖維向高技術(shù)、高仿真化方向發(fā)展的新合纖的典型代表。超細(xì)旦纖維的單絲纖度比常規(guī)品種低得多，這就賦予它很多優(yōu)異的功能，如吸濕、透氣、豐滿、富有彈性、飄逸感等性能，其應(yīng)用前景十分廣闊，使得超細(xì)纖維成為企業(yè)開發(fā)的新領(lǐng)域[1]。

本文以生產(chǎn)88 dtex／288 f POY為例，討論了熔體直紡超細(xì)旦POY生產(chǎn)中的工藝條件和影響因素。

1 實(shí)驗

1.1 原料

本廠所用PET熔體來自江蘇盛虹科技聚酯部，采用以PTA和EG原料和美國杜邦公司五釜連續(xù)縮聚工藝流程生產(chǎn)的聚酯熔體，主要指標(biāo)如表1所示。

表1 原料主要指標(biāo)

1.2 主要設(shè)備及測試儀器

1.2.1 主要設(shè)備

德國巴馬格公司的全流程紡絲卷繞設(shè)備：包括SP8X紡絲箱體、計量泵（規(guī)格0.6×10）、油劑泵（0.05×10）、EVO環(huán)吹裝置、ACW4T-1500／10高速卷繞機(jī)等。

1.2.2 測試儀器

YG023B單紗強(qiáng)力機(jī)，常州紡織儀器廠；

UT-5條干均勻度儀，瑞士Uster公司；

MQ-20C纖維含油率分析儀，德國Bruker公司；

YG86C縷紗測長儀，常州紡織儀器廠；

PL403電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；

HDK儀，上海圣杰儀器有限公司。

1.3 工藝流程[2]

采用44 dtex／144 f合股生產(chǎn)88 dtex／288 f POY。

流程如下：

熔體直紡PET→熔體過濾器→增壓泵→熱交換器→靜態(tài)混合器→紡絲箱體→計量泵→組件→輔助加熱器→環(huán)吹冷卻→集束上油→甬道→GR1→網(wǎng)絡(luò)器→GR2→卷繞頭→POY

1.4 工藝參數(shù)

工藝參數(shù)見表2。

表2 工藝參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 噴絲板的孔徑×孔長選擇

組件是紡絲的關(guān)鍵部分，而噴絲板的選型更是關(guān)鍵中的核心部分。考慮到超細(xì)旦纖維的熔體供給量很小，要想獲得較高的組件壓力，除了填充較細(xì)的金屬砂，噴絲板的背壓也是考慮的重要因素[3]。根據(jù)實(shí)驗，對表3中三種噴絲板進(jìn)行對比。

表3 噴絲板對比

以上三種規(guī)格噴絲板分別上機(jī)實(shí)驗發(fā)現(xiàn):

（1）我廠組件密封采用熔體壓力密封，若板面背壓過低，極易導(dǎo)致組件密封失效產(chǎn)生漏漿，使用孔徑為0.12 mm×0.3 mm噴絲板組件漏漿嚴(yán)重，而且剪切速率過小熔體混煉效果不夠?qū)е氯垠w均勻性差，紡絲時出現(xiàn)嚴(yán)重注頭絲，紡絲無法連續(xù)進(jìn)行；同時單絲線密度極小而噴頭拉伸過大，單絲斷裂嚴(yán)重，絲餅外觀嚴(yán)重毛絲。

水庫蓄水分為初期下閘蓄水和運(yùn)行期蓄水兩類。對于大型水庫的初期蓄水，雖然是一次性的蓄水，但蓄到設(shè)計水位，蓄水量仍然很大，如果也放在汛后蓄水，會與已建水庫蓄水產(chǎn)生疊加影響，所以新建大型水庫蓄水必須全流域統(tǒng)籌考慮，要參與流域水庫蓄水統(tǒng)一管理。建議對于大（1）型的水庫，或者蓄水量超過壩址9—10月兩個月徑流量50%的水庫，分年度逐步蓄水，一般不安排在一個枯季蓄滿水庫。這樣不僅可以減輕蓄水的影響，也可以給出時間檢驗大壩結(jié)構(gòu)和庫岸穩(wěn)定等安全問題。

（2）選擇孔徑為0.1 mm的噴絲板，組件壓力穩(wěn)定，觀察板面出絲情況未發(fā)現(xiàn)明顯出絲不暢，基本可以達(dá)到連續(xù)紡絲要求，同時采用孔長為0.25 mm較0.2 mm能進(jìn)一步減小熔體出口膨大效應(yīng)，利于紡絲，故生產(chǎn)88 dtex／288 f采用0.1 mm×0.25 mm的板較為合適。

2.2 噴絲板排列方式

我廠冷卻方式分側(cè)吹和外環(huán)吹，側(cè)吹風(fēng)工藝條件下噴絲板多以菱形排列居多，環(huán)吹風(fēng)則以同心圓分布為佳。特別是細(xì)旦多孔絲對冷卻均勻性要求很高采用外環(huán)吹能達(dá)到這一要求，另外隨孔數(shù)增多，尤其是144 f及以上的噴絲板孔間距越來越小，如果采用菱形分布則會對風(fēng)向造成影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致絲條劇烈碰撞。故此生產(chǎn)88 dtex／288 f POY采用外環(huán)吹能有效減少因側(cè)吹風(fēng)面積過大造成的風(fēng)能浪費(fèi)，同時又能保證風(fēng)向一致，噴絲板配合采用6圈8孔圓形排列分布方式能保證冷卻條件的均勻一致，同時生產(chǎn)穩(wěn)定性也更好。

2.3 紡絲溫度和輔助加熱器溫度的設(shè)定

紡絲溫度的選擇非常重要。箱體溫度低則板面的溫度低，容易導(dǎo)致噴絲板出絲不暢，產(chǎn)生注頭絲。對于超細(xì)旦品種，為保證生產(chǎn)中熔體良好的流動性，溫度較正常紡絲稍高些，但溫度較高，則會降解嚴(yán)重，噴絲板面彎頭較多，難以清潔，更容易出現(xiàn)飄絲斷頭。結(jié)合實(shí)驗情況，本次實(shí)驗紡絲箱體溫度保證在292～305℃時生產(chǎn)比較穩(wěn)定。

根據(jù)幾次實(shí)驗結(jié)果來看，由于超細(xì)紡絲的泵供量小，熔體絲束單位時間內(nèi)帶出來的熱量較少，造成了噴絲板面溫度差異較大，如果在板面溫度很不均勻的情況下進(jìn)行生產(chǎn)，我們將會看到，噴絲孔出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的隱形注頭，毫無規(guī)律，無法生產(chǎn)。此次試驗我們增加了一套輔助加熱器（即緩冷加熱裝置），在噴絲板下方形成了約30 mm高度的保溫層，這一措施既能保證了板面溫度的均勻性，又能減緩了初生絲條的冷卻速度，起到緩冷的作用。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，輔助加熱器的溫度要略高于箱體溫度10～ 20℃時候，生產(chǎn)效果比較好。

由于超細(xì)纖維絲束的單絲線密度較常規(guī)品種小，比表面積大，使得絲束的冷卻速度比常規(guī)品種要快，風(fēng)溫降低或是無風(fēng)區(qū)高度縮短以加快絲條的冷卻速度，減少皮芯結(jié)構(gòu)形成，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)風(fēng)溫為20～25℃；無風(fēng)區(qū)高度在40～75 mm較為合理。另外采用側(cè)吹風(fēng)冷卻時靠近風(fēng)網(wǎng)一側(cè)冷卻快而外側(cè)絲束冷卻慢導(dǎo)致絲條冷卻均勻性差，條干CV%偏大嚴(yán)重，故試驗中采用外環(huán)吹配合噴絲板圓形排列可保證各個方向的絲束的冷卻速度一致，冷卻均勻性更佳，可以有效減少內(nèi)外層的差異。

由于絲束冷卻速率上升，凝固點(diǎn)上移，使得紡絲張力上升，直接導(dǎo)致取向和結(jié)晶度的上升，使得絲束晃動嚴(yán)重，容易斷頭。所以要提高集束位置，減小紡絲張力,試驗發(fā)現(xiàn)油架高度在500～600 mm左右比較合適。

2.5 合股位置的選擇

在合股絲生產(chǎn)中，合股位置的選擇也非常重要。它不僅影響絲路的好壞，還對POY的外觀有影響。在試驗中對絲束在GR1之前合股，不僅生頭方便，還可以提高絲束在導(dǎo)絲盤上的穩(wěn)定性。同時卷繞導(dǎo)絲鉤處由常規(guī)的1.3.5.7.9合股改為3.4.5.6.7合股，減少了錠位間的張力差異，同時根據(jù)絲束粗細(xì)及生產(chǎn)情況，將網(wǎng)絡(luò)器壓縮空氣大小調(diào)整在0.5～1.2 bar，有效地改善了POY的毛絲情況。

2.6 紡速的選擇

紡制單絲纖度低的品種紡速不宜太高。根據(jù)謝皮斯基的內(nèi)聚能破裂機(jī)理可知，最大拉絲長度與熔體擠出速度成正比，即單絲纖度下降時，最大拉絲長度成減小趨勢，容易出現(xiàn)單絲斷裂[3]。這就需要通過降低紡速來減少紡絲張力，同時可以減少噴絲頭拉伸比。試驗發(fā)現(xiàn)紡絲速度在2 200～2 600 m／min能正常紡絲。

2.7 產(chǎn)品物性指標(biāo)

按上述工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)見表4。

表4 產(chǎn)品物性指標(biāo)

3 結(jié)論

（1）紡制超細(xì)纖維需要較高的組件壓力，除了砂配外，噴絲板背壓也要考慮。

（2）紡絲溫度宜控制在292～305℃并配上輔助加熱器可以有效減少注頭。

（3)紡速不宜過高。在2 200～2 600 m／min內(nèi)可以減少紡絲張力，使生產(chǎn)穩(wěn)定。

[1]李秀賓.滌綸超細(xì)纖維高速紡絲拉伸卷繞設(shè)備及技術(shù)[J].合成纖維，2001（5）：43-45.

[2]徐心華，李允成.滌綸長絲生產(chǎn)[M].北京：中國紡織出版社，1995.

[3]謝皮斯基.纖維成形原理[M].北京：中國紡織出版社，1983.

DEVELOPMENT OF MELT DIRECT SPINNING SUPERFINE 88 DTEX／288 F POY

LIU Li-na,TANG An-jun,CHU Fei，ZHANG He
(Jiangsu Shenghong Chemical Fiber Co.,Ltd.,Wujiang 215228,China)

The superfine denier 88 dtex／288 f POY was developed by melt direct spinning and circular inner quench.The results showed that during the spinning of 88 dtex／288 f POY,spin pack pressure was 14 -20 MPa,spinning temperature at 292-305℃,spinning speed in 2200-2600 m／min,and the threads were gathered up side of GR1.The production was stable and the products can meet the customer requirement.

superfine denier;quench stage heater;melt direct spinning

TQ342.21

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2013.03.002

1672-500X(2013)03-0005-03

2013-07-23

劉麗娜（1982-）女，河南周口人，工程師，主要從事化纖生產(chǎn)和管理工作。