滌綸高速紡DTY油劑應(yīng)用于滌綸高速紡POY-DTY工藝的DTY工序中，又稱成品油劑、絡(luò)筒油劑。施加DTY油劑主要是補(bǔ)充前紡油劑的損失，并滿足紡織廠從絲筒上很好地退繞用絲，以及織造工藝對(duì)絲性能的要求。我國(guó)化纖工業(yè)近幾年發(fā)展迅速，其中滌綸產(chǎn)品占到總產(chǎn)量的80％以上，隨著滌綸工業(yè)的發(fā)展，對(duì)滌綸油劑的需求，無論是品種或者數(shù)量都越來越多。與此同時(shí)，開發(fā)適用于高速化的油劑新品種、開發(fā)適用于不同紡絲品種加工工藝和紡織條件的通用油劑，也是人們研究的重要課題。油劑的黏度與所用平滑劑的性質(zhì)有關(guān)。滌綸DTY絲上油率一般為2％~3％，黏度過高，上油不均勻，因此拉伸、假捻速度加快后，要求油劑黏度不能太高；黏度過低，上油率達(dá)不到要求，而且會(huì)引起油劑飛濺，所以DTY油劑黏度應(yīng)控制在適當(dāng)范圍。一般將運(yùn)動(dòng)黏度(40℃)控制在5～20mm2/s，依據(jù)生產(chǎn)工藝不同可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于滌綸DTY油劑要求色度淺，防止纖維變色發(fā)黃。合成纖維的特點(diǎn)是疏水性強(qiáng)、吸濕性差、比電阻高，因此在加工過程中，會(huì)因摩擦產(chǎn)生靜電，造成加工的困難。纖維表面電阻在10（10）Ω以下，可減少靜電干擾。采用抗靜電油劑處理纖維的方法可有效地降低靜電的干擾?？轨o電劑的作用在于提高纖維的電導(dǎo)率，減少電荷產(chǎn)生和防止電荷的積聚，也就是通過油劑的處理，提高纖維的吸濕性，改善纖維表面導(dǎo)電性能，降低表面電阻。油劑應(yīng)在纖維表面迅速展開，并形成一層均勻的薄膜。其表面均勻分布的程度取決于它在相界面(纖維-空氣)上的界面張力和黏度。表面張力低，滲透性能好，能保證均勻上油。摩擦特性包括兩方面，一方面是纖維與纖維以及器件之間的耐磨性，另一方面是油劑本身的耐磨性，即附著在纖維表面的油膜在高溫及一定壓力下不破裂，油膜強(qiáng)度高，油劑在絲的表面形成均勻的界面膜，使纖維行走潤(rùn)滑性好，可保護(hù)纖維，減少磨損，適應(yīng)后加工要求。油劑應(yīng)呈中性。若油劑呈酸性，與設(shè)備接觸就容易形成金屬皂，腐蝕設(shè)備，影響纖維質(zhì)量。另外，油劑的PH值直接影響到纖維的上油，而纖維上油后的外觀，是纖維品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)生產(chǎn)的一般要求，PH值應(yīng)控制在6～8為宜。油劑要求可洗性好，即乳化性能好，有利于染色。對(duì)于色絲不必染色，可洗性要求不高，只要將油劑洗去，不考慮染色的影響；白絲要求油劑必須徹底洗凈，如果留有微小痕跡，即染色不均變?yōu)闅埓纹?。鑒別可洗性的簡(jiǎn)單方法是測(cè)試油劑的乳化性能，取一定量油劑，加入一定比例水分，搖勻靜置24h，如果不分層不析油，該油劑便認(rèn)為可洗性合格。滌綸高速紡DTY油劑通常由平滑劑、乳化劑、抗靜電劑、抗飛濺劑等組成。根據(jù)生產(chǎn)T藝的要求，進(jìn)行各種單體的篩選，通過配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)后考核其各種物化性能，且進(jìn)行生產(chǎn)性使用試驗(yàn)，與市場(chǎng)上使用效果較好的油劑進(jìn)行對(duì)比，最終確定研制產(chǎn)品配方。由于DTY工序中的拉伸、假捻和絡(luò)筒都是在高速條件下進(jìn)行的，所以減少纖維與金屬之問的動(dòng)摩擦系數(shù)是最重要的。而礦物油能有效降低動(dòng)摩擦系數(shù)，是纖維和金屬間高速度摩擦下的良好平滑劑，它起的作用近似流體潤(rùn)滑作用，其潤(rùn)滑性與油劑黏度直接有關(guān)。黏度過高，上油不均勻，因此拉伸、假捻速度加快后，要求油劑黏度低。但黏度過低，上油率達(dá)不到要求，而且會(huì)引起油劑飛濺，所以滌綸高速紡DTY油劑的黏度應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，一般要求40℃不大于20mm2/s，同時(shí)根據(jù)客戶要求調(diào)整至合適的黏度。此外還要求其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)人體無害，無色或淺色。乳化劑的選擇是油劑配制的核心和重點(diǎn)。因?yàn)橛蛣┲衅鹌交饔玫牡V物油沒有親水基，為了賦予其乳化性、分散性、抗靜電性及可洗性，必須加入乳化劑。所選乳化劑必須很好地溶解在礦物油中成為均勻透明的液體。乳化劑應(yīng)對(duì)平滑劑和抗靜電劑有良好的乳化和穩(wěn)定能力，使成品油劑在水中形成穩(wěn)定的乳化液，容易洗去，不影響后道染色加1二。在達(dá)到乳油穩(wěn)定，在水中乳化分散好的前提下，盡可能降乳化劑的用量，減少乳化劑的種類。由于APEO(烷基酚聚氧乙烯醚)對(duì)環(huán)境潛在的危害已經(jīng)被廣泛的研究和論證，歐洲一些國(guó)家自1976年制定了法規(guī)限制生產(chǎn)和使用APEO。直至2003，歐盟專門制訂了限制APEO使用的法規(guī)性文件“2003/53/EC指令”，其中明確界定：出口歐洲紡織品和服裝上的APEO的限量不超過0.1％。因此在乳化劑的選擇上應(yīng)避免使用已禁用產(chǎn)品。APEO中包括壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO，占80％～85％)．辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO，占15％以上)，十二烷基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚(DPEO和DNPEO，各占1％)。以往的DTY油劑中NP-3.7，10是不可缺少的乳化劑。目前的應(yīng)對(duì)措施是采用替代APEO的環(huán)保原料，如脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO系列和平平加O系列)或支鏈的脂肪醇聚氧乙烯醚，以及失水山梨醇酯(斯盤系列)和失水山梨醇酯聚氧乙烯醚(吐溫系列)，以上產(chǎn)品均為無毒無刺激、無公害的非離子表面活性劑，完全可替代APEO。選取幾種市售的環(huán)保型非離子型乳化劑，考察了乳化劑的基本性質(zhì)及其在環(huán)烷基基礎(chǔ)油中的溶解性和穩(wěn)定性，結(jié)果見表1。其中乳化劑的加入量為15％，其余85％為環(huán)烷基基礎(chǔ)油。乳化劑A1、A2和A3與基礎(chǔ)油具有較好的相容性，濃縮液外觀透明澄清。同時(shí)，A1、A2的乳化性優(yōu)于A3，容易形成均勻的乳液，但乳液的穩(wěn)定性差，24h后出現(xiàn)分層現(xiàn)象，因此需要將乳化劑復(fù)配使用。從表2中可以看出，使用A1、A2和A3三種乳化劑的復(fù)配體系可得到澄清透明、均勻穩(wěn)定的濃縮液，且易乳化，使油劑具有較好的可洗性能。油劑的均勻性和乳化性對(duì)于纖維的紡絲后整理及染色都非常重要，要求油劑必須均勻穩(wěn)定不分層，因此選擇A1、A2和A3三種乳化劑復(fù)配的非離子乳化體系。由于滌綸的分子鏈中只含有少量極性基團(tuán)，而且結(jié)構(gòu)緊密，再結(jié)合結(jié)晶和取向等原因，使得滌綸吸濕性很差，在標(biāo)準(zhǔn)條件下其吸濕率僅為0.4％，因而在紡絲、紡織加工過程中，由于纖維與纖維、纖維與機(jī)械零件之間的摩擦，使其表面發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移從而產(chǎn)生靜電。若不使靜電及時(shí)逸散，在加工過程中會(huì)出現(xiàn)絲束松散，不能順利卷繞，易產(chǎn)生毛絲、斷頭等，所以一定要給纖維施加具有抗靜電性能的油劑?？轨o電劑是油劑中不可或缺的重要組分之一。抗靜電劑是依據(jù)對(duì)滌綸的抗靜電性能的優(yōu)劣和與其他組分的互溶性好壞來選擇。根據(jù)分子中與長(zhǎng)鏈烷基相連接的極性基的電荷性質(zhì)，抗靜電劑大致上可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型表面活性劑。一般，抗靜電效果最好的是陽離子型和兩性型，陰離子次之，非離子型抗靜電效果最差。陽離子型抗靜電性能雖好，但對(duì)金屬材料和設(shè)備腐蝕性大，且價(jià)格昂貴。兩性型抗靜電性好，耐熱性亦好，但來源不廣，價(jià)格昂貴，影響油劑成本和工業(yè)化生產(chǎn)。陰離子型抗靜電性能尚可，價(jià)格便宜，來源廣泛，較適合用于紡絲油劑中?？轨o電劑在化纖油劑中并不起著單純的抗靜電作用，往往兼顧其他諸如平滑、乳化、集束、柔軟等作用，故選擇合適的抗靜電劑要進(jìn)行綜合平衡。
通過實(shí)驗(yàn)室考察，選取一種脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯鉀鹽作為DTY油劑的抗靜電劑組分，測(cè)定其比電阻值如表3所示。由表3可以看出，研制產(chǎn)品較市售幾種DTY油劑的纖維比電阻值小，抗靜電性能好。 由于高速上油容易引起油劑的飛濺，影響環(huán)境衛(wèi)生和產(chǎn)品質(zhì)量，增加油劑單耗。這就要求既能均勻上油又不發(fā)生油劑飛濺。抗飛濺劑是一種聚合物，具有較高的分子量，加入到油劑中會(huì)增加油劑的黏度，有效增強(qiáng)與絲束的黏附力，可防止飛濺。此外，添加該劑后要求油劑不變色，對(duì)退繞沒有影響，對(duì)印染整理也沒有影響。通過調(diào)研及試驗(yàn)，選取一種高分子量的聚合物作為抗飛濺劑組分，其外觀無色透明，與其他添加劑相容性良好，油溶性好，對(duì)抗靜電沒有影響，且不會(huì)變色，對(duì)提高DTY油劑抗飛濺性能具有非常顯著的作用。 滌綸纖維在生產(chǎn)與加工過程中，要在高速、強(qiáng)力下經(jīng)纖維與纖維之間、纖維與金屬等其他表面之間摩擦運(yùn)動(dòng)，油劑的施加，依據(jù)其良好的平滑性、較低的摩擦系數(shù)，就可以減少纖維的磨損并有效控制這種摩擦運(yùn)動(dòng)。油劑的摩擦特性，常用上油后纖維與纖維(F/F)和纖維與金屬(F/M)之問的靜滌綸纖維在生產(chǎn)與加工過程中，要在高速、強(qiáng)力下經(jīng)纖維與纖維之間、纖維與金屬等其他表面之間摩擦運(yùn)動(dòng)，油劑的施加，依據(jù)其良好的平滑性、較摩擦系數(shù)(μs)及動(dòng)摩擦系數(shù)(μd)來表示，通過纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)量摩擦系數(shù)來衡量油劑的平滑性。 在纖維的整個(gè)織造過程中，要求纖維與纖維之問的靜摩擦系數(shù)μs(F/F)適當(dāng)大一些，對(duì)纖維與纖維之間的動(dòng)摩擦系數(shù)μd(F/F)則無要求。盡量降低纖維與金屬之問的動(dòng)摩擦系數(shù)μd(F/M)，影響該系數(shù)的因素較多，包括油劑黏度、極性、親水性、纖維表面的含油量等。 采用Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀，測(cè)得國(guó)內(nèi)部分DTY油劑及研制產(chǎn)品的摩擦系數(shù)，結(jié)果如表4所示。 由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，研制產(chǎn)品較市售DTY油劑產(chǎn)品的動(dòng)摩擦系數(shù)μd(F/M)低，說明其具有優(yōu)良的平滑性。 確定配方使用的各類添加劑后，對(duì)各類添加劑進(jìn)行了優(yōu)化平衡，使滌綸高速紡DTY油劑的綜合性能達(dá)到最佳，最終確定研制產(chǎn)品的配方體系，結(jié)果如表5。 配方確定后，對(duì)其理化性能進(jìn)行了試驗(yàn)室評(píng)價(jià)，結(jié)果如表6所示，可以看出，研制的DTY油劑無味無腐蝕，具有良好的穩(wěn)定性、平滑性、抗靜電性，抗飛濺且可洗性好。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn) 研制產(chǎn)品的使用試驗(yàn)在江蘇某紡織有限公司進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備為FK6-1000型巴馬格加彈機(jī)。研制產(chǎn)品于2011年9月7日在12號(hào)加彈機(jī)開始試用，品種為滌綸DTY222dtex/288F，2011年9月3日試驗(yàn)結(jié)束。研制產(chǎn)品相對(duì)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （2）DTY產(chǎn)品外觀成形好，毛絲僵絲少。 （3）加捻過程退繞順利，克服了筒子表面因上油不勻引起局部絲松散纏結(jié)，導(dǎo)致退繞不暢而斷頭的情況，并且捻度均勻。 （4）織造過程退繞順利，毛絲斷頭少，停機(jī)率低，織造效率高。 （5）油劑的可洗性好，布面吸色均勻，下機(jī)織物一等品率高，為下游產(chǎn)品提供了理想的織造原料。 （6）在高速紡DTY加工工藝中能有效克服油劑的飛濺，能滿足生產(chǎn)的需求。 （1）研制的產(chǎn)品具有良好的平滑性、抗靜電性、抗飛濺性、可洗性及穩(wěn)定的儲(chǔ)存性能。 （2）產(chǎn)品不含APEO等非環(huán)保型表面活性劑，符合歐美等地對(duì)紡織品服裝類產(chǎn)品進(jìn)出口的環(huán)保要求。 （3）使用試驗(yàn)表明，滌綸高速紡DTY油劑產(chǎn)品在高速紡DTY生產(chǎn)中能有效克服油劑的飛濺問題，具有良好的使用性能，可滿足生產(chǎn)的需求。
