一種并列型復(fù)合彈性（T400）纖維設(shè)備及工藝分析

周曉輝 張紅亮

（北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司 北京 101111）

1 前言

并列復(fù)合纖維是利用兩種不同特性的原料按50:50 左右的比例復(fù)合，得到截面形狀類似“8”的、有特殊卷曲性或高回彈性的復(fù)合絲。并列復(fù)合纖維有很多種，使用PTT 與低粘PET并列復(fù)合可以得到一種高回彈性纖維（T400），T400 纖維是用量較大的并列復(fù)合絲之一，因其生產(chǎn)過程類似FDY，初生纖維經(jīng)過拉伸直接卷裝成型，具有類似DTY 的高回彈性，廣泛應(yīng)用于各種面料中。北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司（以下稱“北京中麗”）是做復(fù)合絲裝置較早、量較大的工程公司之一。下面將以北京中麗裝置為基礎(chǔ)，生產(chǎn)T400 復(fù)合絲75de/36f 為例，對(duì)設(shè)備、工藝等分析和探討。

2 設(shè)備及工藝情況

2.1 實(shí)例設(shè)備裝置

（1）PET 干燥系統(tǒng)：鄭州中遠(yuǎn)；PTT 干燥系統(tǒng)：鄭州中遠(yuǎn)

（2）PET 螺桿：北京中麗；PTT螺桿：北京中麗

（3）復(fù)合紡絲箱體：北京中麗

（4）復(fù)合噴絲板：北京中麗

（5）油嘴、預(yù)網(wǎng)絡(luò)器、導(dǎo)絲器：日本AWA

（6）計(jì)量泵：英國(guó)斯奈克1.8cc/r

（7）油劑泵：英國(guó)斯奈克0.10cc/r

（8）熱輥系統(tǒng)：北京中麗

（9）卷繞機(jī)：北京中麗BWA55T

2.2 工藝流程（見圖1）

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 原料

2.3.1 低粘PET 切片：上海石化（見表1）

表1 上海石化切片指標(biāo)

2.3.2 PTT 切片：杜邦L2268（見表2）

表2 杜邦L2268 切片指標(biāo)

2.3.3 油劑：竹本F-1748

此處使用滌綸FDY 油劑：竹本F-1748。

2.4 測(cè)試儀器

（1）壓差法微量水分儀：常州紡織儀器廠有限公司SF-I 型

（2）測(cè)長(zhǎng)儀：常州紡織儀器廠有限公司 YG082 型

（3）強(qiáng)伸儀：常州紡織儀器廠有限公司 YG023B 型

（4）烏斯特儀：Uster-III 型

2.5 實(shí)例工藝參數(shù)（見表3）

表3 75de/36f T400 復(fù)合絲主要工藝

2.6 實(shí)例成品質(zhì)量（見表4）

3 設(shè)備及工藝分析

3.1 概述

T400 復(fù)合絲，通過低粘PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）、PTT（聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯）兩種不同的原料，分別經(jīng)過干燥、螺桿熔融，計(jì)量泵計(jì)量輸送，進(jìn)入同一個(gè)復(fù)合組件，再經(jīng)過復(fù)合噴絲板的并列對(duì)噴吐絲，離開噴絲孔后馬上復(fù)合在一起，再經(jīng)側(cè)吹冷卻，油嘴上油，預(yù)網(wǎng)絡(luò)，熱輥牽伸，網(wǎng)絡(luò)，最后卷繞機(jī)卷繞成型，得到T400 彈性纖維。T400 纖維具有高回彈性，CP 一般在80%～90%，同時(shí)這種纖維還具有高的光熱穩(wěn)定性，可以通過與其他纖維混織，包覆等，廣泛應(yīng)用于不同風(fēng)格的彈性面料生產(chǎn)，比如近年較流行的四面彈等。

生產(chǎn)T400 復(fù)合絲75de/36f，通常低粘PET：PTT比例為50～55：50～45，拉伸比2.3～2.8，紡絲速度一般在3800～4200m/min 之間選擇，單纖維截面成“8”型（見圖2），因兩種成分粘度差較大，纖維接近取向后，產(chǎn)生了較高回彈卷曲性。

3.2 干燥（見圖3）

低粘PET，熔點(diǎn)250℃。低粘PET切片干燥系統(tǒng)，采用BM 型干燥系統(tǒng)，原料切片經(jīng)投料裝置送入高位切片料倉，經(jīng)過沸騰床預(yù)結(jié)晶后，送入干燥塔，經(jīng)過熱干空氣干燥后，干切片含水率小于25ppm，干切片進(jìn)入螺桿。如干切片含水率較高時(shí)熔融降解大，會(huì)造成斷頭多，無法保證順利進(jìn)行復(fù)合紡絲。因?yàn)樯a(chǎn)T400 使用的是0.5（dl/g）粘度的低粘PET，這樣粘度差更大，卷曲回彈效果更好。預(yù)結(jié)晶溫度130℃左右，溫度高切片表面易黏連，結(jié)塊。干空氣露點(diǎn)要求-80℃以下，即達(dá)到較好的除濕效果。經(jīng)過6～8 小時(shí)，130℃左右的干燥塔干燥，干切片含水率低于25ppm，紡絲達(dá)到好的效果。

PTT 為半結(jié)晶高聚物。DSC 法熔點(diǎn)228℃。PTT 切片干燥系統(tǒng)，也采用BM型干燥系統(tǒng)，原料切片經(jīng)投料裝置送入高位切片料倉，經(jīng)過沸騰床預(yù)結(jié)晶后，送入干燥塔，經(jīng)過熱干空氣干燥后，干切片含水率小于25ppm，干切片進(jìn)入螺桿。PTT 原料更易熔融熱降解，含水率必須嚴(yán)格控制，否則斷頭多，無法保證順利進(jìn)行復(fù)合紡絲。因?yàn)樯a(chǎn)T400 使用的是1.2（dl/g）粘度的經(jīng)過固相增粘的PTT 切片，這樣粘度差更大，卷曲回彈效果更好。PTT 預(yù)結(jié)晶溫度120℃左右，溫度高切片表面易黏連，結(jié)塊。經(jīng)過6～8 小時(shí)，120℃左右的干燥塔干燥，干切片含水率必須低于25ppm，PTT 極容易降解。

圖2 T400 截面示圖

圖3 干燥系統(tǒng)原理圖

3.3 螺桿（見圖4）

低粘PET 使用帶銷釘混煉頭的LTD 螺桿。干燥好的低粘PET 干切片進(jìn)入螺桿，經(jīng)過輸送，擠壓，熔融，再經(jīng)銷釘混煉頭均化混合，經(jīng)熔體管路送入過濾器過濾雜質(zhì)，再進(jìn)行紡絲。低粘PET 螺桿各區(qū)從進(jìn)料端依次由低到高，控制在250℃～280℃之間，溫度不宜過高，否則熱降解大，不利復(fù)合紡絲。

PTT 熔體有較高的特性粘度，扭矩大，剪切發(fā)熱大，通常選擇帶強(qiáng)制冷卻的雙螺紋螺桿。干燥好的PTT 干切片進(jìn)入螺桿，經(jīng)過輸送，擠壓，熔融，再經(jīng)熔體管路送入過濾器過濾雜質(zhì)，再進(jìn)行紡絲。PTT 螺桿各區(qū)從進(jìn)料端依次由低到高，控制在240℃～265℃之間，PTT 原料更易熱降解，通常溫度不宜過高，否則不利復(fù)合紡絲。PTT 原料螺桿易超溫，可通過風(fēng)冷強(qiáng)制降溫，達(dá)到工藝溫度要求。

圖4 螺桿

3.4 熔體過濾器

低粘PET、PTT 熔體由于都是間接紡，前加工過程多，可能含有的雜質(zhì)多，都需要熔體過濾器過濾后再送去紡絲。PTT 熔體因熱降解劇烈，做某些特殊品種時(shí)，為了減少熔體停留時(shí)間，減少熔體降解，需要加配過濾器直通管，減少停留時(shí)間，保證可紡性。

3.5 復(fù)合箱體及聯(lián)苯系統(tǒng)（見圖5）

經(jīng)熔體過濾器過濾后的低粘PET、PTT 熔體，分別進(jìn)入主箱體和副箱體（見圖6）。通常高熔點(diǎn)低粘PET進(jìn)入主箱體，這樣可以保證可紡性好。復(fù)合箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜：包含副箱體PTT部分：PTT 計(jì)量泵，PTT 熔體管路，副箱獨(dú)立聯(lián)苯系統(tǒng)，使用中溫聯(lián)苯熱媒（沸點(diǎn)240℃）以保證聯(lián)苯循環(huán)良好，保證箱體各部分溫度均勻。主箱體低粘PET部分：低粘PET 計(jì)量泵，低粘PET 熔體管路，PTT 泵后部分熔體管路，低粘PET 熔體管路，主箱獨(dú)立聯(lián)苯系統(tǒng)，復(fù)合組件等，使用常溫聯(lián)苯熱媒（沸點(diǎn)256℃）即可保證生產(chǎn)。

熔體管路，都采用等長(zhǎng)設(shè)計(jì)，以保證兩種熔體箱體停留時(shí)間相同，防止產(chǎn)生熱降解差異，影響成品絲品質(zhì)一致性。

正常紡絲需要聯(lián)苯溫度高20℃～40℃，以保證熔體適宜的流動(dòng)性和噴絲板面溫度，便于順利紡絲。低粘PET 熔點(diǎn)247℃左右，主箱體聯(lián)苯溫度控制在270℃左右；PTT 熔點(diǎn)228℃左右，副箱體控制在260℃左右。

圖5 聯(lián)苯系統(tǒng)圖

圖6 復(fù)合箱體圖

3.6 復(fù)合組件（見圖7）

T400 復(fù)合絲為并列復(fù)合，組件一般采用雙砂腔下裝杯形組件，雙入料口，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后的低粘PET、PTT 熔體兩路熔體，進(jìn)入組件，分別走獨(dú)立通道，最終在出復(fù)合噴絲板后復(fù)合成絲。

圖7 復(fù)合組件圖

T400 復(fù)合絲為板外復(fù)合，組件背壓控制也很重要，兩組分背壓不勻?qū)?huì)影響截面形狀，使得纖維CP 值將下降，達(dá)不到回彈要求。

3.7 復(fù)合噴絲板（見圖8）

T400 噴絲板采用復(fù)合噴絲板，一般由5 塊板組合，把兩種熔體輸送到出絲孔外熔融態(tài)下復(fù)合成絲，這種纖維有“8”字型截面。

復(fù)合噴絲板出絲微孔設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，按滌綸計(jì)算，控制剪切速率應(yīng)在8000～15000s-1，噴頭拉伸比控制在150～200 倍。因?yàn)槌鼋z孔為斜向，很難清洗和檢板，通常稍微放大孔徑20%～30%，生產(chǎn)使用效果更好。

在生產(chǎn)中，因PTT 熔體單體析出較多，為保證截面均勻，絲品質(zhì)穩(wěn)定，復(fù)合噴絲板面通常需要12～24 小時(shí)清理，保證出絲均勻，同時(shí)減少中間斷頭次數(shù)。一般8～12 天，斷頭率會(huì)增加，絲品質(zhì)穩(wěn)定性下降，需要更換組件，確保絲品質(zhì)均勻穩(wěn)定。

表5 無風(fēng)區(qū)高度對(duì)條干的影響趨勢(shì)

圖8 復(fù)合噴絲板

3.8 側(cè)吹冷卻系統(tǒng)

T400 復(fù)合絲生產(chǎn)過程中，PTT 熔體會(huì)有少量低聚物析出，一般采用側(cè)吹方式，析出低聚物通過抽吸裝置抽走。

T400 復(fù)合絲生產(chǎn)中，因?yàn)閺?fù)合絲板面大，通常大于Φ95，需防止初生驟冷，一般需要使用電加熱緩冷器，緩冷器控制溫度稍低于主箱體溫度。同時(shí)無風(fēng)區(qū)高度不應(yīng)超過100℃，否則條干大，易產(chǎn)生色差等質(zhì)量問題（見表5）。

T400 復(fù)合絲生產(chǎn)過程中，PTT為半結(jié)晶高聚物，DSC 法熔點(diǎn)為228℃。這樣就需要側(cè)吹風(fēng)溫度控制在20℃～22℃，過高不利于纖維均勻冷卻結(jié)晶，拉伸過程中易產(chǎn)生毛絲。

3.9 熱輥牽伸

T400 復(fù)合絲生產(chǎn)，最早是在FDY設(shè)備上開發(fā)，牽伸系統(tǒng)為兩組熱輥，因PTT 為半結(jié)晶高聚物，不易冷卻，結(jié)晶定性困難，絲餅應(yīng)力大，同時(shí)成型不易控制，給后紡加工帶來困難。現(xiàn)在一般采用3 組熱輥牽伸系統(tǒng)。HGR1 和HGR2 之間為牽伸，拉伸比一般在2.5～3.0倍，HGR2和HGR3之間為冷卻定型，拉伸比一般在0.95～1.05倍，主要起到冷卻定型，穩(wěn)定張力作用。生產(chǎn)75dtex/36f，HGR1 溫度控制在80 ℃～90 ℃，以使絲束玻璃化充分，便于牽伸。HGR2 溫度控制在150℃～160℃，充分牽伸定型。HGR3溫度需要降溫，進(jìn)一步平衡結(jié)晶定型，一般控制在80℃～130℃。

3.10 卷繞成型

T400 復(fù)合絲生產(chǎn)中，因?yàn)槔w維彈性回復(fù)大，絲本身內(nèi)應(yīng)力大，卷繞過程成型較難控制，很容易凸肩鼓肚，給包裝運(yùn)輸和后加工造成困難，必須嚴(yán)格控制卷繞張力和接觸壓力，以及成型角度。生產(chǎn)75dtex/36f，通常卷繞張力控制在12～15cn，接觸壓力在300n 左右。

4 結(jié)論

（1）T400 復(fù)合絲，低粘PET：PTT 比例為50～55：50～45。

（2）生產(chǎn)T400 復(fù)合絲，要求干燥含水率小于25ppm。

（3）生產(chǎn)T400 復(fù)合絲，3 組熱輥效果好。

（4）生產(chǎn)T400 復(fù)合絲，必須嚴(yán)格控制好各種工藝條件。

（5）生產(chǎn)T400 復(fù)合絲，絲餅成型不易控制，必須嚴(yán)格控制好卷繞張力，接觸壓力，成型角度。