熔体直纺55 dtex/36 f异形涤纶FDY的生产工艺

宋孝浜，杨靖宇，王春霞*

(1.盐城工学院纺织服装学院，江苏 盐城224003;2.江苏盛虹化纤有限公司，江苏吴江215228)

熔体直纺55 dtex/36 f异形涤纶FDY的生产工艺

宋孝浜1，杨靖宇2，王春霞1*

(1.盐城工学院纺织服装学院，江苏 盐城224003;2.江苏盛虹化纤有限公司，江苏吴江215228)

采用熔体直纺技术生产55 dtex/36 f三角形和三叶形涤纶全拉伸丝(FDY)，探讨了其主要的生产工艺。结果表明:采用三角形和三叶形喷丝板，油嘴上油，纺丝温度291℃，侧吹风速度0.40～0.45 m/s，纺丝速度3 200～4 200 m/min，热辊一辊温度69～90℃，二辊温度126℃，纺丝过程稳定，纤维截面形状清晰，产品质量优良;三角形与三叶形涤纶FDY断裂强度分别为4.21和4.08 cN/dtex，断裂伸长率分别为31.74%和30.44%，条干不匀率分别为0.92%和0.86%，沸水收缩率分别为7.59%和7.35%。

聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维 全拉伸丝 熔体直纺 三角形 三叶形

涤纶自问世以来，以其良好的物理化学性能及其织物挺括而著称。但由于聚酯大分子链独有的化学结构，使得涤纶及其织物存在吸湿性低、抗静电性能差、易起毛起球、织物手感僵硬毛感差、蜡质感强等缺点。为改善常规涤纶的缺陷，异形涤纶长丝品种应运而生［1－2］。

对于涤纶熔体直纺而言，由于其投资费用较小，工艺流程短，且省去了铸带切粒、切片干燥、螺杆熔融挤出等工序，熔体不含水和粉尘，生产稳定，生产效率高，成本低。因此，利用熔体直纺开发三角形和三叶形涤纶FDY可实现涤纶产品的高附加值。

1 试验

1.1 原料

聚酯熔体:特性黏数为0.680 dL/g，端羧基含量28 mol/t，熔点为260.5 ℃，二甘醇、水分、灰分质量分数分别为 1.15%，0.30%，0.016%，江苏盛虹化纤有限公司产。

1.2 生产设备与测试仪器

瑞士MAAG公司的增压泵，德国SULZER公司的热交换器，日本TMT公司的纺丝箱体，德国马尔公司计量泵，日本TMT公司的Ati-615R/12卷绕头。

BP103显微镜:重庆光学仪器厂制;YG086型缕纱测长仪:常州第二纺织仪器厂制;Uster-5条干仪:瑞士Uster公司制;YG023B-II全自动单纱强力机:常州第二纺织仪器厂制;MQ20核磁共振分析仪:德国Bruker公司制。

1.3 生产工艺

三角形和三叶形涤纶FDY生产工艺流程见图1，工艺参数见表1。

图1 三角形和三叶形涤纶FDY生产工艺流程Fig.1 Flow chart of triangle and trilobal polyester FDY production

表1 三角形和三叶形涤纶FDY纺丝工艺参数Tab.1 Spinning parameters of triangle and trilobal profiled polyester FDY

1.4 分析与测试

纤维形貌:采用哈氏切片器制作切片，放在显微镜下观察纤维截面形状。

条干不匀率:采用USTER-5条干仪测试。

断裂强度和断裂伸长率:在规定条件下采用强伸仪拉伸试样，直至断裂，得出断裂强度和断裂伸长率。

沸水收缩率:采用收缩介质(100℃沸水)处理后的长丝丝绞的收缩量对样丝原长的百分比，从而算得沸水收缩率。

2 结果与讨论

2.1 喷丝板的设计

异形孔喷丝板设计不但要满足圆形孔喷丝板的设计要求，而且要充分考虑纤维的截面形状和异形度。综合考虑剪切速率、喷头拉伸比、熔体的膨化比、目标异形度和喷丝板背压等条件，对异形孔的长、宽、过度角半径(R)、孔深等参数进行不同的组合计算，最终选择最佳的叶长、叶宽、过度角、孔深的喷丝板;同时考虑喷丝板使用过程中板孔的磨损对产品异形度及染色均匀性的影响，在喷丝板加工时要求采用硬度较高的材质，并对板的表面及板孔作了特殊处理，以延长板孔的磨损周期，同时对孔口加工的精度及均匀性提出了较高要求，以保证纤维截面的均匀性［3］。

2.2 熔体输送

聚酯熔体经输送泵输送到熔体过滤器，过滤后送至纺丝。熔体由增压泵和冷却器将其压力和温度调节至工艺要求值，由五通阀(或三通阀)分配到各条生产线，再由生产线的熔体分配管均匀地分配到每个生产位的纺丝箱体中。熔体输送时，在管道中停留的时间尽可能短，特性黏数降尽可能低，同时要求管道内壁光滑无死角。另外，熔体管道中安装了静态混合器，使熔体温度、黏度均匀一致;并且采取了低温(285℃)输送的方法，以液相热媒作为加热、保温的介质［4］。

2.3 纺丝温度

高速纺丝的温度要高于常规纺丝，这是由于高速纺丝的溶体细流自喷丝孔的吐出速度高，且在纺程上承受的拉伸倍数高，因此要求溶体有良好的流动性和均匀性。温度过低，熔体流变性能和均匀性差，易造成毛丝和断头，且纤维有较高的强度和较低的伸长，较高的纺丝温度可以改善熔体的流变性能，但过高的温度易造成熔体降解，生产过程中飘丝和断头增加。纺丝温度与产品规格有关，一般情况下，总线密度越大，纺丝温度越低，单丝线密度越大，纺丝温度越低但在总线密度较大而单丝线密度较小时，需根据实际生产情况进行微调。纺丝温度一般控制在285～293℃较为合适［4］。由表2可以看出，最佳纺丝温度为291℃。

表2 纺丝温度对纤维性能的影响Tab.2 Effect of spinning temperature on fiber properties

2.4 侧吹风冷却条件

侧吹风冷却条件对丝条的条干均匀性及纤维断面的异形度有很大影响。由于异形截面丝的表面张力较圆形截面丝的大，熔体喷出细孔后，因表面张力的作用，使得侧吹风速度的设定对异形丝的异形度影响很大。侧吹风速度小，丝条凝固速度慢，不利于异形度的保持;侧吹风速度太大，湍动因素增加，这就会引起丝条不可控制的振荡和飘动，导致飘丝断头增多［4］。一般采用侧吹风速度0.3～0.5 m/s，截面形状最好，强伸性和条干较好，根据不同侧吹风速度下长丝主要物理指标(见表3)，三角形和三叶形纤维的最佳侧吹风速度分别为 0.45 m/s和 0.40 m/s。

表3 不同侧吹风速度下纤维的条干不匀率Tab.3 Yarn irregularity at different cross air blow speed

2.5 拉伸工艺

一辊温度必须设定在玻璃化转变温度(Tg约为69℃)以上，一般设定在69～90℃，一辊温度对染色均匀性的影响较大，特别在一辊速度较高的情况下，一辊温度偏高，丝条在热辊上抖动增加、受热不匀容易引起染色不匀和毛丝或断头，为使丝条在一辊上受热均匀，一般丝条在一辊上需绕8～10圈。二辊温度主要是反应定型效果，影响沸水收缩率的大小。温度越高，定型效果越好，沸水收缩率越低，但温度过高，丝条在二辊上抖动增加，毛丝和断头将增加。温度过低，产品可能出现因结晶不匀带来的染色不匀。二辊温度一般设定在120～130℃，丝条在二辊上需绕6～8圈［4］。二辊最佳温度为126℃ 。

表4 不同二辊温度下纤维的沸水收缩率Tab.4 Boiling water shrinkage of the fiber at different the second roller temperature

2.6 产品质量

通过上述工艺条件的讨论，根据最佳生产工艺，得到的产品质量指标达到了企业标准一等品要求，见表5。

表5 三角形和三叶形涤纶FDY质量指标Tab.5 Quality index of triangle and trilobal polyester FDY

纤维截面的三角形状和三叶形状非常清晰，见图2。

图2 三角形和三叶形涤纶FDY的截面形貌Fig.2 Cross-section morphology of triangle and trilobal polyester FDY

3 结论

a.采用熔体直纺技术，在输送管道内安装静态混合器，低温输送熔体，生产55 dtex/36 f三角形和三叶形涤纶FDY。

b.较佳的生产工艺:纺丝温度291℃，侧吹风速度0.45 m/s(三角形)和0.4 m/s(三叶形)，热辊一辊温度69～90℃，二辊温度126℃。所纺得的异形涤纶截面形状清晰，物理性能优良。

［1］杨秀琴，谢俊霞.五叶形涤纶POY生产工艺的探讨［J］.合成纤维工业，2009，32(6):47 －48.

［2］张勇，刘秀清，杜广，等.1.56 dtex阳离子可染中空涤纶短纤维的纺丝工艺［J］.合成纤维工业，2011，34(3):51 －54.

［3］逮瑞龙.130 dtex/36 f直纺扁平涤纶FDY的生产工艺［J］.合成纤维工业，2009，32(6):51 －53.

［4］顾智丹.熔体直纺56 dtex/72 f涤纶FDY的生产工艺［J］.合成纤维工业，2008，31(6):57－59.

Production process of 55 dtex/36 f profiled polyester FDY by direct melt-spinning

Song Xiaobang1，Yang Jingyu2，Wang Chunxia1
(1.College of Textile and Clothing，Yancheng Institute of Technology，Yancheng224003;2.Jiangsu Shenghong Chemical Fiber Co.，Ltd.，Wujiang215228)

Triangle and trilobal polyester fully drawn yarns(FDY)of 55 dtex/36 f were prepared by direct melt-spinning process.The production process was discussed.The results showed that the spinning process was smooth and the fiber had high quality with clear cross section shape as the process conditions were as followed:triangle and trilobal spinneret，nipple oiling，spinning temperature 291 ℃，cross air blow speed 0.40－0.45 m/s，spinning speed 3 200－4 200 m/min，the first roll temperature 69－90℃，the second roll temperature 126℃.The triangle and trilobal polyester FDY had the breaking strength of 4.21 and 4.08 cN/dtex，elongation at break of 31.74%and 30.44%，yarn irregularity of 0.92%and 0.86%，and boiling water shrinkage of 7.59%and 7.35%，respectively.

polyethylene terephthalate fiber;fully drawn yarn;direct melt-spinning;triangle;trilobal

TQ342.21

B

1001-0041(2012)04-0068-03

2011-11-06;修改稿收到日期:2012-05-29。

宋孝浜(1969—)，男，硕士，副教授，从事纺织工

程教学及纺织技术的应用研究。E-mail:sxb69@ycit.cn。

* 通讯联系人。E-mail:cxwang@mail.dhu.edu.cn。