高品质仿毛涤纶长丝生产工艺研究

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摘要：因异形高品质仿毛涤纶长丝具有高异形度、常压低温可染性的特征，其加工效率和风格受到限制，存在预取向丝(POY)加工不稳定、异形度低，拉伸变形丝(DTY)毛丝多、效率低等问题。主要讨论了从熔体到POY再到DTY制备过程的生产工艺，通过纺丝条件的择优、喷丝板的设计、加弹条件的优化等，既保证了其高异形度和品质，又改善了生产效率，纤维异形化显著，染色均匀率得到有效改善。

关键词：仿毛涤纶；T形；生产工艺

目前，聚酯(PET)纤维的市场竞争愈演愈烈，各大化纤巨头都争相开发新品种来抢占市场，新品种既要保证原有纤维的高品质，又要凸显出新的特性和功能。借此，本司和浙江恒创先进功能纤维创新中心有限公司联合打造省制造业创新中心项目——仿毛聚酯纤维的开发。聚酯纤维的吸湿性差、透气性较差、染色性能不稳定等缺点是众所周知的，随着各种改性技术发展，聚酯纤维的缺点正在逐步改善。如在第二酯化釜中加入阳离子改性复合醇溶液，在预缩聚前加入复合结晶促进剂进行化学改性；利用喷丝板的设计优化物理改性，可以制得T形高品质仿毛涤纶长丝。该T形高品质仿毛涤纶长丝改善了染色性和结晶度，既可常温、常压染色，又增加了纤维的微孔。用T形仿毛涤纶制成的织物表面高绒，丝束自卷曲，呈浪花状，手感柔软，抗静电、吸湿性、回复性好，抗起毛起球，能很好地满足高档女装面料的美观要求，具有较好的经济效益和市场前景。本试验探讨了制备T形高品质仿毛涤纶长丝的工艺优化。

1原料与设备

1.1原料PET

易结晶阳离子熔体：特性黏度0.575dL/g，色相L值60、b值3.3，DEG质量分数2.6%，端羧基含量40mol/t，含水率0.31%。

1.2设备及仪器

增压熔体泵(MAAG)，纺丝保温箱体(Barmag)，外环吹装置(Barmag)，卷绕头(Wings，Barmag)，计量泵(Barmag)，加弹机(ATF-1500，TMT)。德国TEXTECHNOSTATIMATMME+型纤维强伸度测量仪，瑞士USTERUster-TESTER5型条干均匀度仪，德国BRUKERMQ-one20型核磁共振纺丝油剂分析仪，常纺仪YG086型缕纱测长仪，美国LOWSONDFT型热应力仪。

2生产流程与工艺

2.1生产流程

熔体→熔体输送→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→环吹风冷却装置→油嘴→卷绕成形(POY)→剪丝器→网络喷嘴→一罗拉→止捻器→第一热箱→冷却板→假捻器→二罗拉→网络喷嘴→辅助罗拉→第二热箱→三罗拉→探丝器→上油→卷绕成形(DTY)。

2.2生产工艺

以167dtex/144f品种为例，其工艺参数见表1。

3结果与讨论

3.1熔体输送条件选择

熔体直纺从终聚釜到纺丝箱体输送管道的时间很长，而缩聚反应又是可逆反应，所以熔体温度变化在熔体输送时对热降解和黏度的影响起决定性作用。输送温度太高，熔体易降解裂解；而温度太低会导致内外差异过大，熔体流动性和均匀性变差。针对以上情况，控制大循环温度及熔体冷却器温度，并利用熔体端羧基含量来表征，同时观察纺丝飘丝和断头情况。最终试验选择端羧基含量32mot/t，大循环温度在278℃，熔体冷却器温度在272℃，纺丝情况相对稳定。

3.2纺丝温度条件选择

纺丝温度的合理选择是生产异形高品质仿毛涤纶长丝的关键，不仅对纺丝状况有影响，而且对T形纤维截面的影响也非常显著。从表2可看出：适当提高纺丝温度，熔体流动性能变好，丝条冷却变缓，形变时间增多，张力下降，改善通过喷丝孔的流变性能，减小弹性效应和胀大效应影响，改善可纺性。从图1可看出，纤维异形度随着纺丝温度的上升而降低。纺丝温度在296℃时，飘丝、毛丝和断丝明显增多，过高温度加剧熔体降解，挤出细流易偏差于喷丝孔的设计形状，使异形度显著下降；纺丝温度在286℃时，有细丝、注头、可纺性差，温度过低使熔体流动性能差，使熔体在喷丝板孔中切应力增大，造成熔体破裂。综合以上因素，纺制T形POY时的纺丝温度选择在290℃为宜，既保证了纺丝状况稳定，又规整了纤维的异形度。

3.3喷丝板的设计

异形高品质仿毛涤纶长丝的异形度主要通过喷丝板来实现，喷丝板的设计尤为重要，不仅涉及到异形纤维的异形度和抗倒伏性，也涉及到前后加工状况的稳定性。喷丝板设计从喷丝孔长宽比、深度及其在喷丝板上的排布考虑。T形喷丝孔在形状一定的情况下，长宽比越大，异形丝的异形度越大，但过大会造成纺丝状况不良，断丝增加。在满足异形度的前提下，经过多次摸索试验，确定喷丝孔长宽比为3∶1。最终设计的喷丝孔宽为0.06mm，加宽端的长为0.18mm，总高为0.4mm，以保证产品的异形度、抗倒伏性。为确保环吹冷却风径流线对每根丝条尽可能相近，采取喷丝孔分两个同心圆环形放射状排布，见图2，T形丝孔中心线指向喷丝板中心，不同同心圆的T形丝孔均匀错开排列，宽部端首先接触到外环冷却风。

3.4冷却条件选择

冷却条件决定纤维丝束的张力和微观结构的取向度，因此直接影响后加工异形度和染色性。仿毛纤维比表面积大，对冷却工艺条件更为敏感，采用环吹风冷却工艺，环吹风往中心吹风，丝束冷却同步且均匀，能获得一致的取向度和分子结构；冷却风只需一半的行程即可穿透丝束，风速比侧吹风要小，冷却后风与丝束行进方向一致，对丝束的干扰小。通过选择适宜的冷却条件，既能满足纺丝要求，又能达到保持异形度的目的。环吹风风压影响仿毛纤维的物性和生产状况。由表3和图3可看出：随着风压上升，纤维条干不匀率下降，生产状况有所改善；当风压超过一定界限，冷却速度过快，熔体细流的凝固速率过快，单丝脆，纤维内部结构不稳定，拉伸性能变差，强度降低，飘丝毛丝情况增加。同时随着风压增大，纤维截面异形度逐渐增加，风压达到35Pa以上后，异形度增加不明显。最后选择环吹冷却风压为30~35Pa，既保证了纺况稳定，也保证了纤维的异形度。

3.5POY卷绕工艺的选择

对于异形高品质仿毛涤纶长丝来讲，选择合适的卷绕速度和张力非常重要。卷绕速度的变化影响着纤维取向度以及所得POY的后拉伸性能：卷绕速度过高，断裂伸长过小不利于后加工生产；速度过低，影响生产效率。同时，因单纤具有T形结构，丝饼卷绕密度低，需适当降低卷绕张力，确保纤维的异形度未因挤压受影响。综合考虑，选择POY卷绕工艺条件为：卷绕速度2800m/min，卷绕张力控制在9cN，POY后拉伸性能、退绕和异形度较好。

3.6加弹车速、牵伸比、D/Y比条件选择

加弹车速、牵伸比、D/Y比的选择制约着异形高品质仿毛涤纶长丝的品质。DTY车速越高，单机产量越大，效益越高。从表4可看出，随着车速的提高，强伸都有小幅度的降低，车速在900m/min时，断头率开始上升，影响稳定生产。为保证DTY平稳加工，随车速的提高必须适当增加牵伸比以提高加捻张力T1。加弹车速为850m/min时，从表5可看出，随着牵伸比的变化，强伸、张力CV值、断头都随之变化，牵伸比太高极易造成毛丝和破坏纤维的异形结构，断头增加。而D/Y比增加有利于提高异形卷曲指标，但过高的D/Y比容易造成紧点现象。根据以上要求，最终选择加弹车速为850m/min，牵伸比为1.70，同时为提升DTY异形卷曲性能，确认D/Y比设定在1.75。

3.7热箱温度条件选择

ATF1500-FOUR加弹机配置的是高温短热箱，有分别为24cm、61cm的短、长两段长度加热区。在加工过程中，第一热箱的作用除了提供一定的拉伸温度外，还使纤维受热处于塑化状态，使POY在软化点附近进行拉伸和变形，经冷却后定形。结合纤维纤度、热箱的长度和外观毛丝情况，第一热箱温度不宜选择过高。在第二热箱中，主要对纤维在第一热箱中的拉伸和在假捻器中的变形起到补充定形的作用。结合异形高品质仿毛涤纶长丝风格，为保持仿毛手感和蓬松性能，第一热箱温度选择在220℃/370℃，第二热箱温度选择在170~180℃。

4结语

(1)通过以上试验进行相应工艺选择和优化，DTY断丝和满卷率有所提升，物性指标和染色合格率达到预期效果，下游客户均反馈满意。DTY物理。(2)T形纤维异形度主要由喷丝孔合适的长宽比来保证，喷丝板的设计和选择是关键。(3)在纺制T形仿毛POY时，纺丝温度控制在290℃左右为宜，采用环吹风冷却工艺，环吹风压为32Pa，卷绕速度为2800m/min，卷绕张力为9cN，丝束冷却同步且均匀，纤维取向度和分子结构一致，纤维异形度高。(4)在加工DTY时，主要考虑毛丝、蓬松性、生产效率，实际工艺选择加弹车速为850m/min，牵伸比为1.7，D/Y比为1.75，第一热箱温度为220℃/370℃，第二热箱温度为170℃，纤维手感柔软，回复性好，染色均匀。

作者：魏鹏辉 单位：浙江盛元化纤有限公司