浅谈涤纶短纤维干热收缩率检测的影响因素

王瑞武

（天津石化公司化验计量中心，天津 300271）

涤纶短纤维的干热收缩率反映了纤维经过干热空气处理后的收缩情况，是评价涤纶热稳定性的重要指标，关系到纤维的染色和后期应用。我国GB/T 14464《涤纶短纤维》规范对测量干热收缩率的方法作出了明确规定，但对测试过程的规定较为粗泛。在测试干热收缩率的过程中，结果受到测试过程中不同因素的影响，存在一定的偏差。为了保证干缩率测试的准确性和规范性，需要详细分析影响检测的相关因素并主动规避。

1 涤纶短纤维干热收缩率检测的目的

涤纶纤维的收缩特性能够让织物丰满蓬松，改善光泽度。干热收缩率描述的是经过干热空气处理后纤维的收缩程度。短纤维收缩率主要受组织结构的影响，两向梳延展线交叉点增加，可以分为多个交叉点。交叉点的增加会增大纱线摩擦，造成摩擦阻力增加，影响收缩率。在后梳组织不变的情况下，增加前梳延展线，横向收缩率呈现减小的趋势，纵向收缩率呈现增大的趋势。横向织缩率趋于稳定，纵向织缩率呈现先减小再稳定的趋势。延展线的摩擦力对收缩率产生直接影响，变换延展线长度，收缩率会呈现出规律性改变。横向收缩率主要受到纵密的影响，因此，优化纵密设计是稳定收缩率的主要因素，而纵向收缩率则受到前梳延展线的影响。

在生产环节中，对涤纶短纤维干热收缩率的检测，能够准确评估涤纶材料的性能，对涤纶纤维进行分类，合理使用高收缩涤纶纤维。如使用高收缩涤纶纤维制作纱线，可以开发不同风格的织物；如丝织物，可使用高收缩长丝以及高支棉进行加工，开发纺丝织物，手感柔软、轻薄，具有光泽感。充分利用高收缩纤维的特点，能够制作纤维毛圈，形成仿毛效果。利用热加工等方法，检测涤纶短纤维的收缩率大小，可快速掌握纤维特征，用于生产特殊的织物。此外，经过检测，高收缩涤纶纤维可以生产凹凸花呢，将高收缩涤纶丝联合低碳涤纶丝可以用于生产混纤纱，收缩率可以超过25%[1]。由于收缩率的不同，在织物上会形成凹凸立体效果。高收缩涤纶纤维可以联合毛涤纱混纺，具有优良的手感和独特的风格，可以用于制作裙子、衬衫等。干热收缩率在30%以上的涤纶纤维联合毛涤纱可以制作经纱，只需要加捻工序即可生产，不需要蒸纱步骤。对涤纶纤维的检测，能够辅助织物材料的生产，有利于纺织行业的发展，是行业的基础步骤。

2 涤纶短纤维干热收缩率的检测流程

2.1 试验材料

选择聚酯涤纶短纤维，准备纤维干热收缩仪，长度测量要求精准至0.025 mm。准备样筒、张力夹、烘箱、恒温控制装置以及纤维对比色板等。

2.2 试验流程

根据国家标准GB/T 14334制备试验样品，取出5 g纤维，预调湿后让试样达到吸湿平衡。试样在公定回潮率以下不必进行预调湿。纤维调湿试验要按照GB/T 6529执行。在公定回潮率下直接进行纤维调湿，将相对湿度控制在65%，将温度控制在20 ℃，进行4～16 h的调湿[2]，参照FZ/T 50004—2011试验方法进行。根据仪器操作说明书提前做好准备，从达到吸湿平衡的试样中选取若干纤维：取5根纤维，使用镊子夹住纤维一端放入弹簧夹中间，另一端使用张力夹夹住，一同放入仪器样筒上，并放入中心轴测量长度，要求精准读数至0.01 mm。将样筒取出，让纤维保持松弛状态，放入烘箱进行热处理，升温至180 ℃后开始计时，在30 min后可将纤维取出平衡2 h，再次测量长度。干热收缩率的计算公式为：

式中，Si表示纤维干热收缩率，Li0表示处理前长度，Li1表示处理后长度，C表示仪器常数，S表示干热收缩率，n为试验根数。

根据试验报告详细说明试验流程，记录试验数据，包括产品规格、类型、生产批号等信息。对试验结果的计算要写入报告，标注试验人员和环境等信息。

3 涤纶短纤维干热收缩率检测的影响因素

3.1 预加张力

经过试验发现，干热收缩率测试中需要使用张力夹，但由于张力夹成本高，无法根据短纤维特征选择规格合适的张力夹，统一使用0.100 cN的张力夹。装置生产的涤纶短纤维产品主要有1.56 dtex和1.33 dtex两种规格。按照国标GB/T 14334规范取样品，随机取出纤维5 g，根据预加张力范围，使用张力夹对涤纶进行短纤维测试。结果表明，在180 ℃条件下，检测干热收缩率，可以按照预加张力范围计算，该试样张力为0.117 cN，根据张力误差的最小值（0.075 0～0.007 5 cN/dtex），测试的数据并无明显差异。可见，在该规格张力夹规定的范围内，误差较小，可以保证检测结果的准确性。但当张力夹规格和涤纶短纤维不匹配时，张力过大会影响纤维卷曲，张力过小则无法伸直。在检测干热收缩率前，需要对张力夹进行检查，确认涤纶纤维保持伸直状态且没有伸长，同时无卷曲，再进行测试，最大限度地减少预加张力对检测的影响。

3.2 升温时间

在试验过程发现，将待烘样筒置入烘箱内，由于样筒本身温度较低，放入过程中烘箱内部温度下降，由于操作人员操作的时间差异，烘箱内部的降温程度也存在一定差异。一般烘燥时间升温至180 ℃需要30 min，同时降低烘箱温度所用时间存在明显差异，造成升温至180 ℃的时间有明显差异。样品在高温状态下烘燥的时间也存在差异。根据国标GB/T 14334，随机取样5 g，测试烘前试样温度，放入烘箱内进行升温，温度达到180 ℃时计时[3]。结果显示，在不同升温时间下，达到180 ℃时，干热收缩率的结果存在明显差异，涤纶短纤维的国家标准规定干热收缩率允许误差为2%。若升温时间在8 min内，误差可以忽略，升温时间在8 min以上，数据超出误差范围。因此，要求检验人员熟练操作，最大限度地减少烘箱内部的热度损失和温度降低值。优先选择双加热管的大功率烘箱，实现快速升温，将升温时间严格控制在8 min之内。

3.3 涤纶种类

涤纶分为单丝和复丝两种，单丝干热收缩率可取样品，测试经过热空气处理后涤纶长度的改变情况。复丝则通过拉直测试干热收缩率。复丝绞丝密度存在不同密度，当样品线密度小于等于400 dtex时，绞丝密度设定为2 500 dtex，绕取圈数为125～3；试样线密度为401～3 000 dtex时，绞丝线密度设定为10 000 dtex，绕取圈数为13～2。若绞丝绕取10圈，需要提前准备多种规格的张力器，根据总线密度值选择张力器。弹力丝使用500 cN和2 000 cN张力器，牵伸丝需要125 cN和500 cN张力器。不同规格的张力器需要适用于不同的线密度测试。在条件允许的情况下，需要根据样品特征选择合适的张力器，控制张力器对试验结果的影响。若成本有限，也要尽量减少张力器之间的差异。

3.4 热处理方式

在检测过程中，样品的热处理方式也会对样品干缩率产生影响。在热处理时，不同的处理方式会直接影响样品长度。进行不同放置方式的试验，将样品按照垂直、对折以及包裹纱布平放3种方式放置，进行热处理。结果显示，垂直悬挂的样品收缩率最大，表示对折以及纱布包裹均会影响样品的收缩率。因此，在检测时选择垂直悬挂的方式处置试样。在试样热处理后需要平衡时间消除热应力，并恢复大气状态，若时间太短，则无法取得良好的效果；若时间过长会造成试验成本的提高。根据试验结果，发现样品经过2 h的平衡后，干热收缩率趋于稳定。因此，在检测时需要对操作时间和检测时间进行严格控制，制备试样控制在0.5 h。干热前进行2 h的平衡，干热处理0.5 h，测试长度1.5 h，干热时间2～3 h，可在8 h内完成检测。

4 结语

为了保证测试结果准确，在检测操作时，需要检查张力夹夹住后纤维样品的状态，并严格控制升温时间。同时，需要充分考虑试样的质量是否满足文件阐述，选择垂直放置方式进行热处理，保证操作人员严格按照规范操作，并严格控制时间，尽量在8 h内完成试验操作。除本研究提出的影响因素外，干热收缩率还会受到仪器稳定性、试样冷却以及其他因素的影响，因此，未来还需要针对仪器、冷却温度等因素进行研究。