有色中空涤纶短纤维生产工艺探讨

表2
PFL 初始压差 / MPa 切换压差 / MPa 使用周期 / 天
距离加大 , 作用力减小, 分子链的运动变易。从表 3 中可看出 , 有色中空纤维的各项成品质量指标均较 理想, 都在控制范围内 , 且成品在后道工序使用中用 户反映良好。
表 3 主要成品质 量指标比较
项 目 6 67dt dex 黑色 7 32 7 51 20 6 162 3 51 8 0 18 0 4 73 13 3 38 42 8 6 67dtex 棕色 7 29 7 76 19 7 164 51 1 0 17 0 36 73 8 3 34 39 2 6 67dtex 藏青色 7 64 7 05 19 164 7 44 2 0 16 0 35 74 3 2 42 9 6 67dt ex 本色 7 25 8 8 22 21 164 55 86 0 19 0 4 72 57 3 59 34 3
线密度 / dtex 卷曲数 ( 个 / 25mm) 卷曲度 , % V1 / cm3∃ g - 1 V2 / cm ∃ g
3 - 1
含油率 , % 回潮率 , % 压缩回弹率 , % 断裂强度 / cN∃ dtex - 1 断裂伸长率 , %
3
结
论
a) 熔体粘度是影响有色中空纤维生产稳定的关 键指标之一 , 降低干切片含水率 , 可提高纤维的可纺 性。 b) 色母粒粉体颗粒易堵塞过滤网, 缩短了熔体 过滤器的使用周期 , 选择合适的色母粒, 延长其使用 周期, 才能实现有色中空纤维的规模化生产。 c) 由于色母粒的加入 , 纺丝温度、 环吹风速以及 后牵伸浴槽温度的设定比普通中空纤维要低。 d) EYS1 5 是判断纺丝工艺的稳定与否, 确定纪 丝温度和环吹风速的工艺调整方向的重要依据。
种 温度 / 时间 /h 7 7 7 7
6 67 dtex 黑色 棕色 藏青色 本色
量/ % 度/ 4 2 2 5 288 288 278 292
。
165 1
试验
生产设备 切片干燥: 德国 B. M 公司; 母粒计量、 添加: 天津 爱尼机电有 限公司添 加
2
结果与讨论
器; 日本东洋纺 中空纤维纺丝 机 ( 年产 4 500 t 以 上) ; HV903 涤纶短纤维后处理机。 1 2 原料 切片 : 仪化 公 司 产 超 有 光 切片 , 特 性 粘 数 为 0 640 dL/ g, 熔点为 260 ;
时 , 必须适当降低螺杆出口温度与纺丝温度, 以缓解 熔体的降解 , 并防止颜料的升华或挥发, 提高熔体的 表观 粘度 , 改 善可 纺 性。 纺 丝 温度 降 低 后, 原 丝 EYS1 5 值也随之减小 , 须适当减缓 冷却条件, 即降 低环吹孔板压差, 不致使丝条冷却固化过快, 原丝的 EYS1 5 值有所增加, 保证了原丝的潜在卷曲。 2 2 后纺工艺控制 2 2 1 后牵伸浴槽温度的选择 选择合适的牵伸温度 , 有利于提高成品纤维的 结晶度 , 发挥原丝潜在的卷曲性 , 从而达到提高产品 质量的目的。低温牵伸时 , 牵伸温度远低于 T g ( 玻 璃化转变温度 ) , 会产生较大的拉伸应力 , 且不会发 生应力松弛 , 应力使纤维取向程度增高, 导致取向诱 导结晶 , 应变结晶贡献大; 高温牵伸则对纤维应变结 晶贡献小, 但采取蒸汽牵伸, 应力来不及松弛 , 对纤 维结晶影响不大。由于色母粒的存在, 玻璃化转变 温度下降 , 母粒添加量越多 , T g 就越低。因此生产 有色中空纤维时的牵伸浴槽温度, 应低于普通中空 纤维的浴槽温度, 且要根据有色中空纤维中色母粒 添加量以及色母粒品种的不同而有所区别。所设定 的浴槽温度见表 1, 各品种有色中空纤维牵伸状态 良好, 牵伸点的位置及分布均较理想 , 拉伸也基本充 分[ 2] 。 2 22 松弛热定型机工艺控制 松弛热定型是中空涤纶短纤维后加工过程中一 个极其重要的工序, 它使纤维得到稳定的结构和性 能。初生纤维经过牵伸后 , 其内部的潜在卷曲释放 形成宏观的螺旋形卷曲 , 但由于此时纤维内部序态 结构尚未固定 , 其尺寸稳定性较差 , 结晶程度较低。 因此, 必须经过松弛热定型, 增加纤维结晶度 , 使卷 曲效果得以完善和稳定。 初生纤维截面上微观结构不一致, 牵伸时产生 大分子塑性形变和高弹形变 , 松弛后在纤维内部产 生了不同的收缩效应 , 热定型消除了纤维内部的非 晶区弹性收缩部分 , 使非晶区取向下降, 同时加速了 结晶, 而结晶的增加起到了交联的作用, 抑制了大分 子的回缩, 从而使纤维卷曲性能略有下降 ; 并导致膨 松性能降低 , 但由于纤维的结晶度升高, 提高了纤维 的刚性 , 改善了纤维的耐压能力 , 使其膨松特性更持 久 , 具体表现为压缩回弹率提高。 纤维的此次结晶, 是在松弛状态下的热结晶 , 纤 维在松弛热定型机中, 通过结晶、 熔融、 再结晶的过 程 , 使纤维的结晶度得以提高, 结构稳定 , 并使卷曲 形态固定下来 , 从而得到最终品质优良的中空涤纶
2 1 前纺工艺控制 2 1 1 干燥工艺条件控制 干切片的含水多 少直接影响中空纤维的可纺
收稿日期 : 2002- 06- 20; 作者简介 : 郑 权 ( 1972- ) , 工程师 , 湖北仙 桃人 , 毕业于苏 州 大学材料学院高分子材料专业 , 现从事化纤工艺技术工作。
第 1期
郑
权 . 有色中空涤纶短纤维生产工艺探讨
摘 要 : 探讨了有色中空纤维的生产工艺 , 与普通中空纤维生产进行对比 , 指出了影响有色中空纤维纺丝成形以及后 牵伸的技术关键。 关键词 : 有色中空纤维 ; 色母粒 ; 生产工艺 ; 倍半伸长率 中图分类号 : TQ342. 21 文献标识码 : B 文章编号 : 1006 334X( 2003) 01 0050 03
随着人们生活水平的提高 , 环境意识的增强, 人 造毛皮越来越多地取代了各种动物毛皮。有色中空 涤纶短纤维在后道工序中不需要染色处理, 既降低 了生产成本, 又没有环境污染 , 受到广大人造皮厂家 的青睐 [ 1] 。生产有色中空纤维是一项新技术, 其工 艺参数的设定因添加母粒而不同于普通中空纤维。 仪化瓶级切片事业部利用中空纤维纺丝机, 在螺杆 挤压机前加一套母粒干燥、 添加、 计量装置, 通过试 验和摸索 , 已成功 开发出 3 33 dtex 、 5 00 dtex 、 6 67 dtex 黑色及 6 67 dtex 棕色、 藏青色等有色中空纤维 品种, 并全部规模化生产。这些产品既保持了中空 纤维本身的特点 , 又避免了因后道染色而造成对中 空纤维性能的损伤。用这些产品制做的人造毛皮色 泽均一、 不易掉色 , 美观、 舒适、 耐久。为增加可 比 性, 本文就 6 67 dtex 有色中空纤维生产工艺进行探 讨, 并与 6 67 dtex 普通中空纤维在同一装置上的生 产工艺进行比较 , 以供参考
色母粒 螺杆熔融挤压 量泵 1 32 喷丝板组件 后牵伸 上油切断
环吹冷却
主要工艺参数
表 1 主要工艺 参数比较
切片干燥 母粒干燥 温度 / 130 130 130 时间 /h ∀10 ∀10 ∀10 母粒 EX 出 纺丝 添加 口温 温度 / 289 289 283 294 环吹 压差 / Pa 180 180 150 240 浴槽 温度 / 45 62 64 68
第 18 卷 第 1 期 2003 年 3 月
合 成 技 术 及 应 用 SYNTHETIC TECHNOLOGY AND APPLICATION
Vol 18 No 1 Mar. 2003
应用技术
有色中空涤纶短纤维生产工艺探讨
郑 权
( 仪征化纤股份有限公司瓶级切片事业部 , 江苏 仪征 211900)
[ 1] 品
母粒: 广东省佛山市东方色母厂有限公司生产 的色母粒; 第一油剂: 仪化公司生产的 YCD- 1065; 第二油剂: 仪化公司生产的 YCD- 2075。 1 3 工艺流程及参数 1 31 工艺流程 预结晶 干燥 母粒添加装置计量混合 ! 干燥 熔体过滤器 纺丝箱体 计 卷绕 往复 集束 松弛热定型机 打包机。 切片
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成
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术
及
应
用
第 18 卷
短纤维。因此, 松弛热定型工艺对中空涤纶短纤维 的结构性能有着极其重要的影响。综合以上几个方 面因素, 将松弛热定型温度设定为 145 , 定型时间 为 3 5 min。 2 3 色母粒对熔体过滤器 ( PFL) 使用周期的影响 生产有色中空纤维有一个显著的特点, 就是母 粒粉体颗粒较大 , 易堵塞过滤网或喷丝孔, 使熔体过 滤器及组件的使用周期较普通中空纤维的使用周期 有所降低[ 1] 。在生产有色中空纤维的过程中, 组件 压力的变化不大 , 只是熔体过滤器的使用周期有所 降低。这说明较大的母粒粉体颗粒及母粒中的杂质 在熔体过滤器处已被过滤 , 对组件影响不大。熔体 过滤器的使用周期与母粒颜料性质、 母粒添加量、 产 品线密度有关。有些颜料在纺丝温度下与聚酯切片 熔体不相溶, 其中的少 部分颗粒较大 , 易堵塞 过滤 网, 因而使用周期短 ; 而有些颜料与聚酯切片熔体相 溶性好, 无堵塞现象 , 使用周期就长。另外, 对于有 不相溶颜料的母粒, 母粒添加量越多, 产品线密度越 大, 熔体过滤器的使用周期就短, 反之则长。 从表 2 中生产各有色中空纤维时熔体过滤器的 使用周期来看, 所选择的色母粒虽然缩短了熔体过 滤器的使用周期 , 增加了生产成本但不影响有色中 空纤维的批量生产, 说明所用色母粒选型较为适当。
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性, 若含水率高, 切片在熔融过程中水解严重, 熔体 粘度降低 , 纺丝成形过程中毛丝、 断头多, 无法正常 纺丝, 因此, 要求干切片含水在 50 # 10- 6 以下。同 时, 由于色母粒软化点低 , 其干燥温度不能太高 , 否 则会引起母粒结块[ 1] , 无法下料, 一般将温度控制在 130 左右, 为将母粒含水控制在规定范围内 , 保证 正常纺丝 , 适当增加了母粒干燥时间。 2 1 2 纺丝工艺设定 纺丝工艺, 主要是螺杆出口温度、 纺丝温度和环 吹孔板压差的设定, 直接影响到中空纤维的生产, 它 与纤维的可纺性能、 原丝的潜在卷曲、 后牵伸的顺利 以及成品纤维的质量息息相关。纺丝工艺调整的稳 定与否, 可从原丝 EYS1 5( 倍半伸长率) 值的大小上 反映出来。 EYS1 5 是指原丝拉伸曲线上应力为原 丝屈服 点应力 1 5 倍时的应变率。它反映了纤维分子的排 列与取向 , 是监测原丝质量的一个关键指标, 可用来 了解纺丝热媒温度和环吹空调等工艺状态, 根据其 变化的范围可以判断纺丝工艺的稳定与否, 对于确 定纺丝温度和环吹风速的工艺调整方向具有重要意 义。其值决定于分子质量和纺丝工艺条件, 直接影 响后纺牵伸性能。 EYS1 5 过大导致后纺拉 伸不充 分, 原丝潜在卷曲不足 , 成品丝卷曲展现不充分 , 膨 松特性下降; 过小导致后纺可拉伸倍数减小, 从而造 成过度拉伸、 断头、 缠辊。 螺杆出口温度、 纺丝温度与 EYS1 5 呈正相关 , 环吹风速与 EYS1 5 呈负相关。 熔体温度是影响纺丝顺利进行的主要参数。熔 体温度过高时, 熔体粘度很低 , 会造成由于熔体自重 引起的拉伸超过喷丝头拉伸, 无法进行正常纺丝; 而 熔体温度过低时 , 熔体粘度高 , 纺丝困难; 纤维均匀 性差。适当降低螺杆各区温度 , 螺杆出口温度就会 随之降低 , 亦降低了熔体温度 , 熔体粘度增大, 可增 加丝 的 可 纺 性。 并 且 原 丝 的 双 折 射 随 之 增 高 , EYS1 5 值降低。进入喷丝板前的熔体温度 和纺丝 箱体温度有关, 为保证纺丝顺利, 熔体温度与纺丝箱 体温度应尽量接近[ 2] 。 色母粒的粘度一般都比切片粘度低 , 色母粒的 加入 , 使纤维大分子中含有无机小分子 , 一定程度上 稀释了高分子熔体 , 二者混合后的熔体粘度必然低 于相同温度下普通中空纤维的熔体粘度。另外 , 有 些母粒使用有机颜料 , 温度太高时 , 颜料易升华或挥 发, 加上颜料低分子的塑化作用, 熔体粘度进一步降 低, 熔体变稀, 无法成纤。因此 , 生产有色中空纤维