微细旦PET超短纤维的生产工艺探讨

实践与经验　ＣＨＩＮＡ合成纤维工业，　ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　１２０７１Ｉ１Ｂ，ＥＲ３４　Ｉ（１Ｎ）Ｄ：６Ｕ４ＳＴ—Ｒ６Ｙ６　微细旦ＰＥＴ超短纤维的生产工艺探讨　刘秀清，杜广，张勇　（中国石化股份有限公司天津分公司化工部，天津３００２７Ｉ）　摘要：采用半消光ＰＥＴ切片熔融纺丝生产ＰＥＴ超短纤维，探讨了纺丝工艺和油剂对生产及纤维性能的　影响。结果表明：控制ＰＥＴ切片的含水率小于３Ｏ　ｇ／ｇ，组件初始压力８．５～１０．０　ＭＰａ，纺丝温度２８８～２９２　℃，喷丝板单孔吐出量０．３５～０．４５　ｇ／ｍｉｎ，纺丝速度１　３００～ｌ　５００　ｍ／ｍｉｎ，采用国产油剂ＴＤＳ－２０ＯＯＡ及ＴＦＳ一　９Ｏ适当调配，纺丝过程顺利稳定，得到的０．８９　ｄｔｅｘ　ＰＥＴ超短纤维物理性能良好，分散性达０级。　关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维微细旦纤维超短纤维分散性　中图分类号：ＴＱ３４２．２１　文献识别码：Ｂ　文章编号：１００１．００４１（２０１１）Ｏｌ一００６４．０３　随着化纤技术的发展，ＰＥＴ超短纤维品种规　格越来越多，用途在不断开发和开拓中，这要求纺　丝工艺更加完善。目前市场上常见的ＰＥＴ超短　纤维线密度规格为１．５６～５．５６　ｄｔｅｘ。　油测试仪。　１．３生产工艺流程　微细旦ＰＥＴ超短纤维生产工艺流程见图１。　匪　区　亘圃一匪圈一匮　团一　作者开发了线密度低、生产工艺相对控制难、　性能优异的１．００　ｄｔｅｘ以下的微细旦ＰＥＴ超短　纤维。　匾亚蠹　一匦　圈一区巫　一匿竭一　豳一区疆囵一医垂　圊一区　圃一　团一圆　１试验　１．１原料　图１　微细旦ＰＥＴ超短纤维生产工艺流程　Ｆｉｇ．１　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｍｆｉｂｅｒ　采用天津石化公司化工部聚酯车间生产的　ＰＥＴ切片熔融纺丝。ＰＥＴ切片的主要物理指标如　１．４　ＰＥＴ超短纤维分散性能的测试　下：特性粘数０．６４５　ｄＬ／ｇ，羧基含量小于等于　２８．０　ｍｏＬ／ｔ，二甘醇质量分数小于等于１．２％，二　首先在常温下称取０．４　ｇ长度为５～６　ｍｍ的　超短纤维倒人盛有９００　ｇ纯水的１　０００　ｍＬ烧杯　氧化钛质量分数０．２５％一０．３１％。　油剂Ａ为ＴＤＳ－２０ＯＯＡ，Ｂ为ＴＤＳ－２０００Ｂ，Ｃ为　中，用搅拌棒向一个方向持续搅拌约１　ｍｉｎ；然后　用钢丝筛网将纤维全部抄出，将纤维连同筛网一　起放入烘箱中，烘箱温度控制在（１０５±２）ｏＣ，保　持１—２　ｈ确保纤维全部烘干；最后取出筛网并揭　下网表面的纤维片，将纤维片放置在黑纸（或红　纸）上；观察纤维片的均匀度，然后按照以下标准　分为６个级别。０～５级中，级别越大，表示纤维　的分散性能越差。０级：抄纸纤维片上没有粘结　ＴＦＳ－９０，均为国产。　１．２生产设备与仪器　干燥设备：流化床预结晶器加充填干燥塔，干　燥能力５００　ｋｇ／ｈ，英国Ｒｏｓｉｎ公司制。　纺丝卷绕设备：６纺丝位，螺杆挤压机能力　４８０　ｋｇ／ｈ，牵引机最大纺速２　０００　ｍ／ｍｉｎ，日本　ＡＢＥ机械工程公司制。　的纤维，全部呈单根分散状态；１级：抄纸纤维片　纺丝空调：瑞士Ｌｕｗａ公司制。　后加工设备：拉伸后丝束总线密度６．６７×　１０　ｄｔｅｘ，最大生产速度３００　ｍ／ｍｉｎ，生产线ＰＣＳ自　动控制，德国Ｆｌｅｉｓｓｎｅｒ公司提供。　测试仪器：Ｌｅｎｚｉｎｇｓｋｏｐ４００线密度仪，Ｌｅｎｚｉｎｇ—　上有１～２组纤维粘合在一起，其余单根分散状　态；２级：抄纸纤维片上有３～５组纤维粘合在一　起，其余单根分散状态；３级：抄纸纤维片上有６—　１０组纤维粘合在一起，其余单根分散状态；４级：　收稿日期：２０１０—０７－０１；修改稿收到日期：２０１０－１２—１５。　ｓｋｏｐ４００等速伸长型单纤维强伸度仪：奥地利兰精　公司制；ＹＧ３６５Ａ单纤维热收缩仪；ＴＣ９３００ＴＣＡ含　作者简介：刘秀清（１９７２一），女，工程师。从事差别化涤纶　短纤维开发、生产工作。　第１期　刘秀清等．微细旦ＰＥＴ超短纤维的生产工艺探讨　抄纸纤维片上有大于１Ｏ组纤维粘合在一起，其余　单根分散状态；５级：抄纸纤维片上有大量纤维粘　合在一起。　２结果与讨论　２．１切片干燥　比。在产品线密度和喷丝板孔数一定的前提下，　提高泵供量，纺丝速度亦提高，而过高的纺丝速度　会大大增加初生纤维的预取向和结晶，给后加工　拉伸带来困难。同一设备下线密度越细，相应的　纺丝速度会越大，纺丝成形困难，丝束摩擦静电大　更易产生毛丝，并且造成后加工拉伸恶化。因此，　试验采用流化床预结晶器与充填干燥塔相结　合的干燥方式，干燥的过程分为预结晶和干燥两　纺制细旦纤维需要同时降低泵供量与纺丝速度，　以提高原丝拉伸性能ｌ１　Ｊ。但泵供量过低不但影　个阶段完成。干燥介质为经过除油除尘并减湿后　的压缩空气，露点温度达到一７Ｏ℃。干燥工艺　中，预结晶的进风温度、预结晶时间、干空气的露　点、干燥塔进风温度及风量大小、干燥时间等都影　响着切片的干燥效果。干燥温度和干燥时间的确　定要适宜。干燥温度过高，易引起切片降解；温度　太低，干切片的含水率又达不到纺丝的要求。总　之，干燥温度与时间的确定以干切片的含水率达　到３０　Ｉ￣ｇ／ｇ以下，切片的特性粘数降小于０．０１５　ｄｌＭｇ为准。以结晶器进风温度１６５℃，干燥塔内　切片温度保持在１３０～１４０℃，干燥时间４～５　ｈ　即能满足纺丝需要。　２．２纺丝组件　组件上机后的初始压力对熔体自喷丝孔的挤　出状态能否正常纺丝有重要的影响。初始压力主　要取决于组件过滤层结构，不同的品种要求组件　的初始压力不同。一般来说，单丝线密度越细，要　求组件的初始压力也越高，组件压力每提高０．４　ＭＰａ，熔体温度大约上升１　ｏＣ，熔体流动性增加，　可纺性变好。但压力过高，随着生产的进行组件　压力缓慢上升，组件寿命受到影响。综合考虑泵　供量、纺丝温度以及熔体本身性质对初压及压力　上升的影响，纺细旦丝组件的添砂量应适当增加，　其组件初始压力较常规品种生产时要大些，一般　控制在８．５～１０．０　ＭＰａ为宜。　２．３纺丝温度　纺丝温度对熔体的粘度有很大影响，随着纺　丝温度的升高，熔体粘度下降，流动性能得到改　善，初生纤维的剩余拉伸比比较大，有利于后加工　拉伸工序的进行。纺制细旦纤维应采用偏高一些　的纺丝温度，但如果温度过高会引起熔体的热降　解严重，易产生毛丝断裂，断头率增加，飘丝多，粘　板严重。综合各方面因素，经过多次试纺，确定合　适的纺丝温度为２８８～２９２ｏＣ。　２．４泵供量与纺丝速度　泵供量与纺丝速度直接影响着喷丝头拉伸　响产量，同时熔体在管道中的停留时间延长，会增　加热降解，而且会使得熔体细流自喷丝孔挤出无　力，甚至无法进行高速卷绕，综合考虑，试验选择　喷丝板单孔吐出量０．３５—０．４５　ｇ／ｍｉｎ，纺丝速度　为１　３００—１　５００ｍ／ｍｉｎ，纺丝比较稳定。　２．５环吹风冷却工艺　熔体细流自喷丝孔挤出后受到骤冷风的冷却　成形，冷却条件对原丝的预取向和断面不匀率有　一定的影响。细旦丝应选择低速气流进行环吹风　冷却，既不造成丝条的紊动，又可有效降低原丝的　不匀率。由于细旦丝所用泵供量很小，熔体细流　带下的热量很快被回风风机抽走，如果风温过低　或风速过大一方面会对喷丝板面有不良影响，另　一方面原丝进行后加工的可拉伸性将会降低。适　宜的环吹风冷却工艺为：风温２６～２８℃，相对湿　度６５％～８０％，风速１．０５—１．１０　ｍ／ｓ。　２．６后加工工艺　后加工过程中，拉伸倍数的控制很关键，根据　原丝质量合理分配拉伸倍数，一般第一道油水浴　拉伸比占总拉伸倍数的８０％～８８％，第二道蒸汽　拉伸占１８％～２０％为宜，总拉伸倍数为３．５～　３．６。同时各点温度需要适当提高５～１０￣Ｃ。另因　比表面积的增加使得丝束与牵伸辊表面的摩擦更　甚，容易产生大量毛丝绕辊，因此后加工的生产速　度不能太快。　２．７油剂　微细旦超短纤维根据不同需要切断成０．５～　６．０　ｍｍ，均匀分散到所需要的介质中去，这就要　求其具有优良的分散性能　］。纤维线密度越小，　越不容易分散。生产中因油剂的使用既要考虑抗　静电性、加工中丝束的抱合性又要满足切成超短　后纤维的分散性能。由表１的３组油剂试验可　知，纺丝采用ＴＤＳ一２０００Ａ油剂与ＴＦＳ－９０的分散性　油剂以质量比５０／５０混合，油剂质量分数调配到　０．４％一０．６％；拉伸油剂采用ＴＤＳ－２ＯＯＯＡ与ＴＦＳ．　９０分散油剂按质量比５０／５０混合，油剂质量分数　合成纤维工业　２０１１年第３４卷　调配到１．０％一１．５％；再上油全部采用ＴＦＳ－９０　分散性油剂，油剂质量分数为３．Ｏ％～４．０％，生　产状况较好，经检测，得到的微细旦ＰＥＴ超短纤　维分散性能达到０级。　表１微细旦ＰＥＴ超短纤维用油剂试验　Ｔａｂ・１　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｌｉｎ．嵋ｈｅｓ　ｆｏｒ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ　图１切断长度０．５～６．０　ｍｍ的微细旦超短纤维　Ｆｉｇ．１　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ　ａｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｌｅｎ￣ｈ　ｏｆ０．５—６．０　ｍｍ　３结论　ａ．生产微细旦超短纤维用ＰＥＴ切片需在　１６５℃的干燥风中干燥４～５　ｈ，使干切片含水达　到３０　Ｉｘｇ／ｇ以下才能满足纺丝要求。　ｂ．喷丝板单孔吐出量０．３５～０．４５　ｇ／ｍｉｎ，纺　丝速度１　３００～１　５００　ｍ／ｒａｉｎ，同时适当增加组件　添砂量，使上机初始压力控制在８．５～１０．０　ＭＰａ。　纺丝顺利。　２．８产品质量　Ｃ．纺丝卷绕和拉伸采用国内油剂ＴＤＳ一　根据试验优化后的纺丝卷绕及后加工工艺，　２０００Ａ与ＴＦＳ一９０以质量比５０／５０调配成油剂质　生产的微细旦ＰＥＴ超短纤维物理性能优良，具体　量数分别为０．３％，１．０％，再上油采用质量分数　质量指标见表２。纤维形态见图１。　为３．０％～４．０％的纯ＴＦＳ－９０油剂，生产得以平　表２微细旦ＰＥＴ超短纤维质量指标　稳运行，超短纤维的分散性能好，达到０级。　Ｔａｂ．２　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ　项目　参数　项目　参数　线密度／ｄｔｅｘ　０．６７～０．８９　断裂伸长率，％　１５．０～２０．（　参考文献　断　度ｔ—ｔ））　＞Ｉ６．１０含油率，％　３．０～４．０　［１］　李旭，王呜义．直接纺丝法制备超高强度涤纶短纤维的工艺　（　ｃＮ　￣　ｄｔｅｘ　研究［Ｊ］．合成纤维，２００８，３７（１Ｏ）：３６—３９．　ｍ　长／　［２］　董洲，吴建铨，沈风华，等．聚酯纤维改姓沥青路面的研究进　Ｎ　≥。．ｓ　～　・　１展［Ｊ］．合成纤维工业，２００７，３０（１）：５１—５３．　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ　Ｌｉｕ　Ｘｉｕｑｉｎｇ，Ｄｕ　Ｇｕａｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｙｏｎｇ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳＩＮＯＰＥＣ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００２７１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ　ｗａｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｓｅｍｉ—ｄｕｌｌ　ＰＥＴ　ｃｈｉｐｓ　ａｓ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｂｙ　ｍｅｌｔ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｌｔ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｆｉｎｉｓｈｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｓｔａｂｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　０．８９　ｄｔｅｘ　ＰＥＴ　ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｆｉｂｅｒ　ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ　ｆａｉｒｌｙ　ｇｏｏｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｏｒｄｅｒ　０　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｅｄ：ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｃｈｉｐｓ　ｂｅｌｏｗ　３０　ｔｚｇ／ｇ，ｓｐｉｎ　ｐａｃｋ　ｉｎｉｔｉｌａ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　８．５—１０．０　ＭＰａ，ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　２８８—２９２￣Ｃ，ｓｉｎｇｌｅ　ｈｏｌｅ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｉｎｎｅｒｅｔ　０．３５—０．４５　ｇ／ｍｉｎ，　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　１　３００—１　５００　ｍ／ｍｉｎ，ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｆｉｎｉｓｈｅｓ　ＴＤＳ－２０００Ａ　ａｎｄ　ＴＦＳ一９０　ａｄａｐｔｅｄ　ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ　ｆｉｂｅｒ；ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒ；ｓｈｏｒｔ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｆｉｂｅｒ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ