切片紡生產工藝探討

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目前大眾對于服飾面料的舒適性要求較高，同時在保證舒適的前提下又要求美觀，因此很多面料中開始加入彈性纖維來實現這一目的。聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutyleneterephthalatefibre,PBT)，是由高純度對苯二甲酸(PTA)或對苯二甲酸二甲酯(DMT)與1,4-丁二醇酯縮聚后的線性聚合物經熔融紡絲制得的纖維，屬于聚酯纖維的一種。PBT纖維在20世紀70年代被成功研發。伴隨著合成纖維差別化的不斷發展，PBT作為纖維的使用價值逐步被人們所認識。PBT纖維具有與聚酰胺6(PA6)相似的亞甲基鏈段，同時也具有聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的苯環和酯鍵，因此具有良好的伸長彈性回復率和柔軟易染色的特點，其制成品手感柔軟，吸濕性、耐磨性和纖維卷曲性好，拉伸彈性和壓縮彈性極好，主要用于后道加工生產高彈性產品，具有廣泛的市場和良好的經濟效益。PBT纖維已經成為差別化纖維中極具發展前景的纖維之一。本文在傳統PET設備上進行適當改造，探討了PBT預取向絲生產的優化工藝。

1生產原料及設備

1.1原料。國產PBT聚酯切片，中國石化儀征化纖有限責任公司生產。日本竹本油脂株式會社2169專用油劑，油劑質量分數12%。1.2主要設備及測試儀器。北京中麗160型螺桿擠壓機，上海金緯1380全自動卷繞機，桐昆集團自主研發的升降式導盤裝置。常州雙固紡織儀器廠有限公司生產的YG023A全自動單紗強力機，常州市雙固紡織有限公司生產的YG086C縷紗測長儀，瑞士梅特勒-托利多公司生產的PL403電子天平，陜西長嶺紡織機電科技有限公司生產的條干測試儀。1.3生產工藝流程。切片輸送→干燥→螺桿擠壓→計量泵→紡絲→側吹風冷卻→絲束上油→卷繞成型→外觀檢驗→物理指標檢測→成品分等→裝箱打包→產品銷售出廠。

2結果與討論

2.1生產思路。PBT切片與PET切片內在性質有所不同，采用PET已有的裝備配置和工藝參數設置是不可能實現PBT纖維的順利生產的。想在傳統的PET生產設備上成功生產出PBT纖維，就必須先解決：①如何保證PBT纖維大分子的柔性、彈性；②解決切片玻璃化、結晶過早的問題；③紡絲時熔體溫度低造成組件溫度偏低；④熔體分布均勻性等問題。這需要對生產設備和生產工藝進行改良和創新。2.2加工工藝的選擇。2.2.1主要工藝參數。(見表1)2.2.2干燥工藝的合理選擇。PBT切片與PET切片由于內在性質的不同，采用一般的PET結晶和干燥溫度會造成纖維大分子鏈硬化，影響最終產品品質。文獻[1]指出：由于PBT大分子基本鏈結上的柔性部分比較強，因而使PBT纖維的熔點和玻璃化溫度較普通PET纖維的低。因此為了保證PBT纖維大分子鏈的柔性和彈性，我們采用了較低的結晶溫度(110℃)及較低的干燥溫度(130℃)，從而保證了PBT預取向絲的伸長特性。2.2.3熔融紡絲溫度的合理選擇。PBT切片在熔融后具有比PET切片更低的玻璃化溫度、結晶溫度及更快的結晶速度。這主要是因為PBT具有的亞甲基比PET更長，故在紡絲溫度的設計上必須予以考慮。經過多次摸索試驗，將紡絲溫度設定為：螺桿一區252℃、二區253℃、三區256℃、四區260℃、五區263℃。2.2.4冷卻工藝的合理制定。由于PBT初生纖維的結晶遠大于PET初生纖維，冷卻工藝直接影響了絲束的應力分布、結晶取向和微觀結構甚至是絲束內在條干的均勻度，因此對于冷卻工藝的選擇需要考慮這一點。而冷卻工藝的關鍵點是如何確定絲束的冷卻位置和冷卻風速及風溫。經過摸索和試驗，最終冷卻工藝確定為：冷卻風速0.5m/s，風溫28℃，集束板位置位于受風區78cm處，大大提高了絲束的集束性和冷卻效果，保證了產品的內在品質。2.2.5卷繞成型工藝的合理選擇PBT預取向絲由于存在一定的彈性，在卷繞成型時很容易出現絲餅成型問題，主要表現在絲餅端面不平、側面有凸肚等現象。這種情況不但影響了外觀檢驗的達標率，而且在運輸過程中容易造成絲餅與包裝材料摩擦，引起絲束內在性能變化，影響產品質量，同時由于不良的成型造成絲束間的壓覆，導致后道加工時斷頭數量增加。為了避免上述情況，保證絲餅成型正常，我們采用了滌綸長絲生產過程中便于升頭的導盤裝置，同時將絲餅的成型角由5.7°調整為7.1°，大大減少了成型不良絲餅的數量。PBT預取向絲卷繞時的卷繞張力決定了絲餅成型的好壞，是后道加工退卷順利的關鍵。卷繞張力過大容易造成絲餅偏硬，退卷時絲束重疊，不易退卷；張力過小又容易造成絲餅塌邊。在PBT預取向絲的生產過程中，通過摸索和試驗，最終將卷繞張力由0.06N調整為0.03N，保證了絲餅成型正常，減少了后道加工退卷絲餅的概率，同時在PBT預取向絲的生產過程中對組件的壓力進行了調整，大大減少了毛絲的數量(見表2)。2.3設備的選擇和改造2.3.1噴絲板的合理選擇。為了更好地實現絲束的冷卻，傳統的圓孔形噴絲板由于絲束密集，冷卻風無法順利地吹拂每一束絲，容易造成絲束冷卻不均，因此PBT預取向絲在生產時采用的是一板多餅的方式，所用噴絲板為雙槽式噴絲板或三槽式噴絲板，通過噴絲板中開設分隔通風槽，分別采用一板三餅、一板四餅的方式進行生產，增加了冷卻風的通過率，提升了絲束的冷卻效果，保證了產品內在品質的穩定。2.3.2紡絲組件的合理選擇。一般預取向絲生產是通過常規組件和噴絲板進行熔體的分配，在一板三餅、一板四餅噴絲板進行紡絲時，往往會出現由于熔體分配不均而導致產品的線密度不均勻的情況。文獻[2]指出，若組件內部熔體分配不均，會造成兩個絲餅線密度差異較大。因此在PBT預取向絲的生產過程中采用了DIO組件，通過計量泵的控制來確保熔體的分配，即熔體進入計量泵后通過管道將平均分配好的熔體注入噴絲板，使得一板三餅、一板四餅噴絲板在生產時熔體能夠得到平均的分配，保證了產品線密度的均勻性。

3產品質量檢驗及包裝

在成品絲檢驗過程中，嚴格執行“三面檢查”的方式，即在標準光源下，由外觀工對絲餅的上端面、下端面和側面進行檢查，杜絕不良絲的混入，確保產品的質量穩定。PBT預取向絲的銷售一般采用大包裝，原來采用每只9kg的絲餅，裝箱后絲餅間空隙較大，在運輸過程中絲餅極易發生晃動，造成整件絲倒塌。經過研究，現在將絲餅的質量增加到9.5kg(如果單筒質量再增加就會造成成型不良和后道退卷問題)，減少了絲餅間的間隙，大大增加了運輸過程中整件絲的穩定性，同時大大節約了包裝成本，減少了泡沫板、纏繞膜的使用量，減少了固體廢棄物的產生(見表3)。

4生產環境溫濕度控制

由于切片紡企業硬件條件的限制，我們在產品生產時無法做到恒溫恒濕，而溫度的波動對產品的內在質量帶來了隱患，因此需要通過人為的調控來達到穩定環境溫度的目的。經過摸索發現，當溫度在(38±5)℃時產品的質量是最為穩定的，因此車間設有專人對卷繞間環境溫度進行監測，以便及時調整，減少因氣候、季節的變化而出現的溫度波動。5結語(1)110℃低溫結晶、130℃低溫干燥可以保證PBT纖維分子的柔性和彈性，從而保證了PBT纖維良好的彈性，并且彈性耐久性和穩定性好。(2)較低的紡絲溫度(263℃)滿足了PBT切片玻璃化溫度、結晶溫度低和結晶速度快的要求。同時在紡絲箱體上加裝保溫設施，又保證了紡絲停位過程中組件溫度不會偏低，提升了產品的滿卷率，降低了廢絲的產出。(3)冷卻風風速0.5m/s，集束板位置設置在受風區78cm處，這樣的冷卻工藝設定保證了絲束的集束性和條干的均勻性。(4)PBT纖維生產采用一板三餅和一板四餅的方式，噴絲板中的分隔通風槽增加了冷卻風的通過率，提升了絲束的冷卻效果。同時為了保證絲餅間線密度的均勻性，采用DIO組件進行噴絲板中熔體量的控制，使得熔體分配均勻，絲餅間線密度均勻。

參考文獻

[1]邢聲遠彈性好易染色的PBT纖維[J].北京紡織,2000(3):58-59.

[2]余曉華.75dtex/24f雙頭紡PBT預取向絲生產工藝探討[J].紡織導報,2008(4):60-61.

作者:李國元 汪一棟 俞 洋 陸曉麗 單位:桐昆集團股份有限公司