55 dtex24F高收縮滌綸直紡FDY的開(kāi)發(fā).doc

55 dtex24 f高收縮滌綸直紡FDY的開(kāi)發(fā)發(fā)布于:2006-4-3 點(diǎn)擊次數(shù):116第28卷第2期 2005年4月合成纖維工業(yè)CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRYV0128 N02 Apr200555 dtex24 f高收縮滌綸直紡FDY的開(kāi)發(fā)石勇強(qiáng)(浙江恒逸聚合物公司，浙江蕭山311209)摘 要：采用常規(guī)PTA及EPTA為原料進(jìn)行熔體直接紡滌綸，選擇熱輥式FDY工藝路線，通過(guò)降低第一熱輥溫度(H1)、第二熱輥溫度(H2)和拉伸倍數(shù)(DR)，可生產(chǎn)沸水收縮率在1350的高收縮纖維。當(dāng)Hl 86，H290，DR20時(shí)，生產(chǎn)的FDY沸水收縮率高達(dá)50以上，且其它物性指標(biāo)可滿足后加工要求。關(guān)鍵詞：聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維 直接紡絲 全拉伸絲 高收縮中圖分類(lèi)號(hào)：TQ3422 文獻(xiàn)識(shí)別碼：B文章編號(hào)：1001004l(2005)02005903 高收縮聚酯纖維開(kāi)發(fā)初期，主要是用于制造人造皮革的底布，目前主要用于生產(chǎn)膨體厚紡織品和衣料等織物。高收縮聚酯纖維的特點(diǎn)是：能在受熱條件下急劇收縮，形成膨體紗或有凹凸花紋的織物，例如：它與常規(guī)的滌綸、腈綸、粘膠、羊毛等混紡織物，經(jīng)熱處理后，可制成具有不同形態(tài)的凹凸花紋的仿毛織物。這種織物的立體感強(qiáng)，手感柔軟，顯得豐滿、致密、美觀，適合于制作仿毛中長(zhǎng)花呢、緊變縐，凹凸型針織織物以及人造麂皮等特種紡織品。 高收縮纖維的生產(chǎn)方法包括物理改性和化學(xué)改性兩種方法?；瘜W(xué)改性方法的工藝成熟，纖維的可染性、抗起球性、高收縮性優(yōu)良，因而得以廣泛推廣與應(yīng)用，但生產(chǎn)成本較高。物理改性方法生產(chǎn)較困難。作者研究了在滌綸直接紡生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)控制紡絲動(dòng)力學(xué)中過(guò)程參數(shù)，控制纖維的成形結(jié)構(gòu)制備高收縮滌綸長(zhǎng)絲的方法。l試驗(yàn)11原料及設(shè)備 PET熔體：恒逸聚合物公司自產(chǎn)，特性粘數(shù)為0648 dLg，端羧基含量25 molt，二甘醇含量09；紡絲設(shè)備：北京中麗公司制造；卷繞機(jī)：日本 TMT。公司 ATi一614R12。12紡絲試驗(yàn)條件 汽相溫度：29050；側(cè)吹風(fēng)速度04 ms；噴絲板規(guī)格(DL)為O25 mmO7 mm。組件海砂質(zhì)量配比(60目80目)為31。平均卷繞張力維持在(1005)cN。13測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及儀器 沸水收縮率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：GBT 6505-2001；強(qiáng)伸儀型號(hào)： USTER TENSORAPID4-C。2結(jié)果與討論21原理 根據(jù)高聚物的粘彈形變機(jī)理，對(duì)于已生成的 FDY 卷繞絲，因纖維不再受外力作用，只有拉伸時(shí)產(chǎn)生的高彈形變與塑性形變1。纖維在熱定型過(guò)程中發(fā)生收縮，其收縮量是定型過(guò)程中某瞬間的形變與初始時(shí)的形變之差的負(fù)值。FDY生產(chǎn)的特點(diǎn)是拉抻與熱定型連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)纖維在第二熱輥(GR2)上進(jìn)行熱定型時(shí)，纖維一端受拉伸張力作用，另一端受卷繞張力作用，這是一個(gè)類(lèi)似于緊張熱定型的過(guò)程，在測(cè)試?yán)w維的收縮率指標(biāo)時(shí)，按GBT 6505-2001規(guī)定的方法，將纖維在沸水中煮，這實(shí)際上是一個(gè)松弛熱定型過(guò)程，沸水收縮率就等于纖維在拉伸或緊張熱定型過(guò)程中所發(fā)生的高彈形變量的回復(fù)量。 要提高纖維的沸水收縮率指標(biāo)，在拉伸和緊張熱定型過(guò)程中要盡可能地增大高彈形變量，適當(dāng)減小塑性形變量。拉伸張應(yīng)力與拉伸溫度即第一熱輥(GR1)溫度(H1)，拉伸倍數(shù)(DR)有關(guān)；作用力時(shí)間與DR相關(guān)；高彈形變模量，松弛時(shí)間都與H有關(guān)系1因此，在拉伸變形過(guò)程中，工藝參數(shù)DR、H對(duì)纖維的形變有重要的影響。在拉伸或熱定型過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，由于結(jié)晶的存在，阻礙了分子鏈的活動(dòng)，使收縮率下降。為了提高纖維的收縮率，在提高拉伸時(shí)高彈形變量的同時(shí)，還必須降低纖維的結(jié)晶度。熱定型溫度即第二熱輥(H2)與纖維的結(jié)晶度直接相關(guān)，H2升高，纖維的結(jié)晶度增大，剩余收縮小，使收縮率降低2。另外，F(xiàn)DY的熱定型是類(lèi)似于緊張熱定型的過(guò)程，此過(guò)程中有可能發(fā)生新的高彈形變，由于此形變是在第二熱輥上進(jìn)行的，則形變所需要的熱能就與H2相關(guān)。故提高纖維的收縮率，適當(dāng)控制工藝參數(shù)H1、H2與DR是可以實(shí)現(xiàn)的。22高收縮滌綸的試制221 1320收縮率纖維 55 dtex24 f普通FDY正常生產(chǎn)工藝為：GR2速度4200m/min，H86，GR1速度1 490 m min，DR為282，這時(shí)纖維能被充分拉伸，染色均勻。在此基礎(chǔ)上固定DR 282不變，通過(guò)變更H2沸水收縮率的變化見(jiàn)圖1。 H2/ 圖l H2對(duì)沸水收縮率的影響Fig1 Effect of H2 0n boiling water shrinkage. 由圖1可以看出：隨H2的降低，纖維的沸水收縮率在逐步提高。主要原因在于H2降低后，纖維的結(jié)晶度降低，阻礙纖維發(fā)生收縮運(yùn)動(dòng)的“壁壘”減少，使收縮率提高。試驗(yàn)中當(dāng)H2設(shè)定到 70時(shí)，熱輥溫度能很快達(dá)到平衡，當(dāng)溫度設(shè)定到60時(shí)，熱輥的實(shí)際溫度一直在63左右波動(dòng)。這說(shuō)明：生產(chǎn)中H2實(shí)際的穩(wěn)定溫度應(yīng)該存在一個(gè)最低下限值。當(dāng)設(shè)定溫度低于該下限值時(shí)，輥的實(shí)際溫度因達(dá)不到設(shè)定值而一直處于波動(dòng)狀態(tài)，這會(huì)造成纖維結(jié)構(gòu)不勻，影響收縮率的穩(wěn)定。試驗(yàn)中H2設(shè)定的最低穩(wěn)定溫度應(yīng)不低于65。 試驗(yàn)中H2為。70，DR為282時(shí)纖維的其它物理指標(biāo)見(jiàn)表1。 表1纖維的物理指標(biāo) Tab1 Physical index 0f the fiber由表1可知，在該工藝條件下纖維的各項(xiàng)物理指標(biāo)都在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，可以滿足加工織造的一般性要求。因此，生產(chǎn)20以下收縮率的纖維時(shí)僅通過(guò)降低H2就可以實(shí)現(xiàn)。222 30-以上收縮率纖維生產(chǎn)30以上縮率的纖維時(shí)，因最低定型溫度的限制，僅用降低H2已無(wú)法實(shí)現(xiàn)收縮率的進(jìn)一步提高。但降低一、二熱輥間的DR，可降低取向與應(yīng)力作用下產(chǎn)生的誘導(dǎo)結(jié)晶3，降低H1，可降低因溫度效應(yīng)誘導(dǎo)的結(jié)晶。H1低時(shí)屈服應(yīng)力升高，DR低時(shí)拉伸應(yīng)力降低，又因克服屈服應(yīng)力之后才能發(fā)生塑性流動(dòng)，這就使發(fā)生塑性流動(dòng)的有效應(yīng)力降低，纖維雖被拉伸，但穩(wěn)定的塑性形變卻不大，這就使纖維在松弛熱定型中(沸水煮)的收縮率升高。但是在拉伸過(guò)程中，H1溫度過(guò)低可能會(huì)導(dǎo)致拉伸過(guò)程的不穩(wěn)定，導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重不均勻，影響到收縮率的穩(wěn)定性，因此，試驗(yàn)中H1固定在86。 試驗(yàn)采用，PTA組成為90精PTA+10：EPTA，熔體特性粘數(shù)0651 dL/g，其它條件同前期試驗(yàn)。H186：，GR2速度4 200 mmin，H295時(shí)DR對(duì)收縮率的影響見(jiàn)圖2；DR 20時(shí)，H1對(duì)收縮率的影響，見(jiàn)圖3。 圖2 DR對(duì)沸水收縮率的影響fig2 Effect of draw mtio 0n boiling water shrinkage H2/ 圖3H對(duì)沸水收縮率的影響Fig3 Effect 0f H2 0n boiling water shrinkage 由圖2、圖3可以看出，在較低的工藝條件下固定H2降低DR或固定DR降低H2，收縮率都是上升的，甚至是直線上升。在圖2可以看到，固定H2為95時(shí)，當(dāng)DR降到24以后，DR每降02收縮率升高的程度比拉伸24倍以前的大，這是由于DR降至24以后張力誘導(dǎo)的結(jié)晶程度迅速降低，纖維結(jié)構(gòu)中無(wú)定型區(qū)占了主導(dǎo)地位。因拉伸張力的降低，使張應(yīng)力克服屈服應(yīng)力后發(fā)生塑性形變所需的有效應(yīng)力降低，塑性形變量減小。在圖3中，固定DR 20，當(dāng)H2降到101以下時(shí)，每降3纖維的收縮程度變大，這是由于溫度降到101以后分子鏈或鏈段的活性降低程度變大，使結(jié)晶更加困難。比較圖1圖3可以看出，DR為282時(shí)降低H使收縮率提高的程度比DR為20時(shí)小很多。其中原因筆者認(rèn)為：(1)DR為282時(shí)張力誘導(dǎo)的結(jié)晶程度比較大，使纖維的總結(jié)晶度升高，降H2溫度雖減少了一些區(qū)域的結(jié)晶，但減少量占結(jié)晶度總量的比例不大，使收縮率提高的幅度受到影響。再者H1相同，DR高時(shí)，拉伸張應(yīng)力也升高，纖維的塑性形變量大，高彈形變量占總形變量的比例小，也使收縮率的提高幅度受到影響。 (2)原料性質(zhì)的影響。前期試驗(yàn)中用的：PTA原料是100的精PTA，而后期試驗(yàn)中用的PTA原料是90的精PTA與10% 的：EPTA的混料，由于。EPTA原料中雜質(zhì)4C BA(4一羧基苯甲醛)的含量比精PTA中的含量高數(shù)十倍，使原料性質(zhì)有了變化，這會(huì)使相同工藝條件下收縮率的變化程度發(fā)生改變。 DR為20時(shí)H2104和90條件下纖維的強(qiáng)伸指標(biāo)見(jiàn)表2。 表2纖維的強(qiáng)伸指標(biāo) Tab2 Tensne index of the fibers由表2可知，DR為20時(shí)纖維的強(qiáng)度略低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不勻率都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。此強(qiáng)度值對(duì)后加工的影響不大，能夠滿足后加工的一般性要求。3結(jié)論 在滌綸直紡FDY生產(chǎn)過(guò)程中，合理控制工藝參數(shù)，降低H2和DR可提高纖維的沸水收縮率。H270，DR 282時(shí)，可生產(chǎn)出沸水收縮率在1320的滌綸FDY；控制H86，DR 20，H90時(shí)，生產(chǎn)的FDY沸水收縮率可高達(dá)50以上。 參考文獻(xiàn)1董紀(jì)震，羅鴻列，王慶瑞等編合成纖維生產(chǎn)