趙國君

(齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院,黑龍江 齊齊哈爾 161006)

腈綸長絲產(chǎn)品質量直接影響短纖或者毛條產(chǎn)品的質量[1-5]。長絲質量指標共有7項,即纖度偏差、斷裂強度、延伸率、疵點、卷曲數(shù)、上色率、回潮率。作者對影響長絲質量的主要因素進行分析,簡要說明提高長絲質量的措施。

1 長絲質量指標及影響因素分析

1.1 纖度偏差

纖度表示纖維的粗細程度,一般用特(tex)、分特(diex)、成旦(d)表示,纖度偏差指長絲實際纖度與標準(名義)纖度差的百分數(shù),單位%。

影響纖度的主要因素是原料液含固量、干燥致密化、定型效果及設備原因。

若原料液含固量指標變化較大,同時計量泵轉數(shù)未能及時進行調整,就會造成纖度偏差指標波動較大。此時,若含固量升高,則纖度偏差為正偏差;若含固量降低,則纖度偏差為負偏差。含固量變化導致的纖度偏差可以通過調整計量泵轉數(shù)解決。

采用濕法工藝成絲時,絲束在干燥成型過程中會產(chǎn)生許多孔洞。為提高絲的強度,需使用調溫調濕機調節(jié)溫度和濕度,使絲的內部結構發(fā)生變化,消除孔洞和部分應力。此時,絲會發(fā)生收縮,由細變粗,纖度增加。調溫調濕機造成的絲收縮率約為15%,因此干燥致密化的效果會直接影響纖度偏差指標。

為了進一步消除絲束內的殘余應力,提高纖維的尺寸穩(wěn)定性,改善纖維的物理機械性能(如纖度、延伸率、強度)和提高上色率,通常需要對絲束進行熱定型。定型壓力高,定型效果好,但絲束收縮大。定型效果直接影響纖維的纖度偏差、斷裂強度、延伸率、上色率、勾強和勾伸等指標。此外,定型壓力對絲束質量的影響也非常顯著,定型壓力適當并保持穩(wěn)定可以保證絲束的質量。

設備對纖度的影響主要體現(xiàn)在泄露引起的料液損失。若燭型濾器、噴絲頭、計量泵等紡絲設備泄露原料液,會使纖度變細,從而影響纖度偏差。

絲束在生產(chǎn)過程中所受拉伸力對纖度影響較大,套子絲纖度的化驗數(shù)據(jù)顯示,松弛部分纖度偏差為-16%,而正常部分為-5%。

1.2 斷裂強度

斷裂強度一般是指纖維斷裂時的絕對強力與纖度之比,以N/dtex表示。影響纖維強度的主要因素有原料液質量(即聚合物結構、組成)、成型條件、拉伸倍數(shù)、定型和設備因素。

原料液醋酸乙烯酯(VA)含量高,長絲斷裂強度低;VA含量低,長絲斷裂強度高。原料液中聚合物的相對分子質量高,相對分子質量分布窄,斷裂強度高,反之則低。原料液含固量高,絲的斷裂強度高。

緩慢的成形速度有利于提高長絲斷裂強度。絲束總拉伸倍數(shù)大,斷裂強度高;總拉伸倍數(shù)小,斷裂強度低。在定型壓力低、溫度低時得到的絲束斷裂強度高。

1.3 延伸率

纖維的斷裂伸長指纖維拉伸至斷裂時的伸長與纖維原長的比值。斷裂伸長也稱延伸率或伸長。影響長絲延伸率的主要因素有原料液質量、成形條件、干燥致密化和定型效果。

原料液中VA含量高時,長絲延伸率高。原料液中聚合物相對分子質量高,且相對分子質量分布窄,延伸率低,反之延伸率則高。

紡絲成型條件對絲的延伸率影響主要體現(xiàn)在液體絲固化過程。緩慢固化有利于提高長絲延伸率,如凝固浴溫度高、濃度高、凝固浴流量小等,均有利于提高絲的延伸率。

總拉伸倍數(shù)小時,長絲延伸率高;反之,延伸率則低。干燥致密化過程中,若調溫調濕機中鋪絲均勻,溫度、濕度、風量控制適宜,則絲束收縮好,絲的延伸率高,否則延伸率低。在0.4 MPa飽和蒸汽定型條件下,絲束的定型壓力高、溫度高,則長絲延伸率高,否則延伸率低。

1.4 疵點

疵點是長絲中存在外觀有缺陷的絲,常用一定質量(如100 g)長絲中所含的有缺陷絲的質量(以mg為單位)來表示,疵點的表現(xiàn)形式有膠塊、并絲、黏結絲、粉末等多種形式。

造成長絲疵點的主要因素有原料液質量、紡絲成形條件、上油條件、設備因素、套子絲等。

原料液聚合物中若相對分子質量較低的聚合物含量高,那么在紡絲后處理過程中,會由于高溫和擠壓而造成疵點。在生產(chǎn)過程中,如果由于冰機損壞等原因,造成凝固溫度高,會導致長絲出現(xiàn)疵點。上油時若上油濃度過高,長絲疵點會明顯增多。

由于絲束含水不均或絲所受拉伸不同,在出調溫調濕機時產(chǎn)生套子絲,在先上油后定型的轉盤式連續(xù)定型工藝中,經(jīng)過高溫高壓,在有套子絲的地方極易產(chǎn)生疵點或孔洞。

導致疵點產(chǎn)生的設備因素主要有限幅不適當、設備泄漏、設備工作狀態(tài)不良及設備損壞等。

1.5 卷曲數(shù)

卷曲數(shù)是指單位長度(10 cm)纖維上的卷曲個數(shù),用來表示纖維卷曲的程度。影響長絲卷曲的主要因素有原料液中聚合物組成、纖度、絲束溫度、定型機K系數(shù)和卷曲壓力。

原料液中第二單體(如VA)含量高,則絲束的玻璃化溫度較低,有利于卷曲,卷曲數(shù)會較高。一般來說,纖度低和總纖度低的絲易于卷曲,如1.67 dtex的棉型絲,其卷曲數(shù)一般在40左右,而3.33 dtex的毛型絲,卷曲數(shù)一般在35左右。通常進入卷曲設備的長絲溫度越高,越易于卷曲。此外提高上油溫度,即再提高絲束溫度,也可以提高卷曲數(shù)。定型機的K系數(shù)是定型機入口輥速度與轉盤速度之比,一般在35～45之間,對于轉盤式連續(xù)汽定型機,提高K系數(shù)可提高長絲卷曲數(shù)。提高卷曲輥壓力,可較好地保證卷曲效果,從而提高長絲卷曲數(shù)。

1.6 上色率

上色率是指在一定染色條件下,纖維吸收的染料占原染浴中總染料量的百分數(shù),表征纖維的染色性能。

影響上色率的因素主要有原料液聚合物中第三單體的含量、拉伸倍數(shù)、水洗效果、纖度均勻性、定型條件、干燥致密化效果。若原料液中第三單體的含量高,可提供的染色基團就多,從而染色效果好、染色速度快、上色率高。絲的總拉伸倍數(shù)大,絲中準晶序態(tài)的含量增加,從而使纖維玻璃化溫度提高,結構緊密,染料擴散阻力大,引起上色率降低。同樣,如果干燥致密化過程進行得完全徹底,纖維的結構緊密,上色率也會偏低。成絲過程中如果水洗效果達不到要求,會造成絲束中NaSCN含量超標,當其超標0.3%時,上色率會明顯降低。成絲過程中若定型壓力高,定型溫度高,定型效果好,則纖維的上色率會高。

1.7 回潮率

回潮率是以纖維絕干重量為基礎計算出的含水百分率。影響回潮率的主要因素有進入干燥機的纖維含水量、鋪絲效果、干燥溫度、停留時間、風門開度及循環(huán)風量。進入干燥機的絲束含水越低,則其越易干燥。干燥機鋪絲均勻且無縫隙,干燥溫度高,停留時間長,排出風門大,循環(huán)風量大,都可以令干燥效果提高。

2 提高長絲質量措施

2.1 原料液質量和供紡條件

此方面的質量保障措施主要包括:保證原料液含固量合格穩(wěn)定;保證第二單體、第三單體配比合理、穩(wěn)定;保證聚合反應、脫單、水洗、漿化、溶解效果;保證相對分子質量和相對分子質量分布合理穩(wěn)定,小分子和低聚物少;保證供紡壓力和溫度穩(wěn)定。

2.2 紡絲工藝

可進一步優(yōu)化工藝參數(shù),嚴格按工藝卡片和工藝指令單進行生產(chǎn)控制。保證纖維成形、水洗、拉伸、干燥致密化、上油、卷曲、定型和干燥效果。

另外,要強化質量管理,及時清除紡絲箱內的毛絲和膠塊,有問題的噴絲頭及時進行更換;及時清理各種濾網(wǎng)(如水洗機內、上油槽內、紡絲箱內、一烘和二烘濾網(wǎng));保證各限幅位置合理;控制好一烘和二烘拉絲點位置,保證工藝效果;保證一烘出口噴淋量合適,保證壓水效果,使進一烘絲束含水均勻;按規(guī)程操作,及時巡檢,發(fā)現(xiàn)設備問題及時處理。強化質量管理,提高全員質量意識,通過精心操作消除質量隱患和質量事故。

2.3 紡絲設備

設備方面的質量保障措施主要包括:保證噴絲頭、燭型濾器、計量泵及其連接管線不漏膠;保證轉動導輥運轉靈活,如轉向小輥、集束輥、水洗下輥、預熱槽輥、導絲輥、一烘出口及上油槽內導絲輥等部位的靈活運轉;保證各限幅輥、一烘和二烘鏈板表面光潔度,不能因機械原因損傷絲;保證烘風機、二烘風機、定型機卸壓系統(tǒng)、定型機排風風機、鋪絲機工作狀態(tài)良好;保證定型機、改型卷曲機輥平行度和間隙合適。

3 結語

作者通過對影響長絲質量指標各因素的分析,結合自身經(jīng)驗,在優(yōu)化工藝、嚴格執(zhí)行工藝紀律、加強工藝和設備管理、提高操作水平等方面提出建議,對提高長絲質量提供借鑒。