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1、中空三维卷曲涤纶短纤生产工艺与产品用中空三维卷曲涤纶短纤生产工艺与产品用途的比较途的比较第 l 期1995 年 3 月广东化纤Gtzangdor,$CbemjcFibs“中空三维卷曲涤纶短纤生产工艺与产品用途的比较练洁茹,一7;2?26由不同卷曲机理而形成的钎维性能厦其在作喷腔棉无纺布原料的实际应用中所显示的己,黜曲利形象 Z-甲关键词;中空三维卷曲不对称拎却复占法热管变形膨拴性f,的主要原料就是三维卷曲中空涤绀短纤维.;,1l 前言涤纶是化学纤维中最常见,产量最高,发展最快的一个品种,它之所以能快速发展是与其优异的性能以及新技术,新产品的开发紧密相关的.我们这里所讨论的中空三维卷曲涤纶短纤是
2、八十年代涤纶新产品中的骄子之一,其优异的保温,卷曲性能已为世人所瞩且.中空三维卷曲涤纶短纤是差别化纤维中的一种,该纤维除播轴向平行方向有园弧形波外,还以纤维为中心,卷曲波作 360 度螺旋旋转,使纤维占有三度空间,加之工艺特殊,可使之具有潜在卷曲性能,卷曲牢度颇高.该纤维具有良好的膨松性和弹性,保温好,可替代天然纤维,又兼有化纤不霉不蛀的特点,因此是作防寒衣.床上用品,人造毛皮,装饰品及仿毛呢的极好材料,同时它也是非织造布的重要原料.无纺布是世界纺织行业新的一门工业,发展极为迅速,我省则是中国无纺布工业最为发达的地区,而在产品中占大部分的喷胶棉及近两年发展起来的无胶棉,仿丝棉其有使用质量上乘的
3、原料.才可保证产品永久保持膨松性.我省生产的棉衣,踏花被等大部分出口到美国等地,而随着国内生活水平的提高,人们对这种高档新型的床上用品,服装等的需求量不断增长,也就是说对三维卷曲中空涤纶短纤系列产品的需求是迫切的.但是我省且前没有此种纤维的生产,主要依靠从国外,省外进口,生产很是被动.在此介绍国外几种生产中空三维卷曲纤维的方法以供参考.2 三种不同纺丝工艺的简介2.1 不对称冷却纺丝法此法是采用单组分单螺杆,经中空喷丝板,用不对称急冷法使纤维内在应力不等而出现潜在的三维卷曲.该法是在纺普通短丝的基础上,对侧吹风系统进行改进井在相应工艺上进行调整,而后处理设备无大改动.因为这种方法的设备投资省,
4、工艺相对简单,所以我国且前的中空三维卷曲纤维多用此法生产.,7r7,9广东化纤GuandongCmJenlFitw第 1 期l995 年 3 月下面简单介绍其生产工序及产生潜在三维卷曲的原理.首先介绍其生产工序:切片干燥一一纺丝料斗一一纺丝螺杆一一熔体过滤器一一静态混合器一一纺丝箱体一一纺丝泵一一喷丝板一一立即进入急冷室一一上油一一集束一一卷绕一一摆丝落筒一一盛丝筒.至此,生产出了未牵伸丝,以上为第一步纺丝工序.然后进入第二步后处理工序;盛丝筒中未牵伸丝一一送丝机一一梳理一一经冷水浴槽一一拉伸(伴加热)一一续拉一一分丝叠丝一一卷监机一一冷却输送一一切断一一热定型一一传风打包.由以上生产工序可看
5、出.这种生产中空三维卷曲涤纶短纤的生产方法与生产普通短纤的方法几乎完全一样.所不同的只在纺丝段的“急玲室“及后处理的.卷哇拄机“两处.纺丝段的急冷工艺正是使纤维产生潜在三维卷曲的拄术关键,而卷曲机只对普通短纤的卷监起作用,在生产中空三维卷曲短纤时只起传送带的作用,是完全可以不用的.下面详细讨论一下.急冷“产生潜在三维卷监的原理:图 1 喷丝孔形状图 2 骤冷环吹风示意圈如图 l,我们所采甩的纺丝喷丝板孔为 c型.C 型喷丝板使纺出的纤维具有中空保暖,回弹性好且能加强内在三维卷曲的性能.因采用骤冷环吹,当喷丝板足够大且丝柬多时.冷风流吹过 A 面后.不能再吹透丝束层并向下流动(见囝 2).这样.
6、当出丝时.每根丝的直接受风面 A 面的分子取向度远远大于B 面.从而产生 A,B 两面收缩率不同(见图3,4),这就使纤维本身存在潜在卷监.经拉伸处理后.A 面收缩大于 B 面收缩.纤维呈螺旋状,经热定型后,这种卷曲差异更大,更稳定.采用不对称冷却法生产中空三维卷曲纤维有以下特点:(j)断面中空.(2)卷睦形态为三雏自然卷衄.(Q 建 2 疋一一棒风图 3 纤维的骤玲图 4 纤维截面(3)喷丝板大,丝密时效果好.喷丝板小,丝稀时效果不佳.(4)设备投资最省.成本最低(5)切片要求在 0.640=0.010 间.水份50ppm.2.2 双组分复合纺丝法双组分复台纺丝通常有三种方法.一是单螺杆双组
7、分复合纺丝法.也叫混合纺丝法.此法是用两种不同组分原料,在同一螺扦中熔融纺丝,由于难以找到较佳的纺丝工艺,生产稳定性较差,生产效率很低.二是单螺杆单组分复合纺墼法.此法是用一种原料投料干燥.并在同一螺杆中熔融.挤出,当进入箱体后.熔体被分配到以不同联苯温度加热保温的两组分配管中(或分配到停留时间长短不同的分配管中)以获得两种不同的粘度B第 1 期1995 年 3 月广末化纤.GuangdonsChemdFz-o,降?这样.使一种组分变为两种不同粘度的组分.之后在一适当位置上使之汇合并从同一喷丝板上喷出成丝.这种方法工艺控制非常复杂.技术难度很高.理论上虽然可行.但实际生产中却是鲜见的.在实际生
8、产中使用较多的,产品质量较高的生产方式为第三种即双螺杆双组分复合纺丝法.此法是用两种不同原辩于两条螺杆中分别熔融后在唼丝板孔内复台而成.此法设备投资大,工艺控制和管理上要求也比较严格.但出丝质量很好.产品市场良好.这里我们主要彳 r 绍一下双螺杆双组分复台纺丝法.并列中空型复合纺丝法生产工艺简介:当两种不同组分经各自系统干燥后又经过各自的螺杆熔融挤出,并经各自的管路,计量泵进入同一纺丝组 1f 串再经各自的流道,过滤系统.在一个适当的位置上使两组分熔体相汇合.在同一喷丝板孔上喷出如图 5 圈6 所示:音中空丝圈 5 复台篷数面示意圈雷 6 复台丝横截面示意匿由于每根单丝均是由 A,B 两种不同
9、组分组成,而两者的热收缩性有差异.因而导致纤维卷曲性能不同.这种纤维本身所固有的卷曲性质经松驰热定型后会变得更加明显和稳定.此法生产所用两种原料应是同属聚酯系列.使之具有相近的纺丝条件和很好的相容性及粘结力.啻 l 如用普通 PET 切片与低粘度PET 切片或 PET 切片与 PBT 切片等.采用双螺杆双组分复合纺丝法来生产并列中空垂三维卷曲纤维有以下特点:fJ)丙组分并列的中空断面.(2)自然卷曲形态.龟(3)改变两组分的复合比可改变奸维的卷曲佳篚.纤维的卷曲稳定性及膨桧性均优.(4)设备投资大,工艺控制,生产管理较困难.要求严格.(5)原料切片来源困难.2.3 热管变形工艺此法的生产工艺实
10、际上为一步法,为便于弄清其生产三维卷曲纤维的机理,我们着一下它的工艺渲程:切片料斗一一纺丝螺杆一一静吝混合器一一熔体分配管一一纺丝箱体一一侧吹风一一上油装置一一导丝盘一一热牵伸罗拉一一热管变形箱一一硅化装置一一切断,打包.从以上工艺流程中可以看出,这种方法是将纤维在热管变形箱中进行三维化的.其生产中空三维考曲纤维与生产普通中空纤维相比.其是将填塞箱中的二维卷曲换成了热管变形箱中的三维卷曲.因此,下面主要讨论一下热管变形箱原理.如图?所示.当初生纤维进入上部窄槽后,在蒸空气导入斜槽中喷出的热空(蒸)气压下进行填塞式卷曲,之后进入上窄下宽的松驰管.此处管壁温度低,纤堆外层受冷,下行速度变馒.此时进
11、入抽真空变形状态,即在四周负压作用下,丝束受横向负压力,向横向膨胀扭曲(如图 8 所示),从而不仅具有广东化皇 fOungdoogChemicalFiber第 l 期l埤 i 胃由于热管管径限制.生产中空三维卷蓝纤维时单纤纤度只能在 2.5dtexlOdCex 之间,又由于此箱最高温度只达 300.因而此法不能生产高强高模纤维.椭维有羹工艺生产中空三堆卷曲纤(1)断面中空.一(2)卷曲状态为不规则三维卷曲:(3)纺丝纤度范围狭窄.()设备造价低,体积小,管理简单.(5)切片(可在 0.620.6闻.可使用回收料.三种纤维的性能及用途对比图 7 热管变形示意图纵向卷曲亦有横向卷曲?我们从中可以看
12、出上述生产中空三维卷曲涤纶短纤的三种 I2这种三维卷曲并不是纤维本身结构上存在主要方法,从技术路线上讲各有利弊.下面我的.而只是一种通过热定型产生的机械卷曲.们再讨论一下产品质量及用途上的差别表 1 三种方法生产的 6.67dcx 中空三维卷曲短奸物理性能的比较不对称玲却法积组分复合纺丝圭热管变形法纤虞(dx)7,148.d67.32强虞(cN/d 啪【2,682.902.87仲长()13.1746.S046.70卷曲敷(个/25ram)6.34.97.E卷曲率()22.01d.022.75卷曲弹性%)9t08928296卷曲目复率()20.8】3.618.8B截面形态蝴戚空率()】00100
13、100蕈 l 期1995 年 3 月广东化纤Guangdon8ChemicalFibeT从表 l 可以看出.三种方法所生产的纤维物理指标非常接近,它们均具有优异的中空保温性能,较高的卷睦弹性使之蓑具较好的膨松性,这使它们适宜于作各种填充材料,盖被等防寒用品.若在后处理中再喷加硅油处理.则可大大减小纤维间摩擦系数而变为仿羽绒纤维,可用于更高档的防寒保暖制品.但如前所述,热管变形法生产出的产品范围狭窄,卷曲牢度不高.一般只作地毯纱用.以下着重讨论一下喷胶棉无纺布产量最大的广东省使用中空三维卷曲涤纶短纤的情况.中空三维卷曲涤纶短纤是生产喷胶棉无纺布的主要原材料,在省内某喷胶棉生产厂,我们曾以同规格而
14、不同方法生产的纤维作如下对比实验:实验条件:工艺条件及配比相同(试样纤维占 30)实验样品:不对称冷却法产 6.67dtex64ram 中空三维卷曲短纤适量按以上条件分别制成喷胶棉较棉并得出以下测试结果:(1)纤维梳理及成同情况两者相同(2)喇制出的喷胶棉产品膨松性.每卷:不对称冷却法样为 115cm?复合法样为国子一一幢 iJ 履纵参量目(3)抽真空压缩 4 天后,卸压膨松度.每卷:不对称冷却法样为 l13cIn,复合法样为120cm(4)手感上,复合法试样较不对称冷却法柔滑表 2 两种唢腔棉软柿弹性回复瘁比较弹性回复率()试惮编号120g/m.l120g/m加压 30 分钟 l 加压 2,
15、1 小时不对律砖却法.87,.35I1.30双组分复合妨丝法 92.17I.83.26从以上结果可以知道,复合纺丝法的弹性回复率及膨松性均比不对称冷却法要好,其卷曲牢度也更高,这是因为复合法赋予野维内部更大的收缩差异和收缩差异的豫定性,是一种更具有本质性,永久性的三维卷曲.用复合法中空三维卷曲涤纶短纤生产的喷胶棉无纺布质量上乘,是生产高档次产品及出口产品的主要原材料.因此,我省无纺一布厂多用复合法生产 I 眄此种纤维.i4 结束语在我国.目前江苏仪征和燕龙江珂城均有以不对称冷却法生产的中空三维誊曲涤纶短纤.在上海松江刚有一问以热管变形法生产地毯纱的工厂 I 而使用复合法大量生产中空兰维卷曲涤纶
16、短纤则是一十空白,然而这种方法生产出的纤维质量是最好的.是最受用户欢迎的,许多喷胶棉无纺布厂均从国外大量进口复合纺丝法的中空三维卷曲涤纶短纤以满足出口产品的需要.因此,大力发晨复合法生产中空三维卷曲纤维的新工艺对我们现在及将来的生产都是根有意义的.广东 1t 野ou 嵋 do1.IChmlIFlbr摹 l 期l99s 年 s 月COMPAREOFTHETECHNIcALPROCESSANDPRODUCTUSEOFH0LLOW3 一 DCRSTAPLEFERaIenJieru(GuangdongProvinceCemicalFiberReaLInstitute)ABrRACTTpaperwcomparedwiththreekindsOfproductionpmofthehollow3 一 Dcrimpmolefibre?ThesethreekindsoffibrewlfichaemadeindJ_fegentcrimptheoryhavedifferentlxopetty.1hep
