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1、氨纶沸水收缩率影响因素探讨作者：孙迎春，张斌，王宝总，等来源：纺织报告2017年第3期前言沸水收缩率（BWS）是氨纶纤维的一个重要指标，BWS的大小及稳定性影响着加工工艺 的制定和加工产品的质量。高BWS的氨纶纤维通常断裂强度低，织造过程中容易断丝，与其它 纤维（如锦纶）织造后，会造成织物毛坯或染后成品起泡；BWS稳定性差的氨纶会由于个别丝 卷BWS偏大，造成吸色偏深，导致染后布面出现横条或者纵条。针对以上缺陷，本文讨论了不 同后处理条件和纺丝工艺对氨纶沸水收缩率的影响，为生产低沸水收缩率的氨纶纤维提供参考 3方01 BWS偏大原因氨纶是聚氨基甲酸酯纤维的简称，其分子结构中同时含有硬链段和软链
2、段，主链上的重复 单元包括氨基甲酸酯基团（-NH-COO-）和脲基（-NH-CO-NH-），凝聚态同时含有晶态结构和非晶 态结构。造成氨纶沸水收缩率偏高的原因主要有两个因素：非晶分子链的解取向，在高温时尤 为显著，取向态的非晶区变成无规状态，造成收缩，这是一个快过程1;纤维内部的内应力， 在高温时，内应力缓慢释放，尺寸变得更加稳定，造成收缩。氨纶在生产过程中，纺丝原液先 从喷丝板中喷出进入纺丝甬道，经过溶剂挥发、固化后，上油，再通过罗拉的牵伸，最后在卷 绕机上卷取，得到固定卷重的丝饼。在上述过程中，氨纶纤维内部的分子结构已基本形成，但 由于有些分子链段处于松弛状态，而另一些链段处于紧张状态，故
3、纤维内部存在着不均匀的内 应力，另一方面由于在甬道中停留的时间短，纤维内晶态部分的结晶区不完善，甚至部分成型 的纤维中，还有大小不等的孔穴。不完善的结晶区不能够很好地抑制住非晶区的解取向，故纤 维的沸水收缩率较高。提高结晶度，纤维内部晶区增大，结构更为稳定，不易收缩，故沸水收 缩率低；提高取向度，纤维内部分子排列较为整齐，大分子链段活动性不高，结构稳定，不易 收缩，故沸水收缩率较低2。因此释放内应力，提高纤维取向度和结晶度，使纤维的形状更加 稳定，是降低BWS的有效方法。2试验部分2.1原料聚氨酯纺丝原液（粘度6000poise，固含量35%）2.2生产设备纺丝卷绕机，型号TMT ATi-45
4、9，湿热处理机（CUR）。2.3测试沸水收缩率的测试参照6505-86合成纤维长丝及变形丝沸水收缩率试验方法所述的方 法测试。在试验条件下，取特定长度的样品丝并用纱布包好，置于100C的水浴锅中沸煮30 mino然后取出晾干，打开纱布，测量样品丝的长度，则样品丝的沸水收缩率为：停承it nr伊仁 兰史_ X1OO4A+icmLl-Et)fr*.t，cmWS T KM!3结果与讨论3.1纺丝后的后处理条件对BWS的影响由于纺丝过程中的急剧形变，纤维表面溶剂挥发和内部的溶剂扩散速度会存在差异，导致 氨纶丝内部存在着内应力3，结构不稳定。表1和图1表明：沸水收缩率随湿热处理温度的 提高和处理时间的增
5、加，有变小趋势，这是因为随着处理温度的提高和处理时间的增加，促进 了应力松弛，纤维内部的内应力缓慢的得到释放，所以BWS呈下降趋势。但当湿热处理（CUR） 的时间由120min延长到180min时，对BWS的降低帮助不明显，而且能耗相对较高，不利于 生产成本的控制；另外，随着湿热处理（CUR）温度的提高，加剧了纤维的老化，同时改变了氨 纶油剂的物理及化学性能，最终导致使丝卷的卷曲张力变大，表面变涩，纤维间的摩擦力变大， 直接影响氨纶的后道织造过程。3.2纺丝工艺对BWS的影响3.2.1不同喷丝板孔数对BWS的影响表2为相同条件下，用2孔和3孔喷丝板生产的氨纶丝对应的BWS数据。数据表明：在 相
6、同湿热处理条件下，2孔的沸水收缩率要大于3孑L。这应是由于2H的单丝直径大于3孔的 单丝直径，造成纤维表面溶剂的挥发速度与内部的扩散速度差更大，产生了更大的内应力，而 且单丝越粗，溶剂在甬道中挥发相对变慢，固化性能降低，结晶度降低，3孔喷出的纤维受热 更均匀，所以使用2孔比3孔生产的纤维的BWS要高。忡树岫惴踞旬72Hlib瞄!现441113.2.2纺丝温度图2为相同条件下，不同纺丝温度下生产的氨纶丝的BWS数据。数据表明：随着纺丝温度 的升高，BWS降低。这是由于提高纺丝温度，高分子链的运动能力加强，硬段可以形成更多的 氢键作用，结晶速度加快，导致结晶度提高，所以BWS降低。但在实际生产中，
7、还需考虑能耗 与安全的问题。W 二王屿西 tsmjf. TMEWS3.2.3预牵伸（PR）预牵伸是纤维被拉伸长度占原长度的百分比。PR的变化对纤维取向影响较大，决定了纤维 的拉伸性能，影响着纤维的结晶度。同时，PR的变化对BWS也产生影响。图3表明：随着PR 的增大，BWS也变大。PHIti 而 Fl1? B在氨纶实际生产过程中，制定工艺首先根据设备和生产负荷确定卷绕速度，再根据操作性 确定第一罗拉（GR1）和第二罗拉（GR2）的速度，故增大PR，相当于降低第一罗拉GR1的速度， 一方面初生纤维取向度降低，不利于晶粒的生长，分子链中的硬段与软段的相分离程度低，结 晶度下降，另一方面由于PR大，
8、拉伸张力也越大，所产生的拉伸应力就越大，纤维的内应力 也必然大4，故BWS上升。所以降低PR，可以有效的降低纤维的BWS。3.2.4纺速表3表明：降低纺速可以有效降低BWS。这应是因为在低纺丝下，纤维在甬道中的停留时 间变长，溶剂能够更多的蒸发，一方面分子链在高温下应力松弛速度快5，内应力能够得到更 好的释放，另一方面纤维的结晶度提高，所以BWS降低。但降低纺速，会造成产量降低，生产 成本增加，所以要综合考虑。|9虹叱做涌IKj*访444结论通过后处理条件和纺丝工艺的调整，讨论了对氨纶沸水收缩率的影响，得出以下结论：(1) 提高湿热处理温度和处理时间，可以降低沸水收缩率；(2) 相同条件下，提高纺丝温度、降低预牵伸、降低纺速，可以有效降低沸水收缩率。参考文献1桂在斌.三叶大有光FDY沸水收缩率影响因素探讨J.聚酯工业，2004, 17(3): 2426.2雷新，祝成炎，沈惠英等.低沸水收缩率涤纶DTY网络丝的制备与工艺探讨J.现 代纺织技术，2015(4):4-8.3姜立军，沙中瑛，孙金峰等.PAN原丝沸水收缩率影响因素的探讨J.合成纤维工业, 2006, 29(4): 38-42.4杨西峰，郭奇林，华国强.低沸水收缩率PET FDY的生产J.合成纤维工业， 1999,22(4): 51-52.5张玉海.影响腈纶长丝沸水收缩率工艺探讨J.广西化纤通讯，2003(1):2-3.
氨纶沸水收缩率影响因素探讨
