PET/PBT共聚酯纖維的紡紗工藝及紗線質(zhì)量研究

李 娜，李世君，李乃祥,2，賈君君，楊童童，雷青松

(1. 中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司研究院，江蘇儀征 211900； 2. 江蘇省高性能纖維重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇儀征 211900)

PET纖維具有很多優(yōu)良的服用性能，如：良好的物理機(jī)械性能、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性，作為服用材料的主要來源，PET纖維使用率占合成纖維80%以上，但其具有染色困難，手感、吸濕性及回彈不理想的特點(diǎn)。PBT與PET分子鏈結(jié)構(gòu)類似，PBT結(jié)構(gòu)單元較PET多兩個(gè)CH2，分子鏈表現(xiàn)出良好的柔性，且分子間作用力小，結(jié)晶能力強(qiáng)，結(jié)晶速率比PET快。PBT是一種性能優(yōu)異的工程塑料，制成的纖維手感柔軟彈性適中，性能介于氨綸、錦綸和滌綸之間，在價(jià)格方面遠(yuǎn)高于PET，這使其應(yīng)用受到一定的限制。

本文中PET/PBT共聚酯的研究，可彌補(bǔ)他們各自的不足[1-2]。PBT柔性鏈段加入，有利于提高PET鏈段的結(jié)晶性能，當(dāng)PET/PBT共聚酯纖維在受到彎曲形變時(shí)，抗彎曲模量較高，纖維表現(xiàn)較好的彎曲回彈性能；另一方面，少量PBT鏈段引入，也破壞了PET分子鏈的規(guī)整性，不利于其結(jié)晶，但是有利于纖維染色性能的改善。纖維的染色性能與其分子結(jié)構(gòu)及超分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，共聚酯中PBT柔性鏈段的引入使得分子鏈柔性增大，分子處于自由活動(dòng)狀態(tài)，染料分子能夠滲入纖維內(nèi)部，因而染色性能得到很大改善[3-7]。隨著PBT鏈段的引入及含量的提高，PET/PBT共聚纖維可以采用常壓低溫染色。

本文研究PET/PBT共聚酯纖維的紡紗工藝特點(diǎn)，研究不同紡紗工序的工藝對條干的影響，對PET/PBT共聚酯紗線的物理、織造性能以及針織物的抗起毛起球性能進(jìn)行了研究，并與普通PET紗線的相關(guān)性能進(jìn)行對比，為工業(yè)化生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 試 驗(yàn)

1.1 原料

PET/PBT共聚酯纖維與PET纖維(儀征化纖)的指標(biāo)，見表1。

表1 物理性能指標(biāo)

1.2 儀器設(shè)備及工藝流程

紡紗時(shí)所采用的工藝流程為：梳棉-并條-粗紗-細(xì)紗，具體試驗(yàn)及測試儀器設(shè)備見表2。

表2 儀器設(shè)備

1.3 紡紗工藝設(shè)計(jì)

PET/PBT共聚酯纖維紡紗加工過程中環(huán)境溫濕度對條子的成型影響表現(xiàn)在紡紗工序的各個(gè)環(huán)節(jié)中，不同的工藝條件下，需要配置相應(yīng)的溫濕度，例如濕度過大會(huì)導(dǎo)致梳棉時(shí)纖維纏繞錫林，在并條階段會(huì)繞皮輥等狀況，實(shí)驗(yàn)時(shí)溫濕度的設(shè)定如表3所示。

表3 溫濕度控制范圍

1.3.1 開清棉工序

PET/PBT共聚酯纖維具有手感柔軟、彈性好、蓬松、強(qiáng)度低和伸長大等特點(diǎn)，因此在清梳聯(lián)過程中為了減少纖維的損傷，需要采用多松少打、低速低倍的方式，適當(dāng)降低棉條定量，減少蓋板花的產(chǎn)生。生條定量為20～23 g/5 m；由于纖維的卷曲較好，清梳聯(lián)工序中棉箱壓力正常為150 Pa，且波動(dòng)?。幻迣雍穸扰c棉條直徑的波動(dòng)均為0.32 mm，棉條輸出速度為100 m/min，牽伸倍率為88倍。

1.3.2 并條工序

由于PET/PBT共聚酯纖維蓬松性能較好，為改善纖維的平行伸直度，提高條子的條干均勻度，合理配置牽伸力與握持力是并條工序的關(guān)鍵，一并和二并的條子定量分別為20～23.5 g/5 m、20～24 g/5 m：因此采用需要適合此纖維的牽伸倍數(shù)和并合根數(shù)，并條將8根棉條喂入并條機(jī)，總牽伸倍數(shù)為8～8.5倍，出條速度為400 m/min，一并后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.4～1.6倍，二并后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.0～1.3倍。并條工序中一并和二并的牽伸效率分別為99.66%和99.18%。

1.3.3 粗紗工序

粗紗的定量為4.0～4.3 g/10 m，總牽伸倍數(shù)為10～12倍，前區(qū)牽伸倍數(shù)為1.25～3.05倍，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.25～3.05倍，捻度為25.0～30.5捻/m，粗紗的捻度宜小不宜大，否則會(huì)導(dǎo)致牽伸出現(xiàn)紗線不均勻的情況，羅拉隔距設(shè)計(jì)為7 mm。

1.4 細(xì)紗工序

PET/PBT共聚酯纖維細(xì)紗定量為14～20 tex，牽伸倍數(shù)為22～30倍，紡出的紗均勻性好，其中細(xì)紗捻系數(shù)為310～350，細(xì)紗機(jī)錠子轉(zhuǎn)速為11 000～12 000 r/min，捻度為80～95捻/10 cm，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.2倍。為防止鋼絲圈的定量重和轉(zhuǎn)速高產(chǎn)生的高溫和高速，導(dǎo)致纖維磨損產(chǎn)生較多的毛羽和粉塵增加紗線不勻率，減少氣圈與擋紗板之間的摩擦，宜采用質(zhì)量偏重的鋼絲圈。

2 結(jié)果與討論

2.1 清梳聯(lián)可紡性

為對比普通PET纖維與PET/PBT共聚酯纖維的可紡性，將其在相同條件下進(jìn)行紡紗實(shí)驗(yàn)，經(jīng)清梳聯(lián)和并條得棉條，其條干等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行對比，如表4所示。棉條的結(jié)構(gòu)，如纖維分離度、平行伸直度以及結(jié)粒雜質(zhì)等，都對成紗條干有很大影響。另外，棉條的周期不勻，也對成紗條干起著惡化作用。為了提高成紗條干均勻度，必須提高棉條中纖維的伸直度、分離度，避免產(chǎn)生周期性不勻率。PET/PBT共聚酯纖維在清梳聯(lián)工序中生頭容易，棉箱壓力處于動(dòng)態(tài)平穩(wěn)狀，一并二并條干均勻，清梳聯(lián)工序的條干與普通PET纖維并無較大差別。其中PET/PBT共聚酯纖維和PET纖維在清梳聯(lián)的條干均低于3%，末道并條條干均低于2%，為粗紗和細(xì)紗的進(jìn)一步牽伸奠定了良好的基礎(chǔ)。

表4 清梳聯(lián)及并條工序條干質(zhì)量

2.2 粗紗可紡性

粗紗捻度和條干均勻度直接決定了細(xì)紗條干、斷裂強(qiáng)度等性能，對比普通PET纖維與PET/PBT共聚酯纖維粗紗的條干， PET/PBT共聚酯纖維與PET纖維粗紗的CV值分別為3.91%與4.0%，均小于5%，處于同等纖度下最優(yōu)烏斯特水平，表現(xiàn)出良好的紡紗性能。粗紗工序條干不勻率如圖1所示，PET/PBT共聚酯纖維的片段條干略優(yōu)于PET纖維，可能是由于纖維的柔軟度決定了纖維的可紡紗性能，在粗紗牽伸過程中纖維之間的可牽伸性能更優(yōu)化。間隔1 m、3 m和10 m的片段不勻逐漸減少，說明纖維均勻性良好且在牽伸過程中能有效控制浮游纖維。

圖1 粗紗工序條干不勻率

2.3 不同捻系數(shù)細(xì)紗性能

為對比細(xì)紗不同捻系數(shù)下紗線的各項(xiàng)性能指標(biāo)，紡紗時(shí)將細(xì)紗的號數(shù)設(shè)定為14.8 tex，將PET/PBT共聚酯紗線捻系數(shù)設(shè)定為350、310，同時(shí)將PET紗線捻系數(shù)設(shè)定為310，進(jìn)行對比試驗(yàn)。由表5可看出PET/PBT共聚酯紗線隨著細(xì)紗捻系數(shù)的增加紗線斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率都有略微提高，說明捻系數(shù)增加有利于紗線強(qiáng)度在一定程度的提升。與PET紗線相比，PET/PBT共聚酯紗線具有更低的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率，有利于提高服用面料的舒適度和透氣性。

表5 細(xì)紗物理指標(biāo)

2.4 起毛起球性能

分別采用不同工藝參數(shù)的紗線進(jìn)行起毛起球性能分析：對PET/PBT共聚酯紗線捻系數(shù)為310，紗線名義號數(shù)為14.8 tex、18.5 tex的紗線以及PET紗線捻系數(shù)310，紗線名義號數(shù)為14.8 tex的紗線，采用同樣的工藝，分別在雙面針織機(jī)上進(jìn)行緯編針織實(shí)驗(yàn)，根據(jù)GB/T 4802.2—2008對針織物進(jìn)行起毛起球性能測試，對照標(biāo)準(zhǔn)針織物起毛起球樣照進(jìn)行評價(jià)，如表6所示。

由表6可知，14.8 tex的PET/PBT共聚酯針織物的起球級別為3.5級，18.5 tex的PET/PBT共聚酯針織物起球級別為4級，不易起毛起球。PET纖維模量較低，與PET/PBT共聚酯纖維的強(qiáng)伸性能接近，對比其針織物起毛起球性能，其中紗線號數(shù)相同的PET/PBT聚酯針織物與PET聚酯針織物相比，具有更好的抗起毛起球性能。

表6 起毛起球性能

2.5 上漿性能

由于PET/PBT共聚酯紗線的強(qiáng)力低于普通PET紗線，在織造過程中可能會(huì)出現(xiàn)經(jīng)紗張力不勻、斷經(jīng)現(xiàn)象。其漿紗的性能尤為重要，紗線的上漿性直接關(guān)系布面的平整度，合適的上漿工藝是保證織造順利進(jìn)行的前提條件。將兩種纖線以同樣的漿料進(jìn)行上漿，采用漿紗機(jī)漿紗，上漿速度為25 m/min，其中上漿配料為聚乙烯醇(PVA)60%、變性淀粉漿料為26%、聚丙烯類漿料為12%、抗靜電劑為2%，針對漿紗效果進(jìn)行測評分析如表7所示。

表7 兩種聚酯紗線上漿性能

由表7可知，PET/PBT共聚酯紗線上漿后的減伸率優(yōu)于PET紗線，可能是由于PET/PBT共聚酯紗線具有更優(yōu)良的彈性回復(fù)性能，上漿后紗線的伸長明顯下降，導(dǎo)致其減伸率較大。PET/PBT共聚酯紗線的毛羽降低率高于普通PET紗線，是由于紗線的毛羽浸潤漿料后更容易在導(dǎo)輥外力下倒伏。

3 結(jié) 論

a) 從紡紗性能分析，PET/PBT聚酯纖維與普通PET纖維均具有良好的紡紗性能。

b) PET/PBT聚酯紗線由于具有斷裂強(qiáng)度低的特點(diǎn)，PET/PET聚酯紗線與PET聚酯紗線相比，具有更好的抗起毛起球性能。

c) PET/PBT聚酯紗線較PET聚酯紗線具有優(yōu)異的上漿性能，有利于在織造過程中減少紗線的斷頭率，提高織造效率。