占海華， 姚江薇

(紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000)

滌綸異染混纖紗的生產工藝及其性能

占海華， 姚江薇

(紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000)

為開發(fā)新型差異化的滌綸混纖紗，以167 dtex/96 f全拉伸絲及350 dtex/96 f 半預取向絲為原料，利用獨特的三角撥絲后加工技術使半預取向絲縱向不均勻牽伸，并通過網絡噴嘴使牽伸后的半預取向絲和全拉伸絲2種長絲復合混纖，形成了具有獨特縱向異染效果和卷曲蓬松形態(tài)的400 dtex/192 f混纖紗。測試了全拉伸絲、半預取向絲和混纖紗的形態(tài)結構和染色效果。結果表明：混纖紗內的纖維呈圓柱形，纖維間粗細不同，纖維縱向也存在粗細變化；混纖紗縱向取向度不均勻，差異較大；混纖紗染色后縱向顏色深淺不同，紗條緊密處顏色較淺，蓬松處顏色較深，外觀卷曲蓬松；混纖紗的斷裂強度高于半預取向絲，低于全拉伸絲。

全拉伸絲； 半預取向絲； 滌綸混纖紗； 異染

隨著化纖生產技術的發(fā)展，很多新型化纖不斷涌現[1]。其中，差別化纖維以其特殊的結構和優(yōu)異的性能引起了人們的關注，滌綸目前用量最大，因此，差別化滌綸種類較多?；炖w紗是差別化滌綸的一種，是指用相同或不同材質的2種或2種以上的不同形態(tài)結構、不同性能的化纖長絲混合形成的長絲復合紗[2]。

不同收縮率的滌綸長絲混纖復合后，混纖紗往往具有異截面、異收縮、異纖度等特性[3-4]，會產生不同程度的卷曲效果，因而具有蓬松的特點，手感柔軟，具有一定彈性，形成的紡織品具有豐滿的風格[5]，是絲型、毛型、麻型、絨型的仿真化纖面料的理想原料。

滌綸長絲的混纖加工通常以全拉伸絲FDY與高取向絲HOY或預取向絲POY為原料[6]，即常見的POY-FDY滌綸混纖紗[7-8]，為開發(fā)出新外觀、新風格的產品，本文以半預取向絲MOY 和全拉伸絲FDY為原料，通過不均勻拉伸使MOY縱向結構不均勻，產生異染現象，形成多彩效果，并將不規(guī)則牽伸的MOY和FDY網絡復合，生產出染色后呈現特有多彩風格的差異化滌綸混纖紗，比通常的單股長絲生產的樂麗絲色彩更加豐富，同時提高了混纖紗的強度。

1 混纖工藝

1.1 主要原料

半預取向絲(MOY)：350 dtex/96 f，紹興佳力纖化纖新材料有限公司生產。

異徑全拉伸絲(FDY)：167 dtex/96 f，浙江佳寶新纖維集團有限公司生產。

1.2 生產工藝流程

生產工藝：特種MOY→零羅拉→三角撥絲器→第一羅拉→第一熱箱→冷卻→加捻(特殊控制)→第二羅拉→第二熱箱；特種FDY→負零羅拉→導絲輪→導絲管→網絡復合→第三羅拉→上油→卷繞成型→成品。

工藝參數為：FDY負零羅拉處絲速420～630 m/min；MOY零羅拉處絲速258～387 m/min；三角撥絲裝置中氣缸壓力0.3 MPa；撥擊動程11 cm；撥擊周期6 s，撥擊節(jié)奏0～1 s內2次、1.1～1.5 s內停、1.6～2.5 s內3次、2.6～3.0 s內停、3.1～6 s內7次；第1羅拉處絲速381～571 m/min；第1熱箱溫度150～170 ℃；假捻器速比1.68；第2羅拉處絲速400～600 m/min；第2熱箱溫度135 ℃；混纖紗網絡噴嘴孔徑2.0 mm；網絡氣壓0.3～0.4 MPa；上油羅拉轉速0.53 r/min；卷繞張力10～20 cN。

1.3 主要工藝技術探討

1.3.1 原料的搭配

原料選擇MOY是因為其具有較高的伸長率，容易通過不同拉伸比的控制，形成縱向不均勻的結構，從而使混纖紗形成縱向染色差異的異染效果；而FDY具有較高的強度和初始模量，能賦予混纖紗理想的力學性能。且混纖紗熱處理后，FDY和MOY收縮率不一樣，可以形成異收縮起絨的蓬松外觀。

1.3.2 絲 道

350 dtex/96 f MOY及167 dtex/96 f FDY需要用不同的速度(運用可變程序控制技術、智能伺服定位控制技術進行控制)喂入來生產新型差異化的混纖紗，因此，絲道和傳統(tǒng)生產有不同之處。合理的絲道不僅影響生產的可操作性，而且影響產品的外觀和性能。通過大量的實驗，改造普通加彈機，加裝零羅拉、負零羅拉、導絲器、智能氣流伺服定位控制裝置(三角撥絲裝置)、導絲管等裝置，最終確定了如圖1所示的特殊加彈工藝的絲道，并取得了滿意的效果。

圖1 混纖紗絲道示意圖Fig.1 Scheme of filaments passage of mixed polyester yarn

從圖1看出：MOY通過零羅拉喂入，進入三角撥絲裝置，通過智能氣流伺服定位控制技術來控制三角撥絲裝置運動，使其撥擊MOY絲束，實現不均勻拉伸而達到多彩效果，之后依次經過第1羅拉、第1熱箱、冷卻板、假捻器、第2羅拉、第2熱箱進入網絡器；FDY從負零羅拉喂入，通過導絲輥進入第2熱箱外鋁制導絲管后與已經過縱向不均勻拉伸及假捻后的MOY合并，共同進入網絡器網絡，形成的混纖紗進入第3羅拉，上油，最后卷繞。

1.3.3 控制程序

將智能氣流伺服定位控制技術與普通假捻變形技術相結合，實現了完全不同于常規(guī)加彈工藝的絲條控制，其技術關鍵是氣流伺服控制中的定時脈沖時間的長短、氣缸壓力的大小控制及位距的控制、絲道張力的控制以及假捻變形工藝與多維結構混纖紗風格的關系等[9]。

采用三角撥絲裝置生產異染混纖紗的原理為：整個裝置置于零羅拉和第1羅拉之間，對之間的絲條產生撥擊作用，使得相對于第1羅拉，絲束時而欠喂，時而超喂，即縱向拉伸倍率發(fā)生變化，導致纖維長度片段上的分子結構隨之變化。

圖2示出三角撥絲裝置(1節(jié))的示意圖，整臺加彈機兩側各有12節(jié)(240錠)；圖3示出三角撥絲裝置安裝到滌綸長絲加彈機上的示意圖，兩側各1根。

圖2 三角撥絲裝置示意圖Fig.2 Scheme of cam filament-stricking enquipment

圖3 三角撥絲裝置安裝到滌綸長絲加彈機上的示意圖Fig.3 Scheme of installation cam filament-stricking equipment on PET texturing machine

在使用時，將氣缸1固定到加彈機的機架7上，MOY長絲5置于三角撥絲片4的前部。氣缸1上的電磁閥由可編程控制器控制，后部電磁閥工作時，前部電磁閥的出氣孔全封閉，后部電磁閥將氣缸1的活塞2向前推進，此時，三角撥絲片4便撥擊纖維5，使得纖維5產生超喂或欠喂，導致片段內纖維5產生不同的拉伸比，從而改變了纖維5的內部分子結構，同樣當活塞2回來時，三角撥絲片4便又撥打纖維5。利用此加工方法生產的產品織造出的織物便可產生顏色深淺相間、顏色錯落有致的視覺效果。由于三角撥絲1個來回對絲束撥擊2次，使纖維加工速度提高，從而提高了生產效率[10]。

為使纖維具有不同的深淺異染效果，通過改變氣壓大小、動程、三角撥絲器的打擊節(jié)奏來控制，即可編程控制。通過實驗，本文最終選擇的參數為：氣缸壓力0.3 MPa，撥擊動程11 cm，撥擊周期6 s，撥擊節(jié)奏0～1 s內2次、1.1～1.5 s內停、1.6～2.5 s內3次、2.6～3.0 s內停、3.1～6 s內7次，很好地滿足了要求。

1.3.4 拉伸倍數

由于混纖紗的異染效果主要由MOY的不均勻拉伸來實現的，FDY本身已拉伸充分，如前所述它主要是起到提高強度和異收縮起絨的作用，因此，MOY的拉伸倍數控制即是本文產品的拉伸倍數。MOY的拉伸在2個部位進行，一個是在零羅拉與第1羅拉之間，另一個是在第1羅拉與第2羅拉之間，總的拉伸倍數是2個拉伸倍數相乘。零羅拉和第1羅拉拉伸倍率的控制尤為重要，實踐證明：在三角撥絲裝置的撥擊下，隨著拉伸倍數的增加，纖維異染效果逐漸減小，拉伸倍數增大到一定程度，無異染效果；但如拉伸倍率太小，絲束運行不穩(wěn)定，同時由于纖維張力太小，三角撥絲裝置起不到應有的作用，異染效果也不理想。而第1羅拉與第2羅拉的拉伸倍數只是起到一定的張力作用，為使纖維能很好地加捻形成彈性蓬松、手感柔軟的效果，所以基本不拉伸。要使產品縱向有拉伸不足的大分子結構，在宏觀上表現為纖維的剩余拉伸倍數比常規(guī)產品要大，根據不同的風格要求剩余拉伸倍數一般控制在38%～70%之間。經實驗，本文選取的零羅拉與第1羅拉之間的拉伸倍率為1.47左右，第1羅拉與第2羅拉伸倍率為1.06左右，剩余拉伸倍數達到65%。

1.3.5 拉伸速度

拉伸速度是一個非常重要的參數，速度太快，由于纖維縱向存在高取向片段，容易產生毛絲等現象，嚴重時會造成斷頭及不能正常生產的局面；另外，由于采用預期程序控制的多段速不同送絲速度，為使其效果很好地體現出來，車速要低，否則效果差，斷頭多，運轉困難。但速度太低，影響生產效能，生產成本高。本文由于使用了三角撥絲裝置，拉伸速度明顯提高，在400～600 m/min時能滿足要求。

1.3.6 熱處理溫度

第1羅拉和第2羅拉間不存在拉伸，因此,第1熱箱一方面起到熱定型的作用，保證了零羅拉和第一羅拉間多段速不均勻拉伸的效果，另一方面，給絲條一定的溫度，一般要求在滌綸的玻璃化轉變溫度以上，以使絲條經假捻后有較好的形變效果(即彈性)，但若溫度太高，會因內能增加、分子熱運動加劇而破壞已形成的晶格結構，使超分子結構分布趨向同化，削弱了異染性能，因此，第1熱箱溫度設定要比常規(guī)偏低一些，一般在150～170 ℃之間選用；第2熱箱的使用形成了二次熱定型，會削弱深彩效應且混纖紗絲蓬松性、柔滑起絨的手感變差，生產時關閉不用或低溫控制。本文第1熱箱的溫度為170 ℃，第2熱箱的溫度為135 ℃，能滿足要求。

1.3.7 網 絡

滌綸網絡的目的是為了提高其加工性能，織造可免去上漿，提高強度等。影響纖維網絡效果的主要因素有：網絡噴嘴孔徑的大小、網絡空氣氣壓的大小、絲條張力等。本文網絡孔徑為2.0 mm，氣壓為3～4 MPa，絲條張力為10～20 cN時，網絡效果良好。

2 性能測試與結果討論

2.1 形貌表征

采用MCM-100濺射鍍膜儀和SNG-3000掃描電子顯微鏡觀察MOY、FDY和混纖紗的縱向形態(tài)，掃描電鏡加速電壓設置為30 kV。MOY，FDY與混纖紗的縱向形態(tài)見圖4。

圖4 MOY與FDY及混纖紗的縱向形態(tài)(×500)Fig.4 Longitunal morphologies of MOY (a), FDY (b) and mixed polyester yarn (c) (×500)

從圖4可看出，MOY與FDY的縱向形態(tài)都是較均勻的，表現為規(guī)整的圓柱形，混纖紗縱向形態(tài)表現為粗細不均勻的圓柱形，這是因為FDY與經拉伸后的MOY單絲線密度不同，此外MOY是采用不均勻拉伸，纖維縱向存在纖維粗細變化。

熱處理后的混纖紗采用Y172型纖維切片器切片，用掃描電鏡觀察其橫截面和縱向形態(tài)，結果見圖5。

圖5 受熱后混纖紗形態(tài)(×1 500)Fig.5 Morphologies of mixed polyester yarn after heating (×1 500). (a) Cross-sectional morphology; (b) Longitunal morphology

由圖5可知，混纖紗經過熱處理后各單絲之間的縱橫截面有明顯的粗細差異。這是因為MOY組分縱向不均勻拉伸等產生的。在拉伸充分處，纖維表現為截面小，內部大分子結構較穩(wěn)定，結晶度較高，沸水收縮率??；而在拉伸不足處則纖維表現為截面大，內部大分子結構較不穩(wěn)定，結晶度低，沸水收縮率大，因此，纖維經熱處理后在末拉伸段纖維更粗，更加加大了纖維縱向的粗細差異。

2.2 拉伸強力

采用YG-061拉伸強力機測試MOY、FDY及混纖紗的拉伸性能，結果如表1所示。拉伸速度設置為200 mm/min，隔距設置為50 cm，預張力設置為0.05 cN/dtex。

表1 MOY與FDY及混纖紗的強伸性能Tab.1 Tensile performance of MOY, FDY and mixed polyester yarn

由表1可知：MOY斷裂強度較小，伸長率較大，平均斷裂伸長率約為153.92%，為后續(xù)不均勻拉伸提供良好條件；FDY斷裂強度較大，伸長率較小，由于它的使用，混纖紗具有更好的強度，更好地滿足后道織造要求。規(guī)格為400 dtex/192 f的混纖紗拉伸斷裂強度為2.53 cN/dtex，斷裂伸長率約為20.19%，斷裂強度及斷裂伸長率在MOY長絲和FDY長絲之間。混纖紗的強伸性能主要取決于纖維本身力學性能及纖維在紗線中的排列情況。變形加工前后絲條的斷裂強力、初始模量和斷裂伸長均有較大的變化。

2.3 異染效果

對染色后的混纖紗在650型顯微鏡上進行觀察，并拍照記錄，縱向形態(tài)見圖6。

圖6 混纖紗染色后的顏色差異Fig.6 Color difference of dyed mixed polyester yarn.(a) Thin part; (b) Thick part; (c) Transition part

圖6進一步反映出纖維絲束的異染情況。從圖6(a)可觀察到纖維染色后顏色比較淺，且纖維堆砌比較緊實。圖6(b)顯示纖維染色后顏色比較深，纖維堆砌相對蓬松。圖6(c)直觀反映纖維進行染色后紗條粗細節(jié)之間的顏色差異。染色差異是因為纖維進行了不均勻拉伸，而纖維的上染率與纖維的內部結構有關，纖維的結晶度高，則無定形區(qū)少，染料分子不容易上染，則纖維上染率低；反之，則上染率高。同一根纖維的不同吸色效應，即反映了纖維沿軸向取向和結晶結構的差異情況。而在圖6中可明顯看到在混纖紗一定長度內出現了這些結構差異，纖維很好地呈現了特別的染色效果。

2.4 取向度

采用SCY-III型聲速纖維取向度測速儀，對MOY、FDY及混纖紗縱向選取5個不同位置進行取向度測試，聲頻設置為2 kHz，隔距設置為40 cm，預加張力設置為0.098 cN/dtex，絲條未取向時的聲傳播速度設置為1.35 km/s。MOY、FDY及混纖紗的取向因子、模量、聲速和聲波傳遞時間結果見表2。

表2 MOY與FDY及混纖紗的取向度Tab.2 Orientation degrees of MOY, FDY and mixed polyester yarn

從表2可看出：MOY的取向度很低，其取向因子為20.6%，說明其內部大分子排列比較不規(guī)整；FDY絲取向度很高，其取向因子為92.0%，說明其內部大分子排列均勻?；炖w紗取向因子不是固定值，說明它的取向度是不均勻的，這是由于MOY縱向不均勻牽伸所致?；炖w紗的取向因子有時甚至低于MOY，這是因為混纖紗加工過程中的假捻和熱處理導致的絲條收縮會使混纖紗中部分纖維不平行排列，從而產生彎曲、蓬松的外觀。這種不平行排列可能會進一步降低混纖紗取向測試結果。

3 結 論

1)以半光MOY長絲和FDY長絲為原料， MOY縱向不均勻牽伸后與FDY網絡復合得到了具有縱向異染效果和卷曲蓬松形態(tài)的混纖紗。

2)對MOY縱向不均勻牽伸是通過獨特的三角撥絲裝置實現的，三角拔絲裝置通過對普通加彈設備改造，用可編程控制器控制撥絲節(jié)奏達到對MOY的不均勻牽伸。

3)采用三角撥絲裝置形成的混纖紗外觀形態(tài)上表現為縱向粗細不均勻，結構上縱向取向度差異大，異染效果明顯。FZXB

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Producing process and performance of differentially dyeable mixed polyester yarn

ZHAN Haihua, YAO Jiangwei

(CollegeofTextileandFashion,ShaoxingUniversity,Shaoxing，Zhejiang312000，China)

To develop new differential polyester mixed yarn, 167 dtex/96 f full drawn yarn and 350 dtex/96 f medium oriented yarn were used as raw materials，the unique cam filament-stricking post processing technique was used to draft medium oriented yarn longitudinally unevenly, and the drawn medium oriented yarn and full drawn yarn were mixed together by network injector, forming bulky and differentially dyeable along its longitudinal direction yarns with fineness of 400 dtex/192 f. The morphology, structure and dyeability of full drawn yarn, medium oriented yarn and mixed polyester yarn were tested. It is shown that the fiber in the mixed fiber yarn was cylindrical, and the fibers are different in linear density. Thickness also changes in the along the fiber longitudinal direction. The longitudinal orientation of mixed polyester yarn is uneven, and the difference is great. The longitudinal color depth of mixed polyester yarn is different after dyeing, the color of tight part of the yarn is light while color of fluffy part is deep, and the yarn looked curly and fluffy. The tensile strength of the mixed polyester yarn is higher than that of the medium oriented yarn filament and lower than that of the full drawn yarn filament.

full drawn yarn; medium oriented yarn; mixed polyester yarn; differential dyeability

10.13475/j.fzxb.20160302106

2016-03-11

2016-09-30

占海華(1963—)，女，教授級高工。研究方向為新型纖維及差別化纖維開發(fā)。E-mail: zhh@usx.edu.cn。

TS 102.5

A