切片纺生产工艺探讨

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目前大众对于服饰面料的舒适性要求较高，同时在保证舒适的前提下又要求美观，因此很多面料中开始加入弹性纤维来实现这一目的。聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutyleneterephthalatefibre,PBT)，是由高纯度对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1,4-丁二醇酯缩聚后的线性聚合物经熔融纺丝制得的纤维，属于聚酯纤维的一种。PBT纤维在20世纪70年代被成功研发。伴随着合成纤维差别化的不断发展，PBT作为纤维的使用价值逐步被人们所认识。PBT纤维具有与聚酰胺6(PA6)相似的亚甲基链段，同时也具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的苯环和酯键，因此具有良好的伸长弹性回复率和柔软易染色的特点，其制成品手感柔软，吸湿性、耐磨性和纤维卷曲性好，拉伸弹性和压缩弹性极好，主要用于后道加工生产高弹性产品，具有广泛的市场和良好的经济效益。PBT纤维已经成为差别化纤维中极具发展前景的纤维之一。本文在传统PET设备上进行适当改造，探讨了PBT预取向丝生产的优化工艺。

1生产原料及设备

1.1原料。国产PBT聚酯切片，中国石化仪征化纤有限责任公司生产。日本竹本油脂株式会社2169专用油剂，油剂质量分数12%。1.2主要设备及测试仪器。北京中丽160型螺杆挤压机，上海金纬1380全自动卷绕机，桐昆集团自主研发的升降式导盘装置。常州双固纺织仪器厂有限公司生产的YG023A全自动单纱强力机，常州市双固纺织有限公司生产的YG086C缕纱测长仪，瑞士梅特勒-托利多公司生产的PL403电子天平，陕西长岭纺织机电科技有限公司生产的条干测试仪。1.3生产工艺流程。切片输送→干燥→螺杆挤压→计量泵→纺丝→侧吹风冷却→丝束上油→卷绕成型→外观检验→物理指标检测→成品分等→装箱打包→产品销售出厂。

2结果与讨论

2.1生产思路。PBT切片与PET切片内在性质有所不同，采用PET已有的装备配置和工艺参数设置是不可能实现PBT纤维的顺利生产的。想在传统的PET生产设备上成功生产出PBT纤维，就必须先解决：①如何保证PBT纤维大分子的柔性、弹性；②解决切片玻璃化、结晶过早的问题；③纺丝时熔体温度低造成组件温度偏低；④熔体分布均匀性等问题。这需要对生产设备和生产工艺进行改良和创新。2.2加工工艺的选择。2.2.1主要工艺参数。(见表1)2.2.2干燥工艺的合理选择。PBT切片与PET切片由于内在性质的不同，采用一般的PET结晶和干燥温度会造成纤维大分子链硬化，影响最终产品品质。文献[1]指出：由于PBT大分子基本链结上的柔性部分比较强，因而使PBT纤维的熔点和玻璃化温度较普通PET纤维的低。因此为了保证PBT纤维大分子链的柔性和弹性，我们采用了较低的结晶温度(110℃)及较低的干燥温度(130℃)，从而保证了PBT预取向丝的伸长特性。2.2.3熔融纺丝温度的合理选择。PBT切片在熔融后具有比PET切片更低的玻璃化温度、结晶温度及更快的结晶速度。这主要是因为PBT具有的亚甲基比PET更长，故在纺丝温度的设计上必须予以考虑。经过多次摸索试验，将纺丝温度设定为：螺杆一区252℃、二区253℃、三区256℃、四区260℃、五区263℃。2.2.4冷却工艺的合理制定。由于PBT初生纤维的结晶远大于PET初生纤维，冷却工艺直接影响了丝束的应力分布、结晶取向和微观结构甚至是丝束内在条干的均匀度，因此对于冷却工艺的选择需要考虑这一点。而冷却工艺的关键点是如何确定丝束的冷却位置和冷却风速及风温。经过摸索和试验，最终冷却工艺确定为：冷却风速0.5m/s，风温28℃，集束板位置位于受风区78cm处，大大提高了丝束的集束性和冷却效果，保证了产品的内在品质。2.2.5卷绕成型工艺的合理选择PBT预取向丝由于存在一定的弹性，在卷绕成型时很容易出现丝饼成型问题，主要表现在丝饼端面不平、侧面有凸肚等现象。这种情况不但影响了外观检验的达标率，而且在运输过程中容易造成丝饼与包装材料摩擦，引起丝束内在性能变化，影响产品质量，同时由于不良的成型造成丝束间的压覆，导致后道加工时断头数量增加。为了避免上述情况，保证丝饼成型正常，我们采用了涤纶长丝生产过程中便于升头的导盘装置，同时将丝饼的成型角由5.7°调整为7.1°，大大减少了成型不良丝饼的数量。PBT预取向丝卷绕时的卷绕张力决定了丝饼成型的好坏，是后道加工退卷顺利的关键。卷绕张力过大容易造成丝饼偏硬，退卷时丝束重叠，不易退卷；张力过小又容易造成丝饼塌边。在PBT预取向丝的生产过程中，通过摸索和试验，最终将卷绕张力由0.06N调整为0.03N，保证了丝饼成型正常，减少了后道加工退卷丝饼的概率，同时在PBT预取向丝的生产过程中对组件的压力进行了调整，大大减少了毛丝的数量(见表2)。2.3设备的选择和改造2.3.1喷丝板的合理选择。为了更好地实现丝束的冷却，传统的圆孔形喷丝板由于丝束密集，冷却风无法顺利地吹拂每一束丝，容易造成丝束冷却不均，因此PBT预取向丝在生产时采用的是一板多饼的方式，所用喷丝板为双槽式喷丝板或三槽式喷丝板，通过喷丝板中开设分隔通风槽，分别采用一板三饼、一板四饼的方式进行生产，增加了冷却风的通过率，提升了丝束的冷却效果，保证了产品内在品质的稳定。2.3.2纺丝组件的合理选择。一般预取向丝生产是通过常规组件和喷丝板进行熔体的分配，在一板三饼、一板四饼喷丝板进行纺丝时，往往会出现由于熔体分配不均而导致产品的线密度不均匀的情况。文献[2]指出，若组件内部熔体分配不均，会造成两个丝饼线密度差异较大。因此在PBT预取向丝的生产过程中采用了DIO组件，通过计量泵的控制来确保熔体的分配，即熔体进入计量泵后通过管道将平均分配好的熔体注入喷丝板，使得一板三饼、一板四饼喷丝板在生产时熔体能够得到平均的分配，保证了产品线密度的均匀性。

3产品质量检验及包装

在成品丝检验过程中，严格执行“三面检查”的方式，即在标准光源下，由外观工对丝饼的上端面、下端面和侧面进行检查，杜绝不良丝的混入，确保产品的质量稳定。PBT预取向丝的销售一般采用大包装，原来采用每只9kg的丝饼，装箱后丝饼间空隙较大，在运输过程中丝饼极易发生晃动，造成整件丝倒塌。经过研究，现在将丝饼的质量增加到9.5kg(如果单筒质量再增加就会造成成型不良和后道退卷问题)，减少了丝饼间的间隙，大大增加了运输过程中整件丝的稳定性，同时大大节约了包装成本，减少了泡沫板、缠绕膜的使用量，减少了固体废弃物的产生(见表3)。

4生产环境温湿度控制

由于切片纺企业硬件条件的限制，我们在产品生产时无法做到恒温恒湿，而温度的波动对产品的内在质量带来了隐患，因此需要通过人为的调控来达到稳定环境温度的目的。经过摸索发现，当温度在(38±5)℃时产品的质量是最为稳定的，因此车间设有专人对卷绕间环境温度进行监测，以便及时调整，减少因气候、季节的变化而出现的温度波动。5结语(1)110℃低温结晶、130℃低温干燥可以保证PBT纤维分子的柔性和弹性，从而保证了PBT纤维良好的弹性，并且弹性耐久性和稳定性好。(2)较低的纺丝温度(263℃)满足了PBT切片玻璃化温度、结晶温度低和结晶速度快的要求。同时在纺丝箱体上加装保温设施，又保证了纺丝停位过程中组件温度不会偏低，提升了产品的满卷率，降低了废丝的产出。(3)冷却风风速0.5m/s，集束板位置设置在受风区78cm处，这样的冷却工艺设定保证了丝束的集束性和条干的均匀性。(4)PBT纤维生产采用一板三饼和一板四饼的方式，喷丝板中的分隔通风槽增加了冷却风的通过率，提升了丝束的冷却效果。同时为了保证丝饼间线密度的均匀性，采用DIO组件进行喷丝板中熔体量的控制，使得熔体分配均匀，丝饼间线密度均匀。

参考文献

[1]邢声远弹性好易染色的PBT纤维[J].北京纺织,2000(3):58-59.

[2]余晓华.75dtex/24f双头纺PBT预取向丝生产工艺探讨[J].纺织导报,2008(4):60-61.

作者:李国元 汪一栋 俞 洋 陆晓丽 单位:桐昆集团股份有限公司