沈 杰,陸建偉,3,錢建會(huì),邵海峰,王海泉,王春燕，2*

(1.桐昆集團(tuán)浙江恒通化纖有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 2.浙江恒創(chuàng)先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 3.浙江省桐昆恒通新纖維研究院，浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

隨著化學(xué)纖維行業(yè)的不斷發(fā)展，纖維逐步向細(xì)旦、多孔等差別化方向發(fā)展，而大有光滌綸預(yù)取向絲(POY)產(chǎn)品也逐步從粗旦少孔向細(xì)旦多孔，從常規(guī)三葉孔形向扁平孔形等差別化纖維發(fā)展[1-3]。因大有光扁平滌綸POY為“一”字形截面的纖維，后道織造的織物具有光澤好、拉絨后毛型好、抗起毛起球、剛性好、吸濕透氣等優(yōu)良性能，常用于生產(chǎn)高檔毛毯、玩具、衣物等，產(chǎn)品附加值較高，具有較好的市場前景[4]。

桐昆集團(tuán)浙江恒通化纖有限公司長絲裝置設(shè)計(jì)的品種為側(cè)吹風(fēng)冷卻生產(chǎn)大有光三葉滌綸 POY，該設(shè)計(jì)不能滿足生產(chǎn)大有光多孔細(xì)旦扁平滌綸POY的技術(shù)要求。這是由于側(cè)吹風(fēng)通過大面積網(wǎng)板吹向多孔集束纖維時(shí)，靠近網(wǎng)板處的絲束冷卻強(qiáng)度大于遠(yuǎn)離網(wǎng)板處的絲束，導(dǎo)致各單絲之間冷卻不均勻，從而使最終產(chǎn)品的條干不勻率上升。因此，為解決生產(chǎn)線設(shè)備配置無法滿足生產(chǎn)大有光扁平滌綸POY的技術(shù)要求，作者對大有光扁平滌綸POY側(cè)吹風(fēng)生產(chǎn)線進(jìn)行環(huán)吹風(fēng)冷卻改造，并對280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY的生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討，以期為同類裝置大有光扁平滌綸POY的生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)

1.1 主要原料

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)大有光熔體：特性黏數(shù)(0.622±0.01)dL/g，端羧基含量(30±3)mol/t，二甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.20±0.05)%，桐昆集團(tuán)浙江恒通化纖有限公司產(chǎn)。

1.2 設(shè)備與儀器

ACW4T-1500/10型卷繞機(jī)：德國巴馬格公司制；10×3.0 mL/r 計(jì)量泵、10×0.12 mL/r油劑泵：蘇州斯賓耐特化纖科技有限公司制；PVS6型自動(dòng)黏度檢測儀：德國勞達(dá)公司制；YG023B-11型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)：常州紡織儀器廠有限公司制；MQC23-10型核磁共振含油率分析儀：英國牛津儀器集團(tuán)制；TESTER條干儀：瑞士Uster公司制；LW300-28LT生物顯微鏡 :上海測維光電公司制。

1.3 大有光扁平滌綸POY生產(chǎn)工藝流程

大有光扁平滌綸POY生產(chǎn)工藝流程與大有光三葉滌綸 POY生產(chǎn)工藝流程一致，其工藝流程依次為：PET熔體輸送、熔體增壓、熔體冷卻、靜態(tài)混合、熔體分配、噴絲頭擠出、環(huán)吹風(fēng)冷卻成形、油嘴上油、卷繞成形。

1.4 技術(shù)改造

1.4.1 紡絲箱體和環(huán)吹風(fēng)冷卻設(shè)備改造

1條大有光生產(chǎn)線共計(jì)36個(gè)位，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定性，改造前后熔體管道分配的流量應(yīng)盡量保持不變，而改造后生產(chǎn)的多孔細(xì)旦扁平纖維單位日產(chǎn)量比原三葉異形纖維單位日產(chǎn)量減少40%左右，因此只有增加位數(shù)才能達(dá)到總?cè)债a(chǎn)量不變的要求。

考慮到生產(chǎn)場地空間距離無法改變，增加位數(shù)只有通過縮短單個(gè)位長度實(shí)現(xiàn)，因此改造將單個(gè)位紡絲箱體內(nèi)10個(gè)組件由“一”字形排列改為“W”形錯(cuò)位排列，并配套安裝“W”形錯(cuò)位排列的環(huán)吹冷卻系統(tǒng)裝置和上油集束裝置，以減少單個(gè)位的占地面積，最終實(shí)現(xiàn)改造前后生產(chǎn)線總產(chǎn)量持平?！癢”形錯(cuò)位排列風(fēng)筒見圖1。

圖1 “W”形錯(cuò)位排列風(fēng)筒示意Fig.1 W-type staggered arrangement of air ducts

1.4.2 卷繞設(shè)備改造

將卷繞設(shè)備的鋼平臺(tái)取消，更換甬道(根據(jù)新絲窗大小調(diào)整)和升降導(dǎo)絲盤，其中升降導(dǎo)絲盤將導(dǎo)絲盤、網(wǎng)絡(luò)器、分絲器等部件全部集成在一個(gè)傾斜的滑軌裝置上[5-6]。當(dāng)需要進(jìn)行生頭作業(yè)時(shí)，第二導(dǎo)絲盤通過軌道回到起點(diǎn)位置，當(dāng)掛絲、分絲后，第二導(dǎo)絲盤再通過滑軌升到指定位置。通過取消鋼平臺(tái)和對卷繞設(shè)備進(jìn)行改造，減少了人員配置，可實(shí)現(xiàn)一人進(jìn)行生頭作業(yè)。

1.5 分析與測試

力學(xué)性能：根據(jù)GB/T 14344—2008《化學(xué)纖維 長絲拉伸性能試驗(yàn)方法》，試樣在溫度(20±2)℃和濕度(65±5)%環(huán)境下調(diào)濕4 h后，采用YG023B—11型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行測試。試樣夾持長度(250.0±1.0)mm，預(yù)加張力(0.050±0.005)cN/dtex，拉伸速度1 000 mm/min。

貨物損壞是大多數(shù)快遞公司會(huì)遇到的問題，運(yùn)輸傳遞過程不注意，對于易損壞的物品無特別標(biāo)注，投遞過程送件人員經(jīng)常發(fā)生扔、拋等現(xiàn)象，而在送件過程中，快遞車經(jīng)常在無人看守的情況下放在戶外由此導(dǎo)致的物件丟失或損壞等情況，消費(fèi)者的實(shí)際損失很難得到賠償；這都是由于快遞公司沒有統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，并且具體條款設(shè)置不合理。他們往往以快遞合同已有快件損壞和丟失的賠償比率或標(biāo)準(zhǔn)約定為由,拒絕賠償消費(fèi)者的實(shí)際損失。

條干不勻率：根據(jù)GB/T 14346—2015《化學(xué)纖維 長絲條干不勻率試驗(yàn)方法電容法》，采用TESTER條干儀進(jìn)行測試。測試速度為200 m/min，測試時(shí)間為2.5 min。

含油率：根據(jù)GB/T 6504—2017《化學(xué)纖維 含油率試驗(yàn)方法》，稱取約2 g試樣，采用MQC23-10型核磁共振含油率分析儀進(jìn)行測試。

扁平度：根據(jù)FZ/T 50002—2013《化學(xué)纖維異形度試驗(yàn)方法》，首先通過生物顯微鏡測得成品纖維的截面圖，然后測量纖維的長度和寬度值，最后根據(jù)長度除以寬度得出扁平度。

2 結(jié)果與討論

2.1 組件工藝

組件結(jié)構(gòu)中能夠決定生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的是過濾層和噴絲板，過濾層包括過濾網(wǎng)和金屬砂，噴絲板與噴絲孔孔形、大小和排布有關(guān)。

2.1.1 金屬砂和過濾網(wǎng)選擇

280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY截面呈“一”字形，因此熔體中的凝聚粒子直徑不能大于纖維短軸長度，否則紡絲過程中易產(chǎn)生毛絲和發(fā)生斷頭現(xiàn)象。所以，需要選擇較細(xì)的金屬砂和高目數(shù)的金屬過濾網(wǎng)，以滿足良好的過濾性能要求。另外，當(dāng)組件壓力較低時(shí)，過濾效果變差，生產(chǎn)扁平多孔細(xì)旦滌綸POY時(shí)容易出現(xiàn)毛絲和斷頭，因此需要適當(dāng)提高組件壓力。為此，考察了不同規(guī)格金屬砂配比、過濾網(wǎng)精度對纖維生產(chǎn)毛絲和斷頭的影響，見表1、表2。

表1 不同規(guī)格金屬砂配比對生產(chǎn)中毛絲與斷頭的影響Tab.1 Effect of proportions of metal sands of different specification on broken filament and breakage of fibers

表2 不同規(guī)格過濾網(wǎng)對生產(chǎn)中毛絲與斷頭的影響Tab.2 Effect of different specifications of filter screens on broken filament and breakage of fibers

通過表1和表2對比可知，選擇過濾網(wǎng)精度為50 μm，金屬砂配比為40～60目100 g/60～80目150 g，可保證大有光扁平滌綸POY的正常生產(chǎn)和質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.1.2 噴絲孔形狀和排布

異形噴絲板是生產(chǎn)差別化纖維的核心組件，噴絲孔的設(shè)計(jì)直接影響到扁平纖維的扁平度和可紡性[7]。“一”字形截面噴絲板的設(shè)計(jì)主要考慮噴絲孔的長寬比和孔的排列方式。因環(huán)吹風(fēng)冷卻方式是噴絲板四周向中心冷卻，故生產(chǎn)所用噴絲板采用95 mm孔徑的同心圓形排布。同時(shí)，因“一”字形截面噴絲孔的長寬比不同，纖維的扁平度、噴絲頭速度、噴絲頭拉伸比相差會(huì)很大，如果長寬比不合理，容易造成斷頭多或者纖維的扁平度達(dá)不到后道紡織使用的要求[8]，所以考察了“一”字形截面噴絲孔長寬比分別為8:1、10:1、12:1時(shí)對纖維生產(chǎn)斷頭和毛絲情況。生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)噴絲孔長寬比為12:1時(shí)，纖維斷頭較多，生產(chǎn)穩(wěn)定性較差；當(dāng)噴絲孔長寬比為10:1，斷頭較少，生產(chǎn)相對穩(wěn)定，且后加工滿足客戶的使用要求；當(dāng)噴絲孔長寬比為8:1，纖維扁平度達(dá)不到客戶的使用要求。為此，選擇“一”字形截面噴絲孔長寬比為10:1。

2.2 紡絲溫度

紡絲溫度直接影響熔體的流動(dòng)性和紡絲冷卻效果。當(dāng)熔體溫度過低時(shí)，熔體流動(dòng)性相對較差，熔體擠出噴絲孔冷卻時(shí)會(huì)因內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定甚至破裂，導(dǎo)致斷頭或絲餅毛絲等問題。當(dāng)熔體溫度過高時(shí)，熔體容易熱降解，且由于冷卻時(shí)間延長，導(dǎo)致纖維的扁平度降低。因此，考察了不同紡絲溫度對纖維生產(chǎn)毛絲與斷頭的影響，見表3。

表3 不同紡絲溫度對纖維生產(chǎn)毛絲與斷頭的影響Tab.3 Effect of spinning temperature on broken filament and breakage of fibers

從表3可以看出，兼顧生產(chǎn)熔體的可紡性和纖維的異形度，紡絲溫度控制在(282±2)℃較為適宜。

2.3 冷卻條件

冷卻條件主要包括冷卻風(fēng)溫、冷卻風(fēng)速(風(fēng)壓)和集束位置。冷卻風(fēng)溫越低，纖維的冷卻效果越好，冷卻風(fēng)速也可以隨之調(diào)小，而冷卻風(fēng)速越小，單絲晃動(dòng)也會(huì)越小，產(chǎn)品質(zhì)量越穩(wěn)定。但冷卻風(fēng)溫過低，會(huì)增加能耗，不利于降低生產(chǎn)成本，而冷卻風(fēng)溫過高，纖維的冷卻效果變差，冷卻風(fēng)速必需隨之調(diào)大，過大冷卻風(fēng)速又會(huì)使得單絲之間相互擾動(dòng)，甚至出現(xiàn)單絲黏連、并絲現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)。由于280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY單絲線密度小，且孔數(shù)多，應(yīng)適當(dāng)提高集束位置，以便減少初生絲與空氣的摩擦，最終減小紡絲張力，改善絲束條干不勻率。因此，分別考察了冷卻風(fēng)溫、冷卻風(fēng)壓和集束位置對纖維條干不勻率的影響，分別見表4、表5、表6。

表4 不同冷卻風(fēng)溫下纖維的條干不勻率Tab.4 Yarn unevenness under different cooling air temperatures

表5 不同冷卻風(fēng)壓下纖維的條干不勻率Tab.5 Yarn unevenness under different cooling air pressure

表6不同集束位置下纖維的條干不勻率Tab.6 Yarn unevenness at different collection position

從表4、表5、表6可以看出，冷卻風(fēng)溫控制在(21.0±0.5)℃，冷卻風(fēng)壓控制在(20±1)Pa，集束位置控制在800～850 mm，既能保證冷纖維的條干不勻率較低，也能確保纖維生產(chǎn)時(shí)能耗較低。

2.4 卷繞速度

280 dtex/288 f大有光扁平滌綸 POY因單絲線密度較小且為異形截面，絲束在卷繞過程中速度不宜過快，如果卷繞速度過快，會(huì)增加絲束在絲道瓷件上的摩擦，容易產(chǎn)生斷頭和毛絲。因此，綜合考慮纖維的物理指標(biāo)、產(chǎn)品外觀和生產(chǎn)穩(wěn)定性，將卷繞速度設(shè)置為2 805 m/min為宜。

2.5 纖維性能

從表7可以看出：最優(yōu)工藝條件下制備的280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY的斷裂強(qiáng)度為2.51 cN/dtex，斷裂伸長率為120.4%，含油率為0.36%，扁平度為3.4，可滿足后道織造所需；斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)、斷裂伸長率變異系數(shù)、條干不勻率分別為2.19%，1.45%，1.37%，均較低，說明制備的纖維均勻性較好。

表7 280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY的性能Tab.7 Properties of 280 dtex/288 f bright flat polyester POY

3 結(jié)論

a.將單個(gè)位紡絲箱體內(nèi)10個(gè)組件由“一”字形排列改為“W”形錯(cuò)位排列，并配套安裝“W”形錯(cuò)位排列的環(huán)吹冷卻系統(tǒng)裝置和上油集束裝置，可實(shí)現(xiàn)長絲裝置由大有光三葉滌綸 POY轉(zhuǎn)產(chǎn)大有光多孔細(xì)旦扁平滌綸POY。

b.卷繞設(shè)備通過取消鋼平臺(tái)和改造升降導(dǎo)絲盤，可實(shí)現(xiàn)一人進(jìn)行生頭作業(yè)。

c.設(shè)置組件結(jié)構(gòu)中過濾網(wǎng)的精度為50 μm，金屬砂配比為40～60目100 g/60～80目150 g，噴絲板采用同心圓形排布，長寬比為10:1，可滿足大有光扁平多孔細(xì)旦滌綸POY的生產(chǎn)工藝要求。

d.控制紡絲溫度在(282±2)℃，冷卻風(fēng)溫在(21.0±0.5)℃，冷卻風(fēng)壓在(20±1)Pa，集束位置在800～850 mm和卷繞速度為2 805 m/min，生產(chǎn)出的280 dtex/288 f大有光扁平滌綸POY質(zhì)量最佳，斷裂強(qiáng)度為2.51 cN/dtex, 含油率為0.36%，扁平度為3.4。