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        針織專用1.56 dtex滌綸短纖維生產(chǎn)工藝探討

        2014-08-05 03:08:50艾寶泉呂初旭
        合成纖維工業(yè) 2014年1期

        艾寶泉,劉 波,呂初旭

        (中國(guó)石化股份有限公司洛陽(yáng)分公司,河南洛陽(yáng)471012)

        以中國(guó)石化儀征化纖有限公司為代表的南方化纖企業(yè),大量開發(fā)高附加值滌綸短纖維產(chǎn)品,其中高檔織物型針織紗專用纖維產(chǎn)品成為其中的佼佼者。目前1.56 dtex針織專用滌綸短纖維市場(chǎng)價(jià)格比同規(guī)格的棉型短纖維高400元/t,具有較高的產(chǎn)品附加值。但針織紗對(duì)短纖維的伸長(zhǎng)、彈性和疵點(diǎn)的要求高于機(jī)織用短纖維。因此,作者通過(guò)適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)、規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),開發(fā)了針織專用滌綸短纖維,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

        1 試驗(yàn)

        1.1 原料

        聚酯熔體特性黏數(shù)([η])(0.650±0.01)dL/g,端羧基含量小于36 mol/t,二甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.2±0.3)%,熔點(diǎn)大于251 ℃,中國(guó)石化股份有限公司洛陽(yáng)分公司產(chǎn)。

        1.2 設(shè)備及儀器

        紡絲設(shè)備由康泰斯公司成套提供,最大紡絲速度2 000 m/min;后紡設(shè)備由德國(guó)Fleissner公司提供,加工絲束總線密度可達(dá)6×106dtex,操作速度為250~270 m/min。

        XQ-1B等速伸長(zhǎng)型拉伸實(shí)驗(yàn)儀:德國(guó) TEXTECHNA FAVIMAT制;上海紡織科學(xué)研究院制YG365A型單纖維干熱收縮儀;常州紡織儀器廠制YG-321型纖維比電阻儀;太倉(cāng)紡織儀器廠制XCP-1A型纖維卷曲彈性儀;上海利浦應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究所制XQ-1纖維強(qiáng)伸度分析儀。

        1.3 生產(chǎn)工藝流程

        洛陽(yáng)分公司短纖維裝置采用美國(guó)杜邦公司的技術(shù),裝置的生產(chǎn)能力為100 kt/a,配備2條生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為150 t/d。短纖維生產(chǎn)工藝流程示意見圖1,其生產(chǎn)工藝參數(shù)見表1。

        圖1 滌綸短纖維生產(chǎn)工藝流程示意Fig.1 Flow chart of polyester staple fiber production

        表1 滌綸短纖維主要生產(chǎn)工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters for polyester staple fiber

        針織專用滌綸短纖維要求纖維中硬塊、僵絲、未拉伸絲等大疵點(diǎn)含量要低。由于在針織加工及后整理過(guò)程中無(wú)法去除該類疵點(diǎn),較大的紗疵和棉結(jié)有可能造成機(jī)器停頓或者是出現(xiàn)針洞、針頭斷裂,對(duì)針織布面外觀造成嚴(yán)重影響。

        1.56 dtex針織紗專用短纖維與機(jī)織用棉型短纖維質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別見表2。

        表2 針織紗專用短纖維主要質(zhì)量指標(biāo)Tab.2 Quality index contrast of knitting yarns

        1.4 分析與測(cè)試

        疵點(diǎn):檢測(cè)方法參見GB/T14339—2008。

        染色疵點(diǎn):采用手檢法,參見企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)均勻取出6 g短纖維,進(jìn)行開纖后,采用分散染料(染色溫度100℃,染色時(shí)間30 min)對(duì)短纖維染色,將纖維染成深藍(lán)色,烘干后稱重,按照標(biāo)準(zhǔn)逐根纖維進(jìn)行挑選,擇出所有深色絲、并絲、粗纖維等異常纖維,每根異常纖維為1個(gè)手檢染色疵點(diǎn)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 [η]

        熔體[η]降低,聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量降低,原絲的預(yù)取向度降低,自然拉伸倍數(shù)相應(yīng)增大,所以有利于后加工拉伸倍數(shù)的提高,獲得高強(qiáng)力的纖維。[η]過(guò)低,噴絲孔擠出成形的初生纖維在張力作用下易產(chǎn)生斷裂,可紡性差,所以熔體[η]應(yīng)選擇適中。從表3可以看出,在生產(chǎn)針織紗專用短纖維時(shí),適當(dāng)降低熔體[η]有利于降低纖維的預(yù)取向度,原絲斷裂強(qiáng)度不勻率、斷裂伸長(zhǎng)不勻率控制較好,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,熔體[η]選擇0.642 ~0.645 dL/g為宜。

        表3 熔體[η]對(duì)原絲質(zhì)量的影響Tab.3 Effect of melt[η]on as-spun fiber quality

        2.2 紡絲速度

        紡絲過(guò)程中形成的染色疵點(diǎn)主要是由弱絲及斷絲后引起未拉伸絲及拉伸不足絲而引起的,降低紡絲速度,提高拉伸倍數(shù)可減少前紡毛絲及弱絲,從而減少后紡未拉伸絲和拉伸不足絲。但紡絲速度的提高會(huì)使絲束和卷繞各導(dǎo)輥摩擦力增大,原絲的斷裂強(qiáng)度不勻率增大,后拉伸過(guò)程中纏輥多。從表4可以看出,選擇較低的紡絲速度1 200 m/min,保持原絲一定的取向度,有利于改善拉伸狀態(tài),提高針織紗專用料質(zhì)量均勻性。

        表4 紡絲速度對(duì)原絲質(zhì)量的影響Tab.4 Effect of spinning speed on as-spun fiber quality

        2.3 冷卻吹風(fēng)條件

        冷卻吹風(fēng)條件是固化過(guò)程的決定性因素,影響纖維的結(jié)構(gòu)和紡絲線上的各種分布。該裝置采用上部環(huán)吹下部側(cè)吹冷卻吹風(fēng)工藝。上部環(huán)吹采用半密閉式環(huán)吹筒對(duì)熔體細(xì)流進(jìn)行冷卻成形。由于針織專用滌綸短纖維對(duì)強(qiáng)度、伸長(zhǎng)均勻性的要求較1.56 dtex機(jī)織短纖維的要求高,為此要嚴(yán)格控制熔體細(xì)流的冷卻速度及其均勻性,為保證原絲質(zhì)量穩(wěn)定,要求主風(fēng)道風(fēng)壓穩(wěn)定,波動(dòng)幅度由原來(lái)的±50 Pa降低至±20 Pa,且各紡絲位環(huán)吹冷卻效果偏差小。

        由于紡絲速度由1 320 m/min降低到1 200 m/min后,單絲線密度變大,絲束在環(huán)吹筒的換熱效率要求提高,需要將環(huán)吹風(fēng)壓提高約6%,即由1 020 Pa升到1 080 Pa,從而提高原絲內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性,利于紡絲加工的順利進(jìn)行。從表5可知,在針織紗專用短纖維的生產(chǎn)過(guò)程中,采用環(huán)吹風(fēng)壓為1 080 Pa進(jìn)行紡絲,原絲斷裂強(qiáng)度不勻率、斷裂伸長(zhǎng)不勻率較好。

        表5 不同風(fēng)壓所得原絲質(zhì)量均勻性Tab.5 Quality uniformity of as-spun fiber at various air pressure

        2.4 拉伸倍數(shù)

        隨著紡絲速度由1 320 m/min降低至1 200 m/min,總拉伸倍數(shù)提高10%,由2.99提高至3.29,總拉伸倍數(shù)提高后,分子鏈沿纖維軸向排列更加規(guī)整,纖維的取向度、結(jié)晶度均得到提高,纖維內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)展更為完善,產(chǎn)品質(zhì)量均較理想。實(shí)際生產(chǎn)中后紡采用杜邦干法拉伸工藝,第一段拉伸介質(zhì)為空氣浴,絲束周圍的空氣作為拉伸介質(zhì)??諝饫燧^水浴拉伸相比,拉伸過(guò)程中絲束內(nèi)部產(chǎn)生的拉伸熱不易迅速有效地被空氣帶走,容易造成絲束局部升溫過(guò)高引起拉伸點(diǎn)波動(dòng),造成未拉伸絲或拉伸不足等情況。染色時(shí),這部分纖維的顏色特別深,形成染色疵點(diǎn)。所以干法拉伸工藝控制拉伸點(diǎn)的穩(wěn)定尤為重要。通過(guò)調(diào)節(jié)原絲平衡時(shí)間、集束張力、第一段拉伸倍數(shù)可以實(shí)現(xiàn)拉伸點(diǎn)位置的相對(duì)穩(wěn)定。

        2.5 原絲平衡時(shí)間

        剛剛生產(chǎn)出的原絲其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、預(yù)取向度、雙折射均不穩(wěn)定,其變化主要是發(fā)生在存放初期的8 h,若原絲直接進(jìn)行后處理拉伸,平衡時(shí)間長(zhǎng)的纖維與平衡時(shí)間短的纖維之間的差異很大,拉伸點(diǎn)位置不固定,相差10~20 cm,造成同一拉伸倍數(shù)下,平衡時(shí)間短的纖維極易被拉斷,平衡時(shí)間長(zhǎng)的纖維拉伸不充分,從而形成染色疵點(diǎn)。所以需要對(duì)原絲進(jìn)行平衡放置,尤其是最后落桶的原絲要放置8 h,方可進(jìn)行拉伸。

        2.6 疵點(diǎn)控制

        針織專用滌綸短纖維質(zhì)量指標(biāo)中增加了染色疵點(diǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為此在紡絲、拉伸過(guò)程中控制疵點(diǎn)含量及染色疵點(diǎn)的產(chǎn)生尤為重要。組件工況不佳、環(huán)吹風(fēng)風(fēng)量不足、冷卻風(fēng)吹出不勻是造成疵點(diǎn)的主要因素,要嚴(yán)格進(jìn)行工藝條件檢查及提高定期維護(hù)作業(yè)質(zhì)量。在生產(chǎn)針織專用料時(shí),應(yīng)控制組件運(yùn)行周期為30~60 d。縮短環(huán)吹筒更換周期頻次,由原來(lái)的16 d減少到14 d。

        2.7 產(chǎn)品質(zhì)量

        通過(guò)工藝條件的優(yōu)化,生產(chǎn)得到的針織專用滌綸短纖維產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良,纖維的疵點(diǎn)含量每100 g為0.4 mg,染色疵點(diǎn)6 g為12個(gè),優(yōu)級(jí)品率達(dá)100%,主要指標(biāo)見表6。

        表6 1.56 dtex針織用滌綸短纖維產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)Tab.6 Quality index of 1.56 dtex PET staple fiber for knitting

        3 結(jié)論

        a.機(jī)織生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整優(yōu)化和操作管理,可以生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)良的針織專用短纖維。

        b.降低熔體[η]和紡絲速度,提高總拉伸倍數(shù),可以提高針織紗專用料質(zhì)量均勻性。

        c.提高環(huán)吹筒使用工況,嚴(yán)格定期作業(yè),可以減少疵點(diǎn)產(chǎn)生,染色疵點(diǎn)(6 g)為12個(gè),優(yōu)級(jí)品率達(dá)成100%。

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