83 dtex_72 f细旦异形截面ECDP FDY生产工艺探讨.pdf
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1、合成纤维工业,2023,46(1):79CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRY实践与经验83 dtex/72 f细旦异形截面ECDP FDY 生产工艺探讨刘建立(中纺院(天津)科技发展有限公司,天津301700)摘要:以一步法全拉伸丝(FDY)热辐纺丝设备为平台,纺制83 d t ex/72 f细旦异形截面(正三角形截面)阳离子染料常压可染聚酯(ECDP)FDY,探讨了细旦异形截面ECDP FDY的生产工艺,并对其性能进行了表 征。结果表明:控制ECDP切片含水量在24 jig/g以下,选择直径为85 mm的72孔三角截面喷丝板,在纺丝 温度为280 t,纺丝速度为3 8
2、00 m/min,拉伸倍数为2.52,三个热辐温度依次为80,112,130 X.的工艺条件 下生产83 d t ex/72f细旦正三角形截面ECDP FDY,生产稳定;纤维正三角形截面清晰,断裂强度为2.93 c N/d t ex,断裂伸长率为40.56%,沸水收缩率为11.52%,染色均匀度为4.5级,满足后道织造要求。关键词:阳离子染料常压可染聚酯全拉伸丝异形截面工艺性能中图分类号:TQ342+.29 文献标识码:B 文章编号:1001-0041(2023)01-0079-04近年来,随着纤维生产技术的发展及纺织科 技的进步,具有更高附加值的差别化、功能化纤维 的开发与应用逐渐成为纺织行
3、业的热点。涤纶全拉伸丝(FDY)是在纺丝拉伸卷绕机 上一步完成纤维成形的长丝,按工艺分类,其生产 可分为熔体直纺和间接纺,其中熔体直纺具有速 度快、效率高、质量好、能耗低、定员少等优点,在 我国发展迅速。普通涤纶FDY具有断裂强度 和弹性模量高、回弹性适中、耐热性高等优点,但普通涤纶FDY在织物的吸水性、悬垂性、光泽 度及染色工艺等方面有一定局限性,而这种局限 性可以通过聚合物改性或构建异形截面纤维得到 完善,从而提高纤维性能及织物性能。阳离子染料常压可染聚酯(ECDP)是在普通 聚酯聚合过程中,添加第三单体1,3-间苯二甲酸 双羟乙酯-5-磺酸钠(SIP E)或间苯二甲酸二酯-5-磺酸钠(S
4、IP M)和第四单体聚乙二醇(P EG)通过 酯化反应和缩聚反应而制备。第三单体的磺酸基 团作为阴离子染座,可达到阳离子可染的目的,同 时柔性链第四单体的加入改善了非晶区中大分子 的活性,可实现色谱齐全、色彩鲜艳的阳离子染料 在常压、100弋条件下染色I。ECDP纤维可制 备仿毛、仿真丝等效果的织物,在服装、家用纺织 品及汽车内饰品等领域有很好的发展前景。异形截面纤维采用非圆形喷丝孔纺制,其截 面有三角形、十字形、三叶形、多叶形、扁平形等各 种复杂的形状,其中三角形截面可以提高纤维的 光泽度、硬挺度,同时减小纤维之间的接触面积,增强纤维摩擦抗起球性能。作者以一步法FDY热辐纺丝设备为平台,纺
5、制了 83 d t ex/72 f细旦异形截面(正三角形截面)ECDP FDYO ECDP异形截面纤维在保留普通涤 纶原有性能的基础上,可以用阳离子染料染出鲜 艳的色彩,同时具有一定抗起球、吸湿等特性,可 用于生产仿毛、仿真丝等高性能织物,具有广阔的 应用前景。1试验1.1主要原料ECDP切片:特性黏数为0.675 d L/g,熔点为 246兀,竣基含量23.35 mo l/t,二甘醇质量分数&11%冲国纺织科学研究院有限公司产;FDY专 用纺丝油剂:牌号为F1048,油剂质量分数为 12%,日本竹本油脂公司产。1.2设备与仪器FDY热辐纺丝设备(三辐)、BWA55T-1380型 卷绕机:北京
6、中丽制机工程技术有限公司制;三角 截面72孔喷丝板:直径85 mm,北京中丽制机工 程技术有限公司制;塔式连续干燥设备:北京德厚 朴化工技术股份有限公司制;YG086型缕纱测长收稿日期:2022-04-11;修改稿收到日期:2022-12-06。作者简介:刘建立(1987),男,工程师,硕士研究生,研究 方向为功能材料合成及功能纤维开发。E-ma il:n ewjia n li 126.c o mo80合成纤维工业2023年第46卷机:常州纺织仪器厂有限公司制;Leit z La bo r lux 12P o l偏光显微镜:德国探卡公司制;YG023B-ID 型全自动单纱强力机:常州纺织仪器厂
7、有限公司 制;P Q001-Fiber型核磁共振纤维上油率分析仪:苏州纽迈分析仪器股份有限公司制;YG368型全 自动长丝卷缩率测试仪:常州新纺检测仪器设备 有限公司制;Ust er Ter t er 5型条干均匀度测试仪:瑞士乌斯特技术公司制;KU483B型染色试验编 制机:无锡市天翔针织机械有限公司制。1.3纺丝工艺流程及工艺参数细旦异形截面ECDP FDY纺丝工艺流程依 次为结晶干燥、熔融挤出、过滤、计量、纺丝、冷却 成形、上油、拉伸、网络、卷绕成形。ECDP FDY的生产对切片干燥均匀性和含水 率的要求均比常规纤维高,切片含水量应控制在 24 pig/g以下,一方面避免ECDP在纺丝过
8、程中产 生剧烈水解,另一方面减少或避免熔体中夹带水 汽造成纺丝过程中单丝断裂、飘丝。ECDP切片 预结晶停留时间为10-15 min,干燥温度为145 CC,干燥时间为10 h,干燥介质为经分子筛除湿 后的干压缩空气(露点小于-90 CC)。纺丝组件内部采用450目9层过滤网,金属 砂规格为60/80目,砂腔装满;熔体过滤器过滤精 度为25|xm;纺丝油嘴位于喷丝板下110 c mo生 产的细旦正三角形截面ECDP FDY产品规格为 83 d t ex/72 f,纺丝工艺参数见表1。表1纺丝工艺参数Tab.1 Spinning process parameters项目参数一区一区278二区二区
9、280螺杆温度/七三区282四区284五区五区286纺丝温度/七285缓冷器温度/七285螺杆机头压力/MP a10.5侧吹风速度/(m s 1)0.45侧吹风温度/十221纺丝速度/(m min-1)3 800预网络压力/MP a0.04主网络压力/MP a0.16卷绕张力/c N68纺丝拉伸倍数2.521.4分析与测试截面形貌:采用偏光显微镜观察纤维试样的 截面形态。条干均匀性:按照GB/T 143462015化学 纤维长丝条干不匀率试验方法电容法,采用条 干均匀度测试仪测试,测试速度为10 m/min,测 试时间为2.5 min。取6个丝筒试样海个试样测 试1次,取平均值。力学性能:按照
10、GB/T 143442008(化学纤 维长丝拉伸性能试验方法,采用单纱强力机测 试纤维试样的断裂强力和断裂伸长率,拉伸速率 为100 mm/min,夹持距离为500 mm,预加张力 0.5 5 c N/d t exo取6个丝筒试样,每个试样测试3 次,取平均值。沸水收缩率:按照GB/T 65052017(化学纤 维长丝热收缩率试验方法(处理后),采用卷曲 收缩率测试仪测试,预加张力为(0.200,02)c N/t ex,热水处理时间为30 min,温度为100弋。取6个丝筒试样,测试取平均值。含油率:按照GB/T 65042017化学纤维 含油率试验方法,采用核磁共振纤维上油率分 析仪测试。取
11、6个丝筒试样,每个试样测试1次,取平均值。线密度:按照GB/T 143432008化学纤维 长丝线密度试验方法,采用缕纱测长仪测试。取6个丝筒试样,每个试样测试3次,取平均值。染色均匀度:按照GB/T 65082015涤纶长 丝染色均匀度试验方法,采用染色试验编制机 进行袜带编织和染色效果评价。取12个丝筒进 行织袜并染色,染色剂为阿斯屈拉崇红FBL 200%阳离子染料,染色后烘干袜带进行判色。将 袜带套在判色用判色板上,观测距离为30-40 c m,观察方向垂直于织物表面,逐段观测,将袜带 中最深段与最浅段之间的色差与国标灰样比色卡 对比,然后确定染色均匀度等级。2结果与讨论2.1纺丝温度对
12、纤维截面形貌的影响不同纺丝温度(295,290,285七)下纤维的截 面形貌见图1。从图1可以看出:纺丝温度为295 七时,纤维截面近于圆形,异形截面不明显;纺丝 温度为290七时,纤维截面异形度有所好转,三角 形开始显现;纺丝温度为285弋时,纤维截面呈现 正三角形,且棱角明显。这也说明纺丝温度对于 异形纤维的异形度影响较大,适当降低纺丝温度 利于异形度的提高,但由于熔体喷丝孔的挤出胀 大效应,纺丝温度设置不能过低,温度偏低会造成 第1期刘建立.83 d t ex/72 f细旦异形截面ECDP FDY生产工艺探讨81组件压力升高,也会引起纺丝过程中毛丝和断头 现象的增多;另一方面,纺丝温度偏
13、高不仅会降低 纤维截面异形度,也会造成熔体黏度下降,飘丝增 多。因此在该规格产品纺丝工艺中选择纺丝温度 为285 CC,纺丝状态较为理想,兼顾了异形度及纺 丝状态。图1不同纺丝温度下ECDP FDY的截面形貌Fig.1 Cr o ss sec t io n mo r ph o lo g y o f ECDP FDY a t d iffer en t spin n in g t emper a t ur es2.2拉伸倍数对纺丝状态的影响在ECDP FDY生产过程中,第一热辐(GRJ、第二热辐(GR2)、第三热辐(GR3)三个热辐都起 到加热和拉伸作用,其参数设置影响纤维的各种 其速度较低;GR
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