王敏，戴偉波，施寄青，索俊偉，趙爽

(吳江佳力高纖有限公司,江蘇 蘇州 215228)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)服裝面料的要求日益增加，如要求服裝面料光潔、平整無(wú)褶皺，垂感好等。對(duì)于長(zhǎng)絲織造面料而言，其不勻率是影響面料性能和質(zhì)量的最主要指標(biāo)之一。分析化纖長(zhǎng)絲的生產(chǎn)工序和流程，發(fā)現(xiàn)影響長(zhǎng)絲條干不勻率的主要因素有：切片質(zhì)量、紡絲溫度、冷卻條件、上油和拉伸工藝等[1]。其中衡量切片質(zhì)量的最主要標(biāo)準(zhǔn)是切片含水率的多少。切片紡絲工藝流程中，第一道工序是切片干燥，即優(yōu)化切片含水率。由于聚酯高分子易在紡絲過(guò)程中發(fā)生水解，使分子量降低，導(dǎo)致絲的質(zhì)量下降，特別是單絲中若夾帶水蒸氣，易形成“氣泡絲”，造成毛絲和斷頭；紡絲中含水量的差異還可以造成染色不均[2]。因此，通過(guò)切片干燥降低含水率是紡絲前的必要工序。然而，若切片的含水率過(guò)低，切片在進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)時(shí)容易產(chǎn)生聚合物粘度大、分子結(jié)晶快、分子量大等情況，從而導(dǎo)致紡絲生產(chǎn)時(shí)斷頭率高，甚至無(wú)法生產(chǎn)[3]。因此，為了保證紡絲的高效運(yùn)行以及絲的品質(zhì)，切片含水率需合理優(yōu)化。

影響切片干燥的因素主要是溫度和時(shí)間。溫度高則干燥速度加快、時(shí)間縮短，干燥后切片的平均含水率降低。但溫度太高，切片易粘結(jié)，大分子降解，色澤變黃，使片表面氧化，產(chǎn)生大量凝膠粒子，影響纖維的可紡性和物理、化學(xué)指標(biāo)[4]。干燥時(shí)間取決于干燥溫度，在同一溫度下，干燥時(shí)間越長(zhǎng)則切片含水率越低，均勻性越佳，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，聚酯大分子易降解，色澤變黃[5]。因此，為得到最佳的切片含水率，需合理優(yōu)化干燥溫度和時(shí)間。

文中采用單因素法，在22.2 tex/48F半光滌綸長(zhǎng)絲(fully drawn yarn，F(xiàn)DY)紡絲前準(zhǔn)備過(guò)程中，通過(guò)對(duì)聚酯切片進(jìn)行不同干燥時(shí)間和溫度的處理，得到不同含水率的聚酯切片，并分別在相同的紡絲工藝條件下紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY，探討切片含水率對(duì)滌綸FDY斷裂強(qiáng)度和條干不勻率的影響，通過(guò)改善切片質(zhì)量提升長(zhǎng)絲的性能和質(zhì)量，提高服裝面料的平整度和染色均勻度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

半消光聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，切片粘度：0.678 dL/g，江蘇恒力化纖股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電熱真空干燥箱，河北隆順儀器設(shè)備有限公司制造；紡絲裝置，大連隆盛機(jī)械有限公司制造；中心吹風(fēng)裝置，大連隆盛機(jī)械有限公司制造；卷繞裝置，日本TMT公司制造；微量水分分析儀，深圳冠亞水分儀儀器有限公司制造；YG020 型電子單紗強(qiáng)力儀，常州雙固頓達(dá)機(jī)電科技有限公司制造；USTER-IV型烏斯特條干儀，瑞士烏斯特有限公司制造；梭織布驗(yàn)布機(jī)，常州安視智能科技有限公司制造。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1工藝流程 切片干燥→螺桿擠壓→計(jì)量泵→紡絲→冷卻吹風(fēng)→絲束上油→卷繞成型。

1.3.2干燥實(shí)驗(yàn) 稱取同等質(zhì)量的4份半消光PET切片作為實(shí)驗(yàn)樣品；將4種試樣分別放置在125，130，135，140 ℃溫度下的真空箱進(jìn)行干燥處理，每隔0.5 h抽取試樣進(jìn)行含水率檢測(cè)，直到切片含水率幾乎無(wú)變化，停止干燥；最后，記錄數(shù)據(jù)，得到不同干燥溫度下切片含水率與干燥時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，具體見(jiàn)表1。

表1 不同干燥溫度下切片含水率隨干燥時(shí)間變化情況

1.3.3紡絲實(shí)驗(yàn) 對(duì)干燥后的切片試樣進(jìn)行紡絲。由表1可知，干燥時(shí)間為4 h、干燥溫度為140 ℃狀態(tài)下的切片已充分干燥，如果繼續(xù)干燥，切片含水率降低不明顯，且容易變黃。因此，選擇4份干燥4 h的切片樣品在相同紡絲條件下進(jìn)行22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲實(shí)驗(yàn)，并對(duì)紡絲得到的4種滌綸FDY進(jìn)行斷裂強(qiáng)度和條干不勻率檢測(cè)，得到不同切片含水率下紡制滌綸FDY的斷裂強(qiáng)度和條干不勻率數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)紡絲溫度設(shè)定為290 ℃。

1.3.4面料平整度的測(cè)試評(píng)價(jià) 對(duì)4種滌綸FDY試樣按同樣織物經(jīng)緯密、織物經(jīng)緯向規(guī)格和織物組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行織造，分別得到4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4。根據(jù)AATCC 124—2014美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，采用AATCC評(píng)級(jí)觀測(cè)板對(duì)所織造的面料進(jìn)行平整度評(píng)級(jí)[6]。

1.3.5面料染色均勻性的檢測(cè)評(píng)價(jià) 面料的染色均勻性影響因素主要是色橫檔、色變檔以及色檔等布面疵點(diǎn)。對(duì)面料進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，采用四分制判定扣分標(biāo)準(zhǔn)：小于8 cm，扣1分；大于等于8 cm且小于16 cm，扣2分；大于等于16 cm且小于24 cm，扣3分；大于等于24 cm，扣4分。對(duì)采用4種試樣得到的4塊面料，即面料1、面料2、面料3和面料4，進(jìn)行染色均勻性質(zhì)檢，每塊面料量取10 m進(jìn)行檢驗(yàn)，并按以下公式計(jì)算每100 m2分值K，進(jìn)行比較。

式中：S為每塊面料所量取試樣檢驗(yàn)物總和分?jǐn)?shù)；Lm為所檢驗(yàn)的試樣長(zhǎng)度；Lw為試樣寬度。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥溫度與干燥時(shí)間對(duì)切片含水率的影響

根據(jù)表1繪制不同干燥溫度下切片含水率與干燥時(shí)間的關(guān)系，具體如圖1所示。由圖1可知：①隨著干燥時(shí)間的增加，切片含水率不斷降低，且下降速度由快變慢，并逐漸趨于平緩。這種現(xiàn)象發(fā)生的原理是：切片含水量是由兩部分構(gòu)成的，即自由含水量和平均含水量。自由含水量為表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水，較易脫除，而平均含水量由于滲透于切片內(nèi)部，以氫鍵的方式與切片結(jié)合，則不易脫除[7]。自由含水量遠(yuǎn)大于平均含水量，所以干燥初始，自由水分快速脫除，其后緩慢脫除平均水分；②不同干燥溫度下，4種切片試樣經(jīng)過(guò)相同干燥時(shí)間后，切片含水量由大到小依次為試樣1>試樣2>試樣3>試樣4。干燥4 h后，試樣1與試樣4的含水量相差50 mg/L，差別較明顯。由此說(shuō)明，干燥溫度越高，切片含水率下降越快，充分干燥時(shí)間越短。當(dāng)干燥溫度為140 ℃狀態(tài)時(shí)，切片在4 h時(shí)達(dá)到充分干燥。如繼續(xù)干燥，切片則容易變黃，聚酯大分子開(kāi)始降解。

圖1 不同干燥溫度下切片含水率與干燥時(shí)間的關(guān)系Fig.1 Relationship between moisture content and drying time under different drying temperature

2.2 切片含水率對(duì)滌綸FDY斷裂強(qiáng)度的影響

干燥時(shí)間達(dá)到4 h時(shí)，不同切片含水率試樣紡絲得到的長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度關(guān)系如圖2所示。由表1和圖2可知，4種切片試樣紡制的長(zhǎng)絲，其斷裂強(qiáng)度隨著切片含水率的降低而呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增長(zhǎng)的幅度越來(lái)越小。由于切片含水率減少，使得聚酯大分子降解減少，因此紡絲成形度好，斷裂強(qiáng)度也得到了提高。而當(dāng)含水率降低速度越來(lái)越慢、降低量越來(lái)越少時(shí)，長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度則增加緩慢。說(shuō)明長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度與切片含水率呈正比。

圖2 不同切片含水率試樣紡絲得到的斷裂強(qiáng)度Fig.2 Breaking strength of sample spinned with different moisture content

2.3 切片含水率對(duì)滌綸FDY條干不勻率的影響

干燥時(shí)間達(dá)到4 h時(shí)不同切片含水率試樣紡制得到的長(zhǎng)絲條干不勻率關(guān)系如圖3所示。由表1和圖3可知，4種切片試樣紡制的長(zhǎng)絲，其條干不勻率隨著切片含水率的降低呈現(xiàn)先減小后變大的趨勢(shì)。采用試樣3紡制的長(zhǎng)絲，即切片含水率為30 mg/L時(shí)，滌綸FDY的條干不勻率最低，長(zhǎng)絲均勻度最佳。說(shuō)明含水率在一定范圍內(nèi)，滌綸FDY的條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，含水率的減少降低了聚酯分子的降解，切片特性黏度提高，紡絲成形好，長(zhǎng)絲均勻度好，質(zhì)量穩(wěn)定。而當(dāng)切片含水率超過(guò)一定范圍后，含水率過(guò)低使切片特性黏度變大，紡絲易出現(xiàn)斷頭，甚至紡絲困難等，條干不勻率提高，長(zhǎng)絲穩(wěn)定性變差，從而影響絲的質(zhì)量。

圖3 不同切片含水率試樣紡絲得到的條干不勻率Fig.3 Dried irregularity of samples spinnd with different moisture content

2.4 切片含水率對(duì)面料平整度的影響

服裝外觀的平整度(無(wú)需熨燙或少熨燙)是服裝易護(hù)理功能的重要標(biāo)志之一。為了使面料更加平整，需對(duì)平整度進(jìn)行嚴(yán)格把控[8]。對(duì)于長(zhǎng)絲織造面料，其長(zhǎng)絲的條干均勻度，即纖維長(zhǎng)度方向上的粗細(xì)變化程度是影響面料平整度的主要因素之一。

對(duì)上述4種滌綸FDY試樣織造得到的4種面料采用AATCC評(píng)級(jí)觀測(cè)板進(jìn)行平整度評(píng)級(jí)，得到相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果，具體如圖4所示。

圖4 4種面料的外觀平整度Fig.4 Apparent smoothness of four types of fabric

由圖4可以看出，4種面料的外觀平整度級(jí)別均在3級(jí)以上，但面料3的平整度比其他略高，即試樣3紡制的滌綸長(zhǎng)絲織造面料的平整度更好。說(shuō)明切片含水率的合理優(yōu)化使條干不勻率降低，改善了長(zhǎng)絲的粗細(xì)變化程度，提高長(zhǎng)絲均勻度，從而提升了織造面料的平整度。

2.5 切片含水率對(duì)面料染色性的影響

針對(duì)染色后面料染色均勻性，對(duì)4種面料進(jìn)行質(zhì)檢評(píng)分，得到每塊面料的K值，具體見(jiàn)表2。

表2 4種面料K值

由表2可以看出，面料3的染色疵點(diǎn)最少，染色均勻性最好。說(shuō)明切片含水率的合理優(yōu)化改善了長(zhǎng)絲條干均勻度，從而改善了面料染色均勻性。當(dāng)切片含水率為30 mg/L時(shí)，采用其紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY條干均勻度最佳，纖維長(zhǎng)絲粗細(xì)均勻，用其織造的面料，染色后布面顏色均勻，無(wú)色檔、色差。

3 結(jié)語(yǔ)

1)滌綸長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度與其采用的切片含水率呈正比，但隨著切片含水率的降低，長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度的提高速率呈下降趨勢(shì)。

2)切片含水率在30～67 mg/L范圍內(nèi)，22.2 tex/48F的滌綸長(zhǎng)絲條干不勻率隨著切片含水率的減少而減少，但當(dāng)切片含水率小于30 mg/L時(shí)，條干不勻率隨著切片含水率的減少而增加。

3)在紡制22.2 tex/48F半光滌綸FDY的紡絲過(guò)程中，綜合比較4個(gè)試樣的斷裂強(qiáng)度和條干不勻率，選擇試樣3，即切片含水率為30 mg/L時(shí)，條干不勻率最低，且斷裂強(qiáng)度得到一定的保證。為控制切片含水率在30 mg/L，干燥溫度和干燥時(shí)間分別為135 ℃與4 h時(shí)最合理。

4)采用切片含水率為30 mg/L紡制的22.2 tex/48F半光滌綸FDY織造的面料，其面料平整度最佳，染色均勻性最好。