涤纶短纤维原丝质量的判别方法及其意义

郭起　谷屹松

摘 要：现代社会的发展使很多复合材料得到重视和应用，弥补了天然材料性能上的不足，其中涤纶短纤维原丝在轻工业领域应用广泛，其质量也引起了普遍关注。基于此，本文以实验方式进行涤纶短纤维原丝质量判别，并选取纤度、强度、拉伸比等参数结果进行分析，再以此为基础，重点论述进行原丝质量判别的意义，以期通过研究明晰理论方法，为后续涤纶短纤维原丝质量判别提供参考。

关键词：涤纶短纤维；原丝质量；纤度；拉伸比

前言：涤纶（polyester）是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。通常以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（MEG）为原料经酯化或酯交换、缩聚反应制得，经纺丝后所得较短的纤维原丝即为涤纶短纤维原丝。该类物质在现代轻工业中应用广泛，应用领域包括服装制造、工艺品加工等，为确保制成品的价值，对涤纶短纤维原丝质量进行判别十分必要。

1.涤纶短纤维原丝质量判别

1.1实验与指标

现代工业生产活动中，涤纶短纤维原丝用量大、使用范围广，为了解其质量，一般应用实验测试法，所选常规测试指标包括纤度、强度、自然拉伸比、断裂伸长率四个方面。本次实验选取江苏省南京市某纺织品厂家生产所用涤纶短纤维原丝进行测试，测试方法上，以震动法进行纤度、强度分析，使用仪器为德制威伯坎普分析仪（Vi-brokop）；以拉伸法进行自然拉伸比、断裂伸长率分析，使用仪器为德制威伯迪恩分析仪（Vibro-dyn），应用BIM一PC数据处理器进行数据分析，应用电子计算机进行分析曲线的展示。

所有实验重复进行20次，记录各项参数的最大值、最小值、平均值，按业内常见标准对纤度、强度、自然拉伸比、断裂伸长率四个指标进行系数计算。实验前，随机在纺织品厂家提供的材料中选取若干样品，将所有样品放置于自然环境下2h，去除样品中可能存在的水分，之后应用小型压实机和吹风机进行纤维梳理，通过设备直接进行性能测试。

1.2涤纶短纤维原丝质量实验结果与分析

所有实验反复进行，所获结果方面如表1所示。

涤纶短纤维原丝的纤度反应的是对象以及成品的均匀性，一般在6%以下均属于合格品，在本次调查中，对象目标的平均纤度为5.03（±0.27），满足标准要求。涤纶短纤维原丝的强度反应的是对象以及成品的抗破坏能力，包括压力破坏、机械破坏等，一般要求到达1.2%以上，本次调查所选样品强度平均为1.49（±0.14），最小值为1.37，满足基本标准。原丝的自然拉伸比和断裂伸长率反应的是其拉伸性能，在本次实验中，为有效了解相关数据，应用了多段式拉伸法（两段），结果上看，自然拉伸比平均值为2.71（±0.32），断裂伸张率平均值为31%（±3.7），均满足一般性的规定标准。

2.涤纶短纤维原丝质量判别的意义

2.1拉伸性能评估

结合实验数据，可以发现涤纶短纤维原丝质量的核心影响指标之一是拉伸比，简言之，如果在生产和加工过程中过度增加了拉伸比，成品的可拉伸空间必然受到影响而下降。部分生产厂家为增加原丝的使用率，会调整制造参数，加大拉伸力度，生产的成品质量是难以保证的。后续工作中，要求第一拉伸比必须大于自然拉比，不然原丝拉伸不足，其内在的结构性能极其不稳定，在以后的热处理过程中会产生熔融粘结而形成疵点。与此同时，考虑到断裂伸长率的影响，要求在初步处理后保证总拉伸比不能大于原丝的断裂伸长率，以免原丝断裂。

一般在进行生产作业前，要对原丝进行质量判定，可以应用上述方法了解原丝的各项性能参数，结合其基本特点进行拉伸比控制。如上文实验所用原丝，其自然拉伸比平均值为2.71（±0.32），断裂伸长率平均值为31%（±3.7），生产时拉伸参数（第一拉伸比）可以控制在3.0左右，总拉伸比则应控制在2.5左右。保证产品质量的同时实现原丝的高效利用。

2.2运转率处理

在实验过程中，可以发现原丝的断裂不只会造成生产成本增加和材料浪费，不合理的拉伸比还会直接导致原丝大量断裂产生缠辊，最终引起后处理工艺急剧波动，使运转效率降低，影响成品的卷曲性能，超長和倍长含量增加等等。这也为后续工资提供了另一个重要思路，即对运转率的控制。一般来说，原丝的应力在很大程度上是由材料的特性所决定的，也就是说在很大程度上取决于涤纶熔体的特性粘度，以及材料内一些添加剂的含量等，同时也与纺丝的状况有关。如果纺丝状况不理想、添加剂具备腐蚀性，或者涤纶熔体的特性粘度差，较快的运转率很可能导致断裂几率增加[1]。在实验过程中，研究人员尝试提升运转率为额定运转率的120%，结果上看原丝的断裂几率增加了3.5%。这要求在进行涤纶短纤维原丝加工时，了解原丝品质，控制运转率，降低原丝出现断裂的可能。

2.3大规模生产的参数控制

从实验过程以及其他文献记载中可以发现，原丝成品的应力在第一个转变点前主要决定于原丝的应力，转变点后的应力与后处理的工艺有密切的关系。换言之，原丝的品质和生产工艺都会影响成品质量，这对生产过程的参数控制提出了较高要求。现代大型轻工企业日产涤纶短纤维原丝的数目可能达到百吨的级别，进行大规模生产时，要求对原丝应力进行分析。原丝应力的大小几乎决定了成品的10%伸长强度，10%伸长强度的大小在一定程度上与成品的断裂强度也有关系。可以在生产过程中适当增加拉伸参数，使原丝的结构性能基本稳定下来；在进行成品制造的过程中，则适当降低拉伸参数，使成品的性能得到保证[2]。

此外，考虑到我国大规模机器生产的参数控制能力相对较弱，可以应用抽样检查的方法，以5t为一个批次，进行一次原丝质量检测，每次检测选取20个样本，合格率低于95%，应暂停生产，进行参数调整和问题分析。以5000件为一个批次，进行一次成品质量检测，每次检测选取20个样本，合格率低于95%，应暂停生产，对成品进行问题分析、调整工作参数，直到上述问题解决，才能恢复生产作业。

总结：通过分析涤纶短纤维原丝质量的判别方法及其意义，获取了相关理论内容。涤纶短纤维原丝质量包含多个指标，在进行质量判别时，主要指标包括纤度、强度、自然拉伸比、断裂伸长率等。经过判别可以发现，以强调质量作为着眼点，可在后续工作中重视拉伸性能、运转率处理，同时注意大规模生产时的参数控制。后续工作中，也应重视上述理论，强调并设法提升涤纶短纤维原丝的质量。

参考文献：

[1]刘艳艳，张顺，邱伟峰.PAN基碳纤维原丝含油率的测试方法的比较[J].高科技纤维与应用，2017，42（06）：33-36.

[2]王丽娟，党晓波，郑桂宁.碳纤维原丝纺丝液脱单、脱泡工艺及装置技术研究[J].合成纤维，2017，46（11）：16-19.

作者简介：

姓名：郭起、 男、（1987.12.30）、河南周口 、汉族、职称（助理工程师）、学历（本科）、研究方向（涤纶短纤维纺丝） 、单位名称（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司）、单位所在省市（河南省洛阳市吉利区）、单位邮编（471012）

第二作者姓名：（谷屹松）、单位（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司）