PTT形状记忆长丝纤维的生产
形状记忆纤维是指纤维一次成型时,能记忆外界赋予的初始形状和特性,定型后的纤维可以任意地发生形变,并在较低的温度下将此形变固定下来(二次成形)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。但当已经变形的纤维在遇到特定的外部刺激时,形状记忆纤维可回复至原始形状,也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的特性,使用该种形状记忆纤维制得的织物被称为形状记忆织物。
PTT纤维的主要生产流程包括:FDY流程:干燥→螺杆挤压熔融→计量喷丝→冷却上油→拉抻→卷绕→FDY;POY流程:干燥→螺杆挤压熔融→计量喷丝→冷却上油→热辊导丝→卷绕→POY;DTY流程:POY→热拉伸→加捻→热定型→上油→卷绕→DTY。
切片干燥工艺
PTT的晶体结构与PET、PBT不同,它的冷结晶温度低于PET30℃左右,结晶速率较快,切片一般已为半结晶状态,干燥时不需要进行预结晶,只需一级干燥即可。PTT热稳定性及对水份敏感性较高,干燥温度过高会导致热氧化降解,偏低则水份烘干不充分易在纺丝中产生强烈水解。我们认为合适的干燥工艺设计应选择一级干燥路线,无需预结晶,干燥温度控制在125℃~135℃;干空气露点低于-80℃;干燥时间适当的比PET延长些。该工艺能使PTT切片达到≤28ppm,可满足纺丝要求。
纺丝工艺
PTT熔体相比PET熔体具有熔体分子量分布大,非牛顿性强,热稳定性差等特点,因此纺丝中需选择合适的螺杆熔融温度及纺丝温度,保证熔体均匀性,合适的流动性,避免出现大的热降解,同时要注意PTT熔体粘度对温度比较敏感,因此对整个纺丝系统温度的均匀性、稳定性有更高的要求。对纺丝温度的选择另外要考虑的是PTT熔体粘弹性较强,储存能量大,应注意降低喷丝孔出口的熔体膨化现象。根据我们的实践,熔融温度控制在240℃~265℃,纺丝温度控制在256℃~266℃。对特性粘度较低的PTT切片,熔融温度与纺丝温度适当下调。
纺丝组件工艺设计
PTT熔体出口膨化现象明显,除在喷丝孔的设计上控制剪切速率在7000~12000-1喷头拉伸比100~160外,应适当增加长径比以延长大分子在孔流区的松弛时间,长径比选择一般在3.5~4.0范围较好。PTT纺丝可采取合适的过滤介质配比适当降低组件压力。一方面可减少组件压力产生的高剪切应力对熔体粘度降的不利影响,一方面可降低熔体的的出口膨化效应。
此外PTT高聚物中含有相当比例的齐聚物,容易玷污喷丝孔及喷丝板表面,影响正常纺丝。因此纺丝过程中应选择剥离性更好的硅油勤修板,确保纺丝顺利进行。
冷却吹风及集束上油工艺
PTT结晶速率大,在冷却吹风及集束上油调整中应考虑控制PTT初生丝结晶速率,以获得较好的拉伸性能或后加工性能。同时PTT纺程张力以偏小掌握,以减小应力发生的弹性力,和PET相比,集束位置要提高,风速适当偏小,风温增高。其适宜风速0.3~0.6m/s,风温25℃~28℃,风湿65~85%,集束70~100cm.
单体吸收装置
PTT在缩聚时会发生副反应,另外在挤压熔融会热氧化、热裂解,产生一些小分子物质,这些小分子物质会在高温纺丝时释放出来,玷污纺丝环境,用一装置加以吸收排放。
拉伸卷绕
PTT-POY、PTT-FDY拉伸卷绕设备均可采用两对热辊,这种工艺路线有利于调节各部份张力,控制丝条各阶段超分子结构形成,有助于进一步提高PTT的纺丝速度。
(纺织服装周刊) GR!温度
(℃)
圈数
GR2温度
(℃)
圈数
GR2速度(m/min)
牵伸倍率
卷绕张力
(cn/dtex)
45~65
6.5
110~130
7.5
2800~3400
1.5~2.0
0.06~0.1
PTT-FDY拉伸卷绕
PTT玻璃化温度低,一辊温度不能过高,当>65℃时由于丝条明显冷结晶作用会使PTT拉伸发生困难。PTT位伸倍率也不宜过高,过高的牵伸倍率产生较大的拉伸应力,即使通过GR2热定型作用也较难消除,由于PTT的高弹性及低Tg,易造成纤维在卷绕过程中沿轴向收缩,造成退绕困难及成形不良偏多。主要工艺如下:
PTT-POY拉伸卷绕
PTT-POY用热辊纺丝有利于纺丝速度的提高,丝条超分子结构相对稳定,纺丝时应力回缩率小,可以明显提高纺丝卷绕稳定性,存存放时间长,但缺点就是伸长偏小,仅有80~95%,后加弹速度较低。
其主要工艺如下: GR!温度
(℃)
GR2温度
(℃)
GR2速度
(m/min)
GR1圈数
GR2圈数
卷绕张力
(cn/dtex)
45~65
80~90
2500~3200
3.5~6.5
7.5
0.04~0.08
PTT-POY的假捻变形
PTT-POY采用热辊纺丝路线,丝条大分子取向、结晶度较高,假捻拉伸倍率小,变形速度低,否则易产生毛丝断头,这是PTT-POY-DTY与PET-POY-DTY工艺的主要区别。
PTT记忆长丝纤维物性指标 项目
白丝
染色丝
平均值
CV(%)
平均值
CV(%)
断裂强度(CN/dtex)
2.8
1.2
2.4
2.2
断裂伸长(%)
67.3
4.4
65.7
5.0
PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维是Shell公司开发的一种性能优异的聚酯类新型纤维,它是由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇(PDO)缩聚而成,其分子结构式为((CH2)3O O=C O=CO))PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性,加上本身固有的弹性,以及能常温染色等特点,把各种纤维的优良服用性能集于一身,从而成为当前国际上最新开发的热门高分子新材料之一.
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