纺织导报-PTT纤维POY及后加工工艺.pdf

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1、纤维技术F i b e r T e c h n o lo o v P T T纤维 P o y及后加2Z艺 摘要:介绍了P T T纤维P O Y - D T Y , P O Y - D T的生产工艺特点，着重指出了该 纤维生产在干澡、纷丝、卷绕、牵伸、拉伸变形上和P E T纤维的不同，并结合实 例对工艺的要求作了 讨论。 关键词: P T T ; P O Y ; D T Y ; D T ;纷丝;后加工 中图分类号: T Q 3 4 2 .2文献标识码: B 文章编号:1 0 0 3一3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 0 8 一0 0 5 3 一0 4 浙江大普集团有限公司技术中心王刚强 聚

2、对苯二甲 酸丙二醋 ( P o l y t r i m e t h y l e n e t e r e p h t h a l a t e P T T ) 是一种性能优越的聚醋系弹性纤维 其聚醋原料由 1 , 3 丙二醇 ( P D O ) 和对苯二甲酸 ( P T A) 或对苯二甲酸 二甲 醋 ( D M T ) 缩聚反应合成。 由于P T T 具有较好的柔软 性与突出的耐化学性， 弹性回复性、 抗折皱性与尺寸稳定 性优良 耐紫外与臭氧， 易染色特别是近年来随着其纺 丝主要原料P D O 合成的新工艺取得突破 P T T 聚合和应用 研究的新高潮再次掀起。 P O Y一 D T Y和P O

3、Y一D T 技术由 于工艺路线简洁 纤维染色均匀性好， 抗污性、 抗静电性 强 成为P T T 纤维生产的一个重要工艺方向。 浙江大普集 团有限公司利用意大利N O Y公司高仿真P O Y生产线、无 锡宏源拉伸变形机、 山西晋中改造的平行牵伸机设备， 已 成功开发了5 5 , 8 3 , 1 1 1 , 1 3 7 d t e x 系列P T T 长丝纤维最 大程度地克服了聚合物热稳定性差、 纺丝断头率高、 卷绕 应力消除难、 结晶速度快等技术难题 提高了纤维及其织 物的档次。 本文将结合生产实例对P T T 纤维生产工艺作一 定的探讨。 1 P O Y 工艺 1 . 1 干燥工艺 从外形看

4、P T T 切片粒子较P E T 小 粉末多。 像P E T 和P A 聚酞胺) 一样. P T T 对水解很敏感， 因此决定了P T T 聚合物熔融纺丝挤压以前必须经过干燥处理。 由于P T T 与 P E T 一样同属聚醋类产品， 且聚合物的热稳定性较差 水 分是以氢的形式存在于大分子之间的 切片干燥效果不佳 作者简介:王刚强，男，1 9 6 9 年生，高工，上虞，3 1 2 3 6 1 引起熔体内水分增加时， 大分子间的氢键含量增加 从而 使分子间力上升; 同时， 聚醋大分子水解使醋键断裂加剧， 均导致熔体弹性因子增大， 不利于纺丝。 切片干燥后含水 率控制要求更为严格， 从生产试纺工艺

5、来看， 长丝生产对 P T T 干切片含水率要求在3 0 x 1 0 - “ 以下。 同时 由 于P T T 聚合物比P E T 容易结晶， 所以干燥不强调预结晶 只需一 级干燥适用的干燥条件为无结晶工序， 分子筛脱湿器和 夹套式闭式热空气干燥。 虽然干燥温度高、 干燥时间短对干燥效果有利 但过 高的温度使切片粘度降增大， 且由于P T T 熔点和玻璃化温 度较低， 故干燥温度必须在1 5 0 0 C以下， 否则极易遭到氧 化破坏。 根据试纺情况 干燥温度比P E T 大约降低3 0 0C 可控制在1 3 0 左右为宜， 出口风温选择在7 0 0C 左右， 进 风流速约9 m / s ， 干燥

6、时间在4 h 以上 基本上可实现露点 温度零下4 0 0C 达到工艺要求。 1 . 2 熔融挤压 P T T 纤维和P E T 同属芳香醋， 作为一种半结晶高聚物， 其D S C测得的熔点2 2 8 0 C 与P E T的2 6 0 0C 也接近， 在纺 丝过程中聚合物随结晶温度的提高而结晶时间延长， 结晶 先由异相成核转向均相成核 这些共性使生产P E T 纤维的 P O Y设备可以完成P T T纤维纺丝 O 1 。但由于P T T聚合物 的热稳定性较差 为避免较大的聚合物热降解 在保证熔 体流变性好的情况下 需要设定较低的纺丝温度。 从纺丝 实例看， 冷却区设定4 2 0C 螺杆各区温度控

7、制在2 5 0一 2 6 4 0C 。 例如纺制1 4 0 d t e x / 3 6 f P O Y纤维时， 一区和二区 温度在考虑过早熔化易环结、 过迟熔化易阻塞或熔融不匀 的情况下选择了2 5 8 一2 6 0 0 C 。由于试纺的B a r m a g E 8 螺 纺 织 导 报 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o .853 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 一F ib e r T e c h

8、n o lo g y 纤维技 术 杆长径比为2 5 : 1三区温度可略高于一、 二区 保证物料 在完全熔融状态下形成挤压力， 实现压缩和计量区的过渡 四、 五区的温度基本接近熔体温度。 从实例看在2 6 3一2 6 5 时纺丝较为稳定， P T T 热降解较少这里需避免螺杆各 区温度的突升和突降以免造成不必要的热降解。 联苯加 热气相温度控制在2 5 8 - 2 6 6 0 C 为宜 熔体温度控制在2 6 7 以内 熔温大于2 6 7 C 时， 组件滴浆现象增多， 纤维断 头率明显提高。同时， 在保证均压和纤维均匀挤出的前提 下 可调整预前压力降低到8 MP a 以内.以减少熔体在螺 杆的回流

9、以便减少熔体在高温下的停留时间 从而减少 熔体热降解程度。类同P E T ， P T T 聚合物也可用乌氏粘度 计测定无油丝特性粘度降来判断热降解情况 通常要求控 制在0 . 1 5 d L / g 范围内 比P E T 窄。 此外还可以更换低温热 媒实现更低温度条件下的纺丝。 1 . 3 纺丝组件和冷却成形 除了控制熔体温度和降低预前压力外 还要控制熔体 在纺丝组件中的停留时间和熔体破裂现象， 可通过改变组 件配方、 改变喷丝板直径和长径比来控制。 适当降低组件 压力既有助于减少熔体在组件中的停留时间 还有助于减 少过高的组件压力产生过高剪切应力对熔体粘度降的不利。 在纺制8 2 d t e

10、 x / 2 4 f P O Y纤维组件安装时，底部装 3 0 0一5 0 0 L m福建产金属砂， 上装规格为2 0 0一4 0 0目 石英砂至满，其中石英砂占3 / 4一4 / 5 。使初始压力达到 1 4 MP a 左右比P E T细旦P O Y的初始压力要小2 MP a 左右。 同时， 适当提高长径比和减少喷丝板直径有助于纺 丝。 因为在纺丝时 P T T 熔体具有较高的储能模量， 大分 子的伸展速率与已伸展的大分子要弹回最低能态处所需时 间 就是一般大分子松弛时间 在高速纺丝条件下 松弛 时间为0 .0 0 1 s 。 为了取得大分子的净伸展或净取向效果 剪切速率必须大于大分子的松弛

11、速率 即必须达到1 0 4 的 数量级。 在P T T 纺丝时 调整后的孔径和长径比在剪切速率的 控制和熔体破裂现象的防止上优于调整前， 较高的喷丝板 长径比可较有效地降低熔体在挤出喷丝板孔时的剩余弹性 从而为纺丝稳定创造条件。用于P E T和P A的常规组件同 样适用 于P T T o P TT和P E T 等熔融加工均是在剪切和非等温条件下进行 的 。 比 如 熔 融 纺丝时 的 剪 切 速 率为1 x 1 0 3 - - 1 x 1 0 4 s - 熔体离开喷嘴后在很短的距离内快速骤冷成固体 在凝固 期间发生着高卷绕速度、 高在线张力和非等温应力等诱导 结晶因素2 1 。 熔体冷却成形时

12、. 由于P T T 纤维比P E T 结晶 诱导期和形成球晶的时间短， 相同纺速下 结晶温度低. 结 晶速率大， 要适当调整侧吹风温度、 湿度和上油集束位置 使P T T 纤维保持条干均匀 稳定适宜的晶体结构和纺程张 力， 提高P O Y纤维原丝质量 便于D T 或D T Y后加工3 从本公司纺制1 4 0 d t e x / 3 6 f P O Y纤维时的情况来看温 度控制在2 8 0 C 左右， 湿度控制在6 8 %左右. 集束位置离 喷丝板面 1 3 0 c m左右， 水平位置约2 8 c m， 此时侧吹风窗 内纤维弧形较平坦， 波动较平稳纤维断头少、集束情况 良好。 由于P T T 纤

13、维和P E T 纤维在结构上的相似性 本公 司试制产品时， 用P E T 纺丝油剂替代 纤维集束性、 抗静 电效果尚可。 1 . 4 卷绕成形 P T T 纤维在高速卷绕时， 为使P O Y 纤维保证一定的取 向度 拉伸应力和卷绕应力很难在纺程上得到及时有效的 消除 从而使卷绕张力增加。由于纤维弹性大， 预取向丝 断裂伸长、收缩率高同时 P T T的玻璃化温度低易造 成卷绕过程中应力松弛加剧 使得纤维沿轴向发生尺寸收 缩， 从纤维外观上表现为丝筒凸肩或珠网丝增多， 并且筒 管易变形 结果造成一定卷装量的丝饼退卷明显困难 卡 卷绕轴情况增多。为了得到优质的大卷装丝 在尽可能维 持卷绕稳定的情况下

14、加大卷绕超喂率减小卷绕角， 摩 擦辊与筒子的接触压力也作相应调低， 以尽可能地减少卷 绕张力保证成形良好、 退卷顺利， 得到大卷装丝。 从3 6 孔、 2 4 孔纤维的纺制情况看. 超喂率控制在2 .2 %左右时 可得到3 k g 以上退卷基本正常的P O Y大卷装丝筒。同时 有必要适当提高卷绕筒管的强度. 避免筒管收缩， 丝饼退 卷困难。 2 后加工工艺 2 . 1 D T Y 加Z 在生产过程中对8 2 d t e x / 2 4 f 等P O Y 纤维选用了P O Y 一 D T Y工艺路线， 来制备高取向、高强度、高模量的拉伸 变形丝。 2 . 1 . 1拉伸倍率 在D T Y加工过程

15、中 随拉伸倍数的增加， 成品丝强度 增加、 伸度下降， 从P T T的生产实践看 高的拉伸倍率导 致解 捻张力兀 增加较 快 引 起高的 捻度， 从而 使 卷缩率K E 和卷曲模量K K 下降， 而卷曲稳定性K B 有所上升。 若倍率 过低假捻张力过低体系不稳定， 易使纤维由于解捻不 充分而发生粘连形成紧点， 从而使纤维的蓬松性变差。 而 54 纺织 导报 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o .8 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove

16、 the watermark -F ib e r T e c h n o lo g y 纤维技术 倍率过高， 则易由于较高的张力而形成毛丝， 由于P T T 纤 维弹性高，张力大要求拉伸倍数比同规格的P E T略低。 结合强伸度及毛丝、 紧点等综合因素， 从生产实际情况来 看， 拉伸倍率根据P O Y 原丝的 纤度和伸度可在1 .4 0 一1 .6 5 范围内调整。同时 使用无锡宏源F K 6 V / M 1 0 0 0 型拉伸 变形机的摩擦盘假捻器时最好用陶瓷和聚氨醋盘结合， 以减少纤维强度损失。 2 . 1 .2 摩擦盘的旋转速度与丝的速度之比 ( D I Y 比) 合适的MY 比有助于纤

17、维的卷缩率、 卷曲稳定性、 强 度、 伸度等物理指标得以 有效控制， D I Y 比 对D T Y 纤维的 外形、 密度的均匀性、 结点和毛丝等影响较大。 过低的D I Y 比， 由于加捻张力太低过高的解捻张力易造成张力波动 加剧， 产生假捻效果差: 而随MY 比增大， 摩擦盘与丝条 间的滑动增强 假捻度下降， 纤维取向度增加染料分子 在纤维内部扩散难度增加D T Y丝的上染率K I S 值下降: 同时 随假捻度的下降 D T Y丝卷曲稳定性和残余扭矩上 升，而卷缩率、卷曲模量则下降。 在工艺调整过程中，可以发现同规格的P T T纤维 D I Y 比P E T 相对要小， 5 5 d t e

18、x ( 8 2 d t e x P O Y原丝) 、 8 3 d t e x 的P TT 纤维D I Y 比均比加工P E T 纤维时小0 .0 5一0 . 1 2 左 右。例如， 加工8 3 d t e x P TT 纤维时当D I Y 比设定在2 . 1 左右时， 卷曲较深， 外观丰满， 强、伸度适宜， 而在同一 台F K 6 V / M1 0 0 0 型拉伸变形机上加工8 3 d t e x P E T 纤维时， MY 比设定在2 . 1 9 左右时情况较佳。 这种情况跟P TT 在对 苯二甲酸单元之间存在3 个亚甲基， 大分子链在晶格中处 于 螺 旋 状 构 象 排 列 有 关， 大

19、分 子 中 的 一O -C H z -C H z - C H Z -O 一单元， 具 有一种能 量较低的IT -G -G -T 0 式构象 即“ Z “ 字构象。 亚甲基高度收缩的结晶链结构赋 予P TT 较低的弯曲模量和杨氏模量， 从而使纤维在较P E T 低的D I Y 比情况下就可得到卷缩率大于5 0 %、 成形情况良 好的D T Y纤维。从实际工艺调试情况看D I Y 比选择在 1 . 5一2 . 3 内较为有效4 1 2 . 1 .3拉伸温度与速度 第1 热箱温度即为变形温度在较低的温度下随着 拉伸温度的提高， 分子活动能力增强，内应力减少， 纤维 易变形丝条强度上升， 模量下降。进

20、一步升高后纤维 内的无定形取向易解取向 纤维的密度增加r 由于各结构 单元排列和取向更好， 结晶度提高， 而微晶结构的解取向 使大分子链的活动性提高 大分子的取向因子下降 纤维 分子易被氧化强度下降。 从试纺的情况看， P T I ， 纤维加工的第1 热箱温度宜控 制在1 6 0 0 C 左右 而作为定收缩松弛热处理的第2 热箱温 度比第1 热箱温度低2 0 C 左右 此时纤维强度、 伸度均可， 断头较少同时特别要注意温差以保证拉伸温度的均匀 性。 由于丝条进入第2 热箱时纤维的内应力未完全消除， 在 第2 热箱内丝条还发生了一定的收缩 且由于P T T 纤维的 高弹性， 收缩较P E T 纤

21、维大 故还需有一定的超喂率 在 不影响成形的情况下 超喂率愈高， D T Y愈接近松弛状态 下的热定形内应力松弛愈彻底纤维收缩率愈高。 较高的拉伸速度可提高产量， 增加效益， 但拉伸速度 的增加 易造成由于纤维大分子不能充分取向 从而使大 分子取向度降低， 相应的结晶度同步下降。还有， 拉伸速 度的增加使纤维的受热时间缩短， 纤维大分子各运动单元 的活动性降低， 拉伸应力增加， 不利于纤维应力松弛 特 别是高弹性的P T T 纤维表现得更加明 显。 在实际工艺调试 中加工8 2 d t e x / 2 4 f P O Y纤维时车速在6 8 0 m / m in 左右 时 卷绕断头率控制尚可，

22、丝饼退卷状况亦可 成形良好。 2 . 2 D T 加工 在生产过程中对1 4 0 d t e x / 3 6 f P T T纤维P O Y原丝选 用了P O Y - D T 工艺路线 即用平行牵伸来制备全拉伸丝。 生产主要工艺路线如下 : 原丝一张力调节器一上压罗拉一 喂入罗拉一热辊一热箱一冷盘一网络一平行卷绕。 2 .2 . 1牵伸倍率 在平行牵伸过程中， 随拉伸倍率增加， 纤维大分子伸 展， 并沿纤维轴向整齐排列 拉伸丝的取向度增加 同时 诱导大分子的结晶， 结晶度和密度增加 从而使拉伸丝的 屈服应力、 初始模量、 强度增加: 同时， 取向度提高， 纤维 大分子伸展能力下降， 伸长下降 稳

23、定性提高。 从该纤维实 际试纺情况来看， 稳定张力， 保证热拉伸均匀的一区拉伸倍 率控制在1 .0 0 6 二区拉伸倍率根据P O Y原丝的纤度和伸 度设置在1 .6 7 6 左右时， 通过其它工艺参数的整体配套设 定， P T T 纤维的断裂强度达2 . 7 1 c N / d t e x 断裂伸长率为 4 0 %左右卷曲收缩率控制在3 5 %， 卷曲稳定度达6 9 0 2 .2 .2拉伸温度与速度 在平牵机上， 热盘的温度即为拉伸温度， 随着拉伸温 度的提高， 拉伸张力降低， 大分子链段容易活动和取向， 有 利于拉伸取向;同时 纤维强度上升伸长下降张力松 弛和稳定性好转。 热定形盘对拉伸后

24、的纤维起到了松弛和 热定形的作用 热定形盘具有较高的温度， 纤维大分子在 这种高温作用下 分子运动更容易发生， 应力也就能较大 5 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o .8 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纤维技术F ib e r T e c h n o l o o v 表2 D T 丫 工艺参数 PU16214120670 程度地得到松弛。为使应力得到较大程度的松弛在牵伸 过程中 牵伸

25、丝在热盘上的圈数比一般的多2 圈， 控制在 8 圈以上， 温度控制在8 5 0 C 左右以保证应力的松弛 在 生产过程中特别要注意温差，以保证拉伸温度的均匀性。 拉伸速度取决于生产效率和纤维质量 情况跟加工D T Y 类 似从实际工艺调试情况看，8 3 d t e x / 3 6 f P T T 纤维 ( 1 4 0 d t e x P O Y原丝) 车速在7 2 0 m / m i n 左右时， 牵伸断头率控 制尚可丝饼退卷状况亦可，成形情况良好。 3 生产实例 3 . 1 生产设备 意大利NOY公司高仿真P OY纺丝生产线德国 B a r m a g 9 E 8 螺杆无锡宏源F K 6 V

26、 / M1 0 0 0 型拉伸变形机， K V 5 0 5 经改造的平行牵伸机。 3 . 2 生产原料 美国S h e l l C h e m i c a l 公司P T T切片 ( C P 5 0 9 2 4 9 ) ，德 国D A K O公司L - 1 4 3 F 油剂。 3 . 3 生产工艺实例 有关P O Y 生产工艺见表1 , D T Y( 所用材料为8 8 d t e x / 2 4 f P TT 纤维P O Y原丝) 工艺见表2 D T( 所用材料为1 8 8 d t e x / 3 6 f P TT 纤维P O Y原丝)工艺参数见表3 0 纤度/ d t e x 拉伸倍数 摩擦

27、盘 第1 热箱温度/ C 第2 热箱温度/ C D I Y比 卷 绕速度/ ( m m m 表3 D T 工艺参数 参数 川 0066768614766720 纤度/ d t e x 一区拉伸比 二区拉伸比 热盘温度/ C 热板温度/ , C 卷绕角/ ( 。) 卷绕速度/( m m i n 表 1 P O Y生产工艺 参数 8 8 d t e x / 2 4 f1 1 1 d t e x / 4 8 f 12745255257259260261263 干燥温度/ .C 千燥时间m 螺杆温度/ “ C TI C6 0 3 TI C6 0 4 TI C6 0 5 TI C6 0 6 TI C6

28、0 7 联苯T I C 6 1 3 / 0 C 4 结语 1 )低温较长时间一级干燥后的切片在较低的纺丝温 度和预前压力下可减少热降解。 2 ) 合适的螺杆各区温度、 喷丝板长径比、 较大的超喂 率、较小的卷绕角有利于正常纺丝。 3 ) 较低的D 1 Y 比和一定的超喂率有利于获得外形丰 满、曲波均匀的P TT 低弹丝。 4 ) 适宜的拉伸倍率和拉伸温、速度有利于P T T牵伸 丝内应力松弛和纤维的稳定性。H P 参考文献 1 王兴良， 刘小云. 聚对苯二甲酸丙二醉醋的结晶性能研究 【 J . 合 成纤维， 2 0 0 3 , 3 2 ( 1 ) : 1 1 - 1 4 . 2 魏高富， 顾利

29、霞，戴志彬，等. 聚对苯二甲酸丙二醋研究进展 J .合成纤维，2 0 0 5 , 3 4 ( 2 ) : 1 - 6 . 3 张蕊萍. P T 7 ， 纤维的加工技术与性能 【 J 1 . 聚醋工业，2 0 0 3 , 1 6 ( 4 ) : 9 一 1 1 . 4 陈克权，马嘉萍，杨 菲，等. P T T纤维瞬时拉伸回弹性能研究 J . 合成纤维工业，2 0 0 3 , 2 6 ( 1 ) : 6 - 1 0 . 12941257259260261262264 ( 上 接 P 5 2 ) 纺纱及织造加工方式， 以及各种化学和生物的整 理加工 来达到改善织物手感风格， 提高抗皱性和弹性回 复能

30、力。 5 结论 黄麻纤维的深化开发利用有着重要意义。黄麻产量 大， 是仅次于棉纤维的第二大天然纤维素纤维， 成本低廉， 采用黄麻面料做成的服装与其它面料相比成本可以大大降 低，因此提升服装企业的国际市场竞争力。在欧美市场 消费者比较倾向于环保、 天然、 休闲服装， 麻制品恰恰适 应了这种市场需求 而且到欧美市场关税低 有利于促进 企业扩大出口 增加创汇收入 提升我国纺织印染企业的 竞争力。 lTL 参考文献 I 浙江麻纷织厂. 黄麻纷织手册 【 M . 北京:纷织工业出版社， 1 9 8 2. 2 邵松生. 中国 黄麻纷织业的发展前景 【 J . 中国纷织经济， 2 0 0 4 ( 1 ) :

31、 4 5 一 4 7 . 3 R a y D, S a r k a r B K . C h a r a c t e r i z a t i o n o f A lk a l i - t re a t e d J u t e F i b e r s f o r P h y s i c a l a n d M e c h a n i c a l P r o p e rt i e s J . J o u r n a l o f A p p l i e d P o l y m e r S c i e n c e , 2 0 0 1 ( 6 ) :1 0 1 3 一 1 0 2 0 . 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o .8 57 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark