PTT/PET并列型復(fù)合纖維紡絲技術(shù)

北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司 北京 100025

1 引言

PTT/PET復(fù)合長絲是利用聚對苯二酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸乙二酯（聚酯PET）兩組份的收縮率差異，紡制出一種具有自卷曲的彈性纖維。這種復(fù)合長絲兼有錦綸的舒適手感、腈綸的膨松性、氨綸的回彈性、滌綸的高強(qiáng)和尺寸穩(wěn)定性[1]。該纖維的織物挺括、手感柔軟、回彈性好、抗氯、抗老化，兼具PTT纖維抗污能力強(qiáng)和干爽等獨特性能，深受消費者青睞。

聚對苯二酸丙二醇酯(PTT)大分子存在“奇碳效應(yīng)”，在分子鏈上存在三維螺旋結(jié)構(gòu)，因此形成的彈性纖維具有良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。兩種聚酯有類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)可保證其相容性及相互間的結(jié)合力；PTT/PET雙組分復(fù)合長絲截面為并列型，經(jīng)過牽伸定型后富有彈性，織物不松弛，保型性和抗皺性好，因此制作的服裝更加適合戶外運動，并且比其他同類產(chǎn)品更適于機(jī)洗。

2 設(shè)備特點

2.1 設(shè)備參數(shù)

見表1。

2.2 紡絲箱

由于PTT/PET雙組分復(fù)合長絲可紡溫度較窄，為更好控制紡絲工藝，故采用三箱式紡絲箱，此紡絲箱由三部分組成：PTT計量泵箱、PET計量泵箱和復(fù)合紡絲組件箱，這三個保溫箱溫度可以獨立設(shè)定。熔體分別由各自的擠壓機(jī)經(jīng)熔體管路輸送到計量泵后，送至裝有復(fù)合紡絲組件的箱體中，兩種組分在噴絲孔中匯合并噴出。

對于同種聚合物，表觀粘度越大，流動性能越差。紡絲溫度的設(shè)定原則是盡量保證兩種組分在各自的紡絲箱體內(nèi)有相同的流動狀態(tài)。PET采用高溫熔融，低溫紡絲；PTT采用低溫熔融，高溫紡絲，這樣可以減小PTT的降解，盡管兩種組分在箱體內(nèi)溫度差異較大，但兩種組分進(jìn)入到同一個復(fù)合組件時發(fā)生熱交換，PET的溫度降低，PTT的溫度升高，溫度差異有逐漸縮小的趨勢，高粘度PTT熔體的流動性能將好于低粘度PET熔體，低粘度PET 溫度過高將無法成纖。（ 見圖1）

2.3 噴絲板

改變纖維的橫截面形狀會影響其卷曲性。不同的纖維橫截面會對纖維的三維螺旋卷曲行為產(chǎn)生很大的影響，例如三角形橫截面比圓形橫截面的纖維卷曲率高[2]。這里主要研究圓孔復(fù)合纖維，選用PTT特性粘度為1.24 dl/g的切片，其噴絲板微孔尺寸為φ0.22×0.66； PET特性粘度為0.54 dl/g的切片，其噴絲板微孔尺寸為φ0.22×0.66。（見圖2）

2.4 牽伸裝置

牽伸裝置由兩組熱輥和一個導(dǎo)盤組成，第一熱輥將絲束加熱到玻璃化溫度，絲束在第一熱輥和第二熱輥之間進(jìn)行拉伸取向，取向后的纖維強(qiáng)力上升，張力加大，在溫度和張力的共同作用下，纖維在第二熱輥表面迅速結(jié)晶。導(dǎo)絲盤起到穩(wěn)定張力的作用，可以減少絲束在第二熱輥上的擺動，從而減少并絲斷頭，還有利于絲餅的成形。（見圖3）

表1 復(fù)合長絲設(shè)備主要參數(shù)

圖1 紡絲箱

2.5 上油裝置

在化學(xué)纖維生產(chǎn)中，纖維的上油均勻性直接影響其品質(zhì)。采用油輪上油方式時，絲束與油輪之間的包角直接影響纖維的上油率，包角大，纖維上油率就高，反之則低。纖維與油輪的包角是通過分絲棒來調(diào)節(jié)的，當(dāng)分絲棒與油輪并行度降低時，絲束與油輪的包角就會變得各不相同，由于包角的差異，會造成上油率的差異，上油率的差異會導(dǎo)致纖維與牽伸輥的摩擦力發(fā)生變化，造成纖維品質(zhì)的差異?，F(xiàn)有裝置中，分絲棒只在一端固定，分絲棒與油輪之間的平行度很難保證，即使調(diào)整平行也會經(jīng)常發(fā)生變化，使得纖維上油均勻性更難控制。本項目采用分絲棒兩端固定裝置，其中一端方便開合，掛絲時打開一端，方便絲束進(jìn)入；紡絲時兩端都處于關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)兩點定線的原理，將分絲棒調(diào)整到與油輪平行后，每束絲與油輪的包角完全一致，在生產(chǎn)中也不易反生變化，從而避免了因上油不勻而造成纖維品質(zhì)的差異。（見圖4）

圖2 噴絲板（局部放大）

2.6 熔體管路

隨溫度變高，兩種切片的表觀粘度都變小，流動性能變好。在同樣的剪切速率下，盡管PTT切片的特性粘度較高，但其表觀粘度都基本小于0.54 dl/g的PET切片的表觀粘度，在270℃下PTT的表觀粘度也要低于290℃下PET的表觀粘度。與低特性粘度的PET切片相比，高特性粘度的PTT切片具有極好的流動性能。為了保證熔體粘度和溫度均勻，熔體管道中各級管路的剪切速率應(yīng)一致，本設(shè)計中各級熔體管路直徑的選擇要保證剪切速率在10S-1左右[3]。

2.7 單體抽吸

PTT紡絲過程中降解產(chǎn)生的低分子物對正常紡絲影響較大，特別是較多的環(huán)狀二聚物的存在常導(dǎo)致噴絲板易堵塞，同時其揮發(fā)物還有一定的刺激性，易傷害人的眼睛。在冷卻吹風(fēng)裝置上加設(shè)單體抽吸裝置，可將從噴絲板析出的環(huán)狀二聚物及時吸走，以免因積聚而引起斷頭。

3 工藝條件

3.1 紡絲原料與油劑

圖3 牽伸裝置

圖4 上油裝置

表2 111 dtex /64f并列復(fù)合長絲主要工藝參數(shù)

表3 111 dtex/ 64f 并列型復(fù)合長絲的物理指標(biāo)

紡絲原料：選擇能與 PTT 切片相容性好的 PET 切片，使其在一定紡絲溫度下的熔體表觀黏度盡可能與 PTT相當(dāng)，減少紡絲彎腳，具備良好的可紡性，以適應(yīng)PTT/PET 復(fù)合纖維紡絲的要求。

PET切片為金山石化公司，低粘半消光切片，切片特性粘度0.54 dl/g；

PTT切片為美國殼牌（SHELL）公司，切片特性粘度0.92 dl/g，經(jīng)固相增粘后特性粘度為1.24 dl/g。

紡絲油劑：松本（Matsumoto）3530 ，油劑濃度13%。

3.2 生產(chǎn)流程

（1）PTT切片（特性粘度0.92dl/g）→固相增粘→干切片料倉（特性粘度1.24dl/g）→氮氣保護(hù)→PTT螺桿擠壓機(jī)→熔體過濾器→熔體分配→靜態(tài)混合器→計量泵

（2）PET切片（特性粘度0.54dl/g）→干燥→PET螺桿擠壓機(jī)→熔體過濾器→熔體分配→靜態(tài)混合器→計量泵

（1）（2）→噴絲頭→單體抽吸→側(cè)吹風(fēng)→甬道→油輪上油→GR1→GR2→GR3→卷繞機(jī)

3.3 主要工藝參數(shù)

見表2。

4 產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)

見表3。

5 結(jié)束語

采用本紡絲裝置生產(chǎn)的PTT/PET 111dtex/62f并列型復(fù)合長絲，其產(chǎn)品卷曲細(xì)而密，卷曲曲率大，絲束彈性高；全套設(shè)備設(shè)計先進(jìn)，運行穩(wěn)定可靠；工藝參數(shù)設(shè)置合理，生產(chǎn)出高品質(zhì)的PTT/PET復(fù)合彈性長絲產(chǎn)品，為化纖差別化纖維的發(fā)展提供了裝備及工藝技術(shù)支撐。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王江水.PTT/PET并列復(fù)合纖維卷曲研究[D].東華大學(xué),2009.

[2]張明成,孔維嘉.雙PET并列復(fù)合彈性纖維生產(chǎn)技術(shù)[J].聚酯工業(yè),2017,30(5):16-19.

[3]華金祥.PTT/PET并列型復(fù)合長絲國產(chǎn)設(shè)備及相關(guān)工藝的探討[J].紡織機(jī)械,2015,12(12):78-81.