涤纶拉伸丝的单丝平直、光滑,相互间排列紧密,蓬松性较差,只能用于仿丝型织物,使其的应用受到了限制。为此,采用多种改性方法使它增加新的性能,以扩大其应用范围。 假捻变形是其中最重要的一种物理改性方法。涤纶假捻变形丝于1955年问世,有高弹丝、中弹丝和低弹丝。其中,低弹丝既有一定的弹性、蓬松性,又有制作外衣所需的几何尺寸稳定性,应用较广。 涤纶长丝经假捻变形基本上是生产低弹丝。假捻变形方法有转子式和摩擦式两大类。转子式假捻变形开发较早,产品质量也较好,但生产效率没有摩擦式高。目前,拉伸丝的假捻变形机大多采用转子式,亦有用转子式假捻变形机对POY丝进行拉伸变形。 假捻变形原理 1.假捻 若丝以运动的方式通过两端固定点并旋转握持点,加捻则发生变化,顺着丝的运动方向,在握持点以前,丝被加上了捻(假设是Z捻);经过握持点后,则加上与Z捻个数相等的S捻。由于握持点上、下的捻向相反,实际上将握持点以前加的Z捻全部解开。这种先加捻、后解捻的过程称为假捻。 2.加热和冷却 加热和冷却是利用合成纤维的热塑性获得假捻效果的必要条件。在假捻过程中的加捻阶段进行加热,其目的是利用分子的热运动消除因加捻而产生的内应力,使加捻变形固定。另外,丝条受热后塑性增强,刚性减弱,可以降低加捻张力,便于加捻。 冷却的目的是使加捻变形得到的塑性变形固定下来。如果处于热塑性状态下的丝立即通过旋转握持器(小转子),解捻将不起作用,产生蓬松性极差的僵丝。冷却到二次转变温度(玻璃化温度,81℃)以下时,加捻后的形变已固化,虽经解捻,但每根单丝仍保留原来的卷曲形状,显得蓬松有弹性。 转子式假捻变形机的工艺流程 转子式假捻变形机的工艺流程见图9-7。经过平衡的拉伸丝筒子装在原丝小车或台架上,两个筒子为一组,头尾相接,一用一备。 丝离开中间辊后即进入定型区。经过解捻后的丝从第二热箱(定型热箱)中穿过,完成定型。出丝辊与辅助辊之间为定型丝稳定和卷绕张力调节区,丝在这个区内穿过断丝探测器。经过假捻变形的丝从辅助辊送出,经过上油辊到筒子架,卷绕在筒管上。 假捻变形工艺条件 假捻变形的主要工艺条件可归纳为四个,即捻度(Twist)、张力(Tension)、温度(Temperature)、时间(Time),由于它们英文名称的第一字母均为T,所以常称为四“T”。 在设定工艺条件时,既要考虑假捻变形丝的质量,又要考虑可加工性。设定的顺序首先是捻度和第一超/欠喂率(断头、上染率、强度等均与之有关)。 捻度确定以后,即可根据假捻机的性能和操作水平决定小转子转速和车速。然后根据对成品的卷曲特性和染色性能要求决定第二超/欠喂率和第一、第二加热器的温度。最后确定卷绕超欠喂率和其他成形条件,以期得到成形良好的筒子。 捻度是假捻变形丝假捻度的简称。捻度高,变形丝卷曲细密,外观蓬松,手感柔软,总卷曲率高,但强度下降,加工中易产生断头,易产生捻度不匀和叠捻。捻度低,变形卷曲稀疏,卷曲螺距大,外观毛糙,蓬松性差,但加工中断头少。捻度高到一定程度,还会因加捻界区的剪切应力过大造成变形丝强度大幅度下降。 式中:α为捻度系数(0.85~1.0);T为假捻度(捻/m);D为原丝线密度(dtex)。 捻度是由小转子带动丝旋转得到的,捻度值等于转子转速除以中间罗拉的线速度。小转子转速的波动或者张力波动均会造成捻度不匀。捻度不匀是染色不匀和其他不匀的原因之一。为了保证捻度的均匀性,小转子转速波动控制在2%以内。 (1)加捻张力和解捻张力 加捻张力是指从喂人辊至小转子之间加捻区的张力,解捻张力是指从小转子横销到中间辊之间解捻区的张力。加捻张力和解捻张力是原丝性能、设备和工艺条件的综合反映,其中第一超/欠喂率的影响最大,可以通过调节第一超/欠喂率来调节加捻张力和解捻张力。 但加捻张力和解捻张力太小,会使气圈变大,丝与加热器接触状态不稳定,加热不匀,导致张力波动大、捻度不匀和染色不匀,并产生难以通过小转子的捻结,造成断头。加工速度愈高,这种现象愈严重。因此,车速提高时应适当减小第一超/欠喂率。另外,张力过低生头困难。 解捻张力除受加捻张力的影响外,还与转子横销的材质有很大的关系。横销摩擦阻力小,解捻张力低。实验证明蓝宝石横销较理想。此外,原丝的特性,如杨氏模量、单丝根数、油剂种类和丝条的含油量以及丝条与横销的包角,均对解捻张力有很大影响。解捻张力一般为加捻张力的3~4倍。 随着第二超喂率增加,变形丝的卷曲性、丰满性、集束性和染色性变好,但残留扭矩有增大的倾向。若超喂率太大,如大于30%,易出现绕辊,影响加工,还会造成热定型不匀,影响染色性和蓬松性。 若超喂率太小,变形丝的蓬松性显著变差,如小于8%,将几乎看不出卷曲。另外,变形丝的抱合力随第二超喂率的减小而变差,到一定程度,将出现圈丝。 (3)卷绕张力 卷绕张力是指从出丝辊到卷绕筒子间的张力。有的设备装有辅助辊,将卷绕丝分成两段分别调节其卷绕张力。卷绕张力不仅关系到筒子成形的好坏,而且关系到染色性和织造时的退绕性。 卷绕张力大,筒子密实,硬度高,退绕性好,但丝的弹性和染色性差。卷绕张力小,运输过程中易塌边损坏。卷绕张力一般控制在0.07~0.11 cN/dtex之间。 3.温度 (1)第一热箱温度 丝条在第一热箱中为接触加热,它的温度与假捻变形丝的卷曲性和染色性有重要关系。随着温度的升高,加捻张力小而均匀,解捻后卷曲形状保持充分,卷曲性能好,但强度有下降的趋势;染色吸色性则先降低后升高。综合考虑,第一热箱温度一般取190~220℃为宜。 (2)第二热箱温度 第二热箱也称定型热箱。丝条在第二热箱中是非接触加热。变形丝在第二热箱中处于低张力状态,假捻产生的卷曲丝网有自由收缩的机会,卷曲力弱的丝圈会因收缩而消失,变形丝的卷曲性降低。 但经过第二热箱定型,可进一步消除卷曲应力,使卷曲更加牢固,尺寸稳定性变好,残留扭矩减小,加之结晶的进一步完善,沸水收缩率降低。 (1)变形加热时间 要使丝条达到一定温度,除与变形热箱的温度有关外,还与丝条在热箱中的停留时间有关。实验证明,使丝条达到预定温度的时间至少需要0.18s。一般控制在0.2~0.6s范围内。也可提高温度,缩短变形加热的时间,提高生产效率。 |
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