直纺黑色涤纶短纤维生产工艺探讨

直纺黑色涤纶短纤维生产工艺探讨

涤纶纤维作为一种重要的纺织原料，因其性能优异,应用日益广泛。但随着市场竞争日趋激烈，常规涤纶产品的利润空间越来越小，促使差别化涤纶纤维的开发不断升温。用户为了生产出高档次、不同风格的后道产品，对不同线密度产品以及其它差别化产品的需求明显增加。黑色涤纶短纤维在后道工序中不需要染色处理，既降低了生产成本，又没有环境污染，越来越受到广大织造厂家的青睐。黑色涤纶短纤维越来越多地取代各种普通涤纶短纤维高温高压染色而用于织物生产中。生产黑色涤纶短纤维是一项新技术，其工艺参数的设定因添加含炭黑母粒而不同于普通涤纶短纤维。宁波康鑫化纤股份有限公司纺丝部短丝车间，通过在直纺短纤线上进行技术改造，添加螺杆挤压机，母粒熔体计量泵和高效静态混合器等设备，在线添加黑色母粒熔体，生产特黑涤纶短纤维。该产品既保持了涤沦短纤维本身的特点，又避免了因后道染色而造成的对涤纶短纤维性能的损伤。用这些产品制作的纺织产品色泽均一、不易掉色，既美观，又舒适、耐久。

1、 试制开发 1.1 生产设备

真空转鼓干燥机，余姚压力容器厂产 纺丝机，上海二纺机股份公司产 母粒熔计量泵，郑州沃华机械产 高效静态混合器，苏州中泰产

涤纶短纤维后处理机，上海太平洋机电责任公司 1.2 主要原辅材料

熔体：聚酯装置直接酯化缩聚反应通过管道送过来的聚酯熔体，熔体粘度0.630dL/g,熔点260℃

母粒：常州海虹共享塑料有限公司生产的黑色母粒 油剂：德国双S公司生产的P40和TD18油剂 1.3 工艺流程及参数 1.3.1 工艺流程

黑色母粒干燥→螺杆挤压机→熔体过滤器→母粒熔体添加装置计量→静态混合器→纺丝箱体→计量泵→喷丝板组件→环吹冷却上油→卷绕→往复落桶→集束→导丝机→浸油槽→第一牵伸机→水浴牵伸槽→第二牵伸机→蒸汽加热箱→紧张热定型机→喷淋上油冷却→第三牵伸机→叠丝机→三辊机→张力辊→卷曲蒸汽加热箱一卷曲机→松弛定型机→切断→打包机

1.3.2 主要工艺参数 母粒干燥温度：140℃ 母粒干燥时间：8小时 母粒添加量：8~10% 纺丝温度：275~278℃

纺丝速度：1100~1200m/min 牵伸水浴槽温度：62~68℃ 定型温度：180℃

2、结果与讨论 2.1 前纺工艺控制

2.1.1 干燥工艺条件控制

黑色母粒的含水多少直接影响涤纶短纤维的可纺性。若含水率高，母粒切片在熔融过程中水解严重，使高聚物分子质量显著下降而大大降低所得纤维的质量；此外，还会造成纺丝断头率增加，严重时使纺丝无法进行。因此，要求黑色母粒干切片含水在质量分数为50ppm以下，由于黑色母粒是由炭黑、载体和分散剂组成，熔点较低，其干燥温度不能太高，否则会在螺杆挤压机中过早地软化粘结引起“环结”现象，无法下料，一般将温度控制在140℃左右。为将黑色母粒含水控制在规定范围内，保证正常纺丝，适当增加了母粒干燥时间。

2.1.2 纺丝工艺设定

纺丝工艺设定最主要的是纺丝温度的设定，它与纤维的可纺性能、后牵伸的顺利以及成品纤维的质量相关，直接影响到涤纶短纤维的生产。纺丝温度过高时，熔体粘度很低，容易使丝条粘附在喷丝板表面，同时易造成熔体热降解，形成大量的注头和浆块；而纺丝温度过低时，熔体粘度高，熔体在喷丝孔中剪切力增加，会造成熔体破裂，纺丝困难，纤维均匀性差。纺丝温度与EYS1．5呈正相关，与熔体粘度呈负相关。

纺丝工艺设定的正确与否，可从原丝EYS1．5值的大小上反映出来。EYS1．5(倍半伸长率)是指原丝拉伸曲线上应力为原丝屈服点应力1．5倍时的应变率。它反映了纤维分子的排列与取向，是监测原丝质量的一个关键指标，它是用来了解纺丝温度等工艺状态的指标，根据其变化的范围可以判断纺丝工艺的稳定与否，对于确定纺丝工艺的调整方向具有重要意义。其值决定于分子质量和纺丝工艺条 件，直接影响后纺牵伸性能。EYS1．5过大导致后纺拉伸不充分，成品丝卷曲展现不充分，断裂伸长率过大；过小导致后纺可拉伸倍数减小，从而造成过度拉 伸，后纺断头、缠辊增多。黑色母粒的粘度一般都比常规PET切片粘度低，由于色母粒的加入，使纤维大分子中含有无机小分子，影响了高聚物的分子问吸引力，从而影响了大分子的规整性，一定程度上稀释了高分子熔体，使熔体表观粘度下降。因此，生产有色涤纶短纤维时，必须适当降低纺丝温度，以缓解熔体的降解，提高熔体的表观粘度，适当减小原丝EYS1．5值，改善可纺性。

2.2 后纺工艺控制

2.2.1 牵伸浴槽温度的选择

由于纤维的第一段拉伸发生在牵伸浴槽内，因而牵伸油浴的作用非常重要。它能将丝束加热到玻璃化转变温度以上进行拉伸，并及时带走丝束内部产生的拉伸热以稳定拉伸点。在牵伸温度低于(玻璃化转变温度)时，会产生较大的拉伸应力，毛丝、未拉伸丝增加，拉伸丝质量不均匀；但温度过高时，易发生流动变形，拉伸丝的结晶度、取向度都很低，力学性质差。因此，选择合适的牵伸温度，有利 于提高成品纤维的结晶度，发挥原丝潜在的卷曲性，从而达到提高产品质量的目的。由于黑色母粒中炭黑的存在，为纤维的结晶提供了大量的晶核，但同时也使纤维的规整排列有所下降，使形成晶核结构难度增大，大分子间距增大，引力减小，玻璃化转变温度下降，母粒添加量越多，玻璃化转变温度就越低。因此生产有色涤纶短纤维时，牵伸浴槽温度应低于普通涤纶短纤维的浴槽温度，且要根据有色涤纶短纤维中色母粒添加量以及色母粒品种的不同而有所不同。所设定的浴槽温度，各品种有色涤纶短纤维牵伸状态良好，拉伸充分。

2.2.2 第三牵伸机和紧张热定型机的表面温度控制

紧张热定型机除了与第二牵伸机配合完成第二段拉伸外，还起了干燥、加热和热定型的作用。紧张热定型是纤维在张力作用下进行的热定型，纤维内部大分子进一步沿纤维轴方向排列整齐，使纤维取向度增大，从而有利于纤维断裂强度和10％定伸长强度的提高，也能提高纤维的尺寸稳定性和染色性能。紧张热定型机的辊面温度，是采用在辊筒内通入饱和中压蒸汽，对丝片进行间接加热。实际生产中是通过控制各加热辊内的蒸汽压力来控制各加热辊的表面温度的，定型温度一般要大于 (玻璃化转变温度)，小于 (熔点温度)。黑色丝的生产由于黑色母粒的加入，要比普通涤纶短纤维稍低，因此，紧张热定型机的表面温度要比普通高强低伸型涤纶短纤维生产时低一点。

2.2.3 黑色母粒对熔体过滤器使用周期的影响

由于黑色母粒中含有炭黑，在纺丝条件下与成纤聚酯不相容，易堵塞过滤网或喷丝孔，使熔体过滤器前后压差及组件压力较普通涤纶短纤维上升快，导致组件和过滤器的使用周期缩短。熔体过滤器的使用周期与黑色母粒中炭黑的物理特性，含杂质多少，黑母粒添加量，产品线密度有关，母粒添加量越多，产品线密度越大，色母粒中含杂质越多，熔体过滤器的使用周期就短，反之则长。在实际生产中为延长熔体过滤器的使用周期，在过滤网层数不减的情况下，通过降低过滤器滤芯的精度，将其过滤孔隙从40um增加到90um,取得了较好的效果。

2.3 质量分析

与普通涤纶短纤维相比，黑色涤纶短纤维的断裂强度略有下降，断裂伸长率稍有上升，这是由于黑色母粒的加入，无机物炭黑起了稀释作用，使得大分子间的距离加大，作用力减小，分子链的运动变易。从成品纤维物理指标测试数据看， 黑色涤纶短纤维的各项成品质量指标均较理想，都在控制范围内，且成品在后道工序的使用中，用户反映良好。

3、结论

a)熔体粘度是影响黑色涤纶短纤维生产稳定运行的关键指标之一，降低干切片含水率，可提高纤维的可纺性。

b)生产黑色丝时，黑色母粒的加入使熔体过滤器的使用周期比生产常规丝短，通过降低过滤器滤芯的精度可延长熔体过滤器的使用周期。 C)由于色母粒的加入，纺丝温度、牵伸浴槽温度以及紧张热定型机温度的设定比普通涤纶短纤维要低。

d)EYS1．5是判断纺丝工艺的稳定与否、确定纺丝工艺调整方向和幅度的重要依据。

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