滌綸原液著色紡絲技術的應用

滌綸原液著色紡絲技術的應用

近年來，人們對紡織品的質量要求日益增加。傳統(tǒng)紡織品不能滿足現(xiàn)代市場的需求。功能纖維和生態(tài)紡織品的開發(fā)已成為現(xiàn)代纖維的主要發(fā)展方向。在滌綸紡絲過程中添加色母粒就可以紡制原液著色滌綸，該技術可突破滌綸染色工藝及染色過程中的生態(tài)問題等技術難關。隨著熔體直紡技術的進一步提升，可以實現(xiàn)很多功能性纖維的生產(chǎn)；通過相關紡絲設備技術改造增加在線添加裝置，可在直紡生產(chǎn)線的熔體管線內注射添加劑，使紡制的有色纖維顏色更加均勻，色牢度更高。在滌綸紡絲生產(chǎn)加工領域，異形截面等差異化纖維的生產(chǎn)加工技術已日趨成熟，然而紡制異形截面的熔體直紡原液著色滌綸仍然缺乏相應的技術積累和生產(chǎn)經(jīng)驗。本試驗通過調控滌綸熔融紡絲過程中噴絲孔形狀、紡絲溫度、應力和速度等工藝，開發(fā)出83dtex/36f異形原液著色滌綸長絲，并討論了生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)加工過程的影響。1紡織機主要生產(chǎn)設備1.1材料、質、細聚酯熔體：浙江天圣化纖有限公司自產(chǎn)，特性黏度0.678dL/g，熔點260℃，端羧基含量31mol/L。色母粒：常州富桐纖維新材料有限公司產(chǎn)，特性黏度0.427dL/g，熔點255.8℃。油劑：日本竹本油脂株式會社產(chǎn)，1489型。1.2主要制造設備和測試設備中國紡織科學院五釜聚酯裝置，大連合纖所紡絲箱體，德國Mahr公司計量泵和油劑泵，日本TMT公司ATi-615R/16卷繞機。2生產(chǎn)工藝3結果與探索3.1顏料及分散劑用量色母粒性能的好壞直接影響紡絲的質量，母粒中功能粉體的種類、分散程度、粒徑大小、添加量都會影響聚酯可紡性及織物性能。其中的顏料應具有足夠小的粒徑，以防止紡絲組件升壓過快及噴絲板堵塞，并應施加合適的分散劑使色料微粒避免團聚。色母粒中顏料含量越高，熔體流動性越差，顏料越難分散，可紡性越差。為開發(fā)高性能異形有色滌綸全拉伸絲(FDY)，本試驗選擇高純度納米級炭黑為著色劑制成的色母粒，其含量對纖維可紡性影響如表1所示。3.2著色劑及添加劑色母粒是以聚酯(PET)為載體加入染料或顏料等著色劑以及各種耐高溫的添加劑而共混制成的。由于母粒共混物晶粒大小的不一致，相當于在紡絲熔體中摻入了雜質，降低了母粒的黏度與熔點3.3色母粒的用量干燥處理后的色母粒進入螺桿擠出機熔融擠出，經(jīng)注射計量泵的精確計量后注入到PET熔體中，通過動態(tài)混合器攪拌均勻后進入紡絲箱體。為防止母粒進入螺桿后的環(huán)結，螺桿進料口附近的一區(qū)、二區(qū)溫度設定相對較低，一般選擇270～280℃；為改善母粒流動性，后幾個加熱區(qū)溫度相對較高，選擇285～295℃。合理調節(jié)前后區(qū)溫度，既可防止黏度降過大使紡絲斷頭，又可保證母粒良好的流動性以及混合物的均勻性。根據(jù)不同產(chǎn)品的色澤要求，色母粒的加入量通常在2.5%～5.5%。加入量過少，達不到色澤要求；加入量過大，既增加了生產(chǎn)成本，又導致可紡性變差。3.4pet熔體紡絲溫度紡絲溫度的高低直接影響熔體的表面張力和流動性能。由于顏料等的加入，色母粒的熔點、黏度比常規(guī)PET熔體的低，紡絲時大分子鏈易斷裂，可紡性變差，生產(chǎn)中飄絲、斷頭增加，因而紡絲溫度比常規(guī)紡要低5～10℃；同時由于異形纖維的比表面積大，紡程上張力增大，為使紡絲順利進行，又要適當提高熔體溫度，改善熔體的流變性能，降低紡絲張力3.5組件過濾層的優(yōu)化熔體直紡生產(chǎn)線通過在線添加裝置生產(chǎn)色絲，通常不加裝預過濾器，色母粒中所含碳黑等顆粒較大易凝聚，加重了組件過濾層的負擔，導致組件升壓加快，縮短了組件更換周期。選擇粗細合適的金屬砂與過濾網(wǎng)，可減輕組件負擔從而延長組件的更換周期，增加生產(chǎn)穩(wěn)定性，降低物料費用。經(jīng)過比較，最終采用30～40目金屬砂和800目金屬平網(wǎng)，兼顧了組件壽命與生產(chǎn)的穩(wěn)定性。表3為組件濾材的種類和規(guī)格對生產(chǎn)情況的影響。3.6成品絲的斷頭增加噴絲板在紡絲生產(chǎn)中起著至關重要的作用，噴絲板孔形尺寸的不同對單絲在噴絲成形過程的影響很大。特別是異形絲，噴絲孔異形度過大會造成紡絲毛絲、斷頭增加；反之成品絲截面的異形度不足。目前高速紡普遍采用較大的長徑比，延長了熔體在微孔中的停留時間，減小了入口彈性效應，但過大的長徑比使噴絲板的制造成本大大提高并增加了清洗難度。噴絲板選用不當會造成生產(chǎn)狀況的不穩(wěn)定，消耗增加，產(chǎn)品品質難以控制。噴絲板選擇的依據(jù)為剪切速率、噴頭拉伸比和噴絲板的背壓。根據(jù)計算和生產(chǎn)試驗，紡制有光黑色三角83dtex/36f品種時，剪切速率控制在8000～12000s3.7陶瓷基復合材料色絲紡熔體中由于添加了色母粒，特別是黑母粒中加入的碳黑粒子加劇了對導絲瓷件的磨損，常規(guī)材質的導絲瓷件使用壽命大大縮短，瓷件磨損后生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)毛絲。一般來說，陶瓷材料的顆粒度越大，其耐磨性越差，要增強陶瓷的耐磨性，原料的顆粒越細小越好，最好粒徑在1μm以下；另外，材料的韌性好、硬度高，其耐磨性相對較好。試驗表明，采用高純度寶石耐磨材料制造并經(jīng)表面鏡面處理的油嘴與導絲鉤，生產(chǎn)中毛絲數(shù)量減少，大幅度延長了瓷件壽命。不同瓷件的使用周期和生產(chǎn)時的毛絲量如表5所示。3.8解決大絲紡絲工藝選擇不當滌綸長絲性能與成絲拉伸工藝密切相關，生產(chǎn)速度與拉伸倍數(shù)一般根據(jù)纖維的物性指標要求來選定。色母粒的加入增強了聚酯大分子鏈的剛性，熔體流動性及拉伸性能變差，導致絲束手感變硬，上油后抱合集束性不好，如拉伸工藝選擇不當，易在加工過程中產(chǎn)生毛絲，嚴重的無法正常紡絲。稍高的紡速可提高牽伸均勻性，但毛絲、斷頭相應增加；較低的紡速生產(chǎn)穩(wěn)定性好，但易產(chǎn)生拉伸不均。綜合考慮，原液著色FDY異形絲生產(chǎn)時的拉伸倍數(shù)應比常規(guī)FDY產(chǎn)品的稍低，并選擇合適的熱輥溫度4生產(chǎn)工藝技術本試驗探討了熔體直紡原液著色滌綸異形絲紡絲時色母粒選擇、紡絲組件過濾要求、噴絲板孔徑選擇、瓷件的要求以及熱輥拉伸等生產(chǎn)工藝技術，并說明了各生產(chǎn)工藝對紡絲過程的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)：(1)色母粒的質