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        常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條生產(chǎn)工藝的探討

        2013-08-16 01:35:26鄭賢芳冷雷田
        合成纖維工業(yè) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:毛條滌綸紡絲

        鄭賢芳,冷雷田

        (鎮(zhèn)江南山化纖有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

        目前毛紡產(chǎn)品中,使用量較大化纖品種是滌綸毛條,但是直接制條生產(chǎn)的常規(guī)滌綸毛條存在染色困難,手感欠佳等缺點(diǎn),其應(yīng)用受到了限制。常壓陽離子可染高收縮改性滌綸毛條具有染色性好,色澤艷麗,在沸水中即可收縮近似羊毛性能,可與天然或其他化學(xué)纖維高比例混紡,通過后處理達(dá)到收縮,織物更具有毛感、凹凸感和立體感,成為新一代高仿真毛紡原料;同時(shí)可替代腈綸,具有高附加值,在化纖市場具有較強(qiáng)的競爭力;在混紡紗線、皺形織物、家紡產(chǎn)品、地毯等方面應(yīng)用前景廣闊。作者采用含五單體的改性聚酯(PET)切片紡絲,使用現(xiàn)有的滌綸毛條生產(chǎn)設(shè)備,通過調(diào)整生產(chǎn)工藝,探討了生產(chǎn)常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條的最佳工藝條件。

        1 試驗(yàn)

        1.1 主要原料及設(shè)備

        常壓陽離子可染高收縮改性PET 切片:特性黏數(shù)為0.556 dl/g,熔點(diǎn)255℃,安徽皖維集團(tuán)產(chǎn);D202 油劑:日本竹本公司產(chǎn);硅油:江蘇溧陽巨神化學(xué)品有限公司產(chǎn)。

        主要生產(chǎn)設(shè)備:VC353 轉(zhuǎn)鼓干燥器:張家港市化工機(jī)械廠制;VD406 紡絲機(jī)、七輥牽伸機(jī)、鎮(zhèn)江金浪潮化纖設(shè)備有限公司制;S655 卷曲機(jī)江蘇華華倫化纖機(jī)械廠制;TT/11 直接制條機(jī)、GC14 針梳機(jī)、GC14 成球機(jī):法國NSC 公司制。

        1.2 生產(chǎn)工藝流程

        采用改性PET 切片進(jìn)行紡絲,干燥溫度130~140℃,紡絲溫度278~280℃,拉伸溫度65~67℃,拉伸倍數(shù)為3.1,得到單絲線密度3.33 dtex的常壓陽離子可染高收縮滌綸長絲束,經(jīng)制條、針梳得到改性滌綸毛條,其生產(chǎn)工藝流程見圖1。

        圖1 改性滌綸毛條直接制條工藝流程Fig.1 Flow chart of directly producing modified polyester top

        表1 改性滌綸毛條主要制條工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters of modified polyester top

        1.3 分析與測試

        沸水收縮率(S):在1 0 0℃沸水中處理,時(shí)間30 min,按FZ/T53003—1999 滌綸毛條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定,計(jì)算如下:

        式中:L0為煮前長度;L1為煮后長度。

        長度離散系數(shù):離散系數(shù)是一組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其相應(yīng)的均值之比,是測定數(shù)據(jù)離散程度的相對(duì)指標(biāo),其作用是用于比較不同組別數(shù)據(jù)的離散程度。采用梳片分組稱重法測定長度,組距為10 mm。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 改性滌綸長絲束生產(chǎn)工藝

        2.1.1 預(yù)結(jié)晶及干燥工藝

        五單體陽離子PET 切片由于引入了第三單體親水性的磺酸基團(tuán),第四單體聚醚和第五單體高收縮改性物質(zhì),使PET 分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性遭到破壞,結(jié)構(gòu)變得疏松分子間作用力減弱,改性陽離子高收縮切片的結(jié)晶速度和結(jié)晶度也較PET 低。改性切片熔點(diǎn)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均比PET 低。因此必須控制好預(yù)結(jié)晶,干燥溫度和速度,防止切片粘結(jié)。在生產(chǎn)中,先把裝料轉(zhuǎn)鼓常溫冷轉(zhuǎn)30 min,慢速升溫到60℃預(yù)結(jié)晶干燥2 h,然后升溫至130℃,干燥8~10 h。

        2.1.2 紡絲工藝

        由于改性切片的特性黏數(shù),熔點(diǎn)比常規(guī)PET切片低,因此紡絲溫度應(yīng)比常規(guī)PET 紡絲溫度低。但改性切片引入了第三,第四和第五單體,減弱了大分子鏈的活動(dòng)性,熔體的黏流活化能增大,熔體表觀黏度升高,熔體流動(dòng)性差,熔體組件壓力大,這對(duì)紡絲成形極為不利。因此,在熔融紡絲時(shí),可供調(diào)節(jié)的溫度范圍較窄,溫度稍低時(shí)受黏度增大的限制,而溫度高時(shí)又受分解溫度的限制[1]。實(shí)際生產(chǎn)中紡絲溫度比常規(guī)PET 低5~8℃,為275~280℃,見表2。

        表2 紡絲溫度對(duì)長絲束質(zhì)量的影響Tab.2 Effect of spinning temperature on tow quality

        另外,由于改性切片中凝聚粒子較常規(guī)PET高,在正常生產(chǎn)中使得預(yù)過濾器及組件壓力上升較快,導(dǎo)致組件和過濾器的利用周期縮短。為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行,延長過濾器及組件使用周期,生產(chǎn)中將組件初始?jí)毫m當(dāng)降低約2 MPa。由于改性PET 結(jié)構(gòu)規(guī)整性比PET 差,有利于紡絲的冷卻成形,所以紡絲采取了緩和冷卻方式,環(huán)吹風(fēng)溫度23℃,速度為0.32 m/s。

        2.1.3 拉伸工藝

        由于改性切片玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比PET 低,因此拉伸時(shí),適當(dāng)降低拉伸溫度。另外拉伸溫度越高,收縮率越低。這是因?yàn)槔w維拉伸在超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以后,大分子鏈段的活動(dòng)性顯著增加,纖維結(jié)晶度增加,非晶區(qū)減少,收縮率下降。但拉伸溫度過低,在拉伸時(shí)毛絲斷頭及纏輥現(xiàn)象也增多。實(shí)際生產(chǎn)中在65~67℃溫水浴中拉伸,拉伸倍數(shù)為2.9~3.1,產(chǎn)品質(zhì)量為最佳。

        2.1.4 定型工藝

        烘干而不定型工藝,就是使纖維在拉伸過程中的分子鏈高度取向態(tài)保留下來,使應(yīng)力凍結(jié)在纖維內(nèi)部,在以后的熱作用下,大分子應(yīng)力松弛,非晶區(qū)取向大分子鏈發(fā)生解取向,使纖維發(fā)生較大的收縮[2]。因此在高收縮纖維的加工過程中,不采用熱定型工藝,而僅僅將纖維在特定溫度下烘干。正常生產(chǎn)中選擇烘干溫度為45~50℃。

        2.1.5 絲束上油工藝

        直接制條法生產(chǎn)毛條對(duì)長絲束的上油有著比較高的要求,如:絲束的含油率、上油的均勻性、油劑本身的平滑和抱合性能等。如果上油不符合工藝要求則會(huì)造成絲束在直接制條中產(chǎn)生毛粒、毛片、束狀纖維、纏輥、堵喇叭口等現(xiàn)象。生產(chǎn)中選用日本竹本油脂廠生產(chǎn)的毛條專用油劑外加一定比例的硅油(D202 油與硅油質(zhì)量比為10∶1)以增加其平滑性,通過調(diào)整油劑的濃度,同時(shí)上油采用卷曲上下刀擠壓上油外加卷曲后空壓噴油的方法,來控制纖維的含油率。由表3 可見,將絲束的含油率控制在0.25%時(shí),產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工況達(dá)到最佳。

        表3 絲束含油率對(duì)制條的影響Tab.3 Effect of oil content of tow on top production

        2.2 直接制條生產(chǎn)工藝

        2.2.1 制條開松區(qū)倍率控制

        長絲束在切斷成條前必須把卷曲緊密的長絲束徹底開松。由于改性長絲束的強(qiáng)力低于常規(guī)絲束,開松區(qū)的倍率應(yīng)低于普通滌綸毛條。但倍率太小長絲束得不到徹底開松,毛條中的束狀纖維會(huì)增加,毛紡紡紗中容易出現(xiàn)大肚子紗疵。但倍率過高,絲束容易斷絲,毛粒毛片會(huì)增加,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。從表4 可見,開松區(qū)倍率控制在2.2較為合適。

        表4 制條開松區(qū)倍率對(duì)毛條質(zhì)量的影響Tab.4 Effect of top opening area rate on top quality

        2.2.2 纖維長度離散的控制

        在普通滌綸毛條生產(chǎn)中,離散系數(shù)沒有作為滌綸毛條質(zhì)量考核指標(biāo)。主要是因?yàn)樵诿徎旒忂^程中,滌綸毛條的加入比例一般較低,通常低于30%,長度離散系數(shù)對(duì)生產(chǎn)的影響不大,通常滌綸毛條的長度離散系數(shù)控制在15%左右。由于改性滌綸毛條在紡紗上通常是高比例混紡生產(chǎn),纖維長度離散系數(shù)最好向羊毛接近(羊毛纖維長度離散系數(shù)一般為30%~40%)。而在直接制條生產(chǎn)中控制纖維長度離散系數(shù)通常有兩種方法:一是采用螺旋等長刀輥外加喂入橫動(dòng)裝置,通過變換不同尺寸的凸輪,改變喂絲橫向移動(dòng)距離,從而改變絲束進(jìn)入刀輥的角度,切斷成不同長度的纖維,從而改變離散系數(shù);二是通過定制不同間距的不等長刀輥,從而制得不同長度離散系數(shù)的纖維。然而長度離散系數(shù)越大,毛條中低于30 mm 長的短絨纖維含量就會(huì)越高,毛紡生產(chǎn)中的落毛和紗線中的毛羽會(huì)增加。試驗(yàn)表明,生產(chǎn)改性滌綸毛條的長度離散系數(shù)控制在20%~25%較好。

        2.2.3 制條條重

        改性陽離子高收縮滌綸長絲束,制條時(shí)比較蓬松,抱合性能差,生產(chǎn)中易纏羅拉,堵塞喇叭口,且易斷條。適當(dāng)降低條重,改善了毛條的加工狀態(tài)。在生產(chǎn)改性滌綸毛條時(shí),條重控制在17~19 g/m,較好。

        2.2.4 制條速度

        為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,采取了適當(dāng)降低制條速度,針梳成球速度為240~250 m/min。針梳機(jī)各道要盡量減輕定量,以減少梳理時(shí)的摩擦阻力,同時(shí)注意針梳機(jī)的自調(diào)勻整效果,確保喂入總重為130~140 g/m。常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條比PET 毛條強(qiáng)力低,針梳機(jī)前羅拉與第一塊針板之間的距離也應(yīng)適當(dāng)減小,以減少斷條。

        2.3 改性滌綸毛條產(chǎn)品質(zhì)量

        從表5 可看出,改性滌綸毛條質(zhì)量達(dá)到了普通滌綸毛條一等品規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)。

        表5 改性滌綸毛條質(zhì)量指標(biāo)Tab.5 Quality index of modified polyester top

        3 結(jié)論

        a.采用改性PET 切片經(jīng)紡絲,直接制條,通過生產(chǎn)工藝調(diào)整,可在現(xiàn)有滌綸毛條生產(chǎn)設(shè)備上,生產(chǎn)常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條。

        b.紡絲時(shí)紡絲溫度比普通滌綸毛條低5~8℃,在65~67℃水浴中拉伸,拉伸倍數(shù)為2.9~3.1,不經(jīng)熱定型,烘干溫度為45~50℃,適當(dāng)改變上油方式,增加絲束的上油率和上油的均勻性。

        c.制條工藝中控制制條開松區(qū)倍率為2.2,長度離散系數(shù)為20%~25%,條重為17~19 g/m,制條速度240~250 m/min,生產(chǎn)的常壓陽離子可染高收縮滌綸毛條的沸水收縮率達(dá)到48%。

        [1]秦偉明.改性陽離子短纖維紡絲加工工藝研究[J].合成纖維工業(yè),1999,22(3):47-49.

        [2]楊勝利,霍英.高收縮滌綸短纖維生產(chǎn)工藝探討[J].合成纖維工業(yè),2001,24(2):50-52.

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