纺丝工艺对熔体直纺涤纶半消光POY品质的影响分析
解项东1，李长龙2，孙建杰1，杜杨洋3，张寅斌1，程金亮4
【摘 要】摘要：为获得熔体直纺涤纶半消光预取向丝的最佳纺丝工艺条件，探讨了冷却条件、插板、集束位置、上油、网络加工、卷绕张力等纺丝工艺对熔体直纺半消光POY品质指标的影响，分析其对品质指标的影响规律，进行纺丝工艺参数的优化。结果表明：纺丝工艺条件对品质指标具有决定性的影响，表现为提高风压与网络压力，POY强伸度增大，条干均匀性改善；含油率的提高有利于降低条干U值、断裂强度CV值和断裂伸长率CV值；集束位置高度增加，有利于丝束充分冷却，提高断裂强度，降低条干不匀率；最优的纺丝工艺条件为：采用环吹风筒冷却，风筒内插入钢制插板，风压40 Pa；集束位置高度900 mm；油嘴上油，含油率0.43%；网络压力0.7 MPa；卷绕张力15 g。 【期刊名称】《安徽工程大学学报》 【年(卷),期】2024(034)003 【总页数】7
【关键词】聚对苯二甲酸乙二酯；预取向丝；熔体直纺；纺丝工艺；品质 涤纶POY纺丝成形经历熔体从组件中挤出、熔体细流的内应力松弛与牵伸变细，到丝束的冷却固化与上油、卷绕成形的过程。纺丝成形过程中熔体中聚合物的物理形态、化学结构均会发生变化，且这种物理与化学上的变化会相互交叉、相互影响，所以涤纶POY纺丝成形对纺丝工艺条件及其稳定性的要求较为严格[1]，以防工艺条件对成品品质性能产生不利影响。涤纶POY的品质指标主要包括强伸度、含油率、条干不匀率、网络度与牢度、线密度等，决定着POY的内在质量，对POY的后加工性能与产品质量具有重要影响[2]。目前熔体直纺
涤纶POY向高附加值、高品质的差别化方向发展，具有单丝纤度低、异形截面、含有功能性母粒等特点，但纺丝难度增大，生产工艺更加严格，且品质指标易受纺丝工艺的影响[3]。因而，熔体直纺涤纶POY在成品品质与纺丝工艺技术配套上仍具有进一步的研究空间[4]；纺丝工艺参数的合理选择，是确保熔体直纺涤纶半消光POY获得优良品质指标的保障，从而提升纺丝生产的稳定性，保证后纺加工顺利进行。为此，研究以130 dtex/48 f熔体直纺半消光POY为例，探讨了冷却条件、插板、集束位置、上油、网络加工、卷绕张力等纺丝工艺对POY品质指标的影响；通过在合理范围内调整上述参数，考察它们对品质指标的作用规律，以对工艺参数进行优化。优化后的工艺参数有望为生产的平稳运行，产品内在品质的提高，后加工的顺利进行提供保障。
1 实验
1.1 原料与生产设备
精对苯二甲酸(PTA)：工业级；乙二醇(EG)：工业级；乙二醇锑：优级纯；二氧化钛(化纤)：优级纯；PET(半消光)：纤维级。
采用熔体直纺生产工艺路线，聚合设备：生产能力800 t/a三釜流程连续聚合装置，熔体输送采用瑞士Maag增压泵；纺丝设备：德国巴马格全套纺丝设备，采用0.23*0.69规格104 mm大板径喷丝板，环吹风冷却，油嘴上油，DRYFIL165M油剂(德国)；拉伸变形设备：FK6-1000V型加弹机(巴马格)。 1.2 聚酯熔体品质指标
经过三釜缩聚后的PET熔体其主要品质指标如表1所示。 1.3 纺丝工艺流程
熔体直纺半消光POY纺丝工艺流程与拉伸变形加工工艺流程分别如图1、图2
所示。纺丝工艺参数：终聚釜出口熔体温度289.1 ℃，箱体温度284.5 ℃，组件滤网采用综合网，组件压力140.0 Kg/cm2，无风区高度70 mm，风湿度75±5%，风温22.5±0.5 ℃；拉伸变形加工工艺参数：车速750 m/min，牵伸比1.70，速比1.65，第一热箱185 ℃，第二热箱165 ℃。 1.4 分析测试
测试仪器：YG023B-Ⅲ型全自动单纱强力机，CT800C条干均匀度测试分析仪，Tension star手持式电子张力仪，TC9300TCA含油测试仪。
测试方法：采用YG023B-Ⅲ型全自动单纱强力机，按GB/T14344-2008标准进行测试；采用CT800C条干均匀度测试分析仪，按GB/T14346-1993标准进行测试；采用电子张力仪测试长丝在线张力，测量3次并取均值；采用TC9300TCA含油测试仪测试长丝含油率，测量3次并取均值。
2 结果与讨论
2.1 冷却条件
采用环吹风对离开缓冷区的丝条进行降温、凝固；丝条在卷绕机拽丝张力牵引下，进行均匀的热传递，温度渐渐降低，发生形变，获得一定的取向度和结晶度，黏度增大，流动性减弱，最后凝固成形[5]。过高或过低的风压均易引起丝条振荡、飘动，造成单丝间冷却长度存在差异，丝束条干不匀率增大，拉伸变形丝染色不匀[6]。为探究冷却条件对于半消光POY及其拉伸变形丝品质的影响，测试了不同风压工艺下的POY及其拉伸变形丝的物理指标如表2所示。由表2可知，风压对POY及后加工成的DTY的品质指标具有显著的影响；风压增大，风速随之增加，热交换速度加快，加速了单丝的冷却，进一步抑制了熔体细流的降解，形变区缩短，取向度略微降低，丝束凝固点上移，气流干扰减
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