涤纶FDY分纤母丝纺丝生产工艺研究

涤纶ＦＤＹ分纤母丝纺丝生产工艺研究南亚芹（中国纺织科学研究院北京中丽制机 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术有限公司，北京ｌ０００２５）摘要：以圆形截面２２２ｄｔｅ/１０ｆ和三角形截面２６４ｄｔｅｘ/８ｆ为例，通过对涤纶一步法分纤母丝生产中切片干燥、高速纺丝、拉伸一卷绕一热定形工艺条件的探讨，研究出纺丝、拉伸、卷绕各点适宜的关键工艺参数，为指导实际生产提供理论依据。关键词：一步法；分纤母丝；单丝；ＰＥＴ；ＦＤY纺织材料新品种一涤纶单丝（单丝纤度为２０--３０ｄｔｅｘ），主要用于渔网线、绳索、高密度滤网、印刷筛网、蝉翼布面料、间隙布、窗帘布、遮阳布、头巾、婚纱、面罩、鞋材、床垫、垫肩、杯罩、集成电路印刷板等，用其制成的纺织品质薄、透明和手感好。单丝生产可以采用多孔喷丝头先生产母丝，再经分纤得到单丝。世界单丝生产只有美、日、韩等国家掌握关键技术。单丝生产具有高技术、高效益、高附加值等特点。目前采用全拉伸丝（ＦＤＹ）工艺生产的涤纶分纤母丝，最高纺速为４３００ｍ／min。１分纤母丝的高速纺丝设备及工艺传统的单丝生产，是通过ＵＤＹ-ＤY(未拉伸丝拉伸变形）工艺完成，纺丝速度为７００—900m/min，单丝染色性能不均匀，无法满足市场需要，导致国内涤纶单丝市场供不应求，形成主要依靠进口的紧张局面。北京中丽制机公司、北京中纺精业公司和吴江精美化纤公司等单位共同研制，开发了生产分纤母丝的纺丝—拉伸一步法联合机，采用ＦＤＹ工艺路线，在一台机器上先后完成纺丝成形、初生纤维的拉伸取向、纤维的热定形和卷绕，得到分纤母丝，再经分纤后得到单丝。分纤后的涤纶单丝已在市场上得到广泛应用，完全可以满足国内市场需求。一步法ＦＤＹ生产工艺路线不仅流程短、生产效率高、能耗低、设备占地面积小，而且生产工艺过程的稳定性和产品质量稳定性较ｕＤＹ—ＤＴ二步法工艺得到较大提高。下面以已开发出的典型产品——圆形截面２２２ｄｔｅｘ／ｌｏｆ和三角形截面２６４ｄｔｅ/8ｆ丝为例，对涤纶一步法分纤母丝纺丝工艺条件及关键参数进行分析研究，为实际生产提供理论依据。1．１产品方案生产涤纶分纤母丝：１０２—３３３ｄｔｅｘ/６—１０ｆ；纺丝头数：２４头（３位，８头/位）；纺丝速度：３５００一４０００ｍ／ｍin1．２生产能力计算以成品母丝２２２ｄｔｅｘ，纺丝速度３９００m/min计算：Ｑ＝号裟黑糌＝２．８４∽）。１００００ｘ１０００×１０００…。”。～Ｑ年＝２．８４删×３３０ｄ＝９３８妇式中：Ｑ为每天的生产能力；Ｑ年为１年的生产能力。以成品母丝２６４ｄｔｅｘ，纺丝速度３７００m/min计算：Ｑ：等勰黑泼铲＝３ｍ㈨‘１００００×１０００×１（）００…＋…”Ｑ年＝３．２１ｔ／ｄ×３３０ｄ＝ｌ０５８ｔ／ａ３工艺流程干切片一纺丝料仓（氮气保护装置）一＋熔融挤压一熔体输送一计量纺丝＋缓冷器（过热蒸汽保护装置）一单体抽吸＿吹风冷却＿上油一喂入辊＿＋４辊拉伸及定形２分纤母丝高速纺丝工艺2．１切片干燥主要工艺参数控制采用切片法生产涤纶时，纺前必须对切片进行干燥。其主要目的为：①去除切片中的水分，避免切片在螺杆挤压机中熔融时发生水解，使聚合物相对分子质量下降，而导致纤维力学性能指标下降；②提高切片的软化点和结晶度。聚酯切片干燥过程中切片的软化点和结晶度都得到很大提高，以保证切片在螺杆挤压机中按正常熔融程序进行熔融。表１为涤纶分纤母丝的聚酯切片干燥工段的主要工艺参数切片含水，％≤Ｏ．１灰分／％≤０．Ｏｌ迸风空气除湿系统出风露点，℃≤一７０设定温度，℃１７０—１７４预结晶器切片停留时间，ｍｉｎ≥１５没定温度代１７０～１７５充填干燥器出料温度代１６５一１７０干燥切片含水≤２．５×3．２分纤母丝高速纺丝工艺条件为了提高劳动生产率，降低能耗，保证产品丝的质量，分纤母丝纺丝设备为多头、高产机型。６个纺丝箱／生产线、３纺丝恸纺丝箱、４头助丝位、６头／纺丝位或８头助丝位；纺丝位距１４００ｍｍ。主要纺丝工艺条件见表２。２．２．１熔融温度及纺丝温度干燥后的聚酯切片，从充填干燥器出口，依靠重力进入螺杆挤压机，为了避免切片过早熔融发黏，冷却区温度控制在６０℃以下。表２对比裹２典型产品纤维的纺丝工项目形截面截面冷却区温度代≤６０≤６０一区温度Ｊｔ２７０２７５二区温度，℃２７５”６各加热区三区温度，℃２７６２７７温度四区温嚏，℃２７７２７８五区温度代２７８２７９六区温晓代２７６２８０纺丝箱温度，℃２６５２７０高速纺计计量泵规格，（ｍ【朋４×５．５４×５．５量泵螺杆挤出机压力１２．５１２．５熔体压力（滤后），ＭＰ８组件起始压力～Ｐａ１６１４组件更换压力，ＭＰａ２０２０风压，Ｉｋ５００５００侧吹风系风速，（ＩＴｌ，ｓ）Ｏ．４０．４统风温代２３２３风激，％８０８０喷丝板规格∞．４４ｍｍ×１０孔边长０．７５ｍｍ×８孔过滤金属砂规格，目３０一４０３０—４０组件过滤砂数量饭２５０２２０组件更换刷期，ｄ２０—３０２０一３２２２ｄｔｅｘ／１０ｆ（２００Ｄ／１０ｆ）圆形截面分纤母丝和２６４ｄｔｅｘ，８ｆ（２４０Ｄ／８ｆ）三角形截面分纤母丝生产中螺杆各区及纺丝箱的温度控制情况。由于聚酯熔体在三角形截面喷丝孔中流动时，其流动阻力远大于圆形喷丝孔，因此提高了螺杆各区的温度及纺丝温度，以降低熔体黏度，提高熔体在三角形截面喷丝孔中的流动性２．２．２喷丝头拉伸比分纤母丝的喷丝头拉伸比与一般复丝差别较大，为此我们做了比较详细的工艺计算，见表３／（ｇ，ＴＩＩｉｎ）２００×３９ｃｎ／９０００＝８６．６７２４０ｘ３７０∽０００＝９８．６７喷丝孔面积，ｍｍ２霉Ｏ．４４ｋｌＯ；１．５１９７６（ｏ．７５２一Ｏ．３７５２）屿‘４Ｏ．３７５×８＝Ｉ．９４８５６熔体挤出速度，１．２×１．５２’…１．２×１．９５…’（ｍ＾ｎｉｎ）喷丝头拉伸比９６Ｉ，４７．５＝２０．２８９８，３２．７＝２７．５注：泵供量＝卷绕丝纤度（Ｄ）×卷绕速度（ｒｎ／ｍｉｎ）／９０００；熔体挤出速度＝熔体密度。喷±ｉ；｝螽。喷丝板孔数；喷丝她僦＝篱艏从表３可见，生产２２２ｄｔｅ/ｌＯｆ圆形截面纤维时，聚酯熔体从喷丝孔喷出速度为４７．５m／ｍｉｎ；生产２６４ｄｔｅ/８ｆ三角形截面纤维时，聚酯熔体从喷丝孔喷出速度为３２．７m/min；前者的喷丝头拉伸比为２０．２，后者的喷丝头拉伸比为２７．５。由于喷丝头拉伸比比一般涤纶复丝低得多，而且纺丝过程又采取了缓冷 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，这些都确保了到达第一热辊的初生纤维为低取向、无结晶结构，其可拉伸性得到很大提高，为制取高强度纤维奠定了基础.２．２．３冷却条件在风速、风温、风压、风湿的诸冷却条件中，风速对纺丝过程的影响最大，因为纺制分纤母丝的单丝纤度较大，所以风速高于普通涤纶复丝。当然风速也不能过高，过高的风速会使纺程丝束扰动加剧，不利于实现稳态纺丝，因此还要适当降低风温和提高冷却风的湿度，侧吹风湿度控制在８0%.３拉伸一热定形一卷绕工３．１拉伸一热定形一卷绕设备采用的新技（１）上油选用宽体油轮，减小丝束的集柬角，确保单丝在冷却时不黏连。上油量可以通过调节油轮转速来控制。（２）拉伸定形辊表面处理：根据纺丝特点，第一对喂入辊表面采用镀铬镜面并有预张紧作用，以增加丝柬与拉伸辊摩擦力，起到稳定拉伸点的作用；第二对辊表面采用镀陶瓷处理，增加辊的耐磨性；第三对辊表面采用镀铬掣地处理，既减小了丝柬与辊的摩擦，又避免了“镜面吸附”现象，降低卷取张力。纺制特殊产品时，可采用具有双段、不同表面粗糙度的热拉伸辊和喂入辊。（３）热拉伸辊采用电感应汽相加热热辊。辊体为圆周钻孔管列式，热辊表面温度分布均匀，在４５—２５０℃范围内控制温度精度±１．５℃.３．２拉伸一热定形一卷绕工艺条工艺上，通过调整不同热辊速度、拉伸比及热辊温度，能够得到不同强伸度和沸水收缩率的丝束。本工艺生产的分纤母丝的纤度范围为１０２—３３３ｄｔｅｘ，单丝纤度为１７--3３ｄｔｅｘ（１５￣３０Ｄ），纤度偏差≤２％。根据产品性能要求和用途，研究出拉伸、热定形、卷绕各点适宜的工艺参数。例如，拉伸辊温度的选择、拉伸比的大小和分布、丝在拉伸辊上的滞留时间等。图１是拉伸一热定形一卷绕部分丝路示意图。表４是不同规格成品纤维的拉伸一热定形一卷绕工艺情况。甬道油轮第——热辊生产技术第三热辊第二热辊图ｌ拉伸一热定形一卷绕部分丝路示意圈裹４典型产品的拉伸一热定形一卷绕工项目形截面形截面油剂浓度，％１２．５１２．５上油油轮转速／ｆｒ，ｍｉｎ）１２一１４１２一１４第碘辊温度／℃１２２１２５第一热辊速度／（Ｔ１１／ｍｉｎ）９６Ｉ８９８第一热辊缠绕圈数，豳７．５７．５笔一执籀温彦，℃１３２１３０拉伸一第二热辊速嘲（“ｍｊｎ）３８００３６２０第二热辊缠绕圈数，圈５．５５．５热定形第＝执搿湍彦戌１４５１３６笔＝执辫壤摩，（ｍ，ｍｉｎｌ４０９０３８５０第三熟辊缠绕幽数，圈５．５５．５总拉伸倍数／倍４供１０Ｖ９６ｌ＝４．２５６３８５０，８９８＝４．２８７第一一级拉仲倍数，倍３８００，９６ｌ＝３．９５４３６２０／８９８＝４．０３ｌ第二级拉伸倍数／倍４０９０，３８００＝１．０７６３８５叫３６２０＝１．Ｏ“卷绕Ｍ温度，℃２９２９卷绕问湿度／％６２—７０６２—７０卷绕速度／（“ｍｉｎ）３９００３７００卷绕（４０９０—３９００），（３８５０一３７００），超喂率肠４０９０｛．６３８５０＝３．９卷装嘎最，Ｉｃｇ１５．５１５．５满简率／％≥９３≥９３．２．１第一喂入辊速度及温度第一喂入辊速度就是纺丝速度，在卷绕速度不变的条件下，随着纺丝速度的提高，纤维的强力降低，伸度增加，沸水收缩率降低。第一喂入辊温度对纤维微观结构有很大影响，其宏观现象体现在纤维染色性能的均匀性和丝束的条干不匀率上。３．２．２拉伸比名义拉伸比由第一、二、三热辊的速度控制。拉伸比分配及大小将决定拉伸过程的稳定性、纤维强度和均匀性。由涤纶初生纤维的应力一应变曲线得知，涤纶初生纤维的拉伸由预张力过程一细颈拉伸过程一均匀变细过程三部分组成。本工艺的第一级拉伸（在第一、二热辊之间进行）不仅完成了细颈过程，且使细颈部分进—步变细，即实际拉伸比要大于初生纤维固有的自然拉伸比。第二级拉伸（在第二、三热辊之间进行）应使纤维再进一步发生均匀变细Ｃ见表４）３．２．３拉伸温度拉伸温度由第一、二热辊的温度控制。拉伸温度的基本要求是要在纤维大分子能够进行分子链段运动的温度以上，即玻璃化温度以上。第一级拉伸后纤维大分子发生了沿纤维轴向的取向，第二级的拉伸温度要高于第—级拉伸。拉伸温度过高将会减小纤维大分子间在拉伸过程中的内摩擦，影响纤维大分子的取向；拉伸温度过低，纤维形变困难，容易出现毛丝，从而影响纤维的力学指标。实际生产中第二对热辊的温度控制在１２５～１３５℃３．２．４热定形温度热定形温度由第三对热辊的温度控制。第三对热辊的温度越高成品纤维的沸水收缩率越低。第三对热辊温度偏低，会出现染色不匀；温度偏高会出现丝条抖动，断头率增加。实际生产中第三对热辊的温度控制在１３５—１６０℃３．２．５超喂卷绕本工艺为了提高热定形效果，在第兰对热辊和卷绕辊之间给予了一定的超喂。如２２２ｄｔｅｘ/１０ｆ圆形截面分纤母丝的超喂率为４．６％；２６４ｄｔｅｘ／８ｆ三角形截面分纤母丝的超喂率为３．９％。即在第三对热辊上的定长热定形与离开第三对热辊瞬｜’日Ｊ的控制收缩热定形相结合，更有利于提高热定形效果，使产品纤维的结构及尺寸更加稳定。另外适当的超喂也有利于纤维的卷绕成形。４母丝的分纤工艺纺丝—拉伸一热定形一卷绕后的母丝可以直接在分丝机上分丝，得到相应根数的单丝，分丝速度为８００。ｌ０００ｎｌ／ｍｉｎ，检验合格后，包装装箱。也可以通过分丝整经机直接加工织造所需的盘头，整经速度为４００。６００ｍ／ｍｉｎ。母丝经母丝加弹机加弹后，还可制得相应的加弹单丝。母丝分纤过程主要控制的工艺参数和纤维质量指标见表５。裹５分纤工艺要求及纤维主要质量指标项目主要参数分丝车阳温变，℃２８—３２湿度，％７０分丝加工速度，（ＩＩＩ，而ｎ）８００满简率，％≥９８断裂强度／（ＰＮ，ｄｔｅｘ）≥４．Ｏ母丝主要｛旨标断裂伸长／％２８—３２断裂强度，％３．８＿４．Ｏ单丝主要指标断裂伸长，％２０卷重Ａｇ２５结语采用一步法分纤母丝纺丝工艺生产分纤母丝和单丝，得出纺丝、拉伸、卷拉关键工艺参数。流程短、生产效率高、能耗低，使设备投资和运行成本大大降低，经济效益显著，推动了单丝生产国产化和产业化进程，为我国差别化纤维的开发做出了贡献。本生产工艺今后发展方向为：（１）在现有涤纶—步法分纤母丝纺丝设备基础上，不断优化现有生产工艺，开发出分纤母丝及单丝不同规格的系列化产品；（２）开发利用高强度、低延伸工业用分纤母丝及单丝，如：高档渔网线、绳索、印刷筛网、高密度滤网等纤维；（３）在涤纶一步法分纤母丝纺丝设备的基础上，向生产锦纶类纤维设备扩展。友情提示：本资料代表个人观点，如有帮助请下载，谢谢您的浏览！整理为word 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