针织专用1.56 dtex涤纶短纤维生产工艺探讨

艾宝泉，刘 波，吕初旭

(中国石化股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳471012)

以中国石化仪征化纤有限公司为代表的南方化纤企业，大量开发高附加值涤纶短纤维产品，其中高档织物型针织纱专用纤维产品成为其中的佼佼者。目前1.56 dtex针织专用涤纶短纤维市场价格比同规格的棉型短纤维高400元/t，具有较高的产品附加值。但针织纱对短纤维的伸长、弹性和疵点的要求高于机织用短纤维。因此，作者通过适当调整工艺参数、规范现场作业，开发了针织专用涤纶短纤维，经济效益显著。

1 试验

1.1 原料

聚酯熔体特性黏数(［η］)(0.650±0.01)dL/g，端羧基含量小于36 mol/t，二甘醇质量分数(1.2±0.3)%，熔点大于251 ℃，中国石化股份有限公司洛阳分公司产。

1.2 设备及仪器

纺丝设备由康泰斯公司成套提供，最大纺丝速度2 000 m/min;后纺设备由德国Fleissner公司提供，加工丝束总线密度可达6×106dtex，操作速度为250～270 m/min。

XQ-1B等速伸长型拉伸实验仪:德国 TEXTECHNA FAVIMAT制;上海纺织科学研究院制YG365A型单纤维干热收缩仪;常州纺织仪器厂制YG-321型纤维比电阻仪;太仓纺织仪器厂制XCP-1A型纤维卷曲弹性仪;上海利浦应用科学技术研究所制XQ-1纤维强伸度分析仪。

1.3 生产工艺流程

洛阳分公司短纤维装置采用美国杜邦公司的技术，装置的生产能力为100 kt/a，配备2条生产线，每条生产线的生产能力为150 t/d。短纤维生产工艺流程示意见图1，其生产工艺参数见表1。

图1 涤纶短纤维生产工艺流程示意Fig.1 Flow chart of polyester staple fiber production

表1 涤纶短纤维主要生产工艺参数Tab.1 Process parameters for polyester staple fiber

针织专用涤纶短纤维要求纤维中硬块、僵丝、未拉伸丝等大疵点含量要低。由于在针织加工及后整理过程中无法去除该类疵点，较大的纱疵和棉结有可能造成机器停顿或者是出现针洞、针头断裂，对针织布面外观造成严重影响。

1.56 dtex针织纱专用短纤维与机织用棉型短纤维质量标准的主要区别见表2。

表2 针织纱专用短纤维主要质量指标Tab.2 Quality index contrast of knitting yarns

1.4 分析与测试

疵点:检测方法参见GB/T14339—2008。

染色疵点:采用手检法，参见企业内部标准。随机均匀取出6 g短纤维，进行开纤后，采用分散染料(染色温度100℃，染色时间30 min)对短纤维染色，将纤维染成深蓝色，烘干后称重，按照标准逐根纤维进行挑选，择出所有深色丝、并丝、粗纤维等异常纤维，每根异常纤维为1个手检染色疵点。

2 结果与讨论

2.1 ［η］

熔体［η］降低，聚合物的相对分子质量降低，原丝的预取向度降低，自然拉伸倍数相应增大，所以有利于后加工拉伸倍数的提高，获得高强力的纤维。［η］过低，喷丝孔挤出成形的初生纤维在张力作用下易产生断裂，可纺性差，所以熔体［η］应选择适中。从表3可以看出，在生产针织纱专用短纤维时，适当降低熔体［η］有利于降低纤维的预取向度，原丝断裂强度不匀率、断裂伸长不匀率控制较好，结合生产实际，熔体［η］选择0.642 ～0.645 dL/g为宜。

表3 熔体［η］对原丝质量的影响Tab.3 Effect of melt［η］on as-spun fiber quality

2.2 纺丝速度

纺丝过程中形成的染色疵点主要是由弱丝及断丝后引起未拉伸丝及拉伸不足丝而引起的，降低纺丝速度，提高拉伸倍数可减少前纺毛丝及弱丝，从而减少后纺未拉伸丝和拉伸不足丝。但纺丝速度的提高会使丝束和卷绕各导辊摩擦力增大，原丝的断裂强度不匀率增大，后拉伸过程中缠辊多。从表4可以看出，选择较低的纺丝速度1 200 m/min，保持原丝一定的取向度，有利于改善拉伸状态，提高针织纱专用料质量均匀性。

表4 纺丝速度对原丝质量的影响Tab.4 Effect of spinning speed on as-spun fiber quality

2.3 冷却吹风条件

冷却吹风条件是固化过程的决定性因素，影响纤维的结构和纺丝线上的各种分布。该装置采用上部环吹下部侧吹冷却吹风工艺。上部环吹采用半密闭式环吹筒对熔体细流进行冷却成形。由于针织专用涤纶短纤维对强度、伸长均匀性的要求较1.56 dtex机织短纤维的要求高，为此要严格控制熔体细流的冷却速度及其均匀性，为保证原丝质量稳定，要求主风道风压稳定，波动幅度由原来的±50 Pa降低至±20 Pa，且各纺丝位环吹冷却效果偏差小。

由于纺丝速度由1 320 m/min降低到1 200 m/min后，单丝线密度变大，丝束在环吹筒的换热效率要求提高，需要将环吹风压提高约6%，即由1 020 Pa升到1 080 Pa，从而提高原丝内部结构的均匀性，利于纺丝加工的顺利进行。从表5可知，在针织纱专用短纤维的生产过程中，采用环吹风压为1 080 Pa进行纺丝，原丝断裂强度不匀率、断裂伸长不匀率较好。

表5 不同风压所得原丝质量均匀性Tab.5 Quality uniformity of as-spun fiber at various air pressure

2.4 拉伸倍数

随着纺丝速度由1 320 m/min降低至1 200 m/min，总拉伸倍数提高10%，由2.99提高至3.29，总拉伸倍数提高后，分子链沿纤维轴向排列更加规整，纤维的取向度、结晶度均得到提高，纤维内部结晶结构发展更为完善，产品质量均较理想。实际生产中后纺采用杜邦干法拉伸工艺，第一段拉伸介质为空气浴，丝束周围的空气作为拉伸介质。空气拉伸较水浴拉伸相比，拉伸过程中丝束内部产生的拉伸热不易迅速有效地被空气带走，容易造成丝束局部升温过高引起拉伸点波动，造成未拉伸丝或拉伸不足等情况。染色时，这部分纤维的颜色特别深，形成染色疵点。所以干法拉伸工艺控制拉伸点的稳定尤为重要。通过调节原丝平衡时间、集束张力、第一段拉伸倍数可以实现拉伸点位置的相对稳定。

2.5 原丝平衡时间

刚刚生产出的原丝其内部结构、预取向度、双折射均不稳定，其变化主要是发生在存放初期的8 h，若原丝直接进行后处理拉伸，平衡时间长的纤维与平衡时间短的纤维之间的差异很大，拉伸点位置不固定，相差10～20 cm，造成同一拉伸倍数下，平衡时间短的纤维极易被拉断，平衡时间长的纤维拉伸不充分，从而形成染色疵点。所以需要对原丝进行平衡放置，尤其是最后落桶的原丝要放置8 h，方可进行拉伸。

2.6 疵点控制

针织专用涤纶短纤维质量指标中增加了染色疵点的质量标准。为此在纺丝、拉伸过程中控制疵点含量及染色疵点的产生尤为重要。组件工况不佳、环吹风风量不足、冷却风吹出不匀是造成疵点的主要因素，要严格进行工艺条件检查及提高定期维护作业质量。在生产针织专用料时，应控制组件运行周期为30～60 d。缩短环吹筒更换周期频次，由原来的16 d减少到14 d。

2.7 产品质量

通过工艺条件的优化，生产得到的针织专用涤纶短纤维产品质量优良，纤维的疵点含量每100 g为0.4 mg，染色疵点6 g为12个，优级品率达100%，主要指标见表6。

表6 1.56 dtex针织用涤纶短纤维产品质量指标Tab.6 Quality index of 1.56 dtex PET staple fiber for knitting

3 结论

a.机织生产线经过适当的工艺调整优化和操作管理，可以生产质量优良的针织专用短纤维。

b.降低熔体［η］和纺丝速度，提高总拉伸倍数，可以提高针织纱专用料质量均匀性。

c.提高环吹筒使用工况，严格定期作业，可以减少疵点产生，染色疵点(6 g)为12个，优级品率达成100%。