111 dtex/18 f直纺涤纶扁平FDY工艺探讨

唐晓萍

(佛山化纤集团有限公司， 广东 佛山 528000)

111 dtex/18 f直纺涤纶扁平FDY工艺探讨

唐晓萍

(佛山化纤集团有限公司， 广东 佛山 528000)

采用熔体直纺工艺路线， 生产111 dtex/18 f扁平FDY。选择喷丝板孔长宽比大于15/1， 圆形排列， 纺丝温度289-290 ℃， 采用油嘴上油方式， 加工速度4 100～4 300 m/min， 第一热辊92 ℃， 第二热辊138 ℃， 可使生产状态稳定， 产品性能优良。

直纺； 扁平； 全拉伸丝； 工艺

我公司上世纪末引进了瑞士伊文达技术， 采用直纺一步法生产涤纶全拉伸丝(FDY)。近年来， 随着生活水平的提高， 人们对纤维的各种性能要求越来越高， 异形纤维的开发和生产方兴未艾， 其中， 低孔数涤纶扁平FDY， 以其特有的光泽和亮度， 广泛运用于服装面料和装饰材料上， 被称为“钻石丝”。在低孔数涤纶扁平FDY的开发和生产中， 纤维的光亮度是一个重要质量指标， 在保持和提高纤维光亮度的同时， 还要综合考虑生产状态、 外观、 染色等各方面性能指标， 生产难度较大。本文以111 dtex/18 f扁平FDY这一规格产品为例， 对其生产工艺进行了探讨， 以达到生产稳定、质量优化的目的。

1 实验

1.1原料

聚酯熔体由我公司切片厂聚酯装置生产， 物性指标如表1所示。

表1 聚酯熔体的物性指标

日本竹本公司生产的FDY油剂， 型号F-1619。

1.2设备和仪器

纺丝箱体、 纺丝机： 上海Barmag公司生产。

卷绕头： 日本Toray公司生产， 型号TW-716/8。

强伸仪： 常州市第二纺织机械厂生产， 型号YG-023A。

电子条干仪： 瑞士Uster公司生产， 型号UT4-CX/A/CC。

电子分析天平： 瑞士Mettler公司生产， 型号mettler AE 160。

阿贝折光仪： 上海光学仪器五厂生产。

1.3工艺流程

聚酯熔体→增压泵→熔体过滤器→热交换器→静态混合器→纺丝箱体→计量泵→组件→侧吹风冷却→上油→甬道→预网络→第一热辊→第二热辊→网络→卷绕成形→检验→包装

2 结果与讨论

2.1喷丝板及组件设计

2.1.1 喷丝板设计

在异形纤维的生产中， 既要考虑到纤维的异形度和特殊性能， 又要考虑纤维的可纺性， 因此， 喷丝板的设计很关键。通常扁平FDY采用“一”字矩形喷丝孔， 产品的扁平度随孔截面的长宽比增加而增加[1]：长宽比大， 扁平度保持较好， 反射的光泽强， 但在生产过程中易出现毛丝、断丝等问题；长宽比小， 可纺性好， 扁平度较差。一般采用喷丝孔长宽比为10/1左右。在低孔数扁平FDY的生产中， 光泽是一项重要指标， 保证纤维的光亮度是大前提， 经实验， 选定喷丝孔的长宽比大于15/1， 可以生产出客户满意光泽的产品。

喷丝板孔的排列有圆形和菱形两种， 考虑到我公司设备特点， 选用圆形排列。

2.1.2 组件压力

矩形喷丝孔与圆形喷丝孔相比， 孔口的挤出胀大效应不均匀， 且要大得多， 较高的组件压力可适当降低熔体黏度， 改善熔体流变性能[2]， 因此要提高组件上机初始压力， 以减少挤出胀大效应。我公司FDY组件采用自密闭方式， 用圆形喷丝孔生产普通品种时上机初始压力12 MPa即可， 用“一”字矩形喷丝孔生产扁平FDY时， 初始压力要达到15 MPa以上， 才能保证出丝顺畅。

2.2纺丝温度

低孔数扁平FDY的单丝纤度比较大,但由于长宽比大， 宽度很小， 导致熔体在喷丝孔中流变性差， 为改善熔体流变性和可纺性， 应适当提高纺丝温度。但是， 丝条的扁平度随温度的升高而下降[1]， 影响光泽度， 并且， 在较高的组件压力下， 过高的纺丝温度会加大熔体降解度， 造成飘丝、断丝。综合双方面因素的影响， 在生产调试过程中， 结合组件压力， 选用纺丝温度在289～290 ℃， 生产状态较为理想。

2.3冷却成形条件

普通FDY生产过程中， 冷却条件影响纤维成形和成品性能， 条干不匀率是评价冷却条件的重要指标。在扁平FDY的生产中， 条干不匀率这个指标在评价优化冷却条件方面并不太重要， 重要的是丝条的扁平度、染色性能以及生产状态。

较快的冷却速度可保持良好的扁平度[1]， 但是， 由于低孔数扁平FDY单丝纤度大， 长宽比大， 冷却过快会产生皮芯结构， 使纤维在拉伸过程中产生单丝破裂， 导致毛丝甚至断头， 染色差。而冷却过慢又会使凝固速度下降， 晃动加剧， 扁平度变差， 影响光泽和染色均匀性。经过反复调试， 选择侧吹风速度在0.45 m/s， 风温21～23 ℃为宜。

2.4上油

我公司FDY装置配备油嘴和油轮两道上油系统， 在生产普通品种时， 油轮上油均匀， 染色稳定， 张力大； 油嘴上油可降低张力， 但上油均匀性和染色易受影响。扁平型的丝条与丝道接触面积大， 摩擦系数大， 张力比圆形纤维大得多， 111 dtex /18 f这一品种使用油轮上油时， 毛丝、 断头多， 生产状态差， 消耗大， 染色后也较容易起横条， 经反复试验对比， 使用U型油嘴上油， 可以有效降低张力， 减少毛丝问题， 同时通过拉伸倍数、 拉伸温度等工艺的优化， 解决染色问题。

此外， 将油剂质量分数从14%提高到15%～16%， 以提高油膜强度， 减少摩擦对丝条损伤， 并且将上油率从0.90%提高到1.0%～1.2%， 以改善丝条的抱合性与耐热性， 减少拉伸过程中的毛丝与断丝现象。

2.5拉伸工艺

拉伸工艺包括加工速度、 第一热辊速度(纺丝速度)、 拉伸倍数、 第一热辊温度、 第二热辊温度等工艺条件。

加工速度越高， 产量越大， 生产效率高， 染色效果好， 但速度太高时毛丝和断头会增加， 必须全面权衡来确定一个合适的速度。当加工速度确定后， 总拉伸倍数(喷头拉伸倍数与拉伸倍数的乘积)为一常数， 其中， 拉伸倍数对纤维的物理机械性能起决定性作用[3]。第一热辊速度过低， 拉伸倍数过大， 容易产生毛丝和断头； 第一热辊速度过大， 拉伸倍数过小， 丝条在热辊表面跳动， 受热和拉伸不匀， 造成扁平度下降， 染色降等增加。

第一热辊为拉伸温度， 对染色性能有较大影响， 较低的拉伸温度有利于染色均匀， 但过低的温度使得拉伸张力过高， 造成毛丝和断头[3]， 特别在生产111 dtex /18 f扁平FDY这一品种时， 单丝纤度大， 张力大， 对拉伸温度更为敏感。第二热辊温度为定型温度， 定型温度过低， 可能会出现结晶不匀带来的染色不匀； 定型温度过高， 丝条在热辊表面抖动而断头。

拉伸工艺中的这几个参数相互影响， 彼此依存， 因此， 必须综合考虑， 选择最佳工艺匹配范围， 经试验， 加工速度在4 100～4 300 m/min时， 第一热辊92 ℃， 第二热辊138 ℃， 拉伸倍数2.60～3.00， 生产状态好， 产品毛丝极少， 染色均匀， 光泽度理想。

2.6产品物性指标

我公司生产的111 dtex/18 f扁平FDY质量指标见表2。

表2 111 dtex/18 f扁平FDY的物性指标

3 结论

(1)111 dtex/18 f扁平FDY生产首先考虑产品的光泽度， 即要保证纤维的扁平度， 又要考虑染色性能、外观和生产状态， 喷丝板孔设计上长宽比大于15/1， 喷丝孔圆形排列， 组件上机初始压力达到15 MPa以上。

(2)纺丝温度要结合组件压力考虑， 选用289～290 ℃， 采用油嘴方式上油， 同时， 通过优化冷却成形工艺和拉伸工艺， 使生产状态稳定， 产品毛丝极少， 染色均匀， 光泽度理想。

[1] 卞光明.直接纺涤纶FDY扁平丝的工艺探讨[J].合成技术及应用， 2006(2)：55-57.

[2] 董纪震，赵耀明，陈雪英.合成纤维生产工艺学[M].北京：中国纺织出版社， 1995.

[3] 李允成，徐心华.涤纶长丝生产[M].第2版.北京：中国纺织出版社， 1995.

PRODUCTIONPROCESSOF111DTEX/18FDIRECT-SPUNPOLYESTERFLATFDY

TANG Xiao-ping

(Foshan Chemical Fiber Group Co.,Ltd., Foshan 528000,China)

By using melt direct spinning process route, the 111dtex/18f flat FDY is produced. When the length-width ratio of the spinneret hole is above 15/1, using the circular distribution, the spinning temperature 289～290 ℃, the nozzle tip for spin finish, the processing speed 4 100～4 300 m/min, the first hot rolls temperature 92 ℃ and the second hot rolls temperature 138 ℃, the production state is stable and the product property is excellent.

direct spinning; flat; fully drawn yarn; process

2013-03-27

唐晓萍(1973-)， 女， 重庆人， 工程师， 从事长丝工艺技术管理、 生产管理和产品开发工作。

1672-500X(2013)02-0009-03

TQ 342.21

B

10.3969/j.issn.1672-500x.2013.02.003