一种超细旦异形涤纶丝的制备方法
阅读说明：本技术 一种超细旦异形涤纶丝的制备方法 (Preparation method of superfine denier special-shaped polyester yarn ) 是由 赵金广 郭振军 郭皎 郭建洋 赵慧娟 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种超细旦异形涤纶丝的制备方法,是以POY原丝为原料,采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型,且设经过定型超喂的丝条在上油工艺中的路径为直线；制得的超细旦异形涤纶丝的单丝纤度≤0.55dtex,横截面为非圆形,断裂伸长率为20.1～21.10％,断裂强度为4.02～4.10cN/dtex,上油均匀度为98.1～98.8％,异形度为45～50％,上染率为97.8～98.4％；本发明的方法简单易行,对纤维的异形度、上染率、强度、上油均匀性均有极大改善。(The invention relates to a preparation method of superfine denier profiled polyester yarns, which takes POY (polyester pre-oriented yarn) precursor as a raw material and adopts a DTY (draw texturing yarn) process to prepare the superfine denier profiled polyester yarns; the DTY process flow comprises the following steps: POY precursor → pre-network → first thread feeding roller → first deforming hot box → circular air cooling → false twisting deformation → second thread feeding roller → middle network → auxiliary roller → second shaping hot box → shaping overfeeding → oiling → winding shaping, and the path of the shaped overfeeded thread is set as straight line in the oiling process; the filament number of the prepared superfine denier special-shaped polyester yarn is less than or equal to 0.55dtex, the cross section is non-circular, the elongation at break is 20.1-21.10%, the breaking strength is 4.02-4.10 cN/dtex, the oiling uniformity is 98.1-98.8%, the special-shaped degree is 45-50%, and the dye uptake is 97.8-98.4%; the method is simple and easy to implement, and greatly improves the profile tolerance, the dye uptake, the strength and the oiling uniformity of the fiber.)
技术领域
本发明属于纺织纤维技术领域，涉及一种超细旦异形涤纶丝的制备方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，人们对服装的多样性、舒适性、功能性要求也越来越广泛。纤维细旦化、功能化是差别化纤维发展的一个重要方向，也是聚酰胺纤维纺丝的主要发展趋势。涤纶常规品种加工出的面料其弹性、柔软性、透气性和功能性等有局限性。涤纶超细旦异形纤维由于它独有的特性：丝比较细，抗弯曲强度大，织成的布面柔软性和透气性非常好，面料又轻薄，穿在身上非常舒适。但是，超细旦异形纤维也由于丝细且截面特殊，在纺丝过程中，容易产生断头，影响产品质量和生产效率。
因此，研究一种工艺简单且容易控制的超细旦异形涤纶丝的制备方法具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，目的在于实现涤纶长丝加工出的面料超吸湿性、超柔软性、超透气性以及视觉或触觉效果风格、使用的舒适性能够满足特殊性面料的特点风格。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
经过定型超喂的丝条在上油工艺中的路径为直线。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，在上油工艺中的路径为直线是指：导丝器的底部、油轮的顶部和U型探丝器底部三点保持水平。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，上油工艺中采用的导丝器为低摩触导丝器(摩擦系数低且耐磨型导丝器)。
上油工艺是先经过探丝装置，再上油，然后再经过导丝器完成，经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
采用环吹风冷却，冷却效果优于现有技术中的冷却板冷却；原因在于：冷却板为金属板，其是采用热传递方式降低丝条温度，冷却效果不好，而且会产生丝条脱离冷却板造成冷却不均匀，进而染色、物理性能不均匀的技术问题；而本发明采用的环吹风冷却工艺，因从四周同时对丝条进行空气冷却，其冷却效果可以受环吹风的温度和风速等控制，达到最佳的冷却效果，而且冷却均匀，相较于冷却板，其冷却效果可以提升10％以上，从而保证了丝条在拉伸过程中的异形度，并提升了纤维的上染率。又由于环吹风冷却设置在第一变形热箱之后，可以降低POY原丝的热塑性，以便丝条具有一定的刚性，而利于假捻的进行(捻度的传递)。第一变形热箱是给丝条拉伸变形提供温度，使丝条受热达到软化点，进行拉伸变形，单纯降低第一变形热箱温度进行拉伸，单丝表面容易破裂，产生毛丝和断头。若冷却效果不佳，纤维在假捻变形中的卷曲结构就不均匀，进而影响上染率。
上油的作用是：使丝条具有平滑性、抱合性和抗静电性，由于上油过程中，丝条不仅经过上油装置，还是会经过探丝装置，现有技术中，丝条在上油装置和探丝装置上形成的路径为折线；而为了避免因折线丝路所引起的摩擦点多、摩擦力大的问题，本发明调整上油装置和探丝装置，一方面采用低摩触导丝器，另一方面将低摩触导丝器、上油装置(上油油轮)、探丝装置(U型探丝器)与丝条的接触点所形成的丝条路径调整为直线(即低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平)；由于低摩触导丝器可以降低摩擦系数，减少对丝条的摩擦损伤；且丝条的路径为直线后，可以减小丝条运动时的阻力，从而降低摩擦，减少毛丝，增加强度，上油的均匀性也得到很好的控制。上油稳定和均匀有利于DTY后加工的退绕，同时对DTY定长定重起到很重要作用。上油较少后加工中断头多，易产生大量静电。上油较多会使后续的整经上浆不利，对织造也会产生断头。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，环吹风冷却采用环吹风冷却装置进行，环吹风冷却装置包括相互嵌套的内管和外管，内管和外管的端面相接形成以内管为内壁外管为外壁的横截面为圆环形的腔室，腔室上设置进气孔，内管壁上均匀分布若干个出气通孔。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，出气通孔为圆形或者多边形。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，第一变形热箱温度为160～170℃。第一变形热箱的作用是：使POY原丝受热软化，POY原丝的刚性减弱，塑性增强，有利于拉伸；而第一变形热箱的温度过高，一方面会导致POY原丝粘合，而在假捻变形工艺中假捻不完全，从而产生紧点、僵丝，而另一方面还会使POY原丝中分子被氧化，导致强伸度降低，产生毛丝，增加断丝率。第二定型热箱为50～55℃。第二定型热箱的作用是：通过控制温度，使纤维的总体取向度和结晶度提高，消除纤维内部的应力，则纤维的热稳定性显著提高；温度升高，结晶度和取向度增加，温度降低，结晶度和取向度下降。若温度太高，丝条的卷缩率较小，蓬松度下降，影响手感并造成染色深浅色多，布面出现色差；本发明通过降低第二定型热箱的温度至50～55℃，纤维的卷缩率得到提升，同时保持纤维的尺寸稳定性更能满足细旦品种的飘逸面料的风格。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，定型超喂的超喂率为-4.0～-5.0％；且D/Y比为(也称假捻器速度比，是指摩擦盘表面速度与第二喂丝罗拉的速度之比)1.4～1.6。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，卷绕成型中，卷绕角(也称交叉角)为25°～28°，成型锥角为70°～75°。在卷绕成型中，由于超细旦异形涤纶丝非常细使其很容易受到兔子头在往复过程中被拉伸而损伤，纤维受损后，一方面导致断裂强度下降，影响织造，另一方面还容易产生绊丝，难退绕。本发明采用25°～28°卷绕角(也称交叉角)和70°～75°成型锥角的卷绕工艺和和抗压300KG的纸管可以克服上述问题。由于超细旦异形丝非常细且截面的特殊性，在运行过程中，卷绕角大，兔子头带动丝条往返幅度大，卷绕张力变大，丝条容易被损伤，减小卷绕角，卷绕张力减小，丝条的损伤减小。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，假捻变形采用组合为1-4-1的聚氨酯盘片。假捻变形的作用是降低丝条的扭曲应力，本发明采用组合为1-4-1的聚氨酯盘片，现有技术中采用组合为1-5-1的聚氨酯盘片，本发明减少盘片个数是为了减少对POY原丝的摩擦损伤，且聚氨酯盘片的硬度较软的，综合作用可以保持超细旦异形涤纶丝的强度和异形度不受破坏。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，预网络和中网络的网络气压都为0.03～0.07MPa。本发明采用预网络(海博林P142网络喷嘴，其优点是孔径小，由于是超细旦异形丝，孔径大，压缩空气的消耗量增加，丝的网络牢固度不够，在外力作用下易松散。)和中网络(P142型号中网喷嘴)的方式，并且控制二者的压力都为0.03～0.07MPa，可以增加丝条的抱合力，使超细旦异形涤纶丝在织造过程中具有良好的退绕性，可降低织造时的断头率，提高生产率，织物还有一定的飘逸感，不易起毛结球；而气压偏高或偏低时，丝条出现缠粘、会严重影响后续织造的效率。第二喂丝罗拉的加工速度为500～600米/分钟。加工速度过快，丝条运行稳定度下降，断头增加，速度过慢，效率低。
如上所述的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法制得的超细旦异形涤纶丝，超细旦异形涤纶丝的单丝纤度≤0.55dtex，横截面为非圆形，断裂伸长率为20.1～21.10％，断裂强度为4.02～4.10cN/dtex，上油均匀度为98.1～98.8％，异形度为45～50％，上染率为97.8～98.4％。
有益效果：
(1)本发明的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，在DTY工艺中采用环吹风冷却工艺，提高了冷却效率，保证了丝条在拉伸过程中的异形度，并提升了纤维的上染率；
(2)本发明的一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，在上油时，一方面采用低摩触导丝器，另一方面将低摩触导丝器、上油装置、探丝装置与丝条的接触点所形成的丝条路径调整为直线，可以降低摩擦系数，减少对丝条的摩擦损伤，减小丝条运动时的阻力，从而降低摩擦，减少毛丝，增加强度，上油的均匀性也得到很好的控制。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明的冷却装置的横截面示意图；
图3为本发明的冷却装置的结构示意图；
图中，1-POY原丝，2-预网络器，3-第一喂丝罗拉，4-第一变形热箱，5-冷却装置，6-假捻器，7-第二喂丝罗拉，8-中网络器，9-第二定型热箱，10-第三喂丝罗拉，11-探丝器，12-上油油轮，13-导丝器，14-卷绕装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图2～3所示，本发明采用的环吹风冷却装置包括相互嵌套的内管和外管，内管和外管的端面相接形成横截面为圆环形的腔室，腔室上设置进气孔(如图中所示的冷气入口)，内管壁上均匀分布若干个出气通孔，且出气通孔为圆形。环吹风冷却装置的风速和风温是指：风速是指风在冷却装置中的运行速度，风温是风进入冷却装置前的温度。
机台张力离散程度用DTY张力CV％表示。
实施例1
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为53dtex/144f，断裂伸长率为110％，断裂强度为2.5cN/dtex，热应力为31cN，横截面为十字型)，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；如图1所示，DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝1依次经过网络气压为0.03MPa的预网络器2、第一喂丝罗拉3、温度为160℃的第一变形热箱4、环吹风冷却装置5(风速为0.3m/s，风温为22℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器6，且D/Y比为1.4、速度为500米/分钟的第二喂丝罗拉7、网络气压为0.03MPa的中网络器8、辅助罗拉、温度为50℃的第二定型热箱9→超喂率为-4％的第三喂丝罗拉10、U型探丝器11、上油油轮12(上油率为2.96％)、低摩触导丝器13、卷绕角为25°和成型锥角为70°的卷绕装置14。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线；
制得的超细旦异形涤纶丝的单丝纤度为0.23dtex，横截面为十字型，断裂伸长率为21.1％，断裂强度为4.05cN/dtex，上油均匀度为98.5％，异形度为50％，上染率为98.4％，DTY张力CV％为0.78％，DTY外观评价：无毛丝。
对比例1
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，其工艺流程与实施例1基本相同，不同之处仅在于在上油时，经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径是折线；制得的超细旦异形涤纶丝的指标如下：断裂伸长率为17.5％，断裂强度为3.85cN/dtex，上油均匀度为85％，DTY外观评价：毛丝多。
由于丝条路径是折线，丝条在运行过程中阻力增加，丝条受阻力后损伤，导致单丝断裂，断裂伸长率、断裂强度下降，毛丝增加，折线的角度偏差，导致丝条与油轮的接触面不同，上油偏差增加。
对比例2
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，其工艺流程与实施例1基本相同，不同之处仅在于将环吹风冷却装置替换为冷却板；制得的超细旦异形涤纶丝的指标如下：断裂伸长率为18.6％，异形度为40％，上染率为93％，DTY张力CV％为1.5％。
由于冷却板靠热传递冷却，冷却效果不好，不利于假捻过程中捻度的传递，卷缩结构不稳定，张力不稳定，张力CV值偏大，上染率，异形度、断裂伸长下降。
实施例2
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为53dtex/144f，断裂伸长率为105％，断裂强度为2.7cN/dtex，热应力为30.5cN，横截面为三角形)，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝依次经过网络气压为0.05MPa的预网络器、第一喂丝罗拉、温度为165℃的第一变形热箱、环吹风冷却装置(风速为0.4m/s，风温为22℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器，且D/Y比为1.4、速度为550米/分钟的第二喂丝罗拉、网络气压为0.05MPa的中网络器、辅助罗拉、温度为51℃的第二定型热箱→超喂率为-4.25％的第三喂丝罗拉、U型探丝器、上油油轮(上油率为3％)、低摩触导丝器、卷绕角为26°和成型锥角为71°的卷绕装置。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
制得的超细旦异形涤纶丝的单丝纤度为0.23dtex，横截面为三角形，断裂伸长率为20.9％，断裂强度为4.06cN/dtex，上油均匀度为98.1％，异形度为48％，上染率为97.8％，DTY张力CV％为0.8％，DTY外观评价：毛丝少。
实施例3
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为111dtex/192f，纤度为断裂伸长率为108％，断裂强度为2.4cN/dtex，热应力为75cN，横截面为三叶形)，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝，DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝依次经过网络气压为0.06MPa的预网络器、第一喂丝罗拉、温度为160℃的第一变形热箱、环吹风冷却装置(风速为0.4m/s，风温为21℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器，且D/Y比为1.5、速度为560米/分钟的第二喂丝罗拉、网络气压为0.06MPa的中网络器、辅助罗拉、温度为52℃的第二定型热箱→超喂率为-4.5％的第三喂丝罗拉、U型探丝器、上油油轮(上油率为3.08％)、低摩触导丝器、卷绕角为26°和成型锥角为73°的卷绕装置。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
制得的超细旦异形涤纶丝(72dtex/192f)的单丝纤度为0.375dtex，横截面为三叶形，断裂伸长率为20.7％，断裂强度为4.08cN/dtex，上油均匀度为98.7％，异形度为45％，上染率为98％，DTY张力CV％为0.83％，DTY外观评价：毛丝少。
实施例4
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为33dtex/72f，断裂伸长率为109％，断裂强度为2.5cN/dtex，热应力为36cN，横截面为工字型)，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝依次经过网络气压为0.07MPa的预网络器、第一喂丝罗拉、温度为170℃的第一变形热箱、环吹风冷却装置(风速为0.5m/s，风温为20℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器，且D/Y比为1.6、速度为600米/分钟的第二喂丝罗拉、网络气压为0.07MPa的中网络器、辅助罗拉、温度为53℃的第二定型热箱→超喂率为-4.25％的第三喂丝罗拉、U型探丝器、上油油轮(上油率为3.05％)、低摩触导丝器、卷绕角为27°和成型锥角为72°的卷绕装置。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
制得的超细旦异形涤纶丝(22dtex/72f)的单丝纤度为0.31dtex，横截面为工字型，断裂伸长率为20.1％，断裂强度为4.1cN/dtex，上油均匀度为98.2％，异形度为45％，上染率为98.3％，DTY张力CV％为0.88％，DTY外观评价：毛丝少。
实施例5
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为53dtex/144f，纤度为52.8dtex，断裂伸长率为110％，断裂强度为2.5cN/dtex，热应力为31cN，横截面为十字型，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝依次经过网络气压为0.05MPa的预网络器、第一喂丝罗拉、温度为160℃的第一变形热箱、环吹风冷却装置(风速为0.4m/s，风温为20℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器，且D/Y比为1.55、速度为560米/分钟的第二喂丝罗拉、网络气压为0.05MPa的中网络器、辅助罗拉、温度为54℃的第二定型热箱→超喂率为-4.5％的第三喂丝罗拉、U型探丝器、上油油轮(上油率为3.02％)、低摩触导丝器、卷绕角为27°和成型锥角为74°的卷绕装置。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
制得的超细旦异形涤纶丝的单丝纤度为0.23dtex，横截面为十字型，断裂伸长率为20.8％，断裂强度为4.03cN/dtex，上油均匀度为98.3％，异形度为46％，上染率为98.2％，DTY张力CV％为0.9％，DTY外观评价：毛丝少。
实施例6
一种超细旦异形涤纶丝的制备方法，是以POY原丝为原料(规格为53dtex/144f，纤度为52.8dtex，断裂伸长率为110％，断裂强度为2.5cN/dtex，热应力为31cN，横截面为十字型，采用DTY工艺制得超细旦异形涤纶丝；如图1所示，DTY工艺流程包括：POY原丝→预网络→第一喂丝罗拉→第一变形热箱→环吹风冷却→假捻变形→第二喂丝罗拉→中网络→辅助罗拉→第二定型热箱→定型超喂→上油→卷绕成型；
具体地：POY原丝依次经过网络气压为0.04MPa的预网络器、第一喂丝罗拉、温度为165℃的第一变形热箱、环吹风冷却装置(风速为0.3m/s，风温为22℃)、组合为1-4-1的聚氨酯盘片组成的假捻器，且D/Y比为1.45、速度为550米/分钟的第二喂丝罗拉、网络气压为0.04MPa的中网络器、辅助罗拉、温度为55℃的第二定型热箱→超喂率为-4.75％的第三喂丝罗拉、U型探丝器、上油油轮(上油率为2.98％)、低摩触导丝器、卷绕角为28°和成型锥角为75°的卷绕装置。
其中，低摩触导丝器的底部与油轮的顶部、U型探丝器底部三点保持水平，使经过第三喂丝罗拉的丝条在导丝器、上油装置和探丝器上形成的丝条路径呈直线。
制得的超细旦异形涤纶丝的单丝纤度为0.23dtex，横截面为十字型，断裂伸长率为20.2％，断裂强度为4.02cN/dtex，上油均匀度为98.6％，异形度为48％，上染率为98.3％，DTY张力CV％为0.8％，DTY外观评价：毛丝少。
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