汽车装饰面料用阻燃涤纶拉伸变形丝的加工工艺

摘要：探讨了不同假捻变形工艺路线下，阻燃涤纶假捻变形丝（DTY） 的各项物性指标的变化规律。结果表明：阻燃涤纶DTY 的拉伸强度、断裂伸长率、卷曲收缩率和卷曲稳定性均低于同规格的常规涤纶DTY；影响卷曲收缩率和卷曲稳定性的主要工艺参数是变形温度；改变工艺路线，采用S+Z 合股的工艺路线，可以大幅度提高阻燃纤维的拉伸强度、断裂伸长率、卷曲收缩率和卷曲稳定性，以适应不同风格的汽车装饰面料的要求。

由纺织品着火引起的火灾不断发生，造成了生命财产的重大损失。为此，世界各地先后制定了各种法规，对纺织品的阻燃性提出了要求[1]。我国对公共安全卫生也越来越重视，阻燃材料的运用也越来越广泛，尤其是永久性阻燃装饰面料的应用越来越普遍。不同用途、不同风格的面料对阻燃纤维的纤度、强力、伸长、卷曲弹性等物性指标的要求也不同。本试验着重讨论了拉伸变形丝（DTY） 加工工艺路线和工艺条件对汽车装饰面料用333 dtex/96 f阻燃涤纶DTY 的各项物性指标的影响。

01

试验

1.1 原料

本次试验采用环保型永久阻燃涤纶预取向丝（POY），纤度为267.6 dtex，断裂强度2.05 cN/dtex，断裂伸长率132.47 %。

1.2 主要生产设备及测试仪器

FK6HY-1000V 型加弹机，YG086 型缕纱测长机，YG023B-Ⅱ型全自动单纱强力机，YG368 型全自动长丝卷缩率测试仪，恒温水箱。

1.3 加弹工艺流程

在FK6HY-1000V 型加弹机上生产333 dtex/96 f阻燃涤纶DTY 这一品种，探讨了在不同假捻变形工艺路线、不同工艺条件下，阻燃涤纶DTY 的各项物性指标的变化规律。

1.4 测试条件 

为了使试验结果具有可比性，每次试验依次只调整一个工艺参数，并在保证其他工艺参数不变的情况下进行。各测试数据均在同等条件下经仪器测试获得。

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结果与讨论

2.1 工艺路线1

2.1.1 生产速度

由表1 可知：随着生产速度的提高，阻燃涤纶DTY 的拉伸强度、断裂伸长率下降，卷曲收缩率和卷曲稳定性下降，沸水收缩率上升。这是由于随着生产速度的提高，纤维在热箱中的停留时间缩短，受热传导减弱，分子链的活化能减少，塑性变形量减小，结晶速度下降。同时，由于生产速度提高，假捻器上下张力变大，拉伸变大，当生产速度达到一定程度，由于张力过大使单纤维断裂，产生毛丝，因此拉伸强度、断裂伸长率反而有所下降。生产速度应选择在一个合理的范围内，试验结果在550～650 m/min 之间比较理想。

2.1.2 拉伸倍数

由表2 可知：随着拉伸倍数的提高，阻燃涤纶DTY 的拉伸强度先上升而后下降，断裂伸长率下降，卷曲收缩率、卷曲稳定性略有上升，沸水收缩率略有下降。这是由于随着拉伸倍数的提高，假捻器上下张力变大，当达到一定程度时，造成部分单丝断裂而产生毛丝，从而引起拉伸强度、断裂伸长率均有所下降。同时，由于拉伸倍数提高，分子链取向度增大，捻度传递更充分，塑性变形量加大，结晶度提高。

2.1.3 D/Y 比

由表3 可知：随着D/Y 比加大，阻燃DTY 的拉伸强度、卷曲收缩率、卷曲稳定性变化不大，断裂伸长率有所上升，沸水收缩率下降。这是由于随着D/Y 比提高，对丝线施加的捻度加大，假捻器上张力变大，下张力变小，不易产生单丝断裂；丝线在热箱中的塑性变形量加大，结晶度提高。

2.1.4 热箱温度 

2.1.4.1 第一热箱温度 T1 

由表 4 可知：随着 T1 升高，阻燃涤纶 DTY 的拉伸强度、断裂伸长率略上升，卷曲收缩率上升， 卷曲稳定性明显上升，沸水收缩率下降。这是由于随着 T1 的升高，纤维受热更充分，高分子链的活动性加强，而内应力减小，纤维塑性增加，受到加捻力后更易变形，变形也更加充分。

2.1.4.2 第二热箱温度 T2 

由表 5 可知：在第二热箱加热开关关闭，T2 为常温和150 ℃的情况下，阻燃涤纶 DTY 的断裂伸长率下降，拉伸强度、卷曲收缩率、卷曲稳定性、沸水收缩率变化不大，说明 T2 的提高对纤维的结晶度提高程度有限，因此对阻燃涤纶 DTY 物性指标略有影响，但影响的幅度不大。

在工艺路线 1 下选择出的最佳工艺条件见表 6。

2.2 工艺路线 2

选择工艺路线 1 下得到的最佳工艺条件 （见表 6），采用工艺路线 1 和工艺路线 2 生产得到的阻燃 涤纶 DTY 和常规涤纶 DTY 的物性指标见表 7。

由表 7 可知：

①相同工艺路线下，阻燃涤纶 DTY 的拉伸强度、卷曲收缩率、卷曲稳定性均低于常规涤纶 POY 制成的 DTY，而沸水收缩率则略高一些；

②工艺路线 2 制得的阻燃涤纶 DTY 的物性指标优于工艺路线 1，基本达到了工艺路线 1 条件下的常规涤纶 DTY 的水平。工艺路线 2 由于是 S 向与 Z 向合股，因此纱线没有残留扭矩存在，这对改善汽车装饰面料的蓬松性、回弹性以及织造性能显得十分有利。 

由上述各试验结果可看出：对阻燃涤纶 DTY 各项物性指标，尤其是卷曲收缩率影响较大的参数主要是 T1，其它各参数的影响较小。与同样规格的常规品种、在同样工艺路线和工艺条件下进行比较，阻燃涤纶 DTY 的卷曲收缩率要低得多，这主要是由于阻燃涤纶分子中有阻燃剂参与了共聚，形成了支链结构，使其结晶度下降，纤维结构疏松 [2]，纤维的卷曲收缩率和卷曲稳定性降低，从而影响汽车装饰面料的蓬松度和弹性。为满足汽车装饰面料要求，应提高阻燃涤纶 DTY 的卷曲收缩率和卷曲稳定性，故我们采用阻燃工艺路线 2。

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结语

在相同的 DTY 加工工艺条件下，由于阻燃纤维中添加了阻燃剂，使得聚合物的相对分子质量下降，在一定程度上破坏了高分子聚合物原有的大分子结构，生产的阻燃涤纶 DTY 的物性指标与常规涤纶 DTY 有明显不同，拉伸强度偏低，卷曲收缩率和稳定性明显偏低；而影响卷曲收缩率和稳定性的主要参数是变形温度 （第一热箱温度），变形温度越高，卷曲收缩率和稳定性也越高。因此，选择工艺路线 2，制得的阻燃涤纶 DTY 的卷曲收缩率和稳定性得到跨越性的改善。但是选择工艺路线 2 会降低产量，增加生产成本，因此应根据后道用户对 产品的质量要求及经济效益综合平衡，来选择不同的加弹工艺路线。