涤纶超高速纺丝HOY的发展及应用.docx

涤纶超高速纺丝 HOY的发展及应用滕新荣1 , 赵家森1 , 刘福安2(1. 天津纺织工学院化学工程系, 天津 300160; 2. 国家合成纤维工程技术研究中心, 北京 100025)摘要: 简要综述涤纶超高速纺丝 HO Y 纤维的工艺与设备的发展和应用, 也介绍了国内外研究概况.关键词: 涤纶超高速纺丝 HO Y; 工艺设备; 发展与应用中图分类号: TQ 34212; T S1021522文章编号: 100021557 (2000) 0220084203文献标识码: AD eve lopm en t of the super h igh speed sp inn in g HOY of PET an d its a pp l ica t ionT EN G X in 2ro n g1 , ZHA O J ia2sen g1 , L IU F u 2an 2(1. D ep a r tm en t o f C h em ist ry E ng inee r ing, T ian jin In st itu te o f T ex t ile Sc ience and T ech no lo gy, T ian jin 300160;21N a t io na l Syn th e t ic F ibe r E ng inee r ing R e sea rch C en te r, B e ijing 100025)A bstrac t: T h e deve lopm en t o n tech no lo gy and equ ipm en t o f sup e r h igh sp eed sp inn ing HO Y o f P E T and it sapp lica t io n is summ r ised and th e gene ra l situa t io n a t hom e and ab ro ad is in t ro duced b r ief ly.Keywords: sup e r h igh sp eed sp inn ing HO Y o f P E T ; tech no lo gy and equ ipm en t; deve lopm en t and app lica t io n随着化纤技术的进步, 纺丝工艺速度达 6 000 m m in 以 上 的 超 高 速 一 步 法 生 产 涤 纶 服 用 纤 维 HO Y (h igh o r ien ted ya rn ) 的技术, 已在我国实现了工业化. 该技术与 FD Y 及 D T 等技术相比, 省去了牵伸部件或牵伸设备, 高聚物经熔融喷丝、冷却固化和上油后, 即可卷绕成直接用于纺织的涤纶长丝, 因而总的设备费 用低. 同时, 这一技术还有卷缩变形加工性优良、能减 少染色色斑、能减少纤维随时间变化的不均一性等优点1 . 本文以超高速纺丝技术的发展为背景, 介绍了HO Y 技术的产生、特点及应用. 由于 HO Y 成本比较 低, 经济效益好, 在国内又属较新的产品, 因此本文的 阐述对研究我国超高速纺丝 HO Y 技术有一定的参考 价值和积极的探索意义.得到的卷绕丝, 由于在纺丝过程中丝条受到高张力的作用, 大分子沿作用力方向整齐排列, 与常规纺丝相 比, 其结构和性能有明显差别. 预取向丝 (PO Y ) 比未 拉伸丝 (U D Y ) 具有较高的取向度和结构稳定性, 只需而全取向丝 ( FO Y 或 FD Y )进 行补充拉伸便可应用.由于在纺丝过程中已经形成高度取向和结晶, 性质稳定, 故不需进行后加工便可直接用于织造. 超高速纺丝 的纺丝速度为 6 000 8 000 m m in , 所得卷绕丝具有 高取向和高结晶结构, 一般分为两种: 全取向丝 FO Y 和高取向丝 HO Y. 全取向丝 FO Y 生产工艺, 采用高 速纺丝 ( 3 200 m m in ) 和超高速拉伸 ( 6 200 m m in ). 高取向丝 HO Y 生产工艺, 卷 绕 速 度 可 高 达 (6 0008 000 m m in , 又称 H SO (h igh sp eed o n ly) 制丝技术.它不同于全拉伸丝 FD Y 及全取向丝 FO Y , 不仅在制 备过程中没有独立的牵伸工序, 而且采用了比一般高速纺更高的卷绕速度3 .应用 HO Y 宜于制取“直丝”, 所得丝的单丝纤度 不宜太细, 因为超高速纺丝时纺程上的张力较大, 纤维 的纤度过细, 难以承受较大的张力; 只有当丝条的单丝和总纤度都比较适宜时, 纺丝才能正常进行, 否则将引 起卷绕满卷率下降. 由于成品丝的取向度偏低, 断裂伸1超高速纺及 HOY 的概况众所周知, 纺丝速度不同, 形成的卷绕丝 (或丝束)的物理机械性能也不同. 在常规纺丝速度范围内 (一般 为 3 000 m m in 以下) , 得到的卷绕丝尚处于未拉伸状 态, 纤维中大分子链取向差, 可变形性大, 故需进行拉 伸、热定型等后处理, 才能成为可用的纤维. 高速纺丝 收稿日期: 1999206215 作者简介: 滕新荣 ( 1972- ) , 女, 河南省人, 天津纺织工学院 96 级硕士研究生, 现为东华大学博士研究生.第 19 卷 第 2 期滕新荣等: 涤纶超高速纺丝 HO Y 的发展及应用 85 长相对要大一些, 达 35% 45% , 作为服用纤维使用时, 用作纬纱较为适宜, 所以更适合制做单纤度不很细 的装饰用织物. 近年来, 随着超细纤维的发展, 这种纺 丝也可用于仿真丝、塔夫绸等仿丝绸面料, 具有手感柔 软、透气性好和防水等性能. 此外, 用 HO Y 织成织物, 它的可染性比用一般牵伸丝织成织物要好.出 HO Y; 热辊法、热管法、冷辊拉伸蒸汽定型法和热管拉伸法, 其卷绕速度均在 4 500 6 500 m m in , 产品称 为 FD Y. 各种生产工艺路线的生产成本按热辊法、热管法、冷辊拉伸蒸汽定型法、热管拉伸法和超高速法的顺序依次降低, 且又随卷绕速度提高而降低2 , 因此可 看出, HO Y 生产工艺有明显的降低成本的优点.2. 2 纺丝设备的发展三步法工艺采用普通型纺丝设备, 二步法工艺采 用高速纺丝设备, 而一步法纺丝工艺采用超高速纺丝 设备. 目前已开发出了多种以一步法制取牵伸丝的设 备. 进入 80 年代以来, 由于机械制造技术的进步, 已开发出了多种类型的以一步法制取牵伸丝的设备, 诸如具 有 热 辊 牵 伸 的 一 步 法 纺牵 联 合 机 ( H GS p ro ce ss)、具有流体动态阻力牵伸的一步法纺牵联 合机 (HD Sp ro ce ss)、具有热管的牵伸一步法纺牵 联 合 机 ( T C Sp ro ce ss) 以 及 超 高 速 纺 丝 机 (H SO p ro ce ss). 而 HO Y 生产采用的是超高速纺丝机设备, 它必须配置机械速度达 8 000 m m in 的卷绕头3 .超高速纺及 HOY 工艺的发展22. 1 纺丝工艺的发展众所周知, 最早生产涤纶长丝是初生丝经平衡放 置后通过牵伸加捻或假捻变形得到的, 纺速较低, 称为纺 丝拉 伸 加 捻假 捻 变 形 三 步 法 工 艺, 即 低 速 纺(U D Y 2D Y 2T Y ) 和中速纺 (M O Y 2D Y 2T Y ). 随着 70 年 代高速纺丝技术的问世, 实现了纺丝拉伸变形两步 法工艺 (PO Y 2D T 和 PO Y 2D T Y ) , 纺速较高, 达 3 000 3 600 m m in. 由于流程短, 产量高, 投资省, 因此得 到迅速的推广和应用.进入 80 年代以来, 由于机械制造技术的进步, 出 现了高速卷绕头, 才开始实现一步法工业化. 一步法工 艺早在五六十年代就已有专利报导. 由于受技术限制,所以一直未能工业化. 工业上一直采用二步法工艺.高速纺丝一步法分为 A 、B 二种工艺路线. 工艺 A 是建立在很高的纺丝速度基础上的、无牵伸工序, 也就 是今天我们所说的 HO Y. 工艺 B 是在熔纺过程中采 取附加后处理的方法, 例如, 附加热处理和拉伸. FD Y 就是这样, 由于卷绕速度要低些, 因此比工艺 A 易实 施 工 业 化. 对 于 用 工 艺 A 法 生 产, 杜 邦 公 司 先 后 于1952 年和 1962 年在美国申请了有关聚酯和聚酰胺的 专利. 其专利声称, 当纺丝速度超过 4 750 m m in 时,采用一步法纺丝工艺可以获得收缩率低和强度高的聚酯纤维. 但是, 此后就很少有这方面的专利报导. 70 年3国内外对超高速纺及 HOY 的研究概况国内外关于 FD Y 的报导较多, 但对于 HO Y 却较少. 目前, 台湾远东纺、中兴纺等主要涤纶长丝生产公 司正积极推进 HO Y 的企业化生产. 韩国东洋聚酯公司在龟尾工厂建成 HO Y 200 t月4的生产规模. 瑞士伊文塔公司发明的紧凑式纺丝机, 准备用来开发生产HO Y 丝 (容易使用的光长丝). 这种新型纺丝机具有操 作安全简便、维修费用低、占地面积小、减少人力的优点, 并且能获得均匀稳定的纺丝质量. 日本帝人公司、德国巴马格公司均有 HO Y 的小型实验设备, 但并未 大量投产, 其主要原因可能是由于 HO Y 纺速比较高, 纺程上的张力比较大, 容易出现断丝, 并且由于在整个 制丝过程中, 只有流动取向, 没有塑性拉伸取向, 所得 成品丝的取向度偏低, 断裂伸长较大. 所以其应用范围受到一定的限制.我国目前已拥有 PO Y、D T Y、FD Y、T C S 等生产 工艺, 但较大规模的正式生产 HO Y 的厂家仅有山东 淄博万杰化纤有限公司一家. 它引进德国巴马格生产 设备, 纺丝速度达 6 200 6 400 m m in , 产品主要用于 开发仿真丝、塔夫绸等面料. 尽管如此, 它的设备仍属 试验机类型. 但必须指出的是, 它是当今国内外最大的 生产 HO Y 厂家. 1997 年以来, 北京联合大学在开发代后期, A法纺丝工艺的开发又重新开始, 结合工艺流程 B 法发表了一些新专利. 但工业上一直多采用 B 法的生产工艺, 对 A 法的生产工艺大多停留在实验室的 研究阶段. 80 年代末, 在聚合物纺丝工艺和机械设备及安全检测一体化的研究基础上, 这一技术已从超高 速纺的科学研究工作扩展到超高速纺的工业化实施.目前熔纺长丝 (不包括变形丝) 的一步法生产工艺大致有以下几种: 热辊法生产工艺 (M G ) ; 热管法 生 产工艺 (H T , L T C S) ; 冷辊拉伸蒸汽定型法生产 工艺 (H 4 S) ; 热管拉伸法生产工艺 (H C S ) ; 超高速纺 丝生产工艺 (H SO ).其中, 超高速纺丝是将卷绕速HO Y 仿丝绸和麻纱织物中做了一些尝试.他们根据度提高到 6 000 8 000 m m in , 靠提高纺丝速度生产HO Y 的物理性能, 研究分析了涤纶 HO Y 纤维的织造 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 86 天 津 纺 织工 学 院 学 报2000 年 4 月性能及适宜的织物品种, 并探讨了用该纤维与其它纤维交并、交织织物的风格特点, 比较成功地开发了涤纶 HO Y 交织里子绸. 研究认为, 与普通的涤纶织物比较, 新产品除了保持涤纶固有的优良特性之外, 还具有良HO Y 技术所用设备的配置比较简单, 设备投资相对较省, 产量较大, 产品的成本比较低, 可获得较理想的经 济效益, 所以其发展前景应该引起人们的关注.参考文献:好的机械性能、耐磨性、透气性和抗起毛起球性.推动 HO Y 纤维的应用起到积极的促进作用5 .这对1清水 二 郎. 纤 维 的 结 构 和 性 能 J .1993, 13 (1) : 96298.北 京 服 装 学 院 学 报,2崔照云. 纺程加热一步法生产 FO Y 工艺及发展前景 J .合成纤维工业, 1997, 20 (6) : 50254.结束语43吴宏仁. 国内外多种涤纶长丝技术评述 R .织科学研究院, 1996.北京: 中国纺由于超高速纺丝 HO Y 是在纺丝过程中由纤维大分子的取向来促进其结晶的, 因此它与全取向丝 FO Y在纤维成形机理、结构和性能上是不同的. 后者是采用 纺程加热技术, 利用温度梯度原理来制取的. 超高速纺丝 HO Y 是否能最终得到与全取向丝 FO Y 性能十分 接近的纤维, 是目前很多研究者致力解决的问题. 由于4赵景峰. 国内外涤纶长丝概况 J . 合成纤维工业, 1997,20 (5) : 42243.5李文玉. 涤纶 HO Y 里子绸的性能分析 J .