Руководство по пряже из полиэфирной нити: POY, FDY, DTY, свойства и применение

Полиэфирная нить : Полное руководство по отрасли

Полиэфирная нить — самое производимое в мире синтетическое текстильное волокно, на долю которого приходится более 55% мирового производства синтетического волокна . В отличие от штапельного волокна, которое разрезается на короткие отрезки и прядется, филаментная пряжа проходит как непрерывная прядь от фильеры до конечной упаковки, что придает ей принципиально другие эксплуатационные характеристики и требования к обработке. В этом руководстве рассматривается все: от сырья до готового продукта: как изготавливается нить, основные типы пряжи (POY, FDY, DTY), механические свойства, сравнение с нейлоном, технология микрофиламента и полный спектр конечного использования.

Полиэфирная нить против штапельного волокна: понимание фундаментальной разницы

Различие между полиэфирная нить и штапельное волокно начинается на этапе производства и определяет все последующие свойства пряжи.

Филаментная пряжа прядут в виде непрерывной пряди неопределенной длины. Несколько отдельных нитей, каждая из которых производится одним отверстием в фильере, группируются вместе, образуя многофиламентную пряжу. Количество нитей и денье на нить (dpf) являются контролируемыми параметрами, устанавливаемыми во время прядения. Поскольку концы волокон не обнажены, филаментная пряжа имеет гладкую, блестящую поверхность, низкую склонность к скатыванию, высокую прочность на разрыв на единицу единицы и превосходную стабильность размеров.

Штапельное волокно производится путем разрезания жгута нитей на определенные короткие отрезки — обычно 32–64 мм для обработки хлопка-системы или 64–150 мм для камвольной системы смешивания. Эти короткие волокна затем прочесывают, вытягивают и прядут в пряжу с использованием обычного кольцевого, открытого или пневмопрядильного оборудования. Штапельная пряжа более мягкая и текстурированная на ощупь и легко сочетается с натуральными волокнами, такими как хлопок или шерсть. Однако открытые концы волокон создают ворсистость, которая увеличивает скатывание и уменьшает блеск по сравнению с эквивалентными нитями конструкции.

Практические последствия выбора конечного использования очевидны: там, где гладкость, прочность и постоянство размеров являются приоритетами (например, в техническом текстиле, шинном корде, геотекстиле и тканой верхней одежде), предпочтение отдается нити. Там, где мягкость, объем и совместимость с натуральными волокнами имеют наибольшее значение — например, в трикотаже, постельном белье и повседневной одежде — стандартным выбором является штапельное волокно.

Как изготавливается полиэфирная нить

Все полиэфирные нити происходят из полиэтилентерефталат (ПЭТ) , получаемый путем поликонденсации очищенной терефталевой кислоты (ПТА) и моноэтиленгликоля (МЭГ). Полученная полимерная крошка или, на комплексных предприятиях, расплавленный полимер, подаваемый непосредственно из реактора, подается в процесс формования из расплава.

1. Экструзия расплава: ПЭТ-чипу сушат до влажности ниже 50 ppm (для предотвращения гидролитического разложения) и плавят в шнековом экструдере при температуре примерно 280–295°С . Расплавленный полимер дозируется шестеренчатым насосом при постоянном давлении.
2. Спиннинг: Расплав пропускается через фильеру — пластину, обработанную с высокой точностью, содержащую от десятков до тысяч мелких отверстий (обычно Диаметр 0,15–0,35 мм ). Каждое отверстие производит одну нить. Количество отверстий определяет количество нитей пряжи; геометрия отверстия определяет форму поперечного сечения каждой нити (круглая, трехлепестковая, полая и т. д.).
3. Закалка: Нити выходят из фильеры и проходят через зону закалки воздухом с поперечным потоком, где температура быстро падает от расплавленного до твердого состояния, фиксируя первоначальную ориентацию молекул.
4. Завершить приложение: Финишное покрытие — смесь смазочных материалов и антистатиков — наносится финишным валиком или струей для уменьшения трения и обеспечения возможности последующей обработки.
5. Намотка/рисование: Сразу после прядения пряжа наматывается на пакеты с контролируемой скоростью. Скорость намотки определяет, является ли продукт POY с низкой ориентацией, полностью вытянутым FDY или промежуточным HOY — это критическое производственное решение, которое определяет все последующие этапы обработки.

Добавки, вводимые в расплав, в том числе TiO₂ (для придания матового блеска), технический углерод (для пряжи, окрашенной в черный цвет), антипирены или катионные окрашиваемые модификаторы, позволяют целенаправленно настраивать свойства без последующей химической обработки.

Что такое полиэфирная пряжа POY

POY (частично ориентированная пряжа) производится путем намотки только что скрученной нити на 3000–3600 м/мин — достаточно быстро, чтобы обеспечить значительную ориентацию молекул вдоль оси волокна, но недостаточно быстро, чтобы достичь полной кристалличности. В результате получается пряжа промежуточной ориентации, умеренной прочности (~2,5–3,0 г/ден) и высокой степени остаточной вытяжки (~1,5–1,7×), что делает ее идеальной для дальнейшей переработки.

ПОИ является основным сырьем для рисовать текстурирование — процесс, используемый для производства DTY. Его неполная ориентация создает скрытую вытяжку, которую используют текстурирующие машины с ложным скручиванием для одновременного вытягивания, скручивания и придания пряжи извитой, объемной структуры. POY редко используется в готовом виде в готовых тканях; его роль – промежуточный продукт в цепочке создания стоимости полиэфирной пряжи.

Мировое производство POY сильно сконцентрировано в Китае, на долю которого приходится более 70% мирового производства. Стандартные значения варьируются от от 75 до 300 денье , причем наиболее коммерчески распространенным является количество нитей 36, 72, 96 и 144 нитей на пряжу.

Что такое полиэфирная пряжа FDY

FDY (Полностью вытянутая пряжа) , также называемая пряжей прядения-вытяжки (SDY), производится в едином комплексном процессе прядения-вытяжки со скоростью намотки 4500–6000 м/мин , с нагретой зоной вытяжки между питающими и подающими прядями, которая растягивает и кристаллизует нити в процессе работы. В результате получается пряжа с высокой молекулярной ориентацией и кристалличностью, обеспечивающая:

• Упорство 3,5–5,0 г/день (стандартный FDY) до более 7,5 г/день (высокопрочные варианты)
• Удлинение при разрыве 20–35%
• Отличная стабильность размеров при нагревании и растяжении.
• Очень низкая усадка при выкипании (<1% для стандартных марок)

FDY используется непосредственно — без дальнейшего вытягивания — в ткачестве, основовязании и прокладке утка на высокоскоростных ткацких станках. Его гладкая, однородная структура обеспечивает превосходную ткацкость и позволяет получать ткани с характерной чистой блестящей поверхностью. FDY доступен в вариантах яркого, полуматового и матового (с высоким содержанием TiO₂) блеска, а также в широком диапазоне поперечных сечений, включая трехдольные, полые и катионно-окрашиваемые модификации.

Что такое полиэфирная пряжа DTY

DTY (рисование текстурированной пряжи) производится путем подачи POY через машина для текстурирования ложной крутки , где пряжа одновременно вытягивается (обычно в 1,5–1,7 раза), скручивается с помощью узла фрикционного диска, проходит через нагреватель, установленный на 150–220°C, раскручивается и, при необходимости, устанавливается во второй зоне нагревателя. Совместное действие вытягивания, скручивания, нагревания и раскручивания придает каждой нити постоянную трехмерную извитость, превращая плоский POY в объемную эластичную пряжу.

Свойства DTY, которые отличают его от POY и FDY, включают:

• Объем и покрытие: Извитая структура увеличивает видимый объем на 30–50 % по сравнению с эквивалентным количеством FDY, обеспечивая превосходное покрытие ткани.
• Растяжка и восстановление: Ткани DTY демонстрируют хорошее эластичное восстановление без добавления спандекса, особенно в трикотажных конструкциях интерлок и трикотаж.
• Мягкая рука: Извитые нити разбивают плоскую гладкую поверхность FDY, создавая более мягкое и теплое ощущение, близкое к натуральному волокну.
• Варианты поворотов: DTY производится в формах S-образной, Z-поворотной и смешанной (воздушно-переплетенной) форме. Смешанный DTY заменяет скручивание периодическими точками запутывания, улучшая сцепление без резкости крутящего момента, связанной с скручиванием.

DTY является доминирующим типом пряжи в тканях круглого трикотажа для спортивной одежды, одежды для отдыха и активного отдыха, а также в трикотажных и бархатных структурах основовязки. Глобальный выход DTY превышает 12 миллионов тонн в год , что делает ее самой крупной категорией текстурированной синтетической пряжи.

Свойства полиэфирной нити

Полиэфирная нить обладает сочетанием механических, химических и физических свойств, которым не может похвастаться ни одно натуральное волокно по всем параметрам:

• Предел прочности: Стандартный FDY обеспечивает 3,5–5,0 г/день; Высокопрочные марки (ВТ) достигают 7,5–9,5 г/ден — достаточно для шинного корда и промышленных лямок.
• Поглощение влаги: ПЭТ по своей природе гидрофобен, с восстановлением влаги всего лишь 0,4% в стандартных условиях (против 8,5% для хлопка и 16% для шерсти). Это приводит к быстрому высыханию и превосходному сохранению механических свойств во влажном состоянии.
• Термическая стабильность: Температура плавления 255–260°С ; температура стеклования примерно 70°С. Ткани можно подвергать термофиксации для достижения постоянной стабильности размеров и устойчивости к складкам.
• Химическая стойкость: Устойчив к большинству разбавленных кислот, оснований и обычных органических растворителей; чувствителен к концентрированным щелочам (используется намеренно при отделке, уменьшающей вес щелочи, чтобы руки были шелковистыми).
• Устойчивость к ультрафиолетовому излучению: Хорошая устойчивость к УФ-излучению, дополнительно улучшаемая добавками, стабилизирующими УФ-излучение; подходит для наружного технического применения без специальной обработки.
• Окрашиваемость: Стандартный ПЭТ требует нанесения дисперсионных красителей при высокой температуре (130°C под давлением) или с носителями. Катионно-окрашиваемый ПЭТ (CDP) воспринимает основные красители при атмосферном давлении, обеспечивая яркие цвета и двухцветный эффект окрашивания в смесовых тканях.
• Эластичность: Эластическое восстановление примерно 95% удлинение от 5% — превосходит хлопок и сравнимо с шерстью, что способствует устойчивости к морщинам, что делает полиэстер доминирующим материалом для рубашек.

Полиэстер против нейлоновой нити: выбор подходящей синтетики

Полиэстер и нейлон (полиамид) являются двумя доминирующими синтетическими волокнами, и выбор между ними является постоянным решением при разработке технического и швейного текстиля. Они не взаимозаменяемы — каждый из них превосходен в своем наборе условий.

Практические правила принятия решений хорошо известны в отрасли: выбери нейлон там, где устойчивость к истиранию является первоочередной задачей — чулочно-носочные изделия, купальные костюмы, парашютная ткань, прочная вьючная ткань и верх обуви — все они используют превосходную поверхностную прочность нейлона. Выбирайте полиэстер там, где основными требованиями являются воздействие ультрафиолета, стабильность размеров, экономическая эффективность или характеристики сухого впитывания — уличная мебель, брезенты, лямки ремней безопасности, фильтрующая ткань и большинство тканых изделий для одежды предпочитают полиэстер по этим причинам.

Руководство по полиэфирной микрофиламенту

A микрофиламент из полиэстера определяется как нить с линейной плотностью 1,0 денье на нить (dpf) или меньше — примерно треть диаметра человеческого волоса и тоньше самой тонкой нити натурального шелка. Достижение этого требует прецизионного проектирования фильер, тщательного контроля реологии расплава и значительно более высоких коэффициентов вытяжки, чем при стандартном производстве нитей.

Преимущества конструкции из микрофиламентов напрямую связаны с увеличенным количеством нитей на поперечное сечение пряжи и, соответственно, большей площадью поверхности:

• Мягкость: Жесткость нити при изгибе зависит от четвертой степени ее радиуса: уменьшение диаметра нити вдвое снижает жесткость в 16 раз. Микрофиламентная пряжа 75D/144f (0,52 dpf) существенно мягче стандартной пряжи 75D/36f, несмотря на одинаковую линейную плотность.
• Впитывающая производительность: Плотная капиллярная сеть между микронитями перемещает влагу за счет капиллярного действия гораздо эффективнее, чем более грубые структуры, что делает ткани из микрофиламентов предпочтительным выбором для высокоэффективной влагоотводящей спортивной одежды.
• Ветро- и водонепроницаемость: При соткании с высоким коэффициентом укрывистости ткани из микрофиламента достигают размера пор, достаточно малого, чтобы противостоять проникновению ветра без мембраны - основа тканых конструкций «персиковой кожицы» и «ультра-микроволокна», широко используемых в верхней одежде.
• Применение чистящей ткани: Нетканые материалы и тканые полотна из микрофиламента меньшей плотности механически улавливают частицы в межволоконных пространствах, обеспечивая эффективность очистки, недостижимую при использовании традиционных текстильных структур.

Ультрамикрофиламентная пряжа ниже 0,3 dpf Двухкомпонентные волокна, иногда называемые «морским островом» или «сегментированным пирогом», требуют двухкомпонентного процесса прядения, при котором один полимер («море») растворяется или отделяется после плетения, высвобождая ультратонкие «островные» нити на месте. Эта технология обеспечивает тонкость нити до 0,001 dpf , приближаясь к диаметру натуральных нановолокон.

Применение высокопрочных полиэфирных нитей

Полиэфирная нить высокой прочности (HT) — производится путем применения более высоких степеней вытяжки и оптимизированных условий термофиксации для достижения прочности 7,5–9,5 г/день — обслуживает принципиально другой набор рынков, чем стандартная текстильная нить. Эти применения требуют структурной целостности пряжи при длительных механических нагрузках, а не ее эстетических или комфортных свойств.

• Ткань корда для шин: Полиэфирная нить HT является основным армирующим материалом в радиальных слоях корпуса шин легковых автомобилей, обеспечивая отличную адгезию к резиновым смесям, низкую ползучесть под давлением и устойчивость к термической усталости. Годовое потребление превышает 800 000 тонн глобально только в этом приложении.
• Лента ремня безопасности: Несущая лента ремня безопасности автомобиля должна безотказно поглощать несколько килоньютонов энергии удара. Полиэстер HT, вплетенный в лямки шириной 48 мм с определенной прочностью на разрыв выше 15 кН, является стандартным материалом в автомобильных удерживающих системах с 1980-х годов.
• Промышленные канаты и ремни: Подъемные стропы, крепежные ремни, грузовые сети и швартовые тросы, изготовленные из полиэфирной нити HT, обладают соотношением прочности и веса, превосходящим проволочный трос во многих применениях, в сочетании с устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, влаге и химическим средам.
• Геотекстиль: Тканые и нетканые геотекстильные материалы для армирования дорожного основания, стабилизации подпорных стенок и борьбы с эрозией основаны на полиэфире HT для сохранения прочности на разрыв в течение расчетного срока службы 50–100 лет в почвенных условиях.
• Ткань подушки безопасности: В основе автомобильных подушек безопасности используется полиэфирная или нейлоновая нить HT с покрытием или без покрытия, сотканная с точными характеристиками пористости, которые определяют скорость раскрытия подушки и удержание давления.
• Фильтрация: Промышленные фильтровальные мешки и пресс-ткани для цемента, производства электроэнергии и химической обработки используют полиэстер HT из-за его сочетания прочности, термостойкости (до ~ 150 ° C в непрерывном режиме) и химической стабильности.

Использование полиэфирной нити в текстильной промышленности

Широта Применение полиэфирной нити в текстильной промышленности отражает универсальность пряжи в зависимости от диапазона плотности, обработки поверхности и типов конструкции. Основные категории приложений включают в себя:

Ткани для одежды

Ткани на основе FDY, в том числе тафта, атлас, шифон и саржа, доминируют в сегменте среднего и премиум-класса на мировых рынках женской, рабочей одежды и подкладки. Круглый и основной трикотаж на основе DTY составляет большую часть спортивной одежды, спортивной одежды, купальных костюмов и повседневного трикотажа. Сдвиг в сторону полиэстера в производстве одежды был последовательным на протяжении двух десятилетий: полиэстер превзошел хлопок как крупнейшее в мире волокно для одежды по объему в 2002 и с тех пор расширяет свое лидерство каждый год.

Домашний текстиль

Ткани для штор и драпировок, обивка и декоративный текстиль в значительной степени зависят от полиэстера FDY и текстурированной нити, обеспечивающей стабильность размеров, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и стойкость цвета. Полиэфирная микрозамша — нетканая или тканая подложка из микроволокна с матовой поверхностью — в значительной степени вытеснила натуральную замшу в мебельной обивке благодаря ее превосходной очищаемости и стойкости к истиранию.

Технический и промышленный текстиль

Помимо уже описанных применений HT, полиэфирная нить стандартной прочности широко используется в технических тканях с покрытием (брезенты, навесы, шторы для грузовиков), медицинском текстиле (имплантируемые сетки, хирургические шовные материалы) и агротекстиле (теневые сетки, ткани для защиты растений). Сочетание низкой стоимости, универсальности обработки и надежных характеристик делает полиэстер подложкой по умолчанию всякий раз, когда требуются характеристики синтетического волокна без особых причин для выбора альтернативы.

Переработанная полиэфирная нить

Нить из переработанного ПЭТ (rPET), производимая путем механической или химической переработки использованных ПЭТ-бутылок или отходов промышленного волокна, превратилась из нишевой спецификации в основной коммерческий продукт. Ведущие бренды спортивной одежды теперь указывают содержание rPET, превышающее 50% объема полиэстера в своих цепочках поставок, что способствует значительному расширению мощностей по переработке бутылок в волокно во всем мире. Механическая нить из rPET конкурентоспособна по цене с первичной нитью FDY в стандартных количествах; Технология химической переработки обеспечивает паритет производительности для марок с высокими техническими характеристиками.

Часто задаваемые вопросы о пряже из полиэфирной нити

• В чем разница между полиэфирной пряжей POY, FDY и DTY?

  POY (частично ориентированная пряжа) is a semi-finished intermediate with high residual drawability, used primarily as feedstock for DTY texturing. FDY (Fully Drawn Yarn) is a finished yarn with full orientation and crystallinity, used directly in weaving and warp knitting. DTY (Draw Textured Yarn) is produced from POY by simultaneous drawing and false-twist texturing to create a crimped, bulky, stretch-capable yarn used in knit fabrics and many woven apparel applications.

• Полиэфирная нить прочнее нейлоновой?

  В сухих условиях высокопрочные сорта обоих волокон в целом сопоставимы. Однако полиэстер сохраняет почти 100% своей прочности в сухом состоянии во влажном состоянии, тогда как нейлон теряет 10–15%. Нейлон обладает значительно лучшей стойкостью к истиранию, чем полиэстер, что делает его более предпочтительным выбором для применений, связанных с поверхностным износом. Полиэстер обладает лучшей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и стоит значительно дешевле.

• Какой денье считается микрофиламентом?

  Микрофиламент обычно определяется как имеющий линейную плотность 1,0 денье на нить (dpf) или менее. Ультрамикрофиламенты имеют плотность ниже 0,3 dpf и обычно требуют применения методов двухкомпонентного прядения. Мягкость, драпируемость и впитываемость тканей из микрофиламента значительно увеличиваются, когда dpf снижается ниже 1,0.

• Каковы основные области применения высокопрочной полиэфирной нити?

  Высокопрочная полиэфирная нить (7,5–9,5 г/день) используется в основном в кордной ткани для шин, ремнях автомобильных ремней безопасности, промышленных подъемных стропах и крепежных ремнях, геотекстильной арматуре, ткани для подушек безопасности и промышленной фильтрации. Эти приложения требуют устойчивой несущей способности, а не эстетических или комфортных свойств.

• Может ли полиэфирная нить быть изготовлена ​​из переработанных материалов?

  Да. Нить из переработанного ПЭТ (rPET) хорошо зарекомендовала себя в коммерческом отношении, при этом основным сырьем являются бывшие в употреблении ПЭТ-бутылки. При механической переработке получаются чипсы, которые переплавляют и превращают в нить; химическая переработка превращает ПЭТ обратно в мономеры перед повторной полимеризацией, обеспечивая более высокую чистоту и лучшее сохранение физических свойств по сравнению с механическими способами. Нить rPET в настоящее время широко используется в цепочках поставок спортивной одежды, одежды для активного отдыха и домашнего текстиля.