聚酯纖維長(zhǎng)絲的進(jìn)展概況與趨勢(shì)
聚酯纖維是滌綸在我國(guó)的商品名稱。滌綸在國(guó)外有著不同的商品名稱：英國(guó)稱之為特麗綸，在美國(guó)稱達(dá)可綸，在日本喊帝特綸，前蘇聯(lián)則稱其為拉夫桑。聚酯纖維大分子中含有酯基，所以喊滌綸。滌綸通常由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)組成。此外，還有分離以聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等為主要成分的滌綸。
聚酯纖維——滌綸包含長(zhǎng)絲與短纖維。本篇主要介紹聚酯纖維長(zhǎng)絲的生產(chǎn)。
一、聚酯纖維長(zhǎng)絲的進(jìn)展概況與趨勢(shì)
聚酯是由英國(guó)的J．R溫菲爾德與J．T迪爾森于1941年發(fā)明的。聚酯大分子不僅有剛性的苯環(huán)，而且有脂肪族的鏈節(jié)，因而可熔融加工，而且其大分子有足夠的剛性，給予纖維高的初始模量。所以，飛快在1947年由英國(guó)化學(xué)工業(yè)公司(ICI)進(jìn)行了工業(yè)化實(shí)驗(yàn)；1951年，美國(guó)杜邦(Du Pont)公司建成了年產(chǎn)16000噸的聚酯生產(chǎn)廠．首先進(jìn)行了工業(yè)化聚酯纖維生產(chǎn)；隨后，德國(guó)的赫斯特公司、恩卡公司與格拉斯道夫公司、法國(guó)的隆波朗公司、意大利的蒙的迪公司、日本的東麗公司與帝人公司均引進(jìn)英國(guó)技術(shù)，于20世紀(jì)50年代后期投產(chǎn)。在剛開(kāi)始的幾年內(nèi)，短纖維生產(chǎn)進(jìn)展迅速，而在1960-1985年間，長(zhǎng)絲進(jìn)展迅速．產(chǎn)量平均每年遞增314％，而短纖維僅為178％。隨著化學(xué)工業(yè)的進(jìn)展，合成纖維進(jìn)展迅速，聚酯產(chǎn)量在1972年躍居世界合成纖維首位之后向來(lái)保持至今。2007年，全球的滌綸產(chǎn)量為3070萬(wàn)噸，其中聚酯纖維長(zhǎng)絲為1830萬(wàn)噸。我國(guó)滌綸的工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)展較晚。1965年．滌綸產(chǎn)量惟獨(dú)1∞噸，約占全國(guó)合成纖維總產(chǎn)量的1.92％。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，大規(guī)模引進(jìn)滌綸生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)，并在短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)。在1996 2003年間，我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲產(chǎn)量增長(zhǎng)比短纖維快，平均年遞增達(dá)82萬(wàn)噸，占世界年均增量的一半以上，成為推動(dòng)世界滌綸增長(zhǎng)的主要國(guó)家。2007年，我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲的產(chǎn)量為1220萬(wàn)噸，中國(guó)聚酯總產(chǎn)量占世界的比例為62.5％，成為全球大的聚酯纖維長(zhǎng)絲生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲不僅產(chǎn)量進(jìn)展迅速，而且注重新品開(kāi)辟，2007年纖維的差別化率達(dá)48.5％。我國(guó)年產(chǎn)15～20萬(wàn)噸大型聚酯成套裝置，達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平，萬(wàn)噸單位投資從“八五”、“九五”期間的8：500萬(wàn)元下降至1300萬(wàn)元，單位投資下降85％?！笆濉逼陂g，新建成的1562萬(wàn)噸聚酯中，75％的生產(chǎn)能力使用我國(guó)自主研發(fā)技術(shù)，其它的25％雖然由國(guó)外承建，但其中60％～70％仍舊采納國(guó)內(nèi)技術(shù)裝置。我國(guó)自主研發(fā)的聚酯纖維長(zhǎng)絲、短纖維生產(chǎn)技術(shù)使單位投資比“九五”下降了92％。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，以“大容量、高起點(diǎn)、低投人”的國(guó)產(chǎn)化聚酯工程與“多頭、高效低耗、周密化、柔性化”的紡絲技術(shù)為代表的先進(jìn)產(chǎn)能得到迅速進(jìn)展，到2007年年底，已占到乜裝置產(chǎn)能的83.5％。縱觀我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展過(guò)程，雖然產(chǎn)業(yè)起步較晚，但是經(jīng)過(guò)40多年的進(jìn)展，巳成為世界大的聚酯纖維長(zhǎng)絲生產(chǎn)國(guó)，并且在新品開(kāi)辟、纖維差別化率體系形成、成套裝置國(guó)產(chǎn)化、萬(wàn)噸單位投資率、自主研發(fā)能力等方面都取得了長(zhǎng)足的長(zhǎng)進(jìn)。同時(shí)我們也瞧到，我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲技術(shù)現(xiàn)狀和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比依舊存在一些問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和解決，將是我國(guó)聚酯纖維產(chǎn)業(yè)突破瓶頸取得新發(fā)展的關(guān)鍵。這些問(wèn)題主要包含以下幾方面：(1)現(xiàn)代的集約化規(guī)模生產(chǎn)體系尚未形成。分散建廠、小規(guī)模生產(chǎn)依舊是主要產(chǎn)業(yè)形態(tài)。我國(guó)聚酯纖維長(zhǎng)絲生產(chǎn)的平均規(guī)模不足l萬(wàn)噸/年，韓國(guó)的平均規(guī)模為11.4萬(wàn)噸／年，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的平均規(guī)模為12.2萬(wàn)噸/年，全世界的平均規(guī)模為4.88萬(wàn)噸/年。(2)勞動(dòng)生產(chǎn)率偏低，成本較高。我國(guó)的切片紡絲占的比例較高，工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，成本較高。而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家大型企業(yè)多，已經(jīng)將延續(xù)縮聚直接紡絲技術(shù)從短纖維生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到聚酯纖維長(zhǎng)絲與產(chǎn)業(yè)用絲領(lǐng)域，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，使生產(chǎn)成本大幅度降低，人均生產(chǎn)能力可達(dá)50～70噸/年；而我國(guó)仍處于8～1 5噸/年的水平。二、聚酯纖維長(zhǎng)絲的進(jìn)展趨勢(shì)
化學(xué)纖維生產(chǎn)設(shè)備向更高速、高效優(yōu)質(zhì)化、大型延續(xù)短流程化、自動(dòng)省力化、一機(jī)多用柔性化、細(xì)纖維貼合多功能化以及設(shè)備單元結(jié)構(gòu)模塊化的方向進(jìn)展。
從生產(chǎn)規(guī)模來(lái)瞧，世界聚酯技術(shù)正在向更大經(jīng)濟(jì)規(guī)模的方向進(jìn)展。隨著單系列能力的擴(kuò)大，每萬(wàn)噸聚酯投資成本呈等比級(jí)數(shù)下降。如目前世界前30家聚酯生產(chǎn)廠家的平均產(chǎn)能達(dá)36萬(wàn)噸/年，規(guī)模大的杜邦公司已達(dá)140萬(wàn)噸/年。從工藝流程與紡絲速度來(lái)瞧，呈工藝流程容易化、紡絲速度高速化。聚酯纖維長(zhǎng)絲除POY-DTY二步法傳統(tǒng)工藝技術(shù)外，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)展，卷繞頭的機(jī)械速度從4000m/min進(jìn)展到6000m/min、8000m/min，正在試驗(yàn)12000m/min。通過(guò)不斷的工藝研究，浮現(xiàn)了不同形式的紡絲拉伸一步法工藝，如HGS(熱輥拉伸法)工藝，紡絲速度4500m/min；近年來(lái)，TCS熱管紡絲法引人關(guān)注，特別適合紡制細(xì)纖維長(zhǎng)絲；德國(guó)JBDE公司推出的HCS(熱管拉伸法)亦有良好的進(jìn)展前景；HSS(超高速紡絲)無(wú)導(dǎo)絲盤(pán)而所有依靠絲和空氣間的摩攘力的紡絲拉伸一步法工藝，紡絲速度達(dá)到7000m/min。紡絲由切片紡絲向熔體直接紡絲進(jìn)展，目前采納直紡工藝的長(zhǎng)絲線密度可達(dá)0.3～0.5dtex。生產(chǎn)品種向差別化、功能化學(xué)纖維維進(jìn)展，主要有形態(tài)(細(xì)纖、異形截面等)、高性能(高強(qiáng)、高模、低縮等)、高功能(高感性、吸濕性、透氣阻水性、抗靜電及導(dǎo)電性、離子交換性與抑菌性等)幾大改性的方向。通過(guò)開(kāi)辟新產(chǎn)品來(lái)提高產(chǎn)品的價(jià)值，追求利潤(rùn)大化。細(xì)纖化、異形化是滌綸進(jìn)展的重要趨勢(shì)。采納貼合紡絲技術(shù)或添加肯定組分進(jìn)行改性，使纖維具有防火、抑菌防霉、抗靜電、抗紫外線、遠(yuǎn)紅外纖維等功能。從聚酯的成分來(lái)瞧，滌綸向產(chǎn)品新型化進(jìn)展。目前，滌綸的品種多種多樣，除常規(guī)品種PET以外，還有PBT、PTT與PEN等。此外，為適應(yīng)信息產(chǎn)業(yè)、生命科學(xué)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的進(jìn)展，研究與開(kāi)辟相應(yīng)的纖維材料。聚酯纖維也在積極地向這些領(lǐng)域拓展，如外科縫線、人工血管、人工肺以及可降解滌綸等。隨著科技的進(jìn)展，聚酯生產(chǎn)的工藝技術(shù)逐漸趨于成熟，基本特點(diǎn)是規(guī)模大型化、生產(chǎn)高速化、生產(chǎn)延續(xù)化、操縱自動(dòng)化、品種多樣化、線密度細(xì)纖化、用途功能化。
聚酯纖維長(zhǎng)絲的分類(lèi)、性能與用途
聚酯纖維長(zhǎng)絲的品種很多，可按產(chǎn)品分、按用途分、按線密度分、按光澤分，也可按加捻辦法分。常用的是按產(chǎn)品分，其產(chǎn)品主要有以下幾種：
初生絲 | 未拉伸絲或未取向絲（常規(guī)紡絲） | UDY或UOY |
半取向絲（中速紡絲） | MOY |
預(yù)取向絲（高速紡絲） | POY |
高取向絲（超高速紡絲） | HOY、FOY |
拉伸絲 | 拉伸絲（二步法拉伸絲） | DY |
全拉伸絲（紡絲拉伸一步法） | FDY |
變形絲 | 常規(guī)變形絲 | TY |
拉伸變形絲 | DTY |
空氣變形絲 | ATY |
未拉伸絲(UDY)，其纖維分子基本沒(méi)有取向；未結(jié)晶：這種絲強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、尺寸穩(wěn)定性差，普通不能直接應(yīng)用。半取向絲(MOY)，纖維分子已有少量取向，取向度高于UDY，低于預(yù)取向絲；這種絲的結(jié)構(gòu)狀態(tài)仍舊不夠穩(wěn)定，不能直接應(yīng)用。預(yù)取向絲(POY)，已經(jīng)過(guò)適度拉伸，有肯定取向度，有少量微晶粒，但仍低于成品絲要求：這種絲強(qiáng)度低，伸度大，普通仍不宜直接用于加工布料。高取向絲(HOY)，采納一步法超高速紡絲制得，纖維分子取向度高，纖維的上色性能較好，但伸長(zhǎng)與熱收縮較大，不能滿足普通服用要求。拉伸絲(DY)，是通過(guò)紡絲、低速拉伸制成的絲，其結(jié)晶度在40％左右；這種絲平直、光滑，相互間羅列密切，松散性較差。全拉伸絲(FDY)，是由紡絲拉伸一步法制得的絲；這種絲的質(zhì)量穩(wěn)定，毛絲、斷頭少，上色均勻性好，是比較理想的高速織造加工用紗。常規(guī)變形絲(TY)，是由紡絲卷繞一拉伸加捻一假捻變形的三步法工藝制得的絲或是由高速紡絲—低速假捻工藝制得的絲；具有肯定的彈性與松散性，尺寸穩(wěn)定性較好。拉伸變形絲(DTY)，普通使用POY為原材料，通過(guò)拉伸變形一步法制得的低彈絲；有肯定的彈性，手感不及TY柔軟，但質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)伸度已滿足服用要求?？諝庾冃谓z(ATY)，絲的表面有無(wú)數(shù)小絲囤，具有短纖紗的外觀，但無(wú)假捻變形絲那樣的極光與蠟感，其覆蓋效果與保溫性和精紡紗相似。聚酯纖維長(zhǎng)絲新品種有差別化學(xué)纖維維、功能型纖維、仿真型纖維。近幾年來(lái)，隨著仿真絲技術(shù)的進(jìn)展，聚酯纖維單纖維絲向細(xì)纖化方向進(jìn)展，已經(jīng)能生產(chǎn)出線密度為0.00011dtex的超極細(xì)纖維。(1)強(qiáng)度。纖維強(qiáng)度高，普通為4.5～8cN/dtex，高強(qiáng)纖維為5.6～8.OcN/dtex，由于其吸濕性差，濕態(tài)強(qiáng)度與干態(tài)強(qiáng)度基本相同，(2)摸量。聚酯纖維的初始模量高．民用長(zhǎng)絲不低于90cN／dtex，產(chǎn)業(yè)用絲可達(dá)132 5cN／dtex。(3)彈性。纖維的彈性較好，在2%的張力下其彈性恢復(fù)率為96％。布料不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。(4)耐熱性好。聚酯的熔點(diǎn)為255～260℃，在150℃空氣中加熱1000h，稍有變色，強(qiáng)力下降不超過(guò)50％。
(6)吸濕性。聚酯纖維的吸濕性差，歸潮率惟獨(dú)0.4％，因?yàn)榫埘ダw維大分子上的極性基團(tuán)極少。(7)起球。聚酯纖維易起球，且不易脫落。這是由于布料中的單絲蓬松與斷頭造成的纖維球。因?yàn)槔w維強(qiáng)度高，纖維球被保留在布料上。而改性后的低抗拉強(qiáng)度的聚酯纖維不易起球。(8)上色。由于聚酯大分子上的極性基團(tuán)極少，不能用普通辦法進(jìn)行上色。用分散染料或非離子型染料，上色效果較好。(9)可燃性。聚酯纖維比錦綸更易燃燒，纖維在燃燒時(shí)會(huì)熔化而自己熄滅。(10)抗化學(xué)性。其抗水解、抗氧化劑、抗酸與抗干熱降解均優(yōu)于錦綸，但不抗堿。利用這一特性，采納堿減量法對(duì)聚酯纖維進(jìn)行改性。聚酯纖維長(zhǎng)絲和聚酯纖維短纖維相比具有下列特性：
(1)長(zhǎng)絲生產(chǎn)系單錠生產(chǎn)方式。一根絲條有幾十根單絲，從紡絲到變形，要經(jīng)過(guò)幾十個(gè)摩擦點(diǎn)，簡(jiǎn)單產(chǎn)生毛絲。此外，長(zhǎng)絲是多錠位多機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的，由于設(shè)備、工藝、操作等因素，不同錠位生產(chǎn)的長(zhǎng)絲在性能上會(huì)有肯定差異，甚至一個(gè)筒子的內(nèi)層和外層也會(huì)有差異。(2)長(zhǎng)絲通過(guò)物理變形辦法可仿制差別化學(xué)纖維維。如改變噴絲孔的形狀或捻度的強(qiáng)弱，可紡制絲型纖維；通過(guò)假捻、空氣變形、混纖、貼合等辦法，可使長(zhǎng)絲具有毛的風(fēng)格；通過(guò)拉伸絲與預(yù)取向絲的混纖變形，可制得麻竹節(jié)的絲；對(duì)于不同熔點(diǎn)或不同取向度的長(zhǎng)絲進(jìn)行混纖變形，可使長(zhǎng)絲獲得麻的外觀；通過(guò)各種吹捻技術(shù)，可制成網(wǎng)絡(luò)絲、網(wǎng)絡(luò)變形絲與空氣變形絲、包芯絲等，通過(guò)強(qiáng)捻辦法，可制得圈狀絲與折皺絲；通過(guò)貼合紡絲、機(jī)械剝離的辦法，可紡制超細(xì)絲等。(3)長(zhǎng)絲通過(guò)化學(xué)改性辦法可仿制差別化學(xué)纖維維。如通過(guò)共聚、共混、接枝等辦法，使纖維具有易染、保暖、耐熱、防火、抗污、抗起球、抗靜電、高吸濕與高吸水等特殊性能。聚酯纖維長(zhǎng)絲早期主要用于絲綢工作裝，隨著各種加工技術(shù)的開(kāi)辟，現(xiàn)已擴(kuò)展到仿毛、仿麻、仿棉等整個(gè)衣著領(lǐng)域，并向裝飾、產(chǎn)業(yè)與非纖化等領(lǐng)域進(jìn)展。工作裝由內(nèi)衣、襯衫、夾克衫、西裝到外套、滑雪衫等；裝飾由頭飾、圍巾到窗簾、掛毯、地毯、沙發(fā)套、汽車(chē)坐墊套、雨披、臺(tái)布、傘等；床上用品由床單、被面、枕巾、被套、床罩、蚊帳、被子等；工業(yè)用有縫紉線、簾子線、傳贈(zèng)帶、濾布、繩索等；非纖化有仿皮制品、膜、瓶等。
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