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聚丙烯烟用丝束卷曲不匀对纤维品质及滤棒质量的影响
 

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赵克军

(江苏省清江合成纤维厂)

 

  [摘要] 本文主要讨论聚丙烯烟用丝束生产中卷曲状态不匀,导致纤维结构性能的不匀和对滤棒加工质量的影响。

  经过多年来的生产实践和滤棒应用,我们认为,聚丙烯烟用丝束质量键,除了外现质量外,即要求丝束整齐,手感软硬适中,开松蓬松性好等,烟用丝束的卷曲质量将直接影响滤棒品质指标和滤棒质量稳定性。尤其以烟用丝束卷曲不匀率的增加,会使滤棒的圆周不匀硬度不匀、吸阻不匀和滤棒间质量偏差大等。

  本文主要讨论了烟用丝束卷曲不匀对纤维成品质量及对滤棒质量的影响。

  一、纤维的卷曲不匀 由同一条卷曲生产线生产的聚丙烯烟用丝束中,往往可以发现有间断少量的纤维卷曲数过多,卷曲峰过小的与正常卷曲的纤维状态有所不同,如图1所示。

  测定结果表明,卷曲数过密的纤维卷曲数多达38个/25mm;正常卷曲的纤维,卷曲数只有28个/25 mm(见表1)。

  二、卷曲不匀导致纤维结构的不匀

  聚丙烯烟用丝束生产过程中的卷曲工艺是热与压力共同对纤维的作用。这种作用的不匀会导致纤维卷曲状态与结构性能的不同。对两种不同卷曲状态的纤维进行强度、伸度、干热收缩率、X光衍射结晶度的测试结果如表2。

  表2数据说明纤维卷曲状态不同,其伸长率相差较大,其次是纤维结晶度与热收缩率。

  应力应变曲线可以明显表示,卷曲数过密的纤维其曲线形态是拐点明显,纤维性能是模量很低,伸长很大,而卷曲正常纤维,其曲数形态随直,纤维性能是模量较高,伸长率较小,如图2所示。

  三、纤维卷曲不匀与滤棒成型质量的关系

  1.纤维中伸长过大对滤棒成型的影响

  这种卷曲不匀的纤维在滤棒成型过程中,当纤维通过成型机台开松之后产生了纤维伸长不匀。丝束开松性能不均匀,成律时纤维张力大小不一,常因此出现缠丝和停机,特别是导致丝束膨松性能下降,若要保证滤棒硬度且均匀,则要多填丝束,从而成棒率降低,吸阻增高,甚至易产生滤棒缩头,由此可见,产生的主要原因可以用图2中a曲线来解释:a曲线的前半段弹性模量很低,纤维呈柔性,加上纤维的卷曲率较高,加速了卷曲收缩作用。我们测定了两组卷曲不一的纤维伸长率,结果表明:一组(50根)为卷曲数正常纤维的伸长率(%)在86%~156%之间,平均伸长率为121%,另一组(50根)为卷曲数过密纤维的伸长率在146%~250%之间,平均伸长率达198%,其中有不少根纤维的伸长率在200%以上。实际生产表明,伸长率过大的纤维在滤棒成型时,开松稳定性就很差,由图2卷曲纤维的应力应变曲线也充分说明了卷曲加工过程对纤维物理机械性能的影响,通过选择合理的卷曲加工工艺,则可获得高模量和低伸低强及卷曲性能均匀烟用聚丙烯丝束,从而大大改善滤棒的成型效果。

  2.纤维结晶度的差异对滤棒质量的影响

  资料说明,取向对纤维提供强度,而结晶则赋予纤维以高模量,而纤维弹性模量E与柔量丁成倒数关系,即丁=1/E,提高模量则纤维柔性下降,刚性和硬挺度增强,试验说明纤维的弹性模量对丝束滤棒成型质量指标影响极大。如表3所示,显然,总纤度基本不变时,提高模量(丝束其它性能不变),滤棒硬度和成棒率都显著提高,吸阻反而下降;进一步提高模量,同时让总纤度降到滤棒硬度达到标准要求时,则滤棒出棒率又大幅度提高,而吸阻却降低许多,这是因为纤维弹性模量提高,其刚性和硬挺度增强,使滤棒硬度提高,从而大大减少了丝束的充填量增加滤棒的成棒率,也降低了吸阻。

  试验表明,卷曲数过密的纤维结晶度较正常卷曲的纤维纸,此两种不同卷曲数的纤维的干热收缩率和弹性模量也有差异。

  卷曲数过密的纤维结晶度比较低是因为卷曲加工过程中,由于热与机械压力对纤维的共同作用使纤维内在结构受到一定程度的损伤。因此,卷曲状态不同的纤维受损伤程度也不同,同时,卷曲数过密的纤维弹性模量也将受到一定程度的损失。则卷曲数过密的纤维刚性和硬挺度下降。

  纤维的卷曲性能与纤维结晶程度和结晶形态有关,一般认为完善和稳定的晶粒和结晶度等,则有利于纤维模量和刚度提高和稳定。会使纤维线密度不匀率降低,滤棒硬度提高,成棒率增加。

  由于纤维卷曲不匀导致结晶度不匀,使纤维结构稳定性也不同,结晶度等的纤维内在结构较稳定,熔点较高,因此热稳定性较好,热收缩率较小。由此可见,卷曲纤维的卷曲数不匀将影响纤维内在品质的不匀。丝束成棒后将会产生滤棒的圆周不匀,硬度不匀,吸阻不匀以及滤棒内在质量偏差大。

  四、结论

  1.聚丙烯烟用丝束的卷曲工艺和机械设备不稳定会使纤维产生卷曲不匀。

  2.纤维卷曲不匀会导致纤维内在品质以及物理性能的不匀,使成型滤棒的硬度、吸阻、圆周不匀,也起决定性的影响。

  3.卷曲纤维结晶度的提高和结晶形态的改善和稳定是获取刚性和弹性好的丝束主要手段。 

  来源:中国烟草物资电子商务网

 
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