江苏省科技计划项目

江苏省科技计划

项目(省产学研前瞻性联合研究项目）超仿棉涤锦喷变形混关键技术及品研发项目

总结报苏州大

学二0一八年六月三日

一项概及景我国化纤产业发展迅速，其生产技术已基本上达到了国际先进水平，虽然在功能和新产品方面也有较大发展，但和国外相关技术领域的高科技化纤产品相比仍存在很大差距，尤其是在化纤的高性能、功能化、舒适性和仿天然纤维、差别化高附加值等功能新产品研发与技术创新严重不足，产品结构不合理，造成涤纶行业产能过剩，库存增加，经济效益下滑，仍面临着巨大的挑战和亟需解决的瓶颈难题。目前,国涤纶产品的差别化率还达不到0，远低于发达国家同类产品的50~6０%,远远不能够满足广大消费者的需求。但从化纤发展现状和长远发展前景看，因此，如何解决涤纶新材料高性能、功能化、复合型、舒适性等方向的发展难,加快高仿真、差别化、低成本高性能等新纤维产品加工技术研究，产业化开发出具有完全自主知识产权的高技术含量、高附加值和市场前景好的可持续发展的新产品就成了当前国内涤纶行业新品开发的研究重点和当务之急本项目研究的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝是一种新型的功能型差别化涤纶,它不仅强调在纤维表面形态和面料风格上追求接近棉织物,更重要的是面料制品在性能及功能上要达到超仿棉效果.此外，超仿棉技术更加重视多种差别化、功能性技术的整合发,强调聚合、纺丝、织造、染整技术的相互融.在此项技术上，欧美、日本、韩国及台湾地区发展迅速，从2０年起,欧美和日本开发了能够改善纤维和织物外观的所谓“聚酯仿棉流行面料”产品，如日本东洋纺开发成功的涤纶面料，东国贸易株式会社研发的系列纤维，得到看上去好（1），外观优,感觉好（），以及以高细纤维为主体，多功能组合的高仿真乃至高仿真新合纤面料制品研发的新阶段。就国内而言聚酯超仿棉纤维及产品已成为中国纺织工业联合会要重点攻关和推广的纺织原料科技项目，其目标正是把化纤原料中产量最大、用途最广的涤纶纤维，通过物理和化学的改性，改造成穿着舒适、性能接近甚至超过天然棉纤维的纺织原料,进而从根本上改善化纤原料的服用性能，提高纺织品的高性能、功能化、高附加值解决棉花供应不足的问题，其目标是实现仿棉纤维产品关键共性技术的突破，最终用超仿棉混纤丝替代天然棉纤维.目前，国内外通常采用的聚酯仿棉加工技术主要是通过采用单一差别化技术或单一功能性的物理改性如超细旦、中空微孔、异形截面、混纤复合和化学改性如亲水性基团接枝共聚和亲水性化合物涂层处理方法得以实施，赋予纤维某种仿

棉的功能。然,这种加工法存在加工工序复,产成本高，效率低、产品品质差及功能单一等诸多缺点，该加工方法制成的织物染色不均匀、吸湿透气及保湿性,产品质量不稳定。因此，在聚酯仿棉产品制备方法以及工艺技术上亟需解决上述问题。本项目研究针对现有聚酯仿棉纤维产品制备方法以及工艺设备上存在的不足及缺陷，对市场需求、发展前景进行了充分的分析认证，提出了研究制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝关键技术及产品的研究内容、试验方法、工艺技术路线和可行性方案的总体构思及目标,即通过采用共混熔融纺丝成形制成不同规格、不同品种、不同性能的超仿棉涤锦空喷变形原丝“改性涤纶长丝和锦纶丝”，然后在同一台机器上将上述制成的“改性涤纶长丝和锦纶丝”分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射，使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被形成的三维涡流空喷紊流气流吹击，发生分离,并形成无规则缠绕交络混纤而形成相互缠结的带丝圈，制得超仿棉涤锦空喷变形混纤丝.本项目研究与现有技术相比，具有工艺流程短、生产效率高、低成本高功效、节能减排、清洁生产加工技术和产品结构多元化、柔性化设计等特征技术，制备获得的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝及产品性能具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气舒适性好等优点，同时还具备技术含量和附加值高，质量好，性价比优势明显的特点产品广泛应用于床上用品等相关的睡眠保健类、服装及装饰用品等中高端市场消费领域。目前本项目对于超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术及其产品的研究，取得了超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术及产品研发的突破，完成了项目研究提出的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品的前瞻性研究总体目标。本项目通过物理和化学的改性试验研究,进而从根本上改善化纤穿着吸湿导湿透气舒适性好等服用性能，接近甚至超过天然棉纤维的服用性,提高纺织品的高性能、功能化、高附加值，解决棉花供应不足的问题,最终实现用仿棉涤锦空喷变形混纤丝及其产品替代天然棉纤维及其产品。二、项目究关键技术难点本项目针对现有聚酯仿棉产品制备方法和工艺设备上存在的不足缺陷以及市场需求发展前,提出了研究制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝关键技术及产品的研究内容、试验方法、工艺技术路线和可行性方案的总体思路及目标,研究采用

共混熔融纺丝成型制成不同规格、不同品种、不同性能的超仿棉涤锦空喷变形原丝“改性涤纶长丝和锦纶丝”，然后在同一台机器上将上述制成的“改性涤纶长丝和锦纶６长丝”分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射,使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被形成的三维涡流空喷紊流气流吹击,发生分离，并形成无规则缠绕交络混纤而形成相互缠结的带丝圈，制得超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法及工艺技术路线，实现超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术及产品研发的突破，赋予超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优点，甚至在某些性能方面超越天然棉纤维的性能及功效。现将本项目研究总体方案中所述的试验方法、工艺技术路线和研究开发内容以及要重点解决的关键技术问题归纳如下：验方法工艺技路线本项目试验采用共混熔融纺丝、熔体喷丝板微孔中挤出、冷却成形、拉伸热定型、上油、卷绕成型制成不同规格、不同品种、不同性能的符合适用于制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝原丝要求的“改性涤纶长丝和锦纶丝",然后在同一台机器上将上述制成的“改性涤纶长丝和锦纶６长丝”分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置,双向三维涡流空喷变形、交络混纤、上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝及产品的试验方法及工艺技术路线，使制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优点，甚至在某些性能方面超越天然棉纤维的性能及功能。要研究发内容本研究采用共混熔融纺丝成形制成不同规格、不同品种、不同性能的“改性涤纶长丝和锦纶长丝”，然后将改性涤纶长丝丝束和锦纶6丝丝束分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射、分离、相互交缠交络混纤制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法、加工工序、工艺技术路线和研究试验实施过程中主要研究内容以及所需解决的关键技术及难点有如下几个方面：①。研究采用熔融纺丝成形制成符合适用于涤锦空喷变形混纤原丝要求的不同规格、不同品种、不同性能的改性涤纶长丝和锦纶６长丝的制备方法及工艺技

术.②．研究在同一台机器上将改性涤纶长丝和锦纶６长丝进行涤锦空喷变形混纤工序和双向三维涡流空喷变形组合装置以及不同速率超喂导丝丝路的柔性化改造技术.③.研究将改性涤纶长丝和锦纶６长丝放在同一台机器上进行双向三维涡流空喷变形混纤制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝工艺流程、加工工序及工艺等关键技术.④．研究双向三维涡流空喷变形混纤工艺技术与超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品的形态结构和性能之间的构效关系。）要重点解的关键术：①。研究在同一台机器上进行涤锦空喷变形混纤加工工序、不同速率超喂导丝丝路设置、双向三维涡流空喷变形装置等特性的柔性化技术改造。②．研究改性涤纶长丝和锦纶６长丝的不同超喂速率、空喷喷嘴环形缝隙间距、喷嘴空喷压力、空喷变形速度等参数的生产工艺及关键技术③．研究双向三维涡流空喷变形混纤生产工艺及及设备对该超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的丝圈形态、吸湿性能、放湿或导湿性能以及强伸度性能的影响。因此,基于上述本研究提出的采用熔融纺丝成形制成适用于涤锦空喷变形混纤原丝的不同规格、不同品种、不同性能的改性涤纶长丝和锦纶长丝，然后将改性涤纶长丝和锦纶长丝同一台机器上分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行双向三维涡流空喷变形混纤、上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法、加工工序及技术路线的总体方案，实现了现有技术上还不能将不同规格、不同品种、不同性能的改性涤纶长丝和锦纶丝在同一台机器上进行双向三维涡流空喷变形混纤加工生产制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝加工工艺及关键技术的突破，赋予产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优点,甚至在某些性能方面超越天然纤维的性能及功能。本研究工艺技术及产品与目前国内外现有聚酯仿棉纤维技术及产品相比，具有工艺流程短、生产效率高、能耗低、成本低、产品质量好以及性价比优势明显等优点,至在某些性能方面超越天然纤维的性能，符合国家化纤发展现状和长远发展前景现代产业体系的相关政策要求和可持续发展方.前对于采用双向三维涡流空喷变形混纤研发生产超仿棉涤锦空喷

变形混纤丝关键技术及其产品制备方法的研究，未见相关的介绍和资料报道，项目属国内首创，本项目产品具有明显增效降本、投资经济性好和可持续发展前景.三、项目究实施及完情况3超仿棉涤空喷变形混原丝制工艺技术基于本项目研究提出的上述试验总体方案，试验采用熔融纺丝成形制成符合和适用于生产超仿棉涤锦空喷变形混纤丝所需原丝不同规格、不同品种、不同性能要求的改性涤纶长丝和锦纶长丝，然后将改性涤纶长丝和锦纶６长丝在同一台机器上分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行双向三维涡流空喷变形混纤、上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝。其中超仿棉涤锦空喷变形混纤丝所需原丝的试验方法、工艺技术以及要重点解决的关键技术问题归纳如下：3.1改性涤纶丝制备艺技术3。1。1。１

改性涤纶长丝试验方法及工艺技术路线本研究试验采用在聚酯干切片中添加一定质量分数配比的干切片输入螺杆挤出机进行混合、熔融、挤压输送至纺丝箱体,经量泵、纺丝组件，从喷丝板微孔中挤出，冷却固化、拉伸热定型、卷绕成型,制成符合适用于涤锦空喷变形混纤原丝性能要求的改性涤纶长丝的加工方法和工艺技术路线。3．1．1．2试验原料及试验设备3．1.１．２．1主要原料及性能（１)片，特性粘度[η］:5Ｌ，熔点≥2５8±2℃，凝聚粒子（≥10μm)＜0.６个,干切片含水率≤3０。（2)切片：特性黏度：１。，熔点８±2，凝聚粒子(≥１0μm）〈0．6个,干切片含水率≤3０。３.1。1.２.2试验设备试验设备主要包括螺杆挤出机、静态混合器、纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板、侧吹风冷却装置、喷嘴上油装置以及纺丝甬道、拉伸热定型装置和卷绕装置等。3.1.1．3

改性涤纶长丝试制工艺本研究试验采用在聚酯干切片中添加一定质量分数配比的干切片输入螺杆挤出机进行混合、熔融、挤压输送至纺丝箱体，经计量泵、纺丝组件，从喷丝板微

孔中挤出，冷却固化、拉伸热定型、卷绕成型的试验方法和工艺技术，制成符合适用于涤锦空喷变形混纤原丝性能要求的改性涤纶长丝的试验工艺如表1-1所示，其性能指标如表－２所.表１－1改性涤纶长丝试制工艺项目纤度规格纺丝温度组件组成始压侧吹风压力侧吹风速度侧吹风温度侧吹风湿度油剂浓度预网络压力第一拉伸辊速度第一拉伸辊温度第二拉伸辊速度第二拉伸辊温度卷绕速度

单位℃目℃%％℃℃

参数８3/7２282±２40～60/200~2１５0～１705０00．5０22±275±510～130。５0～1．00１500~1７0０８5～1００4２４0~４550１20~１35４２0０～4500表１－２项目产品规格线密度断裂强度断裂伸长率

改性涤纶长丝性能指标设定值单位%

参数８3/７2≥３.80３0±5

3．１。1.4

改性涤纶长丝制备关键技术采用熔融纺丝成形制成不同规格、不同品种、不同性能的改性涤纶长丝作为制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的原丝，其必须满足符合和适用于生产超仿棉涤锦空喷变形混纤丝所需品种、规格、性能的要求。因此,在制备改性涤纶长丝的试制中，需要解决的主要工艺及关键技术难点及其措施有如下几个方面：3.1．1。4。１

纺丝组件结构参数设定由于制备改性涤纶长丝试验所用切片与切片原料的特性黏度和熔点等特性差异较大以致二者熔体在纺丝成形流动时产生不同的剪切速率及流变行为.此，在研究采用在聚酯干切片中添加一定质量分数配比的干切片进行熔融改性纺丝工艺中，在设定纺丝组件结构参数时,必须兼顾组份与组份熔体流动时形成不同的剪切速率及流变行为，由此可见,纺丝组件过滤介质及其配比等结构参数设定范围或优化是否合理，是本项目研究中要解决改性涤纶长丝纺丝熔体获得良好的流变性、可纺性和熔体细流强度以及均匀性的关键技术之一。试验表明，在制备改性涤纶长丝过程中，试验选用具有不同粗细、不定形多孔构造及孔隙率高、过滤比表面积大的金属砂配比为目~６0目／200g２1０g纺丝组件压力控制在１５0～１70的设定范围较为合理，可达到强化改性涤纶熔体流动时的混合混炼的流动均匀性及匀化效,证纺丝状况稳定和产品质.3。体温度设定

纺丝熔由于改性涤纶纺丝试验所用原料切片与切片的特性黏度和熔点等特性差异较大,因,在改性涤纶长丝制备过程中纺丝熔体温度设定,除了考虑所纺产品种类、纤度规格、纺丝组件结构参数、喷丝板孔径及分布排列等因素影响外,还要兼顾组份与组份改性纺丝熔体在喷丝板微孔孔道中流动时的熔体粘度、和流变行为以及可纺,尽量减少熔体的不规则流动，增加改性纺丝熔体挤出过程中的稳态流动及混合匀化效果。因此在纺制规格为ｆ改性涤纶长丝的纺丝过程中，设定的纺丝熔体温度不能过高或过低，如温度设定过高易导致改性纺丝熔体粘度过低,易使熔体挤出时发生粘板现,板周期明显缩短，严重时可导致纺丝劣化,影响正常生产和成品质;纺丝温度设定也不能太低，否则易使熔体粘度过高而导致熔体流动性变差，纺丝熔体挤出时易产生注头丝,使可纺性变,从而影响改性涤纶长丝的后加工性能。试验认为:在纺制规格为8372f改性涤纶长

丝时,当设定的纺丝组件压力为15０、过滤金属砂配配比为40目~６０目/200ｇ~２10g时，其改性纺丝熔体温度控制在２℃较好，可使改性纺丝熔体获得具有较好的的流变性、可纺性和熔体细流强度及其均匀性，有利于纺丝成形。3．１.1．４．３冷却成形工艺在改性纺丝熔体的冷却成形过程中，由于改性纺丝熔体中含有组份与组份的存在，导致改性纺丝熔体本身存在一定的差异性及不均匀等因素，以致从喷丝板微孔挤出改性纺丝熔体的拉伸粘度和取向结晶化程度也存在一定差异及不均匀，从而影响冷却成形过程中丝条的易散热程度、冷却速率、固化点位置、拉伸卷绕张力以及结构性能的不均匀及不稳定，特别是在喷丝板下０形变区内，这种差异的影响就更加明显。因,冷却成形过程,改性纺丝熔体细流在纺丝线上的拉伸流变行为和冷却工艺条件的设定和控制要求比普通聚酯纺丝熔体对冷却条件设定和控制要求更为严格，要求侧吹风速度不能过大或过小或不稳定，冷却吹风气流保持呈层流状态，尽量减弱室外气流的干扰,避免造成侧吹风冷却风速流层紊乱和丝条的扰动,保冷却吹风气流对改性纺丝熔体的冷却均匀效果及稳定性的控,改性纺丝熔体细流内外层丝条冷却更加均匀。因此，在纺制规格为8３7２ｆ改性涤纶长丝的冷却工艺条件设定的试验时,采用适当降低侧吹风冷却速率，减缓延长冷却长度和固化点位置,减小纺丝线上拉伸流动形变区内纺丝张力的措,效控制在拉伸形变区内改性涤纶熔体拉伸粘度、拉伸应变速率和取向结晶化程度提高侧吹风冷却气流的均匀一致性和分布稳定性以及冷却效果。试验认为，当纺制规格为８２ｆ改性涤纶长丝的纺丝速度设定为和纺丝温度为２82±2℃时，其设定的冷却吹风速度控制在．50m，吹风温度选择在22±２℃之间，吹风湿度控制在7５±5％比较合理，可获得均匀、稳定的侧吹风冷却气流分布和冷却效果以及良好的改性涤纶长丝的性能，表1所示给出了规格为8372f改性涤纶长丝的冷却成形工艺参数。表1-3改性涤纶长丝冷却成形工艺项目纤度规格纺丝温度

单位℃

参数8３/722８2±2侧吹风

侧吹风压力

55０

侧吹风风温侧吹风湿度侧吹风速度卷绕速度3.1．1.４。4拉伸热定型工艺

℃％

２2±275±50.50４350在经冷却固化成形后的改性涤纶长丝丝束的拉伸热定型中，由于改性涤纶长丝冷却丝束中含有组份和组份存在，破坏了纤维原有结构的规整性,使分子间的堆砌密度下降以及分子间的作用力减弱，在改性涤纶长丝冷却丝束内部形成许多弱点和应力分布的不均匀性,以使改性涤纶长丝冷却丝束拉伸性能要比普通涤纶长丝冷却丝束拉伸性能差。因此,在纺制改性涤纶长丝丝束的拉伸热定型过程中，拉伸速度、拉伸温度是影响改性涤纶长丝丝束结构性能的主要因素，尤其是拉伸速度的提高，易导致其在纺丝线上拉伸过程中分子取向结晶化程度的相应增加，使改性涤纶长丝丝束产生较高的屈服应力和较低的延伸度，影响改性涤纶长丝丝束的后加工性能。研究表明，在设定纺制规格为改性涤纶长丝的拉伸热定型工艺参数时，第一拉伸辊速度不能过高而导致拉伸倍数太小和拉伸张力低，使丝条在拉伸辊表面跳动及其拉伸稳定性变差,最终使产品的条干均匀性和染色性能变差，但也不能过低,则易造成拉伸倍数过,导致拉伸张力过高，造成产品出现毛丝或断头。其次，第一拉伸辊温度也不能过高,导致拉伸形变速率较大，造成丝束抖动增大，拉伸点不稳定，拉伸均匀性变差，严重时易引起拉伸点上移而产生缠辊现,尤其是过高或过低的第二拉伸辊速度及其温度，易导致改性涤纶长丝丝条拉伸形变阻力的过大或过小，造成改性涤纶长丝性能的波动以及不稳定,对锦纶涤纶空喷变形混纤效果的影响更为明显。试验认为，在设定纺制规格为8372f改性涤纶长丝的拉伸热定型工艺参数时，当卷绕速度选择在4２０～4５０0m设定范围内时,其第一拉伸辊速度一般选择在０0ｍ~1700m间，其温度控制在℃~95℃之;二拉伸辊速度选择在4２40m~4５５0m其温度控制在１℃～12５℃之间比较宜，其改性涤纶长丝拉伸热定型工艺如表1-4所示。表1-４改性涤纶长丝拉伸热定型工艺

项目纤度规格线密度主网络压力第一拉伸辊速度第一拉伸辊温度

单位℃

参数８3/72８３±３3．0~4．0150０～1７０085～9５卷绕

第二拉伸辊速度

4２40～４55０第二拉伸辊温度卷绕速度３．１.1．4。5改性涤纶长丝卷绕速度

℃

1１5～1２5～4500研究表,在相同纤维规格一定喷丝头拉伸比条件下，卷绕速度和喷丝头拉伸比成正比关系，卷绕速度越高，喷丝头的拉伸倍数越大,在纺丝线上拉伸流动的应力和拉伸流动过程中分子取向结晶化也就相应增加。因此，在试制规格为８改性涤纶长丝卷绕成型,于在改性涤纶长丝丝束中含组份和组,破坏了纤维原有结构的规整性和分子间的堆砌密度以及分子间的作用力，使改性涤纶长丝丝束内部形成许多弱点和应力分布的不均匀性,由此导致其改性纺丝熔体的流变性和喷丝头拉伸性能要比普通聚酯熔体的流变性和喷丝头拉伸性能差.由此可见，卷绕速度设定不能过高，否则易造成其在纺丝线上拉伸过程中分子取向结晶化也就相应增加，导致改性涤纶长丝产生较高的屈服应力和较低的延伸度，造成卷绕筒子产生凸边、螺旋边、蜘网丝，使改性涤纶长丝性能变差；但选择的卷绕速度也不能过低，否则易导致丝条卷绕张力的过小或波动，出现脱圈和塌边以及成型不良现象,影响改性涤纶长丝性能及卷绕成型质量。表－4示给出了试制规格为8372f改性涤纶长丝时，其卷绕速度设定应控制在4200m～4５０0m范围内较为合理。3。1。1。５改性涤纶长丝制备工艺及产品性能本研究生产的改性涤纶长丝是在聚酯干切片中添加一定质量分数配比的干切片输入螺杆挤出机进行混合、熔融、挤压输送至纺丝箱体，经计量泵、纺丝组件，从喷丝板微孔中挤出，冷却固化、拉伸热定型、卷绕成型，制成适用于上述研究提出的生产规格为18０12超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤原丝品种、规

格、性能要求的改性涤纶长丝的试验方法和工艺技术如表1—5所示给出了采用共混熔融纺丝成形制备规格为8372ｆ改性涤纶长丝的生产工艺，表１—６所示给出了规格为8372f改性涤纶长丝产品性能参数值。项目

表1－5改性涤纶长丝制备工艺单位

参数纤度规格纺丝温度组件组成始压侧吹风压力侧吹风速度侧吹风温度侧吹风湿度油剂浓度主网络压力第一拉伸辊速度第一拉伸辊温度第二拉伸辊速度第二拉伸辊温度卷绕速度

℃目℃％%℃℃

83/７2２8２±24０~60／１5550０0.5022±2７5±5113.2１5409844０01304350项目产品规格线密度断裂强度断裂伸长率

表1—６改性涤纶长丝产品性能单位％

实测参数值83/72834．３０．23.1锦纶长丝制备工技术

3.1。２．1

锦纶6长丝试验方法及工艺技术路线研究采用将聚酰胺干切片入螺杆挤出机进行混合、熔融、挤压输送至纺丝箱体经计量泵、纺丝组件，从喷丝板微孔中挤,吸单装置、侧吹风冷却固化、拉伸热定型、卷绕成型，制成符合上述研究提出生产规格为18０120f超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤原丝品种、规格、性能要求所需锦纶６长丝的试验方法和工艺技术.3。1．2.2试验原料及试验设备3．１．2。2。1主要原料及性能锦纶６干切片相对粘度：２。，熔点21℃０℃，含水率≤３00,单体及低聚体含量≤２．０％,凝聚粒子≥1０μm）＜0。6个。3。1。２．2。2

试验设备试验设备主要包括螺杆挤出机、静态混合器、纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、喷丝板、吸单装置、侧吹风冷却装置、上油装置、拉伸热定型装置和卷绕机构等。3.１.２．3

锦纶6长丝试制工艺本研究采用锦纶６干切片输入螺杆挤出机中进行混合、压缩、熔融、匀化和计量输送到纺丝箱体的熔体分配管，经计量泵、纺丝组件，从喷丝板微孔中挤出、吸单装置、侧吹风冷却固化、上油、拉伸热定型装置和卷绕成型,制成符合适用于涤锦空喷变形混纤原丝性能要求的锦纶丝，锦纶６长丝试制工艺设定如表—7所示,其性能指标要求如表1-8所示。表１—7锦纶６长丝试制工艺联苯炉螺杆挤压头组件

项目规格箱体各区温度压力组件组成

单位℃℃目

参数8２／4826１±２(2５1，25６,２６1，２63,260，２５8)±215０～17040~6０/2０～３０+6０～８0／5０～60

侧吹风上油卷绕

压力侧吹风压力侧吹风风温侧吹风湿度侧吹风速度含油率第一拉伸辊速度第二拉伸热辊速度第二拉伸热辊温度卷绕速度

℃％%℃

140~１6０５0０~７0０１8～２２７５～950。５0~0。7０1．13700~4400~47１35~1０～４６50项目产品规格线密度断裂强度断裂伸长率

表1—８锦纶６长丝性能指标设定值单位％

参数８2/４8≥445±５3。１.2．4锦纶6长丝制备关键技术３。１。2．4。1螺杆挤出机各区温度由于本研究试验选用的锦纶6切片中含有一定量的单体或低聚,如螺杆挤出机各区温度设定不合理,极易导致锦纶６干切片在螺杆中提前过早熔化而产生环流和“环结”阻料现象或产生局部过热而引起热分解,使螺杆各区中的纺丝熔体产生不均匀和不稳定的流变行为。因此，在纺制锦纶丝原丝时，应根据试验选用的锦纶切片的特性、螺杆挤出机设备结构特征与相对应的功能选择螺杆挤出机各区温度设定的合理范,锦纶6干切片在螺杆挤出机中能获得充分熔融、混合匀化和良好的流动均匀性、可纺性效果由表１—9中试验设定各区温度参数可以看出，所选螺杆各区温度的设定采用由低到高而再到低的平弧形温度分布形式，避免锦纶干切在螺杆中提前过早熔化而产生环流和“环结”阻料

现象或产生局部过热而引起热分解，强化锦纶切片在螺杆挤出机中的混合、塑化熔融、压缩和混流、混炼及匀化的效,改善和提高锦纶6熔体在螺杆挤出机中的流动均匀稳定性，确保在整个螺杆挤出过程中的恒压稳态下定量将锦纶6熔体输送至纺丝系统进行纺丝。表1-9所示为试验规格为8372ｆ锦纶６干切片在螺杆挤出机各区温度的设定参数值。表１-9螺杆挤出机各区温度参数项目单位参数

一区℃２51

二区℃2５６

三区℃2６1

四区℃２63

五区℃２60

六区℃25８3。1。２.４．２喷丝板结构参数设置由于从螺杆挤出机体输送至纺丝系统的锦纶6熔体中含有一定量的单体或低聚体,使其熔体粘度本身存在一定的不均匀性，由此导致锦纶６熔体在喷丝板微孔孔道中流动时产生不均匀及不稳定流动的流变行为，直接影响到锦纶６纺丝熔体在喷丝板微孔孔道中流动时的剪切速率、挤出涨大比、喷丝头拉伸比,造成锦纶６熔体在喷丝板微孔挤出中出现不均匀及不稳定流动而产生毛丝、飘丝和断头.理论研究表明,使锦纶6熔体在喷丝板微孔孔道中流动时的流动均匀稳定性得到改善和提,可通过对喷丝板结构参数优化设计或调整，即在于优化设计包括喷丝板微孔结构尺寸及其分布排列等喷丝板结构参数的合理性设置，避免锦纶6熔体在喷丝板微孔孔道中流动和挤出过程中出现不均匀及不稳定流动而产生毛丝、飘丝和断头的现.试验表明,在纺制规格为2４8f的锦纶６熔体在喷丝板微孔流动和挤出过程,喷丝板结构参数设计值应选择在喷丝板微孔孔径为0。2１ｍm~0。24、长径比为１:3。０～1:4.０之间较为合理，可达到改善锦纶丝熔体在挤出喷丝孔口时出现极为明显的挤出胀大现象及发生熔体漫流喷丝板板面的不稳定现象，提高锦纶６纺丝熔体的流变行为、可纺性和后加工性能.试验认为，喷丝板微孔孔径不能太大,否则易造成喷丝头拉伸比过大而导致纺丝线上形变区内的拉伸形变阻力增大和纺丝拉伸张力过高，使后拉伸变形性能劣化，同时喷丝板微孔孔径不能太小，否则，易导致熔体挤出过程中出现不均匀及不稳定现象，喷丝头拉伸比过小和拉伸张力,严重时出现毛丝或断,能正常生产。因此，在纺制规格为８f纶６长丝的试验中,通过对喷丝板结构参数优化设

计或调整，表1－10所示给出了纺制规格为锦纶6长丝时的喷丝板微孔孔径和长径比参数的试验设定值。项目纤度规格

表１－10

纺丝组件及喷丝板结构参数单位参数82/48纺丝熔体温度

℃

258±2纺丝组件喷丝板

压力金属过滤网过滤金属砂配比微孔直径微孔长径比卷绕速度

μm目—

1５0≤2540～6０/２0～30+6０~8０/50～600。２５~0.3０2。５～3.54５50试验认为，在纺制规格为８４8f纶长丝的试验中,锦纶６熔体的纺丝组件采用过滤金属砂配比为4０目／25g和６0/５5g、金属过滤网为20μm的组合设置纺丝组件压力分别控制在13范围内时,终确定纺丝喷丝板微孔孔径为0.26和微孔长径比为３。0的优化设置，这样可减小熔体纺丝挤出中的挤出胀大现象，避免熔体出喷丝孔口时所产生的不稳定及不均匀流动,提高锦纶6纺丝熔体在挤出喷丝孔出口的稳态纺丝效果及可纺性。3.１.2。4。3

纺丝温度在锦纶６长丝的纺丝成形过程中其纺丝温度设定是否合理直接影响到锦纶6纺丝熔体在喷丝板孔道内流动时的切变速率、流变行为、可纺性和纤维的结构性能,特别是对熔体在喷丝板孔道中的剪切速率和熔体出喷丝孔后的挤出涨大比以及不规则流动影响很大，其原因是由于锦纶6熔体中含有一定量的单体或低聚体，由此导致锦纶纺丝熔在喷丝板微孔孔道中流动和挤出过程中出现不均匀及不稳定波动而产生毛丝、飘丝和断头。在纺制规格为824８f锦纶６长丝时,纺丝温度主要与锦纶干切片能如相对粘度、熔点、单体及低聚体含量、纺丝组件和喷丝板结构参数设置、纺丝速度参数等因素有关，试验认为,当纺丝熔体挤出温度设定超过6０℃时,易造成熔体粘度明显下降，使熔体挤出时发生粘板现

象,清板周期明显缩短，严重时可导致纺丝劣化；而当纺丝熔体温度设定低于256时，易造成熔体粘度过高而导致熔体流动性变,纺丝熔体挤出时易产生注头丝，使可纺性变,从而影响正常生产和成品丝质量及后加工性能。由此可知,在纺制规格为２48f锦纶丝时，纺丝温度的设定不宜过高或过低,当纺丝其他主要工艺参数如纺丝组件过滤金属砂配比为目/25g和60目/、金属过滤网为20组件压力分别控制在3~1、喷丝板微孔孔径为0和微孔长径比为３．0、纺丝速度为455０m时,纺丝温度应控制在25８±2℃较为合理,使纺丝时的锦纶体在喷丝板孔道内流动时流动的均匀稳定性和流变性及可纺性得到改,减少熔体出喷丝口的不规则流动表所示为试验规格为８248ｆ锦纶６长丝时纺丝温度参数的设定值。表1—1１

锦纶6长丝纺丝成形工艺组件喷丝板

项目纤度规格纺丝温度压力介质配比微孔直径微孔长径比卷绕速度

单位℃目-

参数８2/48258±21504０／25+6０／５50。2６3.045503。1.２．４。4冷却成形工艺由于锦纶6丝束中含有一定量的单体或低聚体，在其冷却成形过程中具有较高的吸湿性和较强的取向结晶化程度倾向要,而影响锦纶6纺丝线上熔体拉伸流动粘度、拉伸应变速率、丝束冷却效果及丝条粗细的均匀性,尤其是在喷丝板下变区内的这种程度的影响更加明显。因此，在锦纶6丝熔体的冷却成形试验中,通过提高和控制在喷丝头下拉伸形变区内冷却介质的含湿量,来确保锦纶6纺丝熔体冷却固点位置的稳定提高锦纶6丝条粗细均匀性。在试验实施过程中，采用单独设置的冷却加湿控制系统,将冷却介质湿度提高到90以上,达到迅速提高冷却给热系数和热传导效果，提高冷却吹风气流的均匀一致

性和分布稳定性以及冷却效果使丝束充分冷却吸湿。另外，尽量使冷却吹风空气的流动保持呈层流状态,强化丝条周围空气风速流层的对流，减弱室外气流的干扰，使熔体细流内外层丝条冷却更加均匀,避冷却成形过程中丝条的扰动或不稳定的现象.表１－12所示给出了规格为为锦纶6长丝纺丝速度为４５50ｍ时冷却成形工艺参数的试验设定值.表1—12锦纶6长丝冷却成形工艺项目纤度规格纺丝熔体温度侧吹风压力

单位℃

参数８2/4８258±2550侧吹风

侧吹风风温侧吹风湿度侧吹风速度卷绕速度

℃％

１９±29０±５０．5５４5503。1.2．4．５锦纶６长丝卷绕成型工艺在锦纶6丝束丝的卷绕成型过程中，其卷装成型质量及性能主要取决于设置的拉伸速度、卷绕速度、卷绕超喂率、卷绕张力和张力波动及不稳定等因素的影响。试验表,于锦纶6的玻璃化温度和模量较低，拉伸时所需的拉伸应力相对较小，试验采用第一拉伸辊不加热的形式进行冷拉伸，第二拉伸辊采用拉伸加热定型及卷绕速度的工艺技术，避免锦纶6长丝卷绕张力的波动及不稳定。另外,锦纶维大分子内存在一定含量的单体分子及其低聚体分子,使其纤维内部形成许多弱点，相对增加了拉伸、卷绕成型中应力分布的不均匀性导致锦纶6长丝卷绕张力的波动及不稳定现象明显增加,从影响锦纶6丝条干均匀性和卷装成型质量及后加工性.此卷绕速度的设定不能过高或过低，否则易导致丝条卷绕张力过大或过小和张力波动及不稳定，使卷绕筒子成型产生凸边、螺旋边、蜘网丝和表面凹凸，后加工退绕变差及性能劣化.试验认为，在纺制规格为８248ｆ锦纶6长丝时，卷绕速度为4ｍ的设定值时，第一拉伸辊速度选择在３８50m,二拉伸辊速度选择在4580ｍ和第二拉伸辊温度控制在4℃较为合理，可获得较好的锦纶6长丝性能及卷装成型质量，表１—13所示给出了符

合适用于生产规格为1８0ｆ超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤原丝试制规格为8248f锦纶6长丝时的卷绕成型工艺。表1-1３项目纤度规格主网络压力

锦纶6长丝拉伸卷绕成型工艺单位

参数82／4８3.0卷绕

第一拉伸辊速度第二拉伸热辊速度第二拉伸热辊温度卷绕速度

℃

3４５8０1404５５03.1。2．5锦纶6长丝制备工艺及产品性能本研究制备的锦纶６长丝是采用将聚酰胺６干切片输入螺杆挤出机进行混合、熔融、挤压输送至纺丝箱体，经计量泵、纺丝组件，从喷丝板微孔中挤出，经吸单装置、侧吹风冷却固化、拉伸热定型、卷绕成型，制成符合适用于生产规格为1801２0f超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤原丝品种、规格、性能要求的锦纶6长丝原丝的试验方法和工艺技术,其生产规格为２48ｆ锦纶长丝制备工艺和产品性能指标如表1－１4和表所示。表１-14锦纶6长丝制备工艺联苯炉螺杆挤压头组件侧吹风

项目规格箱体各区温度压力组件组成压力侧吹风压力侧吹风风温

单位℃℃目℃

参数8２/4826１(2５1，2５6，26１,263，260，2５8)±２1５540/25+60/5514０5５０19±2

喷嘴上油卷绕

侧吹风湿度侧吹风速度调配浓度含油率第一拉伸辊速度第二拉伸热辊速度第二拉伸热辊温度卷绕速度

％%％℃

9０±５０。５５10%1.1０1404５5０表1—1５锦纶6长丝产品性能3

项目单位产品规格线密度断裂强度断裂伸长率%超仿棉锦空喷变形纤工艺术

设定参数8≥4.0045±５

实测参数值82／４８824。３7。１本研究针对现有聚酯仿棉产品制备方法和工艺设备上存在的不足缺陷以及市场需求发展前,提出了研究采用共混熔融纺丝成形制成不同规格、不同品种、不同性能的超仿棉涤锦空喷变形原丝“改性涤纶长丝和锦纶丝”，然后在同一台机器上将上述制成的“改性涤纶长丝和锦纶６长丝”分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行双向三维涡流空喷变形、交络混纤、上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝关键技术及产品的研究内容、试验方法、工艺技术路线的总体目标,实现超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术及产品研发的突破，赋予超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优点，甚至在某些性能方面超越天然纤维的性能及功效，并为形成批量规模化生产超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品提供切实可行的制备方法和工艺技术及前瞻性研究成果。3

涤锦空变形混纤试方法及艺技术路线

本研究试验方法及工艺技术路线主要针对现有技术上还不能解决将改性涤纶长丝和锦纶6长丝放在同一台机器上进行空喷变形混纤制得涤锦空喷变形混纤丝工艺技术中亟需解决的瓶颈难题及关键技术，通过研究采用将不同材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶6长丝作为所设置制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝中的芯丝和非芯丝，其中改性涤纶长丝束丝为芯丝其超喂率较低,起骨架作用而承受张力,而锦纶6长丝束丝以高超喂率喂入，在超高速空喷气流的作用下进行涤锦空喷变形混纤加工，在成品丝表面形成丝圈，成为膨松状态的外层，形成提供一种适用于在同一台机器上将上述制成的原丝丝束“改性涤纶长丝和锦纶长丝”分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行三维涡流空喷紊流气流空喷变形、交络混纤、上油和卷绕成型生产超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的制备方法及工艺技术路线，其超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的制备方法及工艺流程设置如图2—1所示。图2—1

涤锦空喷变形混纤工艺流程设置示意图涤锦空喷变形纤工序及设本研究试验工序及设备设置技术方案主要针对现有技术上还不能解决将改性涤纶长丝和锦纶6长丝放在同一台机器上进行涤锦空喷变形混纤制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝工序及设备设置中亟需解决的瓶颈难题及关键技术通过采用在同一台机器上将“改性涤纶长丝和锦纶6长丝”分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置,在空喷涡流喷嘴腔内形成的三维涡流空喷紊流空气气流下进行空气喷射，使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被空喷紊流气流吹击，发生分离，并在喷嘴紊流腔内的空喷紊流中激烈地移动、回转、交络混纤、上油和卷绕成型工序及设备的柔性化设置，实现制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝及其关键技术研究的突破,获得一种适用于在同一台机器上进行双向三维涡流空喷变

形混纤制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的加工工序及设备柔性化设置的工艺技术。3．２。2.１涤锦空喷变形混纤工序本项目研究采用在同一台机器上将不同材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶长丝分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行双向三维涡流空喷变形混纤、上油和卷绕成型制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的工序及设备设置的技术路线如图2－2所示。图2－２

涤锦空喷变形混纤工序示意图３．２.2.２

涤锦空喷变形喷嘴涤锦空喷变形喷嘴是改性涤纶长丝和锦纶６长丝进行涤锦空喷变形混纤加工设备中的重要装置，其技术关键主要取决于涤锦空喷喷嘴外壳、喷嘴芯涡流腔结构、喷嘴环形缝隙间距及其喷嘴芯结构材质等，不同的空喷变形喷咀结构和气流截面将产生不同的气流状态和丝条的空喷变形混纤效果，图2所示为本试验涤锦空喷变形喷嘴外壳及其芯结构示意图。

图2－3涤锦空喷变形喷嘴外壳及其芯结构示意图由图２-３可知，试验采用的涤锦空喷变形喷嘴由可分离的喷嘴外壳和喷嘴芯结构装置构成，其空喷变形喷嘴外壳为铜合金材质，喷嘴芯采用硬而耐磨的复合陶瓷材质,在涤锦空喷变形喷嘴结构内设置特殊的空喷涡流腔及环形缝隙间距结构，用于调节和控制空喷变形过程中空喷气流的涡流量及其流速以及压缩空气使用量，使空喷变形喷嘴具有良好的易形成湍流和气流扩散效果以及空喷变形效果,使改性涤纶长丝和锦纶６长丝以不同速率超喂方式同时输入空喷变形喷嘴紊流室中被形成的三维涡流空喷紊流空气流进行空喷喷射、吹击发生分离，并在空喷紊流中激烈地移动和回转，随后与涡流空喷喷射气流一起连续地从涡流紊流区泄出,并在泄出的一瞬间形成相互交缠、交络混纤，得到具有稳定膨松状丝圈形态效果的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝.3.2.3涤锦空喷形混纤工艺根据上述提出的本研究制备涤纶锦纶空变形混纤丝的试验方法及工艺流程的总体思路及技术方案，重点研究在同一台机器上将上述改性涤纶长丝和锦纶丝分别以不同超喂速率同时输入双向涡流空喷变形喷嘴组合装置进行双向三维涡流空喷变形交络混纤过程中的工艺参数及关键技术，探讨涤纶锦纶空变形混纤试验中采用不同性质材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶丝产品规格以及原丝纤度性能特征要求、不同超喂速率及其超喂方式、空喷喷嘴环形缝隙间距、喷嘴空喷压力、空喷变形速度等工艺参数的影响,研究涤纶锦纶空变形混纤试制工艺、加工工序及其设备关键装置的柔性化设置与超仿棉涤锦空喷变形混纤丝外观的表面形态结构、吸湿导湿性以及强伸度性能之间的构效关系,使制成的超仿棉涤锦

空喷变形混纤丝具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优良性能，表2和表2—2示分别给出了本研究试制规格为１８0１２0f超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的主要工艺参数及产品性能指标设定值。表２—1涤锦空喷变形混纤试制工艺项目产品规格线密度锦纶６长丝规格改性涤纶长丝规格第一超喂率第二超喂率卷绕超喂率油轮转速喷嘴空喷压力空喷变形加工速度喷嘴间隙变形混纤丝卷绕速度

单位％%％

参数180/120１1２~1623～27—7.0~—１10．３5～0.8．０～10。０400~5003．5~4.0３８0~48０表2—2

涤锦空喷变形混纤丝性能指标设定值项目产品规格线密度断裂强度断裂伸长率

单位%

参数1８≥２.00≥18３。２．３。1空喷变形混纤原丝性能特征由于本研究采用共混熔融纺丝成形制成不同规格、不同品种、不同性能的“改性涤纶长丝和锦纶6长丝”作为本项目制备规格为１８０１２0f的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的原丝，它对制备涤锦空喷变形混纤原丝“改性涤纶长丝与锦

纶６长丝”性能特征有特殊的要求，首先要求空喷变形混纤原丝总束丝根数在０根以上，当空喷变形混纤原丝总束丝根数减少至0根以下时,其涤纶锦纶空喷变形混纤加工就不稳定,另外，二者束丝根数不能相差太大；其次要求单丝纤度为1~2之间，以使由空喷变形混纤形成的各单丝之间相互交络得到的丝圈更为牢固,不发生抽丝,获得良好的丝圈形态效果.试验表明，不同的涤锦空喷变形混纤原丝结构和性能特征对所设定的涤锦空喷变形混纤工艺、工序及设备设置、涤锦空喷变形混纤效果以及性能特征产生较大的影响尤其是原丝束丝根数、单丝纤度和有无捻度及其捻数等特性对涤纶锦纶空喷变形混纤丝的丝圈蓬松性及其牢固程度等空喷变形混纤混纤效果及性能的影响更为明显试验要求空喷变形混纤原丝结构以无捻为最好，有利于利用三维涡流空喷变形中形成的空喷气流压力使丝束单丝间的摩擦力和丝束整体的膨松状态得到稳定增加空喷变形混纤丝圈的交络性，并获得良好的丝圈形态效果。本试验选用规格为０120ｆ涤锦空喷变形混纤丝原丝的“改性涤纶长丝与锦纶６长丝”性能特征如表２所示。表2—3涤锦空喷变形混纤丝的原丝特性项目产品规格线密度丝束根数断裂强度断裂伸长率

单位根％

改性涤纶长丝83/7２83±34。０5３０．2

锦纶6长丝８2±3484．374５3。2．３.２涤锦空喷变形超喂率本研究采用在同一台机器上将“改性涤纶长丝和锦纶丝”分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射，使丝束在喷嘴涡流腔内进行三维涡流空喷喷射、交缠、回转、分离，然后与空喷喷射流体一起从小孔中排出，形成相互交缠交络混纤的丝圈，制成涤锦空喷变形混纤丝的试验方法及工艺技术，图所示为本试验制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝采用的空喷变形混纤导丝丝路及其工序示意图。

图2－４涤锦空喷变形混纤导丝丝路及其工序示意图由图２—4可以看出,试验将不同材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶长丝作为所设置制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝中的芯丝和非芯丝，其中改性涤纶长丝束丝为芯丝，其超喂率较低，起骨架作用而承受张力,而锦纶６长丝束丝以高超喂率喂入，经涤锦空喷变形混纤,成品丝表面形成丝,成为膨松状态的外层,由此可知,改性涤纶长丝与锦纶6长丝在双向三维涡流空喷变形中的不同超喂速率或二者输入超喂速度差对涤锦空喷变形混纤产生的丝圈形态及其性能的影响更为明显。试验表明，在涤锦空喷变形混纤过程中，改性涤纶长丝和锦纶6长丝以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形喷嘴的超喂率差异不能太大，否则易造成涤纶锦纶丝条在空喷变形过程中产生漂移和张力波动,影响涤锦混纤丝的空喷变形混纤形态效果及染色均匀性。但二者之间以不同超喂速率输入喷嘴的超喂率差异也不能太小，二者差异太小易导致张力过大，造成毛丝和断头增多,不利于增加空喷变形丝圈和提高交络性。因此,在涤锦空喷变形混纤过程中其他工艺条件固定不变时,作为芯丝的改性涤纶长丝的超喂率应适当选择低些，控制在12％～16%范围内，而作为非芯丝的锦纶长丝应选择高超喂率为２３％~27％范围内较为合理。另外，适当提高二者之间的不同超喂速率差异值，可增强空喷变形效,有利于增加喷气变形丝圈和提高空喷变形混纤的交络性，使空喷变形混纤丝外观更加膨松。本试验认:于试制规格为18的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝来,改性涤纶长丝和锦纶6长丝超喂率分别控制在3%２5%之间较宜,表—4所示为试制规格为1８01２0f的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝时分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形喷嘴的改性涤纶长丝和锦纶6长丝的不同超喂率参数值.

表2—４涤锦空喷变形超喂率工艺项目产品规格线密度原丝锦纶6规格原丝涤纶规格第一超喂率第二超喂率卷绕超喂率卷绕速度

单位%％%

试验设定参数１２０１083/7２12～1６２３~２7—7．０～-1１．0380~4８０

试制实测参数／1208２１４2５-9.1４１03。2．３.3空喷喷嘴环形缝隙间距空喷变形喷嘴是进行涤锦空喷变形混纤过程中的重要装置，其技术关键在于空喷喷嘴环形缝隙间距和空喷喷嘴芯的涡流腔结构及其材质,同的空喷变形喷嘴涡流腔结构和空喷喷嘴环形缝隙间距及其截面形状大小将产生不同的气流截面和气流状态，尤其是空喷喷嘴环形缝隙间距及其截面形状直接影响相互交缠交络混纤丝圈的空喷变形效果和空喷涡流气流的耗气量。研究表明，空喷喷嘴环形缝隙间隙距及其截面的气流状态是调节经环形隙间窄缝加速后进入喷咀紊流室内产生一种不规则运动紊流气流的强烈程度，同时又能使气流形成弓形激波，增加气体压力，使单丝在运动方向上产生不规则的变化而形成高频振动，对离开喷咀的运行丝条起阻尼减速作用，并在垂直偏转时迅速膨化，使其部分单丝获得不同速度，使出口处丝条产生滑移和弯曲起圈,直接影响相互交缠、交络混纤丝圈的变形效果及稳定膨松状态结构,适当增加空喷喷射间隙的环形隙间距可增强气流的紊流度，提高单丝振动频率，产生大量的丝圈。图2-5所示为试制超仿棉涤锦空喷变形混纤丝时将其空喷喷嘴环形缝隙间距设定选择在3.5~4.范围内的涤锦空喷变形喷嘴结构示意图.

图中1．

图2—5涤锦空喷变形喷嘴结构示意图喷嘴;２。喷嘴外壳;3。压缩空气进气口。

空喷变形喷嘴；５．空喷喷嘴紊流室；６.空喷喷嘴环形腔由图２－5以看出，对于试制规格为ｆ的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝来,所选择的涤锦空喷喷嘴环形缝隙间距应根据产品规格、空喷变形混纤工序及其工艺参数如涤锦空喷变形超喂率、喷嘴导丝管孔径大小、喷嘴空喷压力、空喷气流速率、喷射流造成紊流、漩转流、喷射流的溢出力等影响因素综合考虑。除此之,本试验认为，所选择的涤锦空喷喷嘴环形缝隙间距装置还应具备良好的气流扩散效果、易形成湍流和空喷变形效果，最终试验结果确定所选的空喷喷嘴环形缝隙间距为3较为合,可获得性能良好的不均匀的稳态丝圈效果。３。２.３.4喷嘴空喷压力涤锦空喷喷嘴的空喷压力是影响双向三维涡流空喷气流强度、气流速率空喷紊流和漩转流及喷射流的溢出力等气流状态以及空喷变形混纤效果的重要因素，它与原丝纤度、不同超喂速率差、空喷喷嘴环形缝隙间距等喷嘴的结构参数有很大关系，尤其是空喷喷嘴环形缝隙间距及其截面形状对喷嘴空喷喷射压力的影响更为明显.因此,在本试验试制规格为8超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的其他主要工艺参数确定时,选择不同的喷嘴空喷压力将使进入空喷喷嘴紊流室内的三维涡流空喷紊流气流产生获得不同的空喷气流强度、空喷紊流气流速率和漩转流及喷射流的溢出力等气流状态和产生不同的空喷变形效果。试验表明，由表2—5所示给出了试制规格为18０12０f超仿棉涤锦空喷变形混纤丝其他主要工艺

参数如第一超喂率为第二超喂率为空喷喷嘴环形缝隙间距为３卷绕超喂率为—8.3％，空喷变形速度为4３0m确定时，其涤锦空喷喷嘴的空喷压力控制在9.1

较好,可得到较好的蓬松状态及涤锦空喷变形效果。试验认为，在涤锦空喷变形过程,当提高喷嘴空喷压力,增强气流的紊流度,提高单丝振动频率,使单丝在运动方向上产生不规则的变化而形成高频振动，获得不同速度，产生滑移和弯曲起圈，形成大量丝圈，获得不均匀的丝圈和蓬松效果。另外随着喷嘴空喷压力的适当提高,丝圈增加，而相对强度稍有下降趋势，但喷嘴空喷压力改变并不会引起空喷变形混纤丝性质的根本性变化。项目产品规格线密度第一超喂率第二超喂率喷嘴空喷压力卷绕超喂率空喷变形速度喷嘴环形缝隙间距卷绕速度

表2－5单位％％％

喷嘴空喷压力工艺试验设定参数18０/12０１１２～1６2３～27８.0~１0。０－7.０～－１1.04０0～5００3.５~４．０380～4８0

试制实测参数1８0/1201８0±10142５9.１－8。３４30３.84１0３．2.3.５空喷变形速度及卷绕成型工艺由于本试验采用不同性质材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶丝作为空喷变形混纤的芯丝和非芯丝，并分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置、上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝。在空喷变形卷绕成型过程中,其卷绕超喂率、绕速度和辅助罗拉速(即变形速度）之间存在一定的相互关系，同时其卷绕超喂率、卷绕速度和辅助罗拉速度对涤锦丝束的空喷变形混纤效果及其稳定性产生很大的影响。图６所示为超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的空喷变形卷绕成型装置示意图。

图2-６涤锦空喷变形混纤丝卷绕成型示意图由图2—6可知，试验采用的涤锦空喷变形卷绕成型工序由包括辅助罗拉和上油装置及卷绕装置构成，其卷绕超喂率、卷绕速度和辅助罗拉速度之间有一定的相互依赖关系。由此可知，在空喷变形卷绕成型过程中，可通过调整辅助罗拉速度（变形速度）与卷绕装置之间的超喂率或欠喂率差异，达到调控辅助罗拉速度和卷绕速度及卷绕张力的作用，确保卷装成型质量。当空喷变形卷绕成型其他工艺条件固定和卷绕超喂率及卷绕速度确定时,随着辅助罗拉速度增加，空喷变形效果减弱,空喷变形混纤丝结构稳定性有所降低，而混纤丝强度有所提高。表2—6空喷变形速度及卷绕成型工艺项目产品规格线密度空喷变形速度卷绕超喂率卷绕速度

单位％

试验设定参数／12０180±10400～500-7.0～-１1。0380～480

试制实测参数18２０１8０430-9。1４1０试验表明，由于涤锦空喷变形混纤丝中的改性涤纶长丝和锦纶６长丝存在分子结构差异，从而导致二者在空喷变形后产生不同的后收缩差异，因此，在设定空喷变形混纤卷绕速度时,还应考虑它与卷绕超喂率、卷绕张力参数之间的影响，选择过高或过低的卷绕速度及辅助罗拉速度，除了对卷绕超喂率产生较大的影响,易引起卷绕过程中张力的波动和不均匀,致空喷变形混纤丝的交络交缠起圈程度和丝束整体的膨松结构变形效果产生不稳定，影响涤锦丝束的空喷变形混纤效果和卷装成型质量。试验认为，适当降低卷绕速度可减小其丝条的卷绕张力，增加空喷变形混纤效果，提高丝条的稳定性对于试制规格为２０ｆ

涤纶锦纶空喷变形混纤丝的卷绕成型中,所选的卷绕速度不宜过高，当第一超喂率和第二超喂率分别选择14％和25%、空喷喷嘴环形缝隙间距为3．8、喷嘴空喷压力为9１、卷绕超喂率-8．３％时其辅助罗拉速度（变形速度）和卷绕速度分别设定为４30ｍ及０m数值较为合,可获得良好的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的卷装成型质量。图２—７所示给出了试验规格为180120f超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的卷绕成型丝筒。3

图2－7超仿棉涤锦空喷变形混纤丝卷装丝筒超仿棉锦空喷变形纤工艺术及产品本项目研究的超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术及产品研发是采用在同一台机器上将改性涤纶长丝和锦纶长丝分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行三维涡流空喷变形混纤、上油和卷绕成型的试验方法、加工工序及工艺技术路线在试制实施过程中，重点研究涤锦空喷变形混纤过程中的不同超喂速率、空喷喷嘴环形缝隙间距、喷嘴空喷压力、空喷变形速度、产品规格及其原丝性能特征等参数对超仿棉涤锦空喷变形混纤丝形态和性能的影,使制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优良性能,甚至在某些性能方面超越天然棉纤维的性能及功能，并达到符合本项目研究产品性能指标的要求。３．2.4．1超仿棉涤锦空喷变形混纤工艺流程及技术路线本研究针对现有聚酯仿棉产品制备方法以及工艺设备上存在的不足及缺陷,对市场需求、发展前景进行了充分的分析认证，提出了采用在同一台机器上将改性涤纶长丝与锦纶６长丝分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组

合装置，经双向三维涡流空气喷射，使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被形成的三维涡流空喷紊流气流吹击，发生分离,并形成无规则缠绕交络混纤而形成相互缠结的带丝圈，经上油和卷绕成型制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的研究内容、试验方法、步骤、技术路线和可行性方案的总体构思及目标，着重研究解决在同一台机器上改性涤纶长丝和锦纶长丝进行三维涡流空喷变形混纤制成超仿棉涤锦空喷变形混纤丝工艺技术中亟需解决的瓶颈难题及关键技术，通过上述试验研究，实现超仿棉涤锦空喷变形混纤关键技术的突破，获得了适用于在同一台机器上将改性涤纶长丝和锦纶丝分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行三维涡流空喷变形混纤、上油和卷绕成型，制得超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法及工艺技术路线，其工艺流程及技术路线如图８所示。图2-8超仿棉涤锦空喷变形混纤工艺流程示意图3．2。4。2超仿棉涤锦空喷变形混纤工序及设备根据上述研究试制超仿棉涤锦空喷变形混纤工艺流程及技术路线的设定要求，对现有空喷变形设备相关装置以及导丝丝路装置设置进行柔性化技术改造,研究采用在同一台机器上将“改性涤纶长丝和锦纶丝”分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射，使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被形成的三维涡流空喷紊流气流吹击，发生分离，并形成无规则缠绕交络混纤而形成相互缠结的带丝圈，并经上油和卷绕成型工序,获得制备超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤丝所选的试验方法、加工工序及工艺技术,实现采用在同一台机器上将改性涤纶长丝和锦纶６长丝分别以不同速率超喂方式同

时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行三维涡流空喷变形、交缠交络混纤工艺及关键技术的突破。图2９所示给出了试制超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤丝工序及其设备示意图。图２—9超仿棉涤锦空喷变形混纤工序及其设备示意图3．2。4．３超仿棉涤锦空喷变形混纤工艺本项目研究的制备超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法及工艺技术,要针对现有技术上还不能解决将改性涤纶长丝和锦纶６长丝放在同一台机器上进行空喷变形混纤制得超仿棉涤锦空喷变形混纤丝工艺技术中亟需解决的瓶颈难题及关键技,提出了本研究试验的总体目标以及要重点解决的关键技术问题，通过上述试验研,获得了适用于在同一台机器上将改性涤纶长丝和锦纶６长丝分别以不同速率超喂方式同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置，经双向三维涡流空气喷射，使进入空喷喷嘴紊流室中的丝束被形成的三维涡流空喷紊流气流吹击，发生分离,在三维涡流空喷紊流中激烈地移动和回,随后与涡流喷射气流一起连续地从涡流紊流区泄,成无规则缠绕交络混纤、上油和卷绕成,制成具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优良性能的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的试验方法及工艺技术，表２7和表２－８所示分别为本研究试制规格为１８０１2超仿棉涤纶锦纶空喷变形混纤纤丝所确定的涤锦空喷变形混纤工艺参数及其产品性能指标设定与实测参数值。表2-7超仿棉涤锦空喷变形混纤工艺项目产品规格

单位

试验设定参数1８０/120

试制实测参数

线密度改性涤纶长丝规格锦纶6长丝规格第一超喂率第二超喂率卷绕超喂率油轮转速喷嘴空喷压力空喷变形速度喷嘴环形缝隙间距卷绕速度

％％％

180±１０８３／７28１２~１６23~27—７。0~-11．00。３5～0.４５8.0～１0．０400～5０03.5~4．0３80～48０

81４２5－9．10．409。04３03.８410表2—８

超仿棉涤锦空喷变形混纤丝性能指标参数名称规格线密度断裂强度断裂伸长率

单位％

考核指标／１21８０±1０≥2．００≥18.０

实测指标1８０±1０2.5３１8.5

超仿棉锦空喷变形纤丝形及性能本项目针对现有聚酯仿棉产品制备方法以及工艺设备上存在的不足及缺陷以及市场需求发展前景,研究采用在同一台机器上将改性涤纶长丝与锦纶６长丝分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行三维涡流空喷变形、交络混纤、上油和卷绕成型制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝制备方法及工艺技术，它与现有技术及产品相比,具有工艺流程短、生产效率高、成本低、产品质量好、性价比优势明显和该产品具有与天然棉纤维相似的外观、蓬松性和良好的回弹性以及吸湿导湿透气性好等优点，甚至在某些性能方面超越天然纤维的性能。本研究通过对超仿棉涤锦空喷变形混纤丝表面形态、吸湿性和导湿透气性以及强伸度性能等特性的进一步探讨，，为实现产业化开发生产超仿棉涤锦空喷

变形混纤丝提供本项目研究试验的工艺技术数据和前瞻性研究成果。3超仿棉涤锦空变形混纤丝态３。３。１。1

测试仪器及方法3.3．1。1。1测试仪器：实验选用４8０0扫描电子显微镜（日本日立），立式量,码，夹子等测试分析器具.3。３．1．1。2

测试方法:实验参照５0—２00５合成纤维长丝网络度试验方法》,测试条件为室内温度20℃,相对湿度５%，试样夹持长度为1。0m，张力为１。实验从超仿棉涤锦空喷变形混纤丝样品卷装中取出有效长度大于１．2m的试样，上端夹入立式量尺的加持中，沿丝条垂直方向施加规定重的负荷，在３０ｓ后取间距为１.0m的两点标记，然后释放；将所选取的.0m试样呈松弛状态作为测试标样，然后将测试标样用双面胶将所制试样粘贴于样品座上，采用离子溅射将其喷金导电处理后，即可放入扫描电子显微镜（）观察和拍摄超仿棉涤锦空喷变形混纤丝表面形态电镜图。3．3.１．2超仿棉涤锦空喷变形混纤丝表面形态由本研究试验采用改性涤纶长丝和锦纶６长丝分别以不同超喂速率同时输入双向三维涡流空喷变形组合装置进行双向三维涡流空喷变形混纤制备得到稳定膨松状的丝圈形态效果的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝。其所制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝中的芯丝和非芯丝由不同材质相匹配的改性涤纶长丝和锦纶丝构成，其中超喂率较低的改性涤纶长丝为芯丝,主起骨架作用而承受张力，而以高超喂率喂入的锦纶长丝非芯丝，在芯丝表面形成稳定膨松状形态的丝圈，成为膨松状态的外层.如图3－１所示给出了由扫描电子显微镜实验得到的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝表面形态电镜图。

图3－1超仿棉涤锦空喷变形混纤丝表面形态电镜图由图-可以看出，经双向三维涡流空喷变形混纤制成的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝中的锦纶长丝的非芯丝沿改性涤纶长丝为芯丝的轴向表面呈现出明显卷曲凸起的不同大小丝圈形状及其缠结交络混纤结点，形成交替的多层次表面形态和良好的蓬松性,它与纯棉纱相比，从而使超仿棉涤锦空喷变形混纤丝变得比纯棉纱更加蓬松、空隙量增多,更具有获得良好的吸湿导湿、热湿舒适性、抗静电、保湿透气性能好以及多层次表面形态结构。另外,从图还可以看出,选择设置不同的三维涡流空喷变形混纤工艺、空喷变形工序及双向三维涡流空喷变形组合装置结构参数将使超仿棉涤锦空喷变形混纤丝获得形成不同大小丝圈形状、缠结交络混纤结点、多层次表面形态和蓬松性等空喷变形混纤效果。3超仿棉涤锦空变形纤丝吸性能３．3.２。１测试仪器及方法３。3.２.１.1测试器具:本实验采用自制检测垂直悬挂的纤维材料一端被液体浸湿时，液体通过毛细管作用，在一定时(30分钟）内沿纤维材料上升的高度为纤维液体芯吸性能测试仪装置，自制测试仪装置主要由垂直支架、夹持器、立式标尺、玻璃容器、预加张力夹构成，测试液体采用蒸馏水中加入适量有色的红色墨水作为测试试液3。2。1．2测试方法:本试验采用上述自制检测纤维材料液体芯吸性能的测试仪装置，分别对超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维进行液体芯吸高度测试，测试条件:在测试室温２0℃、空气相对湿度65％的标准大气条件下进行，测试方法及步骤参照

01０７1-２0０8《纺织品毛细效应试验方法》进行检测测试结果：测量3０分钟内液体沿超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维试样一端浸在红色试液中的液体芯吸高度的平均数值，并通过用液体芯吸高度来作为衡量和比较超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维的吸湿性好坏的表证。3．3.2．2超仿棉涤锦空喷变形混纤丝芯吸性能对于纤维材料或纺织品的吸湿性能，通常采用液体芯吸性能或液体芯吸高度作为表证纤维或纺织品的吸湿能力好坏程度的重要测试指标。本试验采用上述自制检测纤维材料液体芯吸性能的测试装置，分别对超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维一端被红色试液浸湿时、测试在30分钟时间内沿纤维上升的液体芯吸高度进行同比测试，并通过实验所检测涤锦空喷变形混纤丝和棉纱线的液体芯吸高度在一定程度上作为反映或衡量超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与棉纱线纤维的吸湿性能好坏程度的依据,同时，达到表证超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的吸湿性功能及超仿棉效果的目的,其实验所检测涤锦空喷变形混纤丝和棉纱线的液体芯吸高度的结果如表３-1所示。表３超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的芯吸性能项目线密度丝束根数液体芯吸高度

单位Ｆ

纯棉纱线1８２±1０１57

超仿棉涤锦空喷变形混纤丝1１05从表试结果可以看出，本实验所检测到的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的液体芯吸高度为0５，而纯棉纱线的液体芯吸高度为57ｍｍ，二者的液体芯吸高度相差4８mｍ，即超仿棉涤锦空喷变形混纤丝的液体芯吸高度要比纯棉纱线的液体芯吸高度高出184％倍,这说明超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线相比具备更好的吸湿性能,其原因可能是由于超仿棉涤锦空喷变形混纤丝中含有吸湿性能较好锦纶６长丝丝束以及由锦纶长丝丝束形成稳定膨松状的不同大小丝圈形状和交替的多层次表面形态及其缠结交络混纤结点，从而形成获得更好的毛细管芯吸效应所致，使得超仿棉涤锦空喷变形混纤丝具有良好的芯吸性能。由此可见，超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱相比,使超仿棉涤锦空喷变形混纤丝变

得比纯棉纱更加蓬松、空隙量增多，更具有良好的吸湿性能，同时也充分说明该超仿棉涤锦空喷变形混纤丝产品在吸湿性能方面超越了天然棉纤维的自然吸湿属性和风格效,并可极大地改善了纯涤纶及其织物吸湿排汗性能差以及在皮肤表面产生闷热感的缺陷。3.3.3

超仿棉锦空喷变形纤丝的湿性能３．3。3．1测试仪器及方法3.３.3。１。1

测试器具:本实验测试装置主要由电子天平、玻璃容器等，测试液体采用蒸馏水作为测试试液。３。３.３．1。2

测试方法：本试验分别对超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维进行放湿性能检测，测试条件：在测试室温2０℃、空气相对湿度5的标准大气条件下进,测试方法及步骤：分别称取相同质量的适量超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维，同时放入蒸馏水中浸泡,使其达到接近饱和状态，用电子天平迅速称取此时含有水分的超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维质量,然后，在温度为０℃、相对湿度为65％的环境条件下进行放湿实验,每隔0．5时（ｈ）用电子天平称取纤维质量，直致放湿２4小时（）达到相对放湿平衡，并计算得到各试样放湿过程中的平均放湿速率作为衡量和比较超仿棉涤锦空喷变形混纤丝与纯棉纱线纤维的放湿性能好坏的表证。3。3.３.２

超仿棉涤锦空喷变形混纤丝放湿性能在日常生活中，人们对于纤维材料及其纺织品具有良好的导湿性能的穿着舒适性要求越来越高,而穿着适性好坏与纤维材料或纺织品具有良好的导湿性能或放湿性能有很大的关系,其放湿性能一般采用在一定时间内、恒温恒湿标准大气环境条件下测试各纤维试样放湿过程中直致达到放湿平衡的放湿量,本试验采用相对应的平均放湿速率（即单位时间试样放湿过程中达到的相对放湿量)作为衡量和表证被测各纤维试样放湿性能好坏程度的重要测试指标。表3—２给出了在一定时间内