針織專用1.56 dtex滌綸短纖維生產(chǎn)工藝探討

艾寶泉，劉 波，呂初旭

(中國石化股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012)

以中國石化儀征化纖有限公司為代表的南方化纖企業(yè)，大量開發(fā)高附加值滌綸短纖維產(chǎn)品，其中高檔織物型針織紗專用纖維產(chǎn)品成為其中的佼佼者。目前1.56 dtex針織專用滌綸短纖維市場價(jià)格比同規(guī)格的棉型短纖維高400元/t，具有較高的產(chǎn)品附加值。但針織紗對短纖維的伸長、彈性和疵點(diǎn)的要求高于機(jī)織用短纖維。因此，作者通過適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)、規(guī)范現(xiàn)場作業(yè)，開發(fā)了針織專用滌綸短纖維，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

聚酯熔體特性黏數(shù)(［η］)(0.650±0.01)dL/g，端羧基含量小于36 mol/t，二甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.2±0.3)%，熔點(diǎn)大于251 ℃，中國石化股份有限公司洛陽分公司產(chǎn)。

1.2 設(shè)備及儀器

紡絲設(shè)備由康泰斯公司成套提供，最大紡絲速度2 000 m/min;后紡設(shè)備由德國Fleissner公司提供，加工絲束總線密度可達(dá)6×106dtex，操作速度為250～270 m/min。

XQ-1B等速伸長型拉伸實(shí)驗(yàn)儀:德國 TEXTECHNA FAVIMAT制;上海紡織科學(xué)研究院制YG365A型單纖維干熱收縮儀;常州紡織儀器廠制YG-321型纖維比電阻儀;太倉紡織儀器廠制XCP-1A型纖維卷曲彈性儀;上海利浦應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究所制XQ-1纖維強(qiáng)伸度分析儀。

1.3 生產(chǎn)工藝流程

洛陽分公司短纖維裝置采用美國杜邦公司的技術(shù)，裝置的生產(chǎn)能力為100 kt/a，配備2條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為150 t/d。短纖維生產(chǎn)工藝流程示意見圖1，其生產(chǎn)工藝參數(shù)見表1。

圖1 滌綸短纖維生產(chǎn)工藝流程示意Fig.1 Flow chart of polyester staple fiber production

表1 滌綸短纖維主要生產(chǎn)工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters for polyester staple fiber

針織專用滌綸短纖維要求纖維中硬塊、僵絲、未拉伸絲等大疵點(diǎn)含量要低。由于在針織加工及后整理過程中無法去除該類疵點(diǎn)，較大的紗疵和棉結(jié)有可能造成機(jī)器停頓或者是出現(xiàn)針洞、針頭斷裂，對針織布面外觀造成嚴(yán)重影響。

1.56 dtex針織紗專用短纖維與機(jī)織用棉型短纖維質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別見表2。

表2 針織紗專用短纖維主要質(zhì)量指標(biāo)Tab.2 Quality index contrast of knitting yarns

1.4 分析與測試

疵點(diǎn):檢測方法參見GB/T14339—2008。

染色疵點(diǎn):采用手檢法，參見企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)均勻取出6 g短纖維，進(jìn)行開纖后，采用分散染料(染色溫度100℃，染色時(shí)間30 min)對短纖維染色，將纖維染成深藍(lán)色，烘干后稱重，按照標(biāo)準(zhǔn)逐根纖維進(jìn)行挑選，擇出所有深色絲、并絲、粗纖維等異常纖維，每根異常纖維為1個手檢染色疵點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 ［η］

熔體［η］降低，聚合物的相對分子質(zhì)量降低，原絲的預(yù)取向度降低，自然拉伸倍數(shù)相應(yīng)增大，所以有利于后加工拉伸倍數(shù)的提高，獲得高強(qiáng)力的纖維。［η］過低，噴絲孔擠出成形的初生纖維在張力作用下易產(chǎn)生斷裂，可紡性差，所以熔體［η］應(yīng)選擇適中。從表3可以看出，在生產(chǎn)針織紗專用短纖維時(shí)，適當(dāng)降低熔體［η］有利于降低纖維的預(yù)取向度，原絲斷裂強(qiáng)度不勻率、斷裂伸長不勻率控制較好，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，熔體［η］選擇0.642 ～0.645 dL/g為宜。

表3 熔體［η］對原絲質(zhì)量的影響Tab.3 Effect of melt［η］on as-spun fiber quality

2.2 紡絲速度

紡絲過程中形成的染色疵點(diǎn)主要是由弱絲及斷絲后引起未拉伸絲及拉伸不足絲而引起的，降低紡絲速度，提高拉伸倍數(shù)可減少前紡毛絲及弱絲，從而減少后紡未拉伸絲和拉伸不足絲。但紡絲速度的提高會使絲束和卷繞各導(dǎo)輥摩擦力增大，原絲的斷裂強(qiáng)度不勻率增大，后拉伸過程中纏輥多。從表4可以看出，選擇較低的紡絲速度1 200 m/min，保持原絲一定的取向度，有利于改善拉伸狀態(tài)，提高針織紗專用料質(zhì)量均勻性。

表4 紡絲速度對原絲質(zhì)量的影響Tab.4 Effect of spinning speed on as-spun fiber quality

2.3 冷卻吹風(fēng)條件

冷卻吹風(fēng)條件是固化過程的決定性因素，影響纖維的結(jié)構(gòu)和紡絲線上的各種分布。該裝置采用上部環(huán)吹下部側(cè)吹冷卻吹風(fēng)工藝。上部環(huán)吹采用半密閉式環(huán)吹筒對熔體細(xì)流進(jìn)行冷卻成形。由于針織專用滌綸短纖維對強(qiáng)度、伸長均勻性的要求較1.56 dtex機(jī)織短纖維的要求高，為此要嚴(yán)格控制熔體細(xì)流的冷卻速度及其均勻性，為保證原絲質(zhì)量穩(wěn)定，要求主風(fēng)道風(fēng)壓穩(wěn)定，波動幅度由原來的±50 Pa降低至±20 Pa，且各紡絲位環(huán)吹冷卻效果偏差小。

由于紡絲速度由1 320 m/min降低到1 200 m/min后，單絲線密度變大，絲束在環(huán)吹筒的換熱效率要求提高，需要將環(huán)吹風(fēng)壓提高約6%，即由1 020 Pa升到1 080 Pa，從而提高原絲內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，利于紡絲加工的順利進(jìn)行。從表5可知，在針織紗專用短纖維的生產(chǎn)過程中，采用環(huán)吹風(fēng)壓為1 080 Pa進(jìn)行紡絲，原絲斷裂強(qiáng)度不勻率、斷裂伸長不勻率較好。

表5 不同風(fēng)壓所得原絲質(zhì)量均勻性Tab.5 Quality uniformity of as-spun fiber at various air pressure

2.4 拉伸倍數(shù)

隨著紡絲速度由1 320 m/min降低至1 200 m/min，總拉伸倍數(shù)提高10%，由2.99提高至3.29，總拉伸倍數(shù)提高后，分子鏈沿纖維軸向排列更加規(guī)整，纖維的取向度、結(jié)晶度均得到提高，纖維內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)展更為完善，產(chǎn)品質(zhì)量均較理想。實(shí)際生產(chǎn)中后紡采用杜邦干法拉伸工藝，第一段拉伸介質(zhì)為空氣浴，絲束周圍的空氣作為拉伸介質(zhì)?？諝饫燧^水浴拉伸相比，拉伸過程中絲束內(nèi)部產(chǎn)生的拉伸熱不易迅速有效地被空氣帶走，容易造成絲束局部升溫過高引起拉伸點(diǎn)波動，造成未拉伸絲或拉伸不足等情況。染色時(shí)，這部分纖維的顏色特別深，形成染色疵點(diǎn)。所以干法拉伸工藝控制拉伸點(diǎn)的穩(wěn)定尤為重要。通過調(diào)節(jié)原絲平衡時(shí)間、集束張力、第一段拉伸倍數(shù)可以實(shí)現(xiàn)拉伸點(diǎn)位置的相對穩(wěn)定。

2.5 原絲平衡時(shí)間

剛剛生產(chǎn)出的原絲其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、預(yù)取向度、雙折射均不穩(wěn)定，其變化主要是發(fā)生在存放初期的8 h，若原絲直接進(jìn)行后處理拉伸，平衡時(shí)間長的纖維與平衡時(shí)間短的纖維之間的差異很大，拉伸點(diǎn)位置不固定，相差10～20 cm，造成同一拉伸倍數(shù)下，平衡時(shí)間短的纖維極易被拉斷，平衡時(shí)間長的纖維拉伸不充分，從而形成染色疵點(diǎn)。所以需要對原絲進(jìn)行平衡放置，尤其是最后落桶的原絲要放置8 h，方可進(jìn)行拉伸。

2.6 疵點(diǎn)控制

針織專用滌綸短纖維質(zhì)量指標(biāo)中增加了染色疵點(diǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為此在紡絲、拉伸過程中控制疵點(diǎn)含量及染色疵點(diǎn)的產(chǎn)生尤為重要。組件工況不佳、環(huán)吹風(fēng)風(fēng)量不足、冷卻風(fēng)吹出不勻是造成疵點(diǎn)的主要因素，要嚴(yán)格進(jìn)行工藝條件檢查及提高定期維護(hù)作業(yè)質(zhì)量。在生產(chǎn)針織專用料時(shí)，應(yīng)控制組件運(yùn)行周期為30～60 d?？s短環(huán)吹筒更換周期頻次，由原來的16 d減少到14 d。

2.7 產(chǎn)品質(zhì)量

通過工藝條件的優(yōu)化，生產(chǎn)得到的針織專用滌綸短纖維產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，纖維的疵點(diǎn)含量每100 g為0.4 mg，染色疵點(diǎn)6 g為12個，優(yōu)級品率達(dá)100%，主要指標(biāo)見表6。

表6 1.56 dtex針織用滌綸短纖維產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)Tab.6 Quality index of 1.56 dtex PET staple fiber for knitting

3 結(jié)論

a.機(jī)織生產(chǎn)線經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整優(yōu)化和操作管理，可以生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的針織專用短纖維。

b.降低熔體［η］和紡絲速度，提高總拉伸倍數(shù)，可以提高針織紗專用料質(zhì)量均勻性。

c.提高環(huán)吹筒使用工況，嚴(yán)格定期作業(yè)，可以減少疵點(diǎn)產(chǎn)生，染色疵點(diǎn)(6 g)為12個，優(yōu)級品率達(dá)成100%。