徐海兵

(浙江舒美特紡織有限公司，浙江 紹興 312080)

聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)[1]，同屬于聚酯系列，分子鏈中同時(shí)存在剛性鏈苯環(huán)和柔性亞甲基(—CH2—)，并由酯基(—CO—O—)連接，是典型的剛?cè)峁泊娴木€型大分子。兩者的分子結(jié)構(gòu)主要差異在于：PET分子鏈鏈節(jié)上有兩個(gè)亞甲基，而PTT分子鏈鏈節(jié)上有三個(gè)亞甲基。

PTT/PET復(fù)合纖維由PTT和PET兩種組份構(gòu)成，由于兩種組份在截面中呈不對(duì)稱分布且兩組份的拉伸性能和熱收縮性能存在差異，從而使整根纖維產(chǎn)生螺旋卷曲構(gòu)型，纖維自發(fā)地形成三維空間螺旋狀卷曲，稱之為“自卷曲纖維”[2]，這種卷曲結(jié)構(gòu)的復(fù)合長(zhǎng)絲具有三維立體、持久穩(wěn)定、彈性好等特點(diǎn)，加工成的織物具有手感蓬松、彈性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

PET切片：廣東開平聚酯有限公司生產(chǎn)的半消光切片，熔點(diǎn)260 ℃，特性黏度:0.5～0.7 dL/g。

PTT切片：殼牌化學(xué)公司生產(chǎn)的消光切片，熔點(diǎn)225 ℃，特性黏度0.9～1.3 dL/g。

1.2 設(shè)備

結(jié)晶干燥設(shè)備：鄭州中遠(yuǎn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)；

復(fù)合紡絲設(shè)備：深圳新綸工程公司生產(chǎn)；

卷繞機(jī)：日本TMT公司生產(chǎn)，ATI-612C/6型；

加彈機(jī)：無錫宏源機(jī)械公司生產(chǎn)，F(xiàn)K6-800型。

1.3 生產(chǎn)工藝流程

2 結(jié)果與討論

2.1 PTT/PET復(fù)合纖維原料選擇

選擇與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雙組份纖維紡絲的要求[3]。為此，本文在PET常規(guī)半消光切片(黏度0.6～0.7dL/g)和低黏半消光切片(黏度0.5～0.6 dL/g)以及PTT切片(黏度0.9～1.0 dL/g和黏度1.2～1.3 dL/g)的選擇方面反復(fù)試驗(yàn)，PTT/PET雙組份纖維紡絲切片特性黏度的搭配如表1所示。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，綜合考慮生產(chǎn)狀況的穩(wěn)定性及產(chǎn)品性能確定了最佳原料組合，即特性黏度0.5～0.6 dL/g的PET切片，特性黏度1.2～1.3 dL/g的PTT切片。

表1 PTT/PET復(fù)合纖維紡絲切片黏度搭配效果

2.2 特種紡絲組件設(shè)計(jì)

因熔融狀態(tài)下，PET、PTT的流動(dòng)性能和力學(xué)性能有較大差異，PTT在高溫下降解特別嚴(yán)重，針對(duì)這一情況專門設(shè)計(jì)了符合本產(chǎn)品要求的特種紡絲組件(整體凸臺(tái)式)，每套組件包括熔體分配板、凸臺(tái)板、噴絲板，并且對(duì)材質(zhì)、加工精密度(表面粗糙度、制造公差)、組件內(nèi)熔體均勻分配、噴絲板規(guī)格(長(zhǎng)徑比、加工精確度控制)作了嚴(yán)格要求，使噴絲頭拉伸比在規(guī)定范圍內(nèi)，以利于紡絲順利進(jìn)行。同時(shí)為了使兩組份有效地結(jié)合，形成良好的物理結(jié)構(gòu)，通過對(duì)各種不同噴絲孔的多次試驗(yàn)，最終確定以“8”字形噴絲孔進(jìn)行批量生產(chǎn)[4]。

2.3 生產(chǎn)工藝制定

2.3.1 干燥結(jié)晶

PTT的熔點(diǎn)和玻璃化溫度較低，易于結(jié)晶，且PTT結(jié)晶速率較快，可免去結(jié)晶，直接干燥，即在120～140 ℃、低露點(diǎn)熱風(fēng)下停留8～12 h，切片含水率控制在0.05% 以下即可紡絲；PET干燥結(jié)晶條件與常規(guī)紡絲干燥條件相同[5]。

2.3.2 紡絲溫度

由于PTT聚合物與PET的熔融溫度相差超過30 ℃，根據(jù)兩種不同組份原料的特性以及兩者在生產(chǎn)中復(fù)合比的情況，考慮兩種聚合物的生產(chǎn)工藝參數(shù)在控制要求上的差異，要避免兩種熔體在熔融紡絲過程中發(fā)生因熱降解差異過大而造成的紡絲困難。經(jīng)試驗(yàn)，最終選擇PET(特性黏度0.5～0.6 dL/g)紡絲溫度280～290 ℃，PTT(特性黏度度1.2～1.3 dL/g)紡絲溫度為255～270 ℃作為最佳溫度設(shè)定值。

2.3.3 卷繞

PTT/PET雙組份復(fù)合長(zhǎng)絲由于纖維的特性帶來卷繞的困難，通過工藝調(diào)整(包括卷繞角、接觸壓力、導(dǎo)絲盤超喂)可解決，從而取得良好的成形和理想的滿卷率。

165 dtex/68 f PTT/PET復(fù)合長(zhǎng)絲導(dǎo)絲盤超喂、卷繞張力、成形及生產(chǎn)狀況如表2。

表2 卷繞工藝

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣，最終確定導(dǎo)絲盤超喂率控制在0.5%～0.7%，卷繞張力0.2 N。

2.3.4 紡絲速度

紡絲速度對(duì)復(fù)合絲的物理機(jī)械性能有很大影響。隨著紡絲速度的提高，纖維的強(qiáng)度增大，伸長(zhǎng)減小[6]。以165 dtex/68 f PTT/PET并列型復(fù)合長(zhǎng)絲為例，在不同紡絲速度下產(chǎn)品指標(biāo)、生產(chǎn)狀況如表3。

表3 紡絲速度與產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系

通過對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，最終確定紡絲速度為2 500～3 000 m/min。

2.3.5 假捻

后加工機(jī)器采用加熱器為非接觸式的疊盤式變形機(jī)，針對(duì)POY的伸長(zhǎng)等具體指標(biāo)，調(diào)整拉伸比等工藝參數(shù)，可以順利進(jìn)行加彈加工，所得DTY無出現(xiàn)毛絲、僵絲以及拉伸不足等現(xiàn)象。但拉伸比較普通加彈工藝明顯降低，約1.30～1.40；熱箱溫度155～165 ℃；D/Y比2.0左右。

2.3.6 PTT、PET復(fù)合比的確定

PTT、PET復(fù)合比與纖維的性能和外觀密切相關(guān)，也與紡絲工藝密切相關(guān)，我們篩選出不同復(fù)合比與不同性能產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的紡絲加工工藝，以豐富PTT/PET雙組份彈性纖維品種。為使產(chǎn)品具有良好的性能，PET/PTT復(fù)合比通常在40/60～50/50之間，隨著復(fù)合比的改變，產(chǎn)品彈性、收縮性能均有變化。表4是PET/PTT復(fù)合比對(duì)產(chǎn)品性能影響。

表4 PET/PTT復(fù)合比對(duì)產(chǎn)品性能影響

2.4 產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)

PTT/PET復(fù)合纖維產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)性能如表5所示。

表5 PTT/PET雙組份纖維產(chǎn)品性能

從表5數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)品的各種技術(shù)性能指標(biāo)均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，能滿足后續(xù)織造和染整加工的要求。

3 結(jié)語

對(duì)PTT/PET原料選擇、紡絲組件設(shè)計(jì)、復(fù)合紡絲工藝及加彈工藝進(jìn)行系列大生產(chǎn)試驗(yàn)，對(duì)各工藝條件進(jìn)行優(yōu)化組合，選擇特性黏度0.5～0.6 dL/g的PET(紡絲溫度280～290 ℃)和特性黏度1.2～1.3 dL/g的PTT(紡絲溫度255～270 ℃)切片，以40/60～50/50(PET/PTT)的復(fù)合比，可以生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好的PTT/PET并列型復(fù)合長(zhǎng)絲，并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

[1]姚穆,周錦芳,黃淑珍，等.紡織材料學(xué)[M].(第二版).北京:中國紡織出版社,1990.

[2]錢竑,王府梅,趙俐.PTT纖維與產(chǎn)品開發(fā)[M].北京:中國紡織出版社,2006.

[3]王慷,羅錦,徐廣標(biāo),王府梅.PTT/PET卷曲長(zhǎng)絲的拉伸和彈性回復(fù)性能[J].合成纖維,2009,38(5):15-19.

[4]王顯樓，余榮華.高速紡絲拉伸變形工藝與設(shè)備 [M].北京:紡織工業(yè)出版社,1987.

[5]吳大誠.合成纖維熔體紡絲[M].北京:紡織工業(yè)出版社，1980.

[6]董紀(jì)震，趙耀明，陳雪英，曾憲珉，等.合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué) [M].(第二版).北京:中國紡織出版社,1990.