滌綸FD飾纖母絲紡絲生產(chǎn)工藝研究滌綸FDY分纖母絲紡絲生產(chǎn)工藝研究南亞芹（中國紡織科學研究院北京中麗制機工程技術有限公司，北京100025）摘要：以圓形截面222dte/10f和三角形截面264dtex/8f為例，通過對滌綸一步法分纖母絲生產(chǎn)中切片干燥、高速紡絲、拉伸一卷繞一熱定形工藝條件的探討，研究出紡絲、拉伸、卷繞各點適宜的關鍵工藝參數(shù)，為指導實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。關鍵詞：一步法；分纖母絲；單絲；PET;FD丫紡織材料新品種一滌綸單絲（單絲纖度為20-30dtex）,主要用于漁網(wǎng)線、繩索、高密度濾網(wǎng)、印刷篩網(wǎng)、蟬翼布面料、間隙布、窗簾布、遮陽布、頭巾、婚紗、面罩、鞋材、床墊、墊肩、杯罩、集成電路印刷板等，用其制成的紡織品質薄、透明和手感好。單絲生產(chǎn)可以采用多孔噴絲頭先生產(chǎn)母絲，再經(jīng)分纖得到單絲。世界單絲生產(chǎn)只有美、日、韓等國家掌握關鍵技術。單絲生產(chǎn)具有高技術、高效益、高附加值等特點。目前采用全拉伸絲（FDY）工藝生產(chǎn)的滌綸分纖母絲，最高紡速為4300m/min。1分纖母絲的高速紡絲設備及工藝傳統(tǒng)的單絲生產(chǎn)，是通過UDY-DY（未拉伸絲拉伸變形）工藝完成，紡絲速度為700—900m/min,單絲染色性能不均勻，無法滿足市場需要，導致國內滌綸單絲市場供不應求，形成主要依靠進口的緊張局面。北京中麗制機公司、北京中紡精業(yè)公司和吳江精美化纖公司等單位共同研制，開發(fā)了生產(chǎn)分纖母絲的紡絲一拉伸一步法聯(lián)合機，采用FDY工藝路線，在一臺機器上先后完成紡絲成形、初生纖維的拉伸取向、纖維的熱定形和卷繞，得到分纖母絲，再經(jīng)分纖后得到單絲。分纖后的滌綸單絲已在市場上得到廣泛應用，完全可以滿足國內市場需求。一步法FDY生產(chǎn)工藝路線不僅流程短、生產(chǎn)效率高、能耗低、設備占地面積小，而且生產(chǎn)工藝過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質量穩(wěn)定性較uDY—DT二步法工藝得到較大提高。下面以已開發(fā)出的典型廣品圓形截面222dtex/1of和三角形截面264dte/8f絲為例，對滌綸一步法分纖母絲紡絲工藝條件及關鍵參數(shù)進行分析研究，為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。1.1產(chǎn)品方案生產(chǎn)滌綸分纖母絲：102—333dtex/6—10f;紡絲頭數(shù)：24頭（3位，8頭/位）；紡絲速度：3500—4000m/min1.2生產(chǎn)能力計算以成品母絲222dtex,紡絲速度3900m/min計算：Q=號裟黑精=2.84^）oIOOOOx1000X1000"。?Q年=2.84刪X330d=938婦式中：Q為每天的生產(chǎn)能力；Q年為1年的生產(chǎn)能力。以成品母絲264dtex,紡絲速度3700m/min計算：Q:等勰黑潑鏟=3m（九）’10000X1000X1（）00.??+??.”、年=3.21t/dX330d=1058t/a3工藝流程干切片一紡絲料倉（氮氣保護裝置）一+熔融擠壓一熔體輸送一計量紡絲+緩冷器（過熱蒸汽保護裝置）一單體抽吸—吹風冷卻—上油一喂入輻_+4輻拉伸及定形2分纖母絲高速紡絲工藝.1切片干燥主要工藝參數(shù)控制采用切片法生產(chǎn)滌綸時，紡前必須對切片進行干燥。其主要目的為：①去除切片中的水分，避免切片在螺桿擠壓機中熔融時發(fā)生水解，使聚合物相對分子質量下降，而導致纖維力學性能指標下降；②提高切片的軟化點和結晶度。聚酯切片干燥過程中切片的軟化點和結晶度都得到很大提高，以保證切片在螺桿擠壓機中按正常熔融程序進行熔融。表1為滌綸分纖母絲的聚酯切片干燥工段的主要工藝參數(shù)切片含水，%<O.1灰分/%00.01迸風空氣除濕系統(tǒng)出風露點，CW—70設定溫度，c170-174預結晶器切片停留時間，min>15沒定溫度代170?17—5充填干燥器出料溫度代165—170干燥切片含水W2.5X.2分纖母絲高速紡絲工藝條件為了提高勞動生產(chǎn)率，降低能耗，保證產(chǎn)品絲的質量，分纖母絲紡絲設備為多頭、高產(chǎn)機型。6個紡絲箱/生產(chǎn)線、3紡絲慟紡絲箱、4頭助絲位、6頭/紡絲位或8頭助絲位；紡絲位距1400mm。主要紡絲工藝條件見表2。2.2.1熔融溫度及紡絲溫度干燥后的聚酯切片，從充填干燥器出口，依靠重力進入螺桿擠壓機，為了避免切片過早熔融發(fā)黏，冷卻區(qū)溫度控制在60C以下。表2對比裹2典型產(chǎn)品纖維的紡絲工項目形截面截面冷卻區(qū)溫度代060<60一區(qū)溫度Jt270275二區(qū)溫度，C275”6各加熱區(qū)三區(qū)溫度，C276277溫度四區(qū)溫嚏，C277278五區(qū)溫度代278279六區(qū)溫曉代276280紡絲箱溫度，C265270高速紡計計量泵規(guī)格，（m【朋4X5.54X5.5量泵螺桿擠出機壓力12.512.5熔體壓力（濾后），MP8組件起始壓力?Pa1614組件更換壓力，MPa2020風壓，Ik500500側吹風系風速，(IT1,s)O.40.4統(tǒng)風溫代2323風激，%8080噴絲板規(guī)格00.44mmX10孔邊長0.75mmX8孔過濾金屬砂規(guī)格，目30—4030—40組件過濾砂數(shù)量飯250220組件更換刷期，d20—3020—3222dtex/10f(200D/1Of)圓形截面分纖母絲和264dtex,8f(240D/8f)三角形截面分纖母絲生產(chǎn)中螺桿各區(qū)及紡絲箱的溫度控制情況。由于聚酯熔體在三角形截面噴絲孔中流動時，其流動阻力遠大于圓形噴絲孔，因此提高了螺桿各區(qū)的溫度及紡絲溫度，以降低熔體黏度，提高熔體在三角形截面噴絲孔中的流動性2噴絲頭拉伸比分纖母絲的噴絲頭拉伸比與一般復絲差別較大，為此我們做了比較詳細的工藝計算，見表3/(g,TIIin)200X39cn/9000=86.67240x370^000=98.67噴絲孔面積，1111112霉0.44klO;1.51976（o.752一O?3752）嶼’40.375X8=1.94856熔體擠出速度，1.2X1.52'…1.2XI.95…'（mAnin）噴絲頭拉伸比961,47?5=20.2898,32?7=27.5注：泵供量=卷繞絲纖度（D）義卷繞速度（rn/min）/9000;熔體擠出速度=熔體密度。噴土i；｝蠡。噴絲板孔數(shù)；噴絲她僦=籬腦從表3可見，生產(chǎn)222dte/IOf圓形截面纖維時，聚酯熔體從噴絲孔噴出速度為47.5m/min;生產(chǎn)264dte/8f三角形截面纖維時，聚酯熔體從噴絲孔噴出速度為32.7m/min;前者的噴絲頭拉伸比為20.2,后者的噴絲頭拉伸比為27.5。由于噴絲頭拉伸比比一般滌綸復絲低得多，而且紡絲過程又采取了緩冷措施，這些都確保了到達第一熱輻的初生纖維為低取向、無結晶結構，其可拉伸性得到很大提高，為制取高強度纖維奠定了基礎.2.2.3冷卻條件在風速、風溫、風壓、風濕的諸冷卻條件中，風速對紡絲過程的影響最大，因為紡制分纖母絲的單絲纖度較大，所以風速高于普通滌綸復絲。當然風速也不能過高，過高的風速會使紡程絲束擾動加劇，不利于實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)紡絲，因此還要適當降低風溫和提高冷卻風的濕度，側吹風濕度控制在80%.3拉伸一熱定形一卷繞工3.1拉伸一熱定形一卷繞設備采用的新技（1）上油選用寬體油輪，減小絲束的集柬角，確保單絲在冷卻時不黏連。上油量可以通過調節(jié)油輪轉速來控制。（2）拉伸定形輻表面處理：根據(jù)紡絲特點，第一對喂入輻表面采用鍍銘鏡面并有預張緊作用，以增加絲柬與拉伸輻摩擦力，起到穩(wěn)定拉伸點的作用；第二對輯表面采用鍍陶瓷處理，增加輻的耐磨性；第三對輻表面采用鍍銘掣地處理，既減小了絲柬與輻的摩擦，又避免了“鏡面吸附”現(xiàn)象，降低卷取張力。紡制特殊產(chǎn)品時，可采用具有雙段、不同表面粗糙度的熱拉伸輻和喂入輻。(3)熱拉伸輻采用電感應汽相加熱熱輻。輻體為圓周鉆孔管列式，熱輻表面溫度分布均勻，在45—250C范圍內控制溫度精度土1.5c.3.2拉伸一熱定形一卷繞工藝條工藝上，通過調整不同熱輻速度、拉伸比及熱輻溫度，能夠得到不同強伸度和沸水收縮率的絲束。本工藝生產(chǎn)的分纖母絲的纖度范圍為102—333dtex,單絲纖度為17--33dtex(15-30D),纖度偏差W2%。根據(jù)產(chǎn)品性能要求和用途，研究出拉伸、熱定形、卷繞各點適宜的工藝參數(shù)。例如，拉伸輯溫度的選擇、拉伸比的大小和分布、絲在拉伸輯上的滯留時間等。圖1是拉伸一熱定形一卷繞部分絲路示意圖。表4是不同規(guī)格成品纖維的拉伸一熱定形一卷繞工藝情況。甬道油輪第一一熱輻生產(chǎn)技術第三熱輻第二熱輻圖1拉伸一熱定形一卷繞部分絲路示意圈裹4典型產(chǎn)品的拉伸一熱定形一卷繞工項目形截面形截面油劑濃度，%12.512.5上油油輪轉速/fr,min)12—1412-14第碘輻溫度/C122125第一熱輻速度/(T11/min)96I898第一熱根纏繞圈數(shù)，豳7.57.5筆一執(zhí)籀溫彥，C132130拉伸一第二熱輻速嘲(“mjn)38003620第二熱輯纏繞圈數(shù)，圈5.55.5熱定形第=執(zhí)掰湍彥戌145136筆=執(zhí)辮壤摩，(m,min140903850第三熟輻纏繞幽數(shù)，圈5.55.5總拉伸倍數(shù)/倍4供10V961=4.2563850,898=4.287第級拉仲倍數(shù)，倍3800,961=3?9543620/898=4.031第二級拉伸倍數(shù)/倍4090,3800=1.076385叫3620=1.O“卷繞M溫度，C2929卷繞問濕度/%62-7062—70卷繞速度/("min)39003700卷繞(4090—3900),(3850^3700),超喂率腸4090{.63850=3.9卷裝嘎最，Icg15.515.5滿簡率/%A93493.2.1第一喂入輻速度及溫度第一喂入輻速度就是紡絲速度，在卷繞速度不變的條件下，隨著紡絲速度的提高，纖維的強力降低，伸度增加，沸水收縮率降低。第一喂入輻溫度對纖維微觀結構有很大影響，其宏觀現(xiàn)象體現(xiàn)在纖維染色性能的均勻性和絲束的條干不勻率上。2拉伸比名義拉伸比由第一、二、三熱輻的速度控制。拉伸比分配及大小將決定拉伸過程的穩(wěn)定性、纖維強度和均勻性。由滌綸初生纖維的應力一應變曲線得知，滌綸初生纖維的拉伸由預張力過程一細頸拉伸過程一均勻變細過程三部分組成。本工藝的第一級拉伸（在第一、二熱輻之間進行）不僅完成了細頸過程，且使細頸部分進一步變細，即實際拉伸比要大于初生纖維固有的自然拉伸比。第二級拉伸（在第二、三熱輻之間進行）應使纖維再進一步發(fā)生均勻變細C見表4）拉伸溫度拉伸溫度由第一、二熱輻的溫度控制。拉伸溫度的基本要求是要在纖維大分子能夠進行分子鏈段運動的溫度以上，即玻璃化溫度以上。第一級拉伸后纖維大分子發(fā)生了沿纖維軸向的取向，第二級的拉伸溫度要高于第一級拉伸。拉伸溫度過高將會減小纖維大分子間在拉伸過程中的內摩擦，影響纖維大分子的取向；拉伸溫度過低，纖維形變困難，容易出現(xiàn)毛絲，從而影響纖維的力學指標。實際生產(chǎn)中第二對熱輻的溫度控制在125?135c熱定形溫度熱定形溫度由第三對熱輻的溫度控制。第三對熱輻的溫度越高成品纖維的沸水收縮率越低。第三對熱輻溫度偏低，會出現(xiàn)染色不勻；溫度偏高會出現(xiàn)絲條抖動，斷頭率增加。實際生產(chǎn)中第三對熱輻的溫度控制在135—160c超喂卷繞本工藝為了提高熱定形效果，在第蘭對熱輯和卷繞輯之間給予了一定的超喂。如222dtex/10f圓形截面分纖母絲的超喂率為4.6%;264dtex/8f三角形截面分纖母絲的超喂率為3.9%。即在第三對熱輻上的定長熱定形與離開第三對熱輻瞬|'日J的控制收縮熱定形相結合，更有利于提高熱定形效果，使產(chǎn)品纖維的結構及尺寸更加穩(wěn)定。另外適當?shù)某挂灿欣诶w維的卷繞成形。4母絲的分纖工藝紡絲一拉伸一熱定形一卷繞后的母絲可以直接在分絲機上分絲，得到相應根數(shù)的單絲，分絲速度為800。1000n1/min,檢驗合格后，包裝裝箱。也可以通過分絲整經(jīng)機直接加工織造所需的盤頭，整經(jīng)速度為400。600m/min。母絲經(jīng)母絲加彈機加彈后，還可制得相應的加彈單絲。母絲分纖過程主要控制的工藝參數(shù)和纖維質量指標見表5。裹5分纖工藝要求及纖維主要質量指標項目主要參數(shù)分絲車陽溫變，C28—32濕度，％70分絲加工速度，(III,而n)800滿簡率，％》98斷裂強度/(PN,dtex)>4.O母絲主要｛旨標斷裂伸長/%28-32斷裂強度，%3.8—4.O單絲主要指標斷裂伸長，％20卷重Ag25結語采