熔体直纺51 dtex/72 f超细旦POY生产工艺

化琳， 江海华

(1.江苏申久化纤有限公司，江苏 苏州 215428;2.中国纺织工业联合会，北京 100027)

0 前言

涤纶分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维、极细纤维。常规纤维单丝线密度为1.4～7 dtex；细旦纤维单丝线密度为0.55～1.3 dtex，主要用于仿真丝类的轻薄型和中厚型织物；超细纤维单丝线密度为0.11～0.55 dtex，主要用于高密度防水透气织物和人造皮革、珊瑚绒等；极细纤维单丝线密度为0.11 dtex以下，可通过海岛纺丝法生产人造皮革和医学滤材等特殊领域。

本文采用熔体直纺工艺路线生产涤纶超细旦POY，主要对纺丝温度、喷丝板的选择、组件压力、环境风条件、集束位置、纺丝速度等工艺条件进行探讨，成功开发出51 dtex/72f超细旦POY，单丝线密度达到0.70 dtex/f。

1 原料

所有的PET熔体性能如下：

特性黏度：(0.680±0.005)dL·g

端羧基含量：(30±4)mol/t

二甘醇含量：(0.9±0.15)%

熔点：(258±2)℃

2 主要设备及检测仪器

纺丝设备：oerlikon barmag公司环吹风机。

卷绕设备：德国巴马格ACW4T—1500/10型卷绕机。

检测设备：江苏常州YG023B-强伸仪、瑞士Uster公司UESTER TESTER 4型条干仪；热应力测试仪(LAWSON HEMPHILL)；含油测试仪(英国牛津MQQ7020)；德国MHA-A5型风压仪(量程0～5 mbar)；德国SCHMIDT公司ET2型张力仪。

3 工艺流程

PET熔体→熔体输送→增压泵→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→环吹风冷却→集束上油→纺丝导丝钩→卷绕第一导丝盘→网络器→第二导丝盘→卷绕→检验→包装

4 纺丝工艺

4.1 纺丝温度

管道温度：因细旦丝熔体流量小，熔体在管道内停留时间长，所以管道温度不能太高，否则会增加熔体降解，出现飘丝、断头等现象，影响可纺性；管道温度过低会影响熔体流动性能，因此适当的管道温度可以降低熔体的表观黏度，改善熔体的流动性，获得良好的可纺性。

箱体温度：由于生产该品种细旦丝所用喷丝板孔径较小，单孔喷出量较小，喷丝孔的剪切速率增加，适当提高箱体温度可以降低熔体的表观黏度，改善熔体在喷丝孔的流动性，减少弹性能的积累，同时纺丝箱体温度提高，使丝束冷却变缓，纺丝张力降低，但是箱体温度也不应过高，过高会造成熔体降解，在适当的温度条件下同时通过提高组件压力，利用熔体通过组件产生的温升，可改善熔体流变性，提高可纺性。

大量的试验表明，箱体温度控制在290～300 ℃生产较稳定。

4.2 组件

组件是纺丝的“心脏”，组件的作用是将计量泵送来的熔体进行最终过滤，混合均匀后分配到每个喷丝孔中，形成均匀的细流。

4.2.1 喷丝板的选用

喷丝板的选用是细旦丝生产的关键，选用不当会造成生产状况的不稳定、断头多、消耗增加，产品质量难以控制。在选择喷丝板孔径时主要考虑剪切速率和喷丝头的拉伸倍数两个因素，那么选择喷丝板的孔径一般为0.18～0.14 mm，长径比2～4较为合适(选择长径比的原则：熔体在孔道中的停留时间必须大于高聚物的松弛时间，还要考虑喷丝板加工技术的可行性和实际清洗条件)。

4.2.2 组件压力

喷丝板孔径在一定的条件下，要达到一定的剪切速率，可以适当提高组件压力，组件内的机械能转化为热能，较高的组件压力可以瞬间达到纺丝所需的温度，不仅可减少热降解，而且还能降低熔体的表观黏度，改善熔体的流动性，减小熔体的膨化效应，有利生产和后加工。相反，熔体管道较长，熔体在输送的过程中有降解，箱体温度达不到适宜温度，熔体在喷丝板的流动性差，膨化效应大，易造成熔体破裂，或者造成线密度不均、粘板等，不利于纺丝。目前该品种的组件压力在17 MPa左右。

4.3 环吹风条件

超细旦纤维的生产工艺中，冷却成型的条件是影响纤维内在结构和后拉伸产品品质的关键参数。由于该品种单丝线密度小，散热快，易冷却，生产中若风压过大或风温过低都会形成急冷却。风压过大，丝条抖动严重，拉伸应力增加，容易造成单丝断裂形成飘丝，影响可纺性。风压过低丝条在风筒内整体晃动明显，凝固点不均，导致条干变大，纺丝断头率也增加。条干指标最能反映出纤维的内在结构是否均匀，是涤纶产品的一个重要指标，是内在物理性能指标的集中反映。试验结果表明，环吹风风压在15～20 Pa时产品的条干好。

4.4 集束位置

适宜的集束位置既能保证丝束均匀冷却，又可减少丝条与空气的摩擦阻力，减轻丝束在凝固成型区的撞击，起到降低条干不匀率的作用。因该品种单丝线密度较小，在出风筒时丝束容易抖动，为保证产品品质应减小丝束的抖动。试验结果表明，集束位置在700～800 mm。

4.5 纺丝速度

纺丝速度主要决定纤维的取向、伸长和纺丝张力等。由于卷绕速度与力学性能之间的关系，纺丝速度决定了产品的产量和强伸度。较高的纺丝速度虽然利于产量的提高，但会造成剩余伸长变小，可拉伸范围较小，后拉伸倍数较小，后拉伸过程中容易产生毛丝现象，加弹速度提不上来，需要降低POY卷绕速度到合适范围内，提高POY剩余伸长，才能满足加工需求；但是纺丝速度过低，POY产量低，确定纺速需从纺丝和加弹综合效益考虑。通过实验测试以及客户加工小样综合分析，该品种细旦涤纶长丝的卷绕速度控制在2 400～2 500 m/min较为合理，可获得较好的断裂强伸度和满足后加工生产。

5 产品后加工优化工艺及产品管理

5.1 优化工艺时间记录

2019年4月23日，规格54/72小样在L10-34#纺位上机试验，打样1 kg×20锭供客户上机试用。

5月15日，根据客户要求，线密度(纤度)中心值定为51 dtex，上机一个区。申请批号***，规格51/72，纤度中心值51 dtex，定重12 kg。

5月31日，客户反馈加工中间断头偏多，工艺优化纺丝速度，提高断裂强伸度。

5月31日，车间值班长以上管理人员讨论制定了《关于提升51/72产品质量的精细化管理规定》，以明确周期性作业、周期性检测、班组规范操作，锭位管理等要求和目标。

7月18日，客户反馈底层小卷存在加工DTY染色异常的现象。通过分析，班组周期清板后组件板面温度低，导致底层小卷物性未达标。因此为了满足客户需求，补充规定班组凡清板后第1落必须切1 kg小卷。

7月20日，客户反馈DTY有断裂毛丝，有静电现象。工艺进行优化含油率，提满足客户需求。

5.2 纺丝生产情况及物性指标(表)

2019年6月份，优等率为95.4%。

2019年7月份至今，优等率92.0%(因要求清板后第1落必须切1 kg小卷)，目前仍在工艺优化阶段。

表 51/72物性指标

生产工艺通过不断优化，以及车间管理的不断精细化、标准化。产品现已批量生产，同时得到了客户的认可。

6 总结

(1)采用纺丝温度290～300 ℃，能够保证生产稳定及产品品质。

(2)采用环境风风压15～20 Pa，油架高度700～800 mm时冷却效果较好，条干最佳。

(3)采用纺丝速度2 400～2 500 m/min，含油率为0.45%～0.50%时适宜生产，同时满足后加工需求。

(4)紧紧围绕着公司的“消缺陷、一丝不苟，树品牌、卷卷皆优”的质量方针。通过此次超细旦纤维的开发，批量生产，最后令客户满意。这不仅使班组在日常操作、锭位管理上更精细化、标准化，在思想上得到统一，操作上得到规范；同时工艺人员在工艺技术上得到提升，工艺日常锭位管理、物性管控也得以加强。