熔体直纺涤纶130dtex/48f 十字异形吸湿排汗POY 生产工艺的探讨

倪凤军

（恒力宿迁工业园江苏德力化纤有限公司，江苏宿迁 223800）

随着经济的发展，人们物质水平日益提高，在穿着上越来越注重服饰的舒适性与审美性。涤纶纤维因具有其独特的优势和优良的性能而备受青睐。但涤纶化纤面料虽然具有手感好、悬垂性好及抗皱性好的优点，但和棉、麻布相比，其缺点是吸湿量低，透气性差，穿着不舒服。十字纤维断面设计，利用纤维的纵向导沟，使水分迅速沿沟槽扩散，不仅能快速吸收皮肤表层湿气及汗水，还能迅速将其排至外层蒸发，使体表保持干爽舒适，具有调节体温的功效。此外，织物手感柔软细腻，舒适透气，清凉干爽，永久吸湿排汗，易于护理且外观质感较好[1]。本课题对影响涤纶130dtex/48f 十字异形吸湿排汗POY 的生产工艺进行分析和探讨。

1 实验

1.1 原料

实验原料见表1。

表1 原料主要指标

1.2 主要生产设备和测试仪器

生产设备：增压泵（瑞士MAAG）；热交换器（德国SULZER）；纺丝箱体（德国ZIMMER）；2.4*10cc 计量泵和0.12*10 油剂泵（德国马尔）；ACW6 卷绕头（德国Barmag）；FK6-1000V 加弹机（德国Barmag 原装）。

测试仪器：强伸仪（瑞士Uster-IV 型）；条干仪（瑞士Uster-IV 型）；风速仪（德国TESTO）。

1.3 工艺流程

聚酯熔体（吉玛装置）→增压泵（吉玛装置）→熔体输送管道（吉玛装置）→纺丝箱体（吉玛装置）→计量泵（马尔）→组件（吉玛装置）→环吹风（巴马格）→上油（吉玛装置）→卷绕成型（巴马格）→检验→包装出厂。

1.4 主要工艺参数

主要工艺参数见表2。

表2 POY 工艺参数

2 结果与讨论

2.1 喷丝板的设计

喷丝板的设计是化学纤维生产的关键，尤其是异形孔喷丝板设计。不但要满足圆形孔喷丝板的设计基本要求，而且要充分考虑纤维的截面形状和异形度。喷丝板选用不当会造成生产状况不稳定，断头增多，消耗增加，功能性不强，达不到预想的功能效果，产品质量难以控制。就十字孔的长L、宽W、孔深等参数进行不同的组合[2]。综合考虑剪切速率、喷丝头拉伸比、熔体的膨化比、目标异形度和喷丝板背压等喷丝板设计技术要求，实验生产吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 丝。经过大量的实验，最终选择叶长L 与叶宽W 比为10 ∶1、孔深为0.5mm的喷丝板，见表3。此时，生产的稳定性较好，截面的异形度较高。

表3 L/W 对异形度和指标的影响

2.2 熔体质量对生产该品种的影响

吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 原丝，属异形丝。首先，这就要求聚酯熔体中杂质要少，熔体中的杂质，包括凝集粒子、凝聚粒子以及灰分。它们的直径越小越好，所以聚合在终聚釜后要采用15u 高精密度的过滤器，以保障熔体质量。其次，要求聚酯熔体质量稳定，粘度均匀，粘度波动范围不得超过0.015dl/g，通过管道输送到纺丝组件后的粘度降要小。此外，选择合适的熔体输送温度并且尽量缩短熔体在管道中的滞留时间，以保证熔体在较低的温度下，快速输送到纺丝系统，以减少熔体在输送过程中的降解。

2.3 纺丝速度

纺丝速度过低，纤维的剩余伸长大，在后道DTY 加工过程中的变形量加大，对于保证纤维具有较高的异形度是负面的效果。相对较高的纺丝速度，得到伸长较低的POY 纤维，对于保证纤维的异形度方面有积极的意义，但是如果纺丝速度过高，对于后道DTY 加工又带来了毛丝增加的不利因素。经过实验发现，纺丝速度在2 900m/min～3 100m/min，对于得到较高的异形度和较理想的生产是比较有利的[3]。

2.4 纺丝温度

纺丝温度是生产吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 原丝的关键参数之一。纺丝温度的变化显著影响纺丝原液的表面张力和粘弹性能，提高纺丝温度可使熔体的表面张力、纤维的异形度增加，但纺丝温度过高会造成纤维成形过于激烈，纤维截面的异形度变小，丝条的沟槽变浅，影响纤维的吸湿排汗功能。由于十字异形涤纶丝的比表面积大，冷却速度快，丝条的塑性变形区缩短。若纺丝温度过低，纺丝张力急剧上升，容易产生毛丝、圈丝等异常。所以要选择一个合适的纺丝温度，既要使丝条的异形度能够得到保证，又可以改善熔体在喷丝板微孔中的流动性，减少弹性积累，获得较好的纺丝效果。通过大量的理论计算和现场实际实验，最终选择纺丝温度在290℃～291℃较好，见表4。

表4 纺丝温度对异形度和指标的影响

2.5 冷却条件

冷却条件是异形丝纺丝过程中十分重要的一个环节，也是影响产品质量的决定因素之一。异形丝的异形度随着熔体细流冷却条件的加剧而增加, 影响因素主要有冷却风速、冷却位置（即缓冷区）和冷却温度。由于吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 原丝是异形丝，采用常规的侧吹风方法冷却，丝条在风室易抖动，纤维的端面形状难以保证，丝条的不匀率增加，造成DTY 染色M 率低，产品最终的功能性不稳定，无法正常生产。为了解决此问题，通过对现有的设备改造，采用环吹的方式对丝束进行冷却，使丝束冷却均匀。风压的大小选择对该产品也是一个相当重要的环节。风压过大容易影响喷丝板表面温度，导致微孔出丝不良，弯头丝增多，纤维截面形状难以保证。风压过小，丝条的塑型区增加，异形度下降，产品的功能就体现不出来。通过多种实验，最终选择27Pa～32 Pa 的风压，可以保证产品的质量稳定和功能性的较大限度的体现，见表5。随着吹风点距喷丝板距离的缩短,纤维异形度增大,但较低的缓冷区，熔体细流容易被外界气流冲击，急冷不利于喷丝头拉伸，容易断头、产生毛丝。在生产中缓冷区采用69mm，缓冷器温度275℃时，生产稳定，纤维异形度为52%。

表5 风压对异形度和指标的影响

2.6 丝束上油

吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 原丝是异形丝，比表面积大，不易上油，油剂在丝条的表面难以附着均匀，丝束的抱合性差，生产过程中易产生毛丝和断头。特别是十字的尖端，油剂就更难以均匀附着。为了解决此问题，需要进行上油方式、油嘴型号、不同配比成分的油剂及不同的油剂浓度的实验，最终选择了二道油嘴的上油方式。选用了某知名油嘴生产厂家专门设计的油嘴，采用一种附着性均匀、渗透性好的新进口油剂，从而解决了异形丝不易上油和上油不均的难点，满足了后道加工的要求。丝束与空气的摩擦阻力大，极易产生超分子结构，取向度和结晶度增加，这种结构不利于产品的后加工性能。在纺异形丝时，一般通过提高集束位置来减少纺丝张力。通过大量的实验可知，生产吸湿排汗130dtex/48f 十字异形涤纶POY 原丝时，集束位置取从喷丝板到上油嘴间距离为800mm～850mm 处，生产状况和产品质量较好。

3 结论

在生产十字异形吸湿排汗130dtex/48f 涤纶POY 时，喷丝板微孔的长宽比设计为10 ∶1、控制好熔体的粘度的波动和过滤器的过滤效果、纺丝速度在（2 900～3 100）m/min、纺丝温度控制在290℃～291℃、采用环吹风冷却装置冷却、送风压力600Pa、冷却装置内的压力为27 Pa～32 Pa、选用渗透性强的油剂和双油嘴上油，可制得满卷率在99.2%～99.4%、AA 率 在99.0%～99.2%、异 形 度 为51.50%的可加工性好、功能性强的吸湿排汗纤维。