涤纶长丝的发展概况和趋势
涤纶是聚酯纤维在我国的商品名称。聚酯纤维在国外有着不同的商品名称：英国称之为特丽纶，在美国称达可纶，在日本叫帝特纶，前苏联则称其为拉夫桑。涤纶大分子中含有酯基，所以叫聚酯纤维。聚酯纤维通常由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)组成。此外，还有分别以聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等为主要成分的聚酯纤维。
涤纶——聚酯纤维包括长丝和短纤维。本篇主要介绍涤纶长丝的生产。 聚酯是由英国的J．R温菲尔德和J．T迪尔森于1 941年发明的。聚酯大分子不仅有刚性的苯环，而且有脂肪族的链节，因而可熔融加工，而且其大分子有足够的刚性，赋予纤维高的初始模量。所以，很快在1947年由英国化学工业公司(ICI)进行了工业化实验；1951年，美国杜邦(Du Pont)公司建成了年产16000吨的聚酯生产厂．首先进行了工业化涤纶生产；随后，德国的赫斯特公司、恩卡公司和格拉斯道夫公司、法国的隆波朗公司、意大利的蒙的迪公司、日本的东丽公司和帝人公司均引进英国技术，于20世纪50年代后期投产。在刚开始的几年内，短纤维生产发展迅速，而在1960-1985年间，长丝发展迅速．产量平均每年递增314％，而短纤维仅为178％。随着化学工业的发展，合成纤维发展迅速，聚酯产量在1972年跃居世界合成纤维首位之后一直保持至今。2007年，全球的聚酯纤维产量为3070万吨，其中涤纶长丝为1830万吨。 我国聚酯纤维的工业化生产发展较晚。1965年．聚酯纤维产量只有1∞吨，约占全国合成纤维总产量的1.92％。从20世纪70年代开始，大规模引进聚酯纤维生产设备和技术，并在短时间内大规模生产。在1996 2003年间，我国涤纶长丝产量增长比短纤维快，平均年递增达82万吨，占世界年均增量的一半以上，成为推动世界聚酯纤维增长的主要国家。2007年，我国涤纶长丝的产量为1220万吨，中国聚酯总产量占世界的比例为62.5％，成为全球最大的涤纶长丝生产国。我国涤纶长丝不仅产量发展迅速，而且注重新品开发，2007年纤维的差别化率达48.5％。我国年产15～20万吨大型聚酯成套装置，达到国际同类产品先进水平，万吨单位投资从“八五”、“九五”期间的8：500万元下降至1300万元，单位投资下降85％。“十五”期间，新建成的1562万吨聚酯中，75％的生产能力使用我国自主研发技术，另外的25％虽然由国外承建，但其中60％～70％仍然采用国内技术装置。我国自主研发的涤纶长丝、短纤维生产技术使单位投资比“九五”下降了92％。进入21世纪以来，以“大容量、高起点、低投人”的国产化聚酯工程和“多头、高效低耗、精密化、柔性化”的纺丝技术为代表的先进产能得到迅速发展，到2007年年底，已占到乜装置产能的83.5％。 纵观我国涤纶长丝生产技术的发展过程，虽然产业起步较晚，但是经过40多年的发展，巳成为世界最大的涤纶长丝生产国，并且在新品开发、纤维差别化率体系形成、成套装置国产化、万吨单位投资率、自主研发能力等方面都取得了长足的进步。同时我们也看到，我国涤纶长丝技术现状与国外发达国家相比依然存在一些问题，对这些问题的认识与解决，将是我国涤纶产业突破瓶颈取得新进展的关键。这些问题主要包括以下几方面： (1)现代的集约化规模生产体系尚未形成。分散建厂、小规模生产依然是主要产业形态。我国涤纶长丝生产的平均规模不足l万吨/年，韩国的平均规模为11.4万吨／年，我国台湾地区的平均规模为12.2万吨/年，全世界的平均规模为4.88万吨/年。 (2)劳动生产率偏低，成本较高。我国的切片纺丝占的比例较高，工艺流程长，生产效率低，成本较高。而国外发达国家大型企业多，已经将连续缩聚直接纺丝技术从短纤维生产领域扩展到涤纶长丝和产业用丝领域，大大提高了劳动生产率，使生产成本大幅度降低，人均生产能力可达50～70吨/年；而我国仍处于8～1 5吨/年的水平。 化纤生产设备向更高速、高效优质化、大型连续短流程化、自动省力化、一机多用柔性化、细纤维复合多功能化以及设备单元结构模块化的方向发展。 从生产规模来看，世界聚酯技术正在向更大经济规模的方向发展。随着单系列能力的扩大，每万吨聚酯投资成本呈等比级数下降。如目前世界前30家聚酯生产厂家的平均产能达36万吨/年，规模最大的杜邦公司已达140万吨/年。 从工艺流程和纺丝速度来看，呈工艺流程简单化、纺丝速度高速化。涤纶长丝除POY-DTY二步法传统工艺技术外，随着机电一体化技术的发展，卷绕头的机械速度从4000m/min发展到6000m/min、8000m/min，正在试验12000m/min。通过不断的工艺研究，出现了不同形式的纺丝拉伸一步法工艺，如HGS(热辊拉伸法)工艺，纺丝速度4500m/min；近年来，TCS热管纺丝法引人关注，特别适合纺制细纤维长丝；德国JBDE公司推出的HCS(热管拉伸法)亦有良好的发展前景；HSS(超高速纺丝)无导丝盘而全部依靠丝与空气间的摩攘力的纺丝拉伸一步法工艺，纺丝速度达到7000m/min。纺丝由切片纺丝向熔体直接纺丝发展，目前采用直纺工艺的长丝线密度可达0.3～0.5dtex。 生产品种向差别化、功能化纤维发展，主要有形态(细纤、异形截面等)、高性能(高强、高模、低缩等)、高功能(高感性、吸湿性、透湿防水性、抗静电及导电性、离子交换性和抗菌性等)几大改性的方向。通过开发新产品来提高产品的价值，追求利润最大化。细纤化、异形化是聚酯纤维发展的重要趋势。 采用复合纺丝技术或添加一定组分进行改性，使纤维具有阻燃、抗菌防霉、抗静电、抗紫外线、远红外纤维等功能。 从聚酯的成分来看，聚酯纤维向产品新型化发展。目前，聚酯纤维的品种多种多样，除常规品种PET以外，还有PBT、PTT和PEN等。 此外，为适应信息产业、生命科学、环保产业等领域的发展，研究和开发相应的纤维材料。涤纶也在积极地向这些领域拓展，如外科缝线、人工血管、人工肺以及可降解聚酯纤维等。随着科技的发展，聚酯生产的工艺技术逐渐趋于成熟，基本特点是规模大型化、生产高速化、生产连续化、控制自动化、品种多样化、线密度细纤化、用途功能化。
涤纶长丝的分类、性能和用途
涤纶长丝的品种很多，可按产品分、按用途分、按线密度分、按光泽分，也可按加捻方法分。常用的是按产品分，其产品主要有以下几种：初生丝 | 未拉伸丝或未取向丝（常规纺丝） | UDY或UOY |
半取向丝（中速纺丝） | MOY |
预取向丝（高速纺丝） | POY |
高取向丝（超高速纺丝） | HOY、FOY |
拉伸丝 | 拉伸丝（二步法拉伸丝） | DY |
全拉伸丝（纺丝拉伸一步法） | FDY |
变形丝 | 常规变形丝 | TY |
拉伸变形丝 | DTY |
空气变形丝 | ATY |
未拉伸丝(UDY)，其纤维分子基本没有取向；未结晶：这种丝强度低、伸长大、尺寸稳定性差，一般不能直接应用。半取向丝(MOY)，纤维分子已有少量取向，取向度高于UDY，低于预取向丝；这种丝的结构状态仍然不够稳定，不能直接应用。预取向丝(POY)，已经过适度拉伸，有一定取向度，有少量微晶粒，但仍低于成品丝要求：这种丝强度低，伸度大，一般仍不宜直接用于加工织物。高取向丝(HOY)，采用一步法超高速纺丝制得，纤维分子取向度高，纤维的染色性能较好，但伸长和热收缩较大，不能满足一般服用要求。 拉伸丝(DY)，是通过纺丝、低速拉伸制成的丝，其结晶度在40％左右；这种丝平直、光滑，相互间排列紧密，蓬松性较差。全拉伸丝(FDY)，是由纺丝拉伸一步法制得的丝；这种丝的质量稳定，毛丝、断头少，染色均匀性好，是比较理想的高速织造加工用纱。 常规变形丝(TY)，是由纺丝卷绕一拉伸加捻一假捻变形的三步法工艺制得的丝或是由高速纺丝—低速假捻工艺制得的丝；具有一定的弹性和蓬松性，尺寸稳定性较好。拉伸变形丝(DTY)，一般使用POY为原料，通过拉伸变形一步法制得的低弹丝；有一定的弹性，手感不及TY柔软，但质量稳定，强伸度已满足服用要求。空气变形丝(ATY)，丝的表面有无数小丝囤，具有短纤纱的外观，但无假捻变形丝那样的极光和蜡感，其覆盖效果和保温性与精纺纱相似。涤纶长丝新品种有差别化纤维、功能型纤维、仿真型纤维。近几年来，随着仿真丝技术的发展，涤纶单纤维丝向细纤化方向发展，已经能生产出线密度为0.00011dtex的超极细纤维。 (1)强度。纤维强度高，一般为4.5～8cN/dtex，高强纤维为5.6～8.OcN/dtex，由于其吸 (2)摸量。涤纶的初始模量高．民用长丝不低于90cN／dtex，产业用丝可达132 5cN／dtex。 (3)弹性。纤维的弹性较好，在2%的张力下其弹性恢复率为96％。织物不折皱，尺寸稳定性好。 (4)耐热性好。聚酯的熔点为255～260℃，在150℃空气中加热1000h，稍有变色，强力下降不超过50％。 (6)吸湿性。涤纶的吸湿性差，回潮率只有0.4％，因为涤纶大分子上的极性基团极少。 (7)起球。涤纶易起球，且不易脱落。这是由于织物中的单丝松散和断头造成的纤维球。 因为纤维强度高，纤维球被保留在织物上。而改性后的低抗拉强度的涤纶不易起球。 (8)染色。由于聚酯大分子上的极性基团极少，不能用一般方法进行染色。用分散染料或非离子型染料，染色效果较好。 (9)可燃性。涤纶比锦纶更易燃烧，纤维在燃烧时会熔化而自己熄灭。 (10)抗化学性。其抗水解、抗氧化剂、抗酸和抗干热降解均优于锦纶，但不抗碱。利用这一特性，采用碱减量法对涤纶进行改性。 (1)长丝生产系单锭生产方式。一根丝条有几十根单丝，从纺丝到变形，要经过几十个摩 擦点，容易产生毛丝。此外，长丝是多锭位多机台生产的，由于设备、工艺、操作等因素，不同锭 位生产的长丝在性能上会有一定差异，甚至一个筒子的内层与外层也会有差异。 (2)长丝通过物理变形方法可仿制差别化纤维。如改变喷丝孔的形状或捻度的强弱，可 纺制丝型纤维；通过假捻、空气变形、混纤、复合等方法，可使长丝具有毛的风格；通过拉伸丝和预取向丝的混纤变形，可制得麻竹节的丝；对于不同熔点或不同取向度的长丝进行混纤变形，可使长丝获得麻的外观；通过各种吹捻技术，可制成网络丝、网络变形丝和空气变形丝、包芯丝等，通过强捻方法，可制得圈状丝和折皱丝；通过复合纺丝、机械剥离的方法，可纺制超细丝等。 (3)长丝通过化学改性方法可仿制差别化纤维。如通过共聚、共混、接枝等方法，使纤维具有易染、保暖、耐热、阻燃、抗污、抗起球、抗静电、高吸湿和高吸水等特殊性能。 涤纶长丝早期主要用于丝绸服装，随着各种加工技术的开发，现已扩展到仿毛、仿麻、仿棉等整个衣着领域，并向装饰、产业和非纤化等领域发展。服装由内衣、衬衫、夹克衫、西装到外套、滑雪衫等；装饰由头饰、围巾到窗帘、挂毯、地毯、沙发套、汽车坐垫套、雨披、台布、伞等；床上用品由床单、被面、枕巾、被套、床罩、蚊帐、被子等；工业用有缝纫线、帘子线、传送带、滤布、绳索等；非纤化有仿皮制品、膜、瓶等。
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