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全消光147 dtex/288 f聚酯纤维的生产工艺及性能测试
摘要：采用大有光230 dtex/288 f聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)预取向丝(POY)为原料，制得全消光147 dtex/288 f PET拉伸变形丝(DTY)，考察了加工工艺条件对纤维性能的影响，利用纤维强伸度仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等对纤维的力学性能、外观形貌、热性能等进行了表征。结果表明：研制的全消光PET DTY具有良好的异形截面形状和消光性能。
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舒适性和美观性逐渐成为纺织品消费行为的重要导向，同时也对化纤的品质提出了更高的要求[1]。开发兼具功能性、美观性和舒适性的新型特种纤维是目前化纤行业的研究热点。
光泽是纤维固有的特征之一，光泽的强弱主要是由纤维的形态、横截面结构等决定的。当光线照射到排列整齐的纤维表面时，入射的光线会在一定的角度下进行反射[2-4]。普通化学纤维具有强的光泽，缺乏舒适的视觉效果，常见的改善方法是在纺丝溶液或熔体中加入消光剂，降低纤维透明度。高质量的消光纤维要求消光剂粒子在纤维内部和表面能混合均匀，对纺丝原料和纺丝工艺的要求更高。此外，消光剂的粒径一般较大，使纺丝设备接触部件产生严重磨损，产品易受摩擦，单丝断裂严重，形成毛丝、毛团等，使用时容易断头[5-7]。因此，消光纤维与普通纤维相比，其生产工艺更为复杂，生产成本更高，市售价格也更高。
本文采用大有光230 dtex/288 f聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)预取向丝(POY)为原料，依次经过导丝器、导丝管、第二导丝器、预网络喷嘴、第一喂丝罗拉、止捻器、变形热箱、冷却板、假捻器、第二喂丝罗拉、定形热箱、第三喂丝罗拉、探丝器、上油罗拉、摩擦辊、拉伸变形丝(DTY)卷绕等工序制得轴向漫反射全消光147 dtex/288 f PET DTY，探讨了加工工艺条件对全消光PET DTY结构和性能的影响，为同类型产品的研发、推广提供借鉴价值。
1、试验
1.1 主要原料
230 dtex/288 f大有光PET POY，绍兴山海纺织有限公司生产。
1.2 主要设备和仪器
北京中丽制机工程技术有限公司BZL62假捻变形机，常州凯航干燥有限公司50E热风干燥机，日本JEOL公司JSM-IT200扫描电子显微镜，苏州市电子仪器有限公司YG-061拉伸强力机，上海新纤仪器有限公司XQ-2纤维强伸度仪，瑞士梅特勒公司DSC1差示扫描量热仪。
1.3 工艺流程
采用大有光PET POY，通过假捻变形机设定特殊的加捻工艺参数，获得具有轴向漫反射全消光的DTY，其加捻变形工艺流程示意图见图1。
1.4 纤维主要性能测试
1.4.1 纤维形貌
采用扫描电子显微镜对纤维的形貌进行表征，加速电压为10 kV。
图1 加捻变形工艺流程示意图
1—大有光PET POY;2—导丝器；3—导丝管；4—第二导丝器；5—预网络喷嘴；6—第一喂丝罗拉；7—止捻器；8—变形热箱；9—冷却板；10—假捻器；11—第二喂丝罗拉；12—定形热箱；13—第三喂丝罗拉；14—探丝器；15—上油罗拉；16—摩擦辊；17—DTY卷绕成型
1.4.2 热性能
采用差示扫描量热仪对纤维的热性能进行测试，起始温度为50℃，终止温度为350℃，升、降温速率均为10 K/min，气体为普通N2。
1.4.3 力学性能
按照GB/T 3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》，采用拉伸强力机测试纤维的力学性能。测试条件：隔距长度为50 cm，预张力为0.05 cN/dtex，拉伸速度为200 mm/min，测试15个数据取其平均值。
1.4.4 光泽度
根据GB/T 8686—1988《织物光泽测试方法》测定纤维的光泽度。
2、结果与讨论
2.1 加工工艺对纤维性能的影响
2.1.1 加工速度
POY纤维的质量和加弹设备的机械速度参数直接影响DTY的加工速度。详细考察了加工速度对解捻张力不匀率(CV)值的影响，试验结果如表1所示。在丝的加工过程中，加工速度过高，假捻张力不稳定，丝条与导丝器之间的磨损增加，僵丝和毛丝的现象加剧。根据试验结果可知，加工速度小于650 m/min时，生产较为稳定。
2.1.2 拉伸倍率
在纤维的加弹加工中，拉伸倍率对生产稳定性影响明显，是一个关键的工艺参数。本文详细考察了拉伸倍率对纤维性能的影响。随着拉伸倍率的增加，在应力诱导下纤维的结晶度提高，假捻张力稳定性增加，紧点和僵丝等疵点减少。但拉伸倍率过大，易产生毛丝，丝路产生毛絮。结合本试验中的情况，在加工过程中为减少毛丝、断头的情况，拉伸倍率选定为1.6倍。
表1 加工速度对解捻张力CV值的影响情况
2.1.3 D/Y
D/Y是指摩擦盘的表面速度与丝条离开假捻器的速度之比[6]。详细考察了D/Y对纤维性能的影响，试验结果如表2所示。随着D/Y的增加，毛丝现象减少，然而，摩擦盘的转速增大，张力的稳定性下降。因此，在加工过程中，D/Y应控制在1.8～2.0之间较好。
表2 D/Y对纤维性能的影响
2.1.4 热箱温度
在加工过程中，热箱温度也是影响纤维性能的一个比较重要的指标。变形热箱用来给纤维提供拉伸变形所需热量，直接影响着纤维的卷曲收缩率和染色均匀性。由表3结果可知，提高变形热箱温度导致卷曲收缩率增加。这归因于升高变形温度，提供了充足的纤维变形所需的热量，更加充分实现假捻变形。另外，升高变形温度，纤维塑性会增加，提高了弹性，使纤维手感丰满[7-8]。
表3 变形热箱温度对DTY卷曲收缩率的影响情况
定形热箱用来给加弹后纤维的热定形提供热量，使大分子产生松弛，消除纤维因拉伸而产生的内应力，减小残余扭矩，提高纤维尺寸的稳定性，直接影响纤维的沸水收缩率、卷曲收缩率和染色均匀性[8]。从表4结果可知，提高纤维定形温度，热定形效果变好，卷曲收缩率变小。这种现象归因于定形热量越充足，纤维的内应力消除越完全，从而卷曲收缩率变小。在加工过程中，变形热箱温度选择为180℃，定形热箱温度选择为150℃较为适宜。
表4 定形热箱温度对DTY卷曲收缩率的影响情况
2.2 性能测试结果与讨论
2.2.1 形貌表征
采用扫描电子显微镜对147 dtex/288 f PET DTY的横截面形态进行观察，结果如图2所示。由图2可知，147 dtex/288 f PET DTY具有良好的异形截面形状。
图2 147 dtex/288 f PET DTY的横截面形貌
2.2.2 热性能
图3为147 dtex/288 f PET DTY的DSC曲线，从图3可知，DTY的熔融温度为252.6℃。
图3 147 dtex/288 f PET DTY的DSC曲线
2.2.3 力学性能
由表5可知，147 dtex/288 f PET DTY的断裂强度较大，断裂伸长率较低。
表5 147 dtex/288 f PET DTY的力学性能
2.2.4 光泽度
分别以全消光147 dtex/288 f PET DTY和同规格的常规纤维为原料纺成雪尼尔纱，并且织成同规格的面料，如图4所示，根据光泽度测试结果可知，全消光PET DTY制得的面料比同规格的常规纤维制得面料的光泽度下降了20%，消光效果良好。
图4 常规纤维(a)和全消光147 dtex/288 f PET DTY(b)为原料织成的面料
3、结语
(1)本研究采用230 dtex/288 f大有光PET POY为原料，经特殊的DTY加工工序制得了全消光147 dtex/288 f PET DTY。详细考察了DTY加工中影响纤维性能的工艺条件，确定了最优的工艺参数：变形热箱温度为180℃，定形热箱温度为150℃，D/Y控制在1.8～2.0，拉伸倍率选定为1.6倍，加工速度低于650 m/min。
(2)根据GB/T 8686—1988测定纤维的光泽度，全消光147 dtex/288 f PET DTY制得的面料比同规格的常规纤维制得面料的光泽度下降了20%，消光效果良好。
参考文献:
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基金资助:绍兴市柯桥区产业关键技术攻关项目(2022JBGS111);
文章来源:宋成智,李萍,缪宏超,等.全消光147 dtex/288 f聚酯纤维的生产工艺及性能测试[J].合成纤维,2024,53(08):14-17.
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2024-08-15我要评论
期刊名称：合成纤维
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主管单位：上海市纺织控股(集团)公司
主办单位：上海市合成纤维研究所
出版地方：上海
专业分类：化工
国际刊号：1001-7054
国内刊号：31-1361/TQ
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创刊时间：1970年
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2024-08-15
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