论文部分内容阅读
摘 要：縫纫线型1.33dtex短纤维原丝是未经牵伸的卷绕丝，卷绕丝的内在质量均匀性决定了原丝的可纺性。本研究通过对影响短纤维原丝品质不匀率的因素分析调整，探讨了改善原丝品质不匀率的一些措施
关键词：不匀性；影响因素；改善措施
1.影响缝纫线型1.33dtex短纤维卷绕丝品质不匀率的根本因素分析
天津石化1.33dtex缝纫线原料采用PET（聚酯熔体），特性黏度0.645±0.008dL/g，熔点>256℃。熔体纺丝法制成的合成纤维，其最终结构除决定于成纤高聚物的本性外，还决定于纺丝、拉伸和热处理等一系列加工条件，而且下道工序的加工条件及结果，又强烈地受前一道工序已形成的丝条的影响。其中，从纺丝得到的结构，即原丝结构，对最终纤维绵结构具有非常重要的影响。卷绕丝结构的形成，是纺丝过程中流变学因素，运动丝线上的传热和高聚物结晶动力学之间相互作用的结果。纤维结构的形成和发展，主要是指纺丝线上高聚物的取向和结晶。原丝在牵伸机和紧张热定型上被拉伸成牵伸丝断头与否，虽然与后加工的工艺设定有关，但是主要还是取决于卷绕丝的自身品质，即取向和结晶。
1.1取向度
纺丝过程中发生取向，是纤维制造中重要的结构形成过程之一。当然，就成品纤维的取向度而言，贡献最大的不是纺丝工序，而是拉伸工序。但纺丝过程中得到的取向度，即所谓预取向度，对拉伸工序的正常操作和成品纤维的取向度有很大影响。在合成纤维生产中，预取向度高，聚合物大分子沿纤维轴向排列整齐，分子间结合紧密，由于已有一定的有序排列，再进一步拉伸，排列的规整度也不会也太大变化，故抗外力拉伸强度大，卷绕丝表现为断裂伸长率小，不易再被拉伸。
1.2结晶度
结晶度是表示聚合物结晶程度的指标，熔体纺丝线上的结晶是控制丝条固化的一个极重要的动力学过程，纺丝线上的结晶对卷绕丝的结构和性质起决定作用，同时对纺丝线上的温度分布和速度分布等又有十分重要的影响。聚合物结晶度高，则分子链之间的氢键及层与层之间的范德华力比较强大，不易被拉伸。
2.改善短纤维卷绕丝不匀率的一些措施
在紡丝过程中都有哪些因素会对结晶和取向产生影响，进而影响卷绕丝的品质不匀率，最终对1.33dtex缝纫线成品丝后加工性能和成品丝品质造成影响，又应该采取怎样的措施进行改善呢？我们从下面几个方面进行探析。
2.1精确控制纺丝温度
纺丝温度是指熔体流出喷丝孔孔道前的温度，与纺丝箱体和熔体温度有关。纺丝温度的高低直接影响到熔体黏度及熔体的流变性能，进而影响到卷绕丝的结构及拉伸性能。熔体温度高可使熔体的流动黏度降低，熔体的均匀性提高，从而使卷绕丝具有较好的均匀性、拉伸性能及较低的取向度。但过高的温度将会使熔体的降解增大，熔体从喷丝孔喷出时升华物增多， 丝条易粘附到喷丝板面， 造成大量的注头丝和浆块，造成纺丝状况恶化。纺丝温度低，熔体黏度大，在喷丝孔的剪切力也增大，因此容易导致熔体破裂而使可纺性变差，异状丝增多，纤维均匀性差，即导致原丝的内在质量不均匀，拉伸性能变差，断头率增大。因此，在熔体不发生降解的前提下，稍高的纺丝温度有利于提高熔体质量均匀性和改善原丝拉伸性能，因而在纺制1.33dtex缝纫线时纺丝温度选择 288 ℃左右。
2.2优化冷却条件
冷却工艺的优化重点在提高原丝内在品质的均匀性，从而提高其拉伸性能。冷却条件包括风温、风速和风湿。1.33 dtex 原丝由于线密度变小，熔体从喷丝板挤出时，熔体细流较 1.56 dtex 原丝脆弱，对流的冲击更加敏感，因此，对冷却工艺的稳定性要求更高。过快的冷却会导致纤维沿径向横截面的皮芯结构和产生卷曲大分子增多。降低风速、提高风温能延缓冷却，以保证初生纤维均匀、缓慢冷却，不仅能稳定纺丝工况，而且能有效提高纤维后拉伸性能。
（1）风速
在其他工艺相同的条件下，根据进行了冷却风速的工艺试验，通过分析不同冷却风速下原丝的断裂伸长率、断裂伸长率 CV 值指标，可以得出如下结论：冷却风速为 2.7 m/s 时，原丝的断裂伸长率比较稳定，波动较小，平均值为 451%CV 值为 9.7%，因此，冷却风速选择为（ 2.7 ±0.1） m/s
（2）风温
冷却风温对初生纤维的成形同样重要。风温过高，将使熔体丝条冷却不充分，从而产生并丝、黏结丝，原丝不匀率上升 风温过低，熔体在喷丝孔处快速冷却，初生纤维径向双折射差异大，可纺性降低，成品丝容易出疵点。经过试验，将风温在原有基础上提高了2 ℃。
2.3调整好组件初始压力和使用周期
纺丝组件的作用一是过滤熔体，去除熔体中可能夹带的机械杂质与凝聚粒子，提高熔体质量，二是使熔体能充分混合， 防止熔体黏度的差异 三是把熔体均匀分配到喷丝板的每一个喷丝孔，形成熔体细流。熔体在一定的组件压力下，通过能产生大幅度压力降的滤层和喷丝孔，在熔体中产生较高的剪切速率，既能改善熔体流变性能，又使熔体温度升高。组件初始压力如果较低，将导致熔体分配不匀，喷丝板两边毛丝、飘丝较多。0提高组件初始压力， 可通过提高组件过滤砂的目数和装入量等途径实现。如果组件使用时间过长，或者熔体含杂质过多，导致组件过滤效果不好，也将导致原丝出丝不匀，断面不匀率增大。因此，根据纺丝状况和后纺生产情况以及质量指标，制定合理的更换周期，到期强制更换。当组件出现漏浆、压力超过工艺值、板面不洁修板无效、堵孔过多等异常时，必须及时更换组件。
2.4应用添加剂
应用添加剂是比较有效的短纤维原丝品质不均率改善途径。随着现代纺织行业的快速发展，各种类型的改性添加剂开始相继被研发出来并运用到实际生产活动中，并取得了令人满意的应用效果。在生产缝纫线型1.33dtex涤纶短纤维的过程中，试验选择在熔体中不添加和加人少量添加剂TiO2：及加入质量分数为0.3%的HB，结果添加少量的添加剂TiO2，由于它的微晶体光折射率与聚合体有较大的差值，依然会影响有光纤维特有的有光特性不加消光剂则有光纤维的加工状态不良而选择特殊的有光纤维添加剂HB，其微晶体有很好的光学特性，与有光纤维熔体的光折射率几乎一致，不会产生消光作用。这是因为添加剂HB是一种经过表面改性的微晶体，表面有高极性的无机特殊涂层，与聚合物能很好地相容，可以改进分散性能且可通过聚合过程嵌人聚醋大分子链中，使纤维的表面结构发生变化，在纤维表面形成峰一谷结构，改善了纤维表面的光滑状态，从而减少摩擦和静电积聚它的微晶体可以降低纤维与导辊的接触，使加工运转稳定。其硬度相对较低，能够减少对设备的磨损，它能很好地起到降低卷绕丝光泽度不匀率的作用，有小地增强卷绕丝整体品质。
3.结束语
控制纺丝速度也是比较有效的改善方法。实验表明，在某一段纺丝速度范围内，原丝品质的不匀率远远好于其它速度范围。因此，在进行正式加工之前，可以采用实验法找出最适宜的纺丝速度。
参考文献：
[1]肖为维.合成纤维改性原理和方法[M].成都： 成都科技大学出版社，2012：34--68
[2]董纪震 罗鸿烈 王庆瑞 曹振林等.合成纤维生产工艺学[M]北京.纺织工业出版社， 1993：200--230
关键词：不匀性；影响因素；改善措施
1.影响缝纫线型1.33dtex短纤维卷绕丝品质不匀率的根本因素分析
天津石化1.33dtex缝纫线原料采用PET（聚酯熔体），特性黏度0.645±0.008dL/g，熔点>256℃。熔体纺丝法制成的合成纤维，其最终结构除决定于成纤高聚物的本性外，还决定于纺丝、拉伸和热处理等一系列加工条件，而且下道工序的加工条件及结果，又强烈地受前一道工序已形成的丝条的影响。其中，从纺丝得到的结构，即原丝结构，对最终纤维绵结构具有非常重要的影响。卷绕丝结构的形成，是纺丝过程中流变学因素，运动丝线上的传热和高聚物结晶动力学之间相互作用的结果。纤维结构的形成和发展，主要是指纺丝线上高聚物的取向和结晶。原丝在牵伸机和紧张热定型上被拉伸成牵伸丝断头与否，虽然与后加工的工艺设定有关，但是主要还是取决于卷绕丝的自身品质，即取向和结晶。
1.1取向度
纺丝过程中发生取向，是纤维制造中重要的结构形成过程之一。当然，就成品纤维的取向度而言，贡献最大的不是纺丝工序，而是拉伸工序。但纺丝过程中得到的取向度，即所谓预取向度，对拉伸工序的正常操作和成品纤维的取向度有很大影响。在合成纤维生产中，预取向度高，聚合物大分子沿纤维轴向排列整齐，分子间结合紧密，由于已有一定的有序排列，再进一步拉伸，排列的规整度也不会也太大变化，故抗外力拉伸强度大，卷绕丝表现为断裂伸长率小，不易再被拉伸。
1.2结晶度
结晶度是表示聚合物结晶程度的指标，熔体纺丝线上的结晶是控制丝条固化的一个极重要的动力学过程，纺丝线上的结晶对卷绕丝的结构和性质起决定作用，同时对纺丝线上的温度分布和速度分布等又有十分重要的影响。聚合物结晶度高，则分子链之间的氢键及层与层之间的范德华力比较强大，不易被拉伸。
2.改善短纤维卷绕丝不匀率的一些措施
在紡丝过程中都有哪些因素会对结晶和取向产生影响，进而影响卷绕丝的品质不匀率，最终对1.33dtex缝纫线成品丝后加工性能和成品丝品质造成影响，又应该采取怎样的措施进行改善呢？我们从下面几个方面进行探析。
2.1精确控制纺丝温度
纺丝温度是指熔体流出喷丝孔孔道前的温度，与纺丝箱体和熔体温度有关。纺丝温度的高低直接影响到熔体黏度及熔体的流变性能，进而影响到卷绕丝的结构及拉伸性能。熔体温度高可使熔体的流动黏度降低，熔体的均匀性提高，从而使卷绕丝具有较好的均匀性、拉伸性能及较低的取向度。但过高的温度将会使熔体的降解增大，熔体从喷丝孔喷出时升华物增多， 丝条易粘附到喷丝板面， 造成大量的注头丝和浆块，造成纺丝状况恶化。纺丝温度低，熔体黏度大，在喷丝孔的剪切力也增大，因此容易导致熔体破裂而使可纺性变差，异状丝增多，纤维均匀性差，即导致原丝的内在质量不均匀，拉伸性能变差，断头率增大。因此，在熔体不发生降解的前提下，稍高的纺丝温度有利于提高熔体质量均匀性和改善原丝拉伸性能，因而在纺制1.33dtex缝纫线时纺丝温度选择 288 ℃左右。
2.2优化冷却条件
冷却工艺的优化重点在提高原丝内在品质的均匀性，从而提高其拉伸性能。冷却条件包括风温、风速和风湿。1.33 dtex 原丝由于线密度变小，熔体从喷丝板挤出时，熔体细流较 1.56 dtex 原丝脆弱，对流的冲击更加敏感，因此，对冷却工艺的稳定性要求更高。过快的冷却会导致纤维沿径向横截面的皮芯结构和产生卷曲大分子增多。降低风速、提高风温能延缓冷却，以保证初生纤维均匀、缓慢冷却，不仅能稳定纺丝工况，而且能有效提高纤维后拉伸性能。
（1）风速
在其他工艺相同的条件下，根据进行了冷却风速的工艺试验，通过分析不同冷却风速下原丝的断裂伸长率、断裂伸长率 CV 值指标，可以得出如下结论：冷却风速为 2.7 m/s 时，原丝的断裂伸长率比较稳定，波动较小，平均值为 451%CV 值为 9.7%，因此，冷却风速选择为（ 2.7 ±0.1） m/s
（2）风温
冷却风温对初生纤维的成形同样重要。风温过高，将使熔体丝条冷却不充分，从而产生并丝、黏结丝，原丝不匀率上升 风温过低，熔体在喷丝孔处快速冷却，初生纤维径向双折射差异大，可纺性降低，成品丝容易出疵点。经过试验，将风温在原有基础上提高了2 ℃。
2.3调整好组件初始压力和使用周期
纺丝组件的作用一是过滤熔体，去除熔体中可能夹带的机械杂质与凝聚粒子，提高熔体质量，二是使熔体能充分混合， 防止熔体黏度的差异 三是把熔体均匀分配到喷丝板的每一个喷丝孔，形成熔体细流。熔体在一定的组件压力下，通过能产生大幅度压力降的滤层和喷丝孔，在熔体中产生较高的剪切速率，既能改善熔体流变性能，又使熔体温度升高。组件初始压力如果较低，将导致熔体分配不匀，喷丝板两边毛丝、飘丝较多。0提高组件初始压力， 可通过提高组件过滤砂的目数和装入量等途径实现。如果组件使用时间过长，或者熔体含杂质过多，导致组件过滤效果不好，也将导致原丝出丝不匀，断面不匀率增大。因此，根据纺丝状况和后纺生产情况以及质量指标，制定合理的更换周期，到期强制更换。当组件出现漏浆、压力超过工艺值、板面不洁修板无效、堵孔过多等异常时，必须及时更换组件。
2.4应用添加剂
应用添加剂是比较有效的短纤维原丝品质不均率改善途径。随着现代纺织行业的快速发展，各种类型的改性添加剂开始相继被研发出来并运用到实际生产活动中，并取得了令人满意的应用效果。在生产缝纫线型1.33dtex涤纶短纤维的过程中，试验选择在熔体中不添加和加人少量添加剂TiO2：及加入质量分数为0.3%的HB，结果添加少量的添加剂TiO2，由于它的微晶体光折射率与聚合体有较大的差值，依然会影响有光纤维特有的有光特性不加消光剂则有光纤维的加工状态不良而选择特殊的有光纤维添加剂HB，其微晶体有很好的光学特性，与有光纤维熔体的光折射率几乎一致，不会产生消光作用。这是因为添加剂HB是一种经过表面改性的微晶体，表面有高极性的无机特殊涂层，与聚合物能很好地相容，可以改进分散性能且可通过聚合过程嵌人聚醋大分子链中，使纤维的表面结构发生变化，在纤维表面形成峰一谷结构，改善了纤维表面的光滑状态，从而减少摩擦和静电积聚它的微晶体可以降低纤维与导辊的接触，使加工运转稳定。其硬度相对较低，能够减少对设备的磨损，它能很好地起到降低卷绕丝光泽度不匀率的作用，有小地增强卷绕丝整体品质。
3.结束语
控制纺丝速度也是比较有效的改善方法。实验表明，在某一段纺丝速度范围内，原丝品质的不匀率远远好于其它速度范围。因此，在进行正式加工之前，可以采用实验法找出最适宜的纺丝速度。
参考文献：
[1]肖为维.合成纤维改性原理和方法[M].成都： 成都科技大学出版社，2012：34--68
[2]董纪震 罗鸿烈 王庆瑞 曹振林等.合成纤维生产工艺学[M]北京.纺织工业出版社， 1993：200--230