亮光异形全拉伸丝毛丝影响因素探讨

陈 锋

（江苏恒力化纤股份有限公司，江苏 苏州 215226）

1 实验部分

1.1 生产原料

江苏恒力化纤股份有限公司C区生产的聚酯熔体的主要指标：（1）特性黏度，（0.680±0.003）dl/g；（2）熔点，260.6 ℃；（3）端羧基，（30±3）mol/t；（4）二甘醇质量分数，（1.30±0.03）%。

1.2 生产设备

（1）纺丝：日本TMT侧吹纺丝装置，德国Barmag环吹纺丝装置。

（2）卷绕：日本ATi-614R/12 TMT卷绕机。

1.3 测试仪器

全自动单纱强力机（YG 023B-Ⅱ型，常州纺织仪器厂），乌斯特条干仪（UT5-C800自动型，瑞士USTER公司），圆筒织袜机（A83，无锡天翔），风速仪（MODEL 6004，日本加野公司），张力仪（406，德国施密特公司）。

1.4 工艺流程

聚酯熔体→熔体管道→熔体过滤器→增压泵→热交换器→纺丝箱体→计量泵→组件→侧吹/环吹冷却装置→上油系统→甬道→预网络→第一热辊→第二热辊→主网络→卷绕成型。

2 结果与讨论

2.1 喷丝板对毛丝的影响

对异形孔喷丝板的质量要求，除与圆形孔喷丝板相同的部分外，还要求喷丝板的直径大、孔密度小、各根单丝间要防止气流的阻隔，以便于丝条的冷却。

一般情况下，当喷丝孔内留有毛刺时，会影响孔的规整性，导致出细丝；喷丝孔的导壁较毛，会影响熔体的流动性；毛细孔中心偏差大，就是所谓的斜孔，垂直度较差，导致出弯丝和单丝间的粘连，甚至使单丝抖动。其中，毛细孔中残留毛刺的影响最大[1-2]，如图1~2所示。

图1 三角喷丝板

2.2 拉伸工艺对毛丝的影响

拉伸是纤维制造中必不可少的过程。卷绕丝强度低、伸度高、尺寸稳定性差，性质极不稳定，没有直接使用价值。通过拉伸和热定型，可使纤维的大分子取向和结晶，形成一定的物理机械性能，满足织造和服用的需求[1]。

全拉伸丝（Fully Drawn Yarn，FDY）也叫纺丝拉伸一步法，顾名思义，就是纺丝和拉伸一步完成，所以拉伸工艺是FDY长丝的主要特点。目前，FDY长丝最常用的是热辊拉伸，热辊一般为两个，通常被称为GR1和GR2。GR1的速度为纺丝速度，温度为拉伸温度，从喷丝头到GR1的拉伸被称为喷丝头拉伸；GR2的速度为拉伸速度，温度为定型温度，从GR1到GR2的拉伸被称为热辊拉伸、后拉伸或名义拉伸。由于异形截面的比表面积比圆形截面大，在相同的冷却条件下，异形截面丝条冷却成型速度快、空气摩擦阻力大、卷绕张力大，在拉伸时，由于伸度低，且在应力-应变曲线上的屈服点高，自然拉伸的平台区短，拉伸性能不佳，易出现毛丝和断头[1]。

2.2.1 喷丝头拉伸对毛丝的影响

在相同的卷绕速度下，计量泵吐出量取决于喷丝头挤出速度，喷丝头拉伸倍数取决于GR1的速度。不同DPF、不同异形截面的产品对喷丝头拉伸的要求不同，如表1~2所示。

表1 167 dtex/192 f“一”字异形FDY产品

图2 “一”字喷丝板

由表1可以看出，对于孔数较多的粗旦“一”字异形FDY产品，减小喷丝头拉伸倍数可以得到较好的外观，但若GR1速度过慢，会因热辊拉伸过大，导致丝路上产生较多毛丝，产品的断裂伸长率降低，即使卷绕筒子外观没有出现毛丝，产品依然存在毛丝隐患，在后道加工时易出现毛丝、断头多的情况。

由表2可以看出，对于异形度较难做到的72孔“三叶”异形FDY产品，情况相反，只有尽量加大喷丝头拉伸倍数，才能得到较好的外观。同样，过大的喷丝头拉伸倍数会使热辊拉伸过小，产品的断裂伸长率过高，后道加工困难。

表2 83 dtex/72 f“三叶”异形FDY产品

因此，在实际生产中，选择合适的喷丝头拉伸倍数的同时，还要兼顾丝路和物性。

2.2.2 热辊拉伸对毛丝的影响

由于热辊拉伸是GR2与GR1之间的拉伸，而GR1速度又影响着喷丝头拉伸，热辊拉伸一般通过选择不同的卷绕速度来实现。在相同的拉伸比下，一般慢速卷绕得到的断裂伸长率比快速卷绕高，所以，在减速时，为了保持差不多的断裂伸长率，都要适当加大后拉伸倍数。如果减速前的断裂伸长率较低，也可以通过减速来适当提高，如表3~4所示。

由表3和表4可以看出，对于外观不好的产品，减速可以在一定程度上改善这一状况，不过减速意味着生产效率降低、生产成本增加，所以在选择拉伸工艺时，要兼顾作业性和生产效率。

表3 83 dtex/36 f“△”异形FDY产品试验

表4 83 dtex/72 f“三叶”异形FDY产品试验

2.3 油嘴对毛丝的影响

2.3.1 油嘴型号对毛丝的影响

一般针对单丝纤度大的半消光品种，选用JTC小油嘴能获得较好的上油效果。这是因为JTC小油嘴（图3）的出油口为“□”型，丝束可以很好地分布其上，达到比较均匀的上油效果；常用的汤浅大油嘴（图4）出油口为“○”型，丝条集束效果好，但对单丝而言，不如JTC小油嘴上油均匀。

图3 JTC小油嘴

图4 汤浅大油嘴

对于亮光异形丝而言，油嘴对产品外观的影响很大。在实际生产中，55 dtex/36 f三角丝、53 dtex/36 f三角丝和55 dtex/72 f三叶丝的数据如表5~6所示。

表5 三角丝

从表5和表6可以看出，对大有光异形丝而言，JTC小油嘴外观优于汤浅大油嘴。

表6 三叶丝

2.3.2 油嘴角度对毛丝的影响

调整油嘴角度也是为了使丝束上油充分、均匀。除了左右调整使丝束处在出油口的中心部位外，上下角度的调整对单丝纤度大的品种尤为重要，向下倾斜角度大，对半消光产品而言，在油嘴上易产生白粉（与油剂种类有关，如HL100油剂的POY-FDY纺位的汤浅大油嘴）。对大有光产品而言，油嘴出油孔上部易被摩黑（如HL82油剂的JTC小油嘴）；下倾斜角度小，丝条不能获得良好的上油效果，某些附着性差的油剂易飞溅（如HL82）。通过试验发现，一般情况下，油嘴下倾角度在2°~3°时，可以获得良好的上油效果，丝路上的刮油和挂毛明显减少。

2.4 油剂对毛丝的影响

油剂主要起润滑、集束、消除静电的作用，在纤维上还具有附着性、耐热性、对导丝等部件的耐摩擦性。

FDY产品，尤其是异形有光FDY产品，对油剂的要求有：（1）润湿性优良，飞溅少，集束性优良；（2）导丝瓷件（包括主预网络）上的白粉、絮状物等较少，耐摩擦性优良；（3）热辊结焦、发烟较少；（4）丝路毛丝、丝饼毛丝、丝饼成形好。

2.4.1 不同油剂对毛丝的影响

江苏恒力化纤股份有限公司的亮光丝使用的主要油剂有HL82（德国双S）、HL106（日本竹本）两种。就外观而言，HL106优于HL82。55 dtex/36 f三角亮光丝油剂试验结果如表7所示。

表7 55 dtex/36 f三角亮光丝油剂试验

观察现场使用情况，HL106（日本竹本）相较于HL82（德国双S），有着良好的乳液附着性和良好的耐热性，低发烟，低结焦。

2.4.2 含油率对毛丝的影响

油轮纺位，当含油率较低时，油膜厚度和强度不够，高摩擦和高倍拉伸会产生较多毛丝；当含油率超过1.5%时，流体润滑十分明显，丝条运行的阻力增加，毛丝增多。当含油率为1.0%~1.5%时，丝路毛丝最少。

与油轮上油相比，油嘴上油的含油率超过1.3%后，丝路毛丝明显增多，原因是当流体润滑严重时，丝条速度越快，运行阻力增幅越大，毛丝增幅更大，从丝路毛丝的角度看，含油率以低于1.3%为宜。

2.5 冷却送风对毛丝的影响

由于异形截面丝条的比表面积比圆形截面大，在相同的冷却条件下，冷却成形速度快，熔体细流的凝固点上移。一般来讲，减缓冷却风风速，降低冷却速率，会对毛丝和断头有所改善；但风速过慢，丝条冷却过慢，会由于熔体细流表面张力的作用，使异形截面呈现变为圆形的趋势，所以冷却风风速不能太慢[1]。

油架高度也就是丝条集束位置，分垂直方向和水平方向两方面。由于纤维一般为复丝，集束位置的改变必将影响单丝间的相互汇集情况。在垂直方向上，纤维的冷却情况不同，集束位置越往下，丝条的冷却情况越好；在水平方向上，当与侧吹风网的距离逐渐增大时，丝条的倾斜角度随之增大，在卷绕牵引力的作用下，沿丝条上的分力减小，并且倾斜的丝条与横向侧吹风的夹角增大，导致冷却情况和丝条张力会变化。若距离过大，刚成形的丝条易在集束点附近被擦伤，形成毛丝，且由于纺丝张力低，易受其他因素的干扰，而且对生头投丝操作也造成了困难；若距离过小，丝条在吹风窗内会受到侧吹风的横向作用力，使纺丝线变成弓形，对纺丝成形极为不利[1-3]。

2.6 实例分析

海宁德逸纺织有限公司用83 dtex/72 f三角或三叶的大有光FDY产品做拉毛沙发布类产品。江苏恒力化纤股份有限公司先后提供了批号1（三角）、批号2（三角）、批号3（三叶）3种不同品种的大有光FDY产品，客户使用效果如表8所示。

表8 3种不同品种的大有光FDY产品使用效果

在实际生产中，不加风筒的批号1与加风筒的批号2作业性无明显差别，但在后道使用中，加风筒的批号2毛丝、断头优于不加风筒的批号1，而异形度更好的三叶产品后道使用效果更好。

3 结论

（1）影响亮光异形FDY产品质量的主要问题是毛丝多，这就要求在设计和选择喷丝板时保证丝条的冷却效果，在日常检板时，避免喷丝孔内留有毛刺、毛细孔中心偏差大等异常喷丝板上机。

（2）根据不同规格、不同截面的产品选择合适的喷丝头拉伸和热辊拉伸工艺，可以得到较为理想的外观。

（3）选择合适的油嘴（如丝道较宽的JTC小油嘴）等导丝瓷件，调整好角度（如油嘴下倾2°~3°），选用合适的油剂（如竹本油剂）及上油率，可以改善毛丝情况。

（4）采用合适的冷却送风方式（如冷却要求高的加装风筒，孔数多的采用环吹冷却设备）及冷却位置，可以在一定程度上改善毛丝情况，且有利于后道织造。