（材料科学与工程专业论文）超细旦涤纶长丝加工技术研究（poydty路线）.pdf

超细旦涤纶长丝 j nt 技术研究( p o y d t y 路线) 超细旦涤纶长丝加工据耕研究( p o y - d t y 路线) 中文摘要 超细纤维的研制与发展是差别化涤纶长丝的一个主流方向，使用 p o y d t y 常规路线加工比其它生产方式具备多方面的优势，存在丰厚 的经济利益空间。 本课题通过直接纺、切片纺两种生产路径对超细纤维纺丝工艺、后 处理技术、在线张力质量监控系统的运用进行深入分析、研究。在缓冷 系统、侧吹系统、后加工丝路、假捻装置设备改造和优化的基础上，对 工艺技术条件进行探索；并结合织造工序的使用状况，对超细纤维的织 物风格适应性进行探讨，为提高产品的内在品质、扩大产品的使用范围， 提出了改进方案和措施。 本课题的研究为仪化公司超细纤维的工业化生产提供理论、实践方 面的技术支撑，为中国石化企业超细纤维研制和生产做出了贡献。 关键词：超细纤维涤纶长丝在线张力监控系统d t y 作者：石云虎 指导老师：周正华朱兆全 i r e s e a r c ho ft h ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo fs u p e r f i n e p o l y e s t e rf i l a m e n t ( p o y - d t y ) a b s t r a c t r e s e a r c ho ft h ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo fs u p e r f i n e p o l y e s t e rf i l a m e n t ( p o y - d t y ) a b s t r a c t t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fs u p e r - f i n ef i b e ri st h em a i n s t r e a m t e n d e n c yi nd i f f e r e n t i a lp o l y e s t e rf i l a m e n t t h en o r m a lp r o c e s s ( p o y - d t y ) t a k e sm o r ea d v a n t a g et h a no t h e r s ，a n dh a se n o u g he c o n o m i cp r o f i t t h i sa r t i c l ed i s c u s s e dt h e a n a l y s i sa n dr e s e a r c hi ns u p e r - f i n e f i b e r s s p i n n i n gt e c h n i q u e ，t e x t u r e dt e c h n i q u e ，t h eu s a g e o ft h eo n l i n et e n s i o n m o n i t o r i n gs y s t e mt h r o u g ht w ow a y so fs p i n n i n ga n dm e l t s p i n n i n g o nt h e b a s i so ft h ea l t e r a t i o no ft h e m a c h i n e s ，i n c l u d i n gd e l a y c o o l i n gs y s t e m ， q u e n c hs y s t e m ，t h et h r e a dl i n eo fy a r n si nt e x t u r ep r o c e s sa n dt h ef a l s e t w i s t s y s t e m , t h ep r o c e s sp a r a m e t e r sa r eo p t i m i z e d w i t ht h er e s u l to ft h eu s i n go f s u p e r - f i n ef i b e ri nw e a v ep r o c e s s ，w ea n a l y z e dt h ea d a p t m i o nf o rf a b r i cs t y l e d e e p l ya n dg a v et h ei m p r o v i n gw a y si no r d e rt oi m p r o v et h ei n n e rq u a l i t yo f s u p e r - f i n ef i b e ra n de n l a r g et h eu s a g ef i e l d t h er e s e a r c ho ft h et a s k p r o v i d e d t h es u p p o r to fs u p e r - f i n ef i b e r s i n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o ni nt h e o r ya n dp r a c t i c ef o ry i z h e n gc h e m i c a lf i b e r l t c o ，w h i l ei tc o n t r i b u t e dt ot h er e s e a r c ha n dp r o d u c t i o no fs u p e r - f i n ef i b e r f o rs i n o p e c se n t e r p r i s e k e yw o r d s ：s u p e r - f i n ef i b e rp o l y e s t e rf i l a m e n t o n - l i n et e n s i o nm o n i t o r i n gs y s t e m s d r a w n - t e x t u r e d - y a m w r i t t e nb ys h iy u n h u s u p e r v i s e d b yz h o uz h e n g h u a z h uz h a o q u a n i j 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：詹参到日期：缒：! ! 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊学) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名 导师签名 日期：星丝：! l 二 h 期：丝兰：量 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第一章绪论 第一章绪论 1 1 国内外超细纤维的研制与发展情况 随着社会的进步和经济的发展，人们的生活水平不断得到改善，因此对服装的舒 适性不断提出新的要求。众所周知，当纤维单丝纤度降低到一定水平时，使用这种微 细纤维织成的织物就显现出许多特有的特性：如手感柔软性、高柔韧性、光泽柔和、 高吸水性等，因此纤维超细化的研制成为各国研究的热门技术。其源流可上溯到2 0 世纪4 0 年代仿羊毛纤维二相结构的双组份复合纤维( 共轭纤维) 的人造丝时代。而 对于微细纤维的真正研究开发大约起源于2 0 世纪6 0 一7 0 年代，美国、日本等国家率 先对微细纤维的加工技术进行初步探索。自1 9 8 6 年以后，各国对微细纤维的功能和 技术开发又进入一个新的高潮，国际知名大公司不断推出商业化产品，其应用逐步进 入众多行业。加工微细纤维的方法要有直接纺丝改良法、高分子相互并列纺丝法、剥 离型复合纺丝法、多层型复合纺丝法等。为了得到微细纤维，复合纺丝法需要经过溶 剂处理、碱处理等化学处理或机械处理等后加工序，而直纺法可省去繁琐的工序，与 普通丝后处理没有太大区别，这成为直纺法生产微细纤维的巨大优势。其次，采用复 合纺丝、海岛法纺丝等生产微细纤维，技术难度较高，生产过程中控制难度大、产品 成本高，这也是各个企业致力于直纺法生产微细纤维的主要原因。 1 9 6 3 年杜邦公司通过增加喷丝孔的孔数，减少每孔聚合体的流量来获得超细纤 维，这项专利被认为是直纺法p e t 纤维的基本制造方法。据报道，尤尼吉卡公司最先 用直接纺制法生产0 3 3 0 5 5 d t e x 的超细旦丝并商品化。 2 0 世纪7 0 年代，日本旭化成工业选择了直纺法生产p e t 超细纤维，将聚合物熔 体粘度调节到小于9 5 0 泊，每个喷丝孔截面积小于3 5 1 0 1 c m 2 ，喷丝板下方卜3c m 处环境温度保持低于2 0 0 。c ，丝条集束点在喷丝板下方1 02 0 0c m 处，经上油，按常 规方法进行卷绕、拉伸，开发出了低于0 3 旦的p e t 超细纤维。帝人公司研究了空气 阻力对超细纤维高速纺丝的影响。东丽和东洋纺亦用直接纺生产超细纤维，尤尼吉卡 公司用运均匀冷却法成功地生产阳离子可染超细聚酯长丝。杜邦公司提出用超拉伸法 生产超细纤维的方法，但由于纺丝条件不稳定，且范围窄，迄今未见工业上实施的报 道。1 3 趟细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线) 第一章绪论 ”1 意大利n o y 公司于2 0 世纪9 0 年代推出了紧凑纺细旦丝装詈该装置采用平行 纺丝方式，纺丝箱体内安装了附加加热装黄，以弥补喷丝板热量损失，可将涤纶d p f 降 至0 5 - 0 8 d t e x ： 瑞士伊文达公司开发的横向环吹风系统r o q ，可将喷丝孔圆周排列，而冷却风从 中心吹出，减少了通过丝条的层数，保证了冷却效果，可以开发出d p f 为0 3 d t e x 的超 细旦纤维。旭化成公司采用超级拉伸法将p o y 在高于最小结晶温度2 0 一6 0 度用超倍拉 伸可获得0 1 d t e x 成品纤维。 鲁奇吉玛公司开发的常规纺超细旦产品d p f 可以降至0 2 5 d t e x ，技术关键是在 冷却箱中条用特殊的冷却信道，保证纤维束横截面上产生均匀冷却分布。并在纤维冷 却时采用延续冷却技术，使丝条冷却更加稳定。 我国自1 9 7 9 年开始研究细旦长丝，首先在v c 4 0 6 纺丝机上生产d p f 低于1 2 d t e x 的细旦丝。8 0 年代，厦门化纤厂、新会化纤厂开始生产d p f 低于1 2 d t e x 的微细旦 丝。从9 0 年代起，陆续引进一些细旦丝生产线，如安徽维隆得引进的n o y 涤锦两用 的平行纺丝设备、广东佛化纤东利细纺丝设备，涤南化纤总厂的t h e r m o a l f a 微细旦 p o y 设备以及仪化公司引进的帝人细旦生产线。其中东利公司自1 9 9 3 年从德国z i m m e f 公司引进三条生产线，于1 9 9 6 年1 1 月成功地通过“涤纶细旦丝国家火炬项目验收暨 新产品鉴定”，开发了8 3 1 4 4 、5 6 9 6 、1 6 7 2 8 8 等微细旦纤维”1 。9 0 年代后期，上海 佳通和绍兴兴虹等企业在原帝人和巴马格设备的基础上开发改造的项目，其产品产量 低、操作复杂，但丝的指标较好；2 0 0 0 2 0 0 2 年，厦门翔鹭、江苏仪征、浙江荣盛、 广东佛山等企业引进帝人、东丽设备，可用于大规模直接纺项目，但设备造价较高。 目前帝人、意大利v a 、u a v i o ，西德的b a r m a g 、n e u m a g 等公司都成功地开发了 常规熔融纺生产超细纤维的设备，宋子龙等也对国产纺丝设备生产微细纤维的方法进 行了研究与探讨”3 。 1 2 超细纤维分类及其性能的优越性和运用 关于微细纤维的分类至今没有统一的标准，德国纺织品协会将聚酯纤维线密度低 于1 2 d t e x 的单纤称为超细纤维，而a k z o 公司分类标准为小于0 3 d t e x 为超细纤维， m o n t e f i b r e 公司则将线密度低于0 5 5 d t e x 的聚酯纤维称为超细纤维。另外，也有一 些国家和地区对各类细旦纤维的纤度分类为：1 o 一2 4 d p f 是细旦纤维、0 3 1 o d p f 叁；寿。， 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第一章绪论 属丁超细纤维，而0 - 0 3 d p f 则叫做超极细纤维。其实分类的方法应体现出生产技术 的难度、产品的性能和产品的应用范围，不然毫无意义。5 1 李允成、徐心华等学者将 微细纤维为以下四类： 表卜1 微细纤维分类及加工应用情况 种类纤度范围( d t e x )加l ：方法应用情况 细旦丝 0 5 5 d p f 1 4常规纺丝方法 仿真丝织物 复合分离法 超细纤维0 3 3 d p f 0 5 5 高密防水透气织物 常规纺难度较大 复合分离法人工皮革、高级起绒织物 极细旦丝0 1 1 d p f 0 3 3 海岛法擦镜布、拒水织物 复合分离法仿麂皮、人工皮革、过滤、用于 超极细旦丝d p f 0 1 1 生物医学领域 在本文中将要论述的超细纤维单丝纤度大约在0 3 - 0 6 d t e x 范围内。 国内众多科研机构和生产企业对超细的研制和生产投入了大量的人力、物力，主 要是由于其优异的性能吸引了人们关注的目光。超细纤维由于直径很小，因此其弯曲 刚度很小，纤维手感特别柔软；超细纤维主要具有以下优异性能： 1 、超细纤维的比表面积很大，因此超细纤维织物的覆盖性、蓬松性和保暖性有明 显提高； 2 、由于比表面积大，纤维与灰尘或油污接触的次数更多，而且油污从纤维表面问 缝隙渗透的机会更多，因此具有极强的清洁功能； 3 、超细纤维制成的超高密织物，在纤维间的空隙介于水滴直径和水蒸汽微滴直径 之间，因此超细织物具有防水透汽效果： 4 、超细纤维在微纤维之间具有许多微细的孔隙，形成毛细管构造，如果加工成可 被水润湿的毛巾类织物，则具有高吸水性； 5 、超细纤维由于纤度极细，大大降低了丝的刚度，做成织物手感极为柔软，还 可增加丝的层状结构，增大比表面积和毛细效应，使纤维内部反射光在表面分布更细 腻，使之具有真丝般的高雅光泽，并有良好的吸湿散热性。用超细纤维做成服装，舒 适、美观、保暖、透气，有较好的悬垂性和丰满度，在疏水和防污性方面也有明显提 高，利用比表面积大及松软特点可以设计不同的组织结构使之更多地吸收阳光热能或 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第一章绪论 更快散失体温起到冬暖夏凉的作用。 超细纤维用途很广：用它做的织物，经砂洗、磨绒等高级整理后，表面形成 一层类似桃皮茸毛的外观，并极为膨松、柔软、滑爽，用这种面料制造的高档时装、 茄克、t 恤衫、内衣、裙裤等凉爽舒适，吸汗不贴身，富有青春美；国外用超细纤 维作成高级人造麂皮，既有酷似真皮的外观、手感、风格，又有低廉的价格；由于超 细纤维又细又软，用它做成洁净布除污效果极好，可擦拭各种眼镜、影视器材、精密 仪器，对镜面毫无损伤；用超细纤维还可制成表面极为光滑的超高密织物，用来制作 滑雪、滑冰、游泳等运动服可减少阻力，有利于运动员创造良好成绩；此外，超细纤 维还可用于过滤、医疗卫生、劳动保护等多种领域。 1 3 常规生产路线p o y d t y 生产超细纤维的技术难点 1 、对于直接纺而言，熔体从聚酯出口到纺丝箱体的粘度降要小：对间接纺来说， 切片的含水率要求极其严格，对干燥设备的性能提出较高的要求。 2 、熔体在输送、过滤、组件中停留时间要短，最大限度地降低粘度降； 3 、过滤器、组件的过滤精度要高，必须将超过微细纤维直径的所有微粒全部过 滤： 4 、喷丝板板面温度的均匀性好； 5 、采用缓冷技术、改善侧吹风均匀性，降低纺丝张力，建立稳态纺丝场。 6 、采用直线性丝道的加弹设备，减少导丝瓷件和后加工丝道上的接触面积，减 少毛丝的产生。 7 、解决超细纤维的染色均匀性、d t y 丝条织物风格的一致性问题。 8 、克服因丝条的d p f 低造成的退绕困难问题： 9 、建立后加工过程全锭位、全过程质量监控系统。 1 0 、解决织造适应性和面料、织物风格、手感、色调等均匀性问题。 1 4 仪征化纤公司超细纤维研发和生产概况 仪化公司1 9 9 3 年从意大利n o y 公司引进了紧凑型细旦丝切片纺生产线，并根据 生产需要对设备的保温以干燥系统进行了改造；2 0 0 0 年从日本帝人、东丽公司引进 了细旦丝直接纺生产装置；从2 0 0 0 年至2 0 0 1 年又从帝人公司引进h s de x 2 高温短热 箱加弹机，从瑞士立达公司引进带有在线张力检测系统和单锭位落筒的f t f l 2 e 3 加弹 4 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线) 第一章绪论 机，从村田公司引进了配备张力自动调节系统和采用皮圈假捻的3 3 h 加弹机；仪化公 司充分利用了雄厚的技术力量，发挥了装置自身性能优势，多次与苏州大学、东华大 学等高等学府合作，研制了8 3 1 4 4 、5 6 9 6 、5 6 1 4 4 、11 0 1 9 2 等众多微细纤维，取 得了显著的经济效益和社会效益，并在采用熔融直纺法生产微细纤维方面积累了比较 丰富的经验。根据市场信息反馈，仪化公司的d t y1 1 0 9 2 、5 6 1 4 4 、8 3 1 4 4 、1 6 7 2 8 8 等细旦丝在市场上有着极高的声誉，在产品织物风格、染色性能等方面处于全国领先 地位。仪化公司将低成本战略和差别化战略作为公司效益的支撑点，微细纤维的丌发 与研制将大幅度提高公司的经济效益。将本文将就直接纺和切片纺两种生产路线生产 微细纤维的技术进行比较深入的探讨、总结。 1 5 超细纤维的常规加工路径及本课题研究方法 1 、单板纺丝一一加弹：喷丝孔一般为7 2 、9 6 、1 4 4 等，目前仪化公司最多做到 1 9 2 孔，如1 7 0 1 9 2 ；主要原因是受到喷丝板尺寸、组件大小、侧吹风对丝条冷却均 匀性的限制，”j 在高速纺条件下喷丝板孔密度要小于4 0 孑l c m 2 ；如果仍使用侧吹方 式，很难再将孔数提高；如果采用中心向外吹风环冷方式，则单板喷孔数仍有较大发 展空间。 2 、单板纺丝后进行合股加预网一加弹：这种生产方法不影响机台效率：目前市 场上1 6 7 2 8 8 、1 1 0 2 8 8 、2 2 0 3 8 4 等产品皆采用此方式加工，因为孔数较多，单板生 产难度较大；此类品种，合股后孔数一般都大于1 9 2t l ； 3 、单板纺丝一一合股加弹，合股方式又可分为机台双面合股、单面邻位合股， 在原丝架导丝孔处将原丝合股。合股加工时，机台应配备张力监测系统和连锁切断功 能，防止单股丝产生，造成产品纤度异常。前两种合股方式可通过改变假捻器盘组合 进行s 、z 捻合股，以消除产品残余扭矩，减少织造过程中断头、缠结现象，提高织 机效率。当在原丝架合股时，存在生产过程中产生单股断头不易发觉的弊端。如 h d s g x 2 采用单面合股、f t f 8 e 3 可采用双面合股、f t f l 2 e 3 可使用邻位合股，皆配备 张力连锁切断功能。采用合股方式加工时，操作难度较大。我们在生产5 6 1 4 4 、 1 1 0 1 9 2 产品时都采用单板纺丝的方法进行研制。 在本课题研究方法：利用直接纺生产线一加弹路线试制p o y l 7 0 r e x 1 9 2 一d t y l1 0 d t e x 1 9 2 f ，利用问接纺生产线一加弹路线试制p o y 8 6 t e x 1 4 4f d t y 5 6 1 4 4 f 。 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第一章绪论 遵循积极稳妥的研制路线，先在单个纺丝位进行先期试验、工艺摸索，再逐渐扩大到 半条生产线，并进行工艺调优。最终根据产品试用情况和织造用户的需求量决定生产 线生产量。调试进度及方案如下表： 表卜2 研制调试进度一览表 纺丝生产线 p o y 规格加弹机 d t y 规格调试顺序 直纺6 4 线1 7 0 1 9 2f t f l 2 e 3 11 0 d t e x 1 9 2 f 3 6 # 一3 5 # 、3 6 # 一一1 个箱体一半生产线 间接纺1 0 1 线 8 6 1 4 4 f t f l 2 e 35 6 d t e x 1 4 4 f 1 0 8 一一6 # 一1 0 # 一整条生产线 1 6 本课题研究重点： 1 、改善熔体的流动性能及控制粘度降的措施 2 、缓冷措施、侧吹风改进优化方式； 3 、纺丝张力和上油均匀性的控制措施； 4 、d t y 丝条退绕性能改进途径； 5 、后加工设备的选型及改进； 6 、后加工工艺技术研究； 7 、超细纤维织物风格均匀性的改进措施； 8 、利用在线监控系统进行全程质量控制。 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线) 第二章超细纤维生产技术研究 第二章超细纤维生产技术研究 2 1 试验条件 2 1 1 原料准备 直接纺：使用仪化聚酯八单元熔体进行纺丝，fq = o 6 4 切片纺原料：为了保证产品质量的均匀性，一次性从仪化聚酯三单元提取同一釜聚 合切片1 0 0 吨。切片主要指标：切片特性粘度：0 6 4 00 6 5 0 熔点：2 6 0 2 6 1 端 羧基含量2 2 m o l t1 0 “m 以上凝聚粒子：无 2 1 2 设备和仪器 直接纺：熔体输送与纺丝采用日本帝人技术 卷绕头型号为n s 一6 12 8 a e ： 间接纺：n f 2 0 0 n 改进型结晶干燥系统 巴马格9 e 32 4 d 螺杆挤压机 n o y 公司紧凑型双板细旦纺丝生产设备 巴马格s w 4 6 1 s 卷绕头 加弹设备：r i e t e r 公司配备在线张力检测系统的f t f l 2 e 3 单锭位自动落筒加弹机 m u r a t e c 公司生产的配备张力调节系统3 3 h 加弹机 检测仪器：u s t e rt e n s o r a p i d4 强伸仪 t e x t u r m a tm e 卷缩仪 y g 一1 5 2 残余扭矩检测仪 u t 3 一c a 条干仪 s c a r a g a 公司生产p p a 3 退绕仪 e t m p 一2 0 0 型张力仪 i n s p a c t o9 0 0 红外温度检测仪 k a n o m a xm o d e l6 0 7 2 风速仪 h p 一5 硬度仪 r s i i 型喷射染色机浴比1 ：2 0 超细巨涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第二章超细纤维生产技术研究 2 1 3 丰要榆测方法及标准： g b t6 5 0 6 2 0 0 1 合成纤维变形丝卷缩性能试验方法 q s h y h 0 8 4 1 2 0 2 0 0 2 涤纶长丝取样方法 g b t1 4 3 4 5 2 0 0 3 合成纤维长丝捻度试验方法 g b t1 4 3 4 3 2 0 0 3 合成纤维长丝线密度试验方法 c b t1 4 3 4 4 2 0 0 3 合成纤维长丝拉伸性能试验方法 g b t6 5 0 5 2 0 0 1 合成纤维长丝热收缩率测试方法 r ：z 7 、5 0 0 0 1 9 1合成纤维网络丝网络度试验方法 g b t6 5 0 8 2 0 0 1 涤纶长丝染色均匀度试验方法 g b t1 4 3 4 6 9 6化学纤维长丝电子条干不均率试验方法 2 1 4 工艺流程 直接纺：熔体分配阀一过滤器一增压泵一换热器一静态混合器一纺丝箱体( 熔体计 量泵，组件) 一侧吹一油嘴上油一甬道一切丝、吸丝装置一予网络器一导丝辊一 二导丝辊一网络器一卷绕头一一罗拉一止捻器一变形热箱一冷却板一假捻器一张 力传感器一二罗拉一网络喷嘴一2 b i s 罗拉一定型热箱一三罗拉一卷绕成型 切片纺：切片料仓一结晶干燥器一螺杆挤压机一纺丝箱体一侧吹一集束上油一网络 喷嘴一卷绕头一一罗拉一止捻器一变形热箱一冷却板一假捻器一张力传感器一二 罗拉一网络喷嘴一2 b i s 罗拉一定型热箱一三罗拉一卷绕成型 2 2 纺丝装置技术特点及设备改造 2 2 1 直接纺装置特点 ( 1 ) 熔体输送管道上配有换热器，有利于降低输送过程中熔体的温度： ( 2 ) 采用两套液相热媒系统控制熔体温度： ( 3 ) 喷丝板下方配备辅助加热器，有利于保证板面温度的均匀性和延缓丝条冷却速 率： 2 2 2 切片纺n o y 纺丝装置特点 ( 1 ) 结晶干燥一体化干燥机，干燥效果一般，只能使切片含水率降到4 0 m g k g ： ( 2 ) n o y 公司设计制造的平行短程纺丝机，喷丝板下方没有设置密闭缓冷装置， 冷却速率快； 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第二章超细纤维生产技术研究 ( 3 ) 从纺丝到卷绕丝路平行无转角，箱体和卷绕机平行设置，一个箱体一个纺丝位， 丝路没有绕弯转角，有利于提高纺丝稳定性； ( 4 ) 熔体输送管道无过滤器，对切片质量要求高；纺程上无导丝盘，易受外界环境 风干扰，纺丝稳定性需改善； 2 3 纺丝装置改造及工艺参数确认 2 3 1 原料要求 在切片的指标中，最重要的指标是特性粘度、熔点、羧基含量、凝聚粒子四 项。对生产微细纤维而言，切片的特性粘度波动要小，熔程短，应选择羧基含量较 低的切片，因为羧基含量反映分子量分布的宽窄和分子链大小的分散程度；微细纤 维的直径低于1 0um ，因此切片中不能含有1 0 “m 以上的凝聚粒子，否则纺丝时极 易造成毛丝、断头，杂质灰份要少。帝人公司提供的生产微细纤维的切片要求和本 次试验切片指标如下： 表2 一l微细纤维纺丝对切片质量指标的要求 序号项目单位帝人公司要求原料指标 1 特性粘度 d l g 0 0 30 6 4 0 6 4 8 2 熔点 2 5 8 2 6 2 3 d e g 含量f 1 8 m 0 1 1 3 且分布均匀 4 一c o o h 含量m o t 4 0 m 0 1 t 3 0 5 凝聚粒子 个m g | 0 4 6 二氧化钛粒子分布um小于卜5 m ，分布均匀 1 7um 7色相b 值 3 8 灰分 o 15 o 1 9 f e 含量 m g k g | 3 1 0 含水率 | m 型丝道机型。 3 、毛丝的控制。由于微细纤维单丝纤度较低，在后加工过程中由于丝条与瓷件、 金属的磨擦而易产生毛丝，为了提高加工速度要求在后加工过程中丝条与设备接触 面小，接触时间短。f t f l 2 e 3 加弹机的变形热箱与冷却板长度之和为4 1 m ，而h t s 一1 5 v 长度为1 6 3 m ，丝条在变形热箱中被瓷件托起，不与热箱接触，大大减少了丝条与 毛丝的磨擦面，这也正是高温短热箱加弹机更适合加工微细纤维的原因。 4 、原丝质量的影响。2 0 0 4 年2 - 3 月份，仪化长丝生产线检修，我们引进了众多外 供原料，而对同一规格的原料后加工速度差异较大，情况如下 表2 一1 9 原丝质量对后加工速度的影响 加工 解捻张力断头情况毛丝 染色 1o m i n 无 速度 波动( c n )( 次班)状况断头速度 m 1 1 1 1 i 1 端面毛绒 国内a 公司 5 5 019 1 2 5 62 1 色点严重 120 0 状，1 1 国内b 公司 6 0 020 4 - 23 51 2 毛羽直立1 0 轻微色点 14 0 0 国外c 公司 7 0 0 2 2 5 2 4 1 8 毛羽较少染色均匀 15 8 0 由表2 1 9 可知，原丝质量的均匀性对加工速度的适应性影响较大，若选择不当 3 5 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第二章超细纤维生产技术研究 在后加工过程中，解捻张力波动大，易产生毛丝，袜带上存在色点现象。通过提高拉 伸倍数和d y ，提高假捻张力的途径，可适当提高后加工速度：但是对微细纤维而 言，若张力过高，易产生毛羽，影响织效率。此外，p o y 油剂必须要具有耐高温、 高油膜强度的特性，否则后加工时油剂挥发，在变形热箱中结焦，在与丝条磨擦的 过程中易产生毛羽，限制了机台速度的进一步提高。 综合以上因素，我们在加工5 6 d t e x 1 4 4 f 时选择5 5 0 m m i n 的加工速度，后加 工状况良好。 2 4 3 2 拉伸倍数的选择 由于微细纤维在纺丝过程中冷却速率快、固化长度缩短，丝条的结晶和取向皆 高于常规纤维，导致p o y 断裂伸长较小，剩余拉伸倍数小，因此在后加工时拉伸倍 数选择范围比较窄。根据生产经验，微细纤维p o y 断裂伸长一般不超过1 2 7 ，虽然 说p o y 断裂伸长受纺速、油剂等诸多因素的影响，但是在生产中，我们选择了最佳 生产工艺参数后，还是会发现单丝纤度越低，其断裂伸长值越有变小的趋势，这主 要是由于单丝纤度低，丝条表面积大的情况下，丝条的散热与纺丝张力共同影响的 _ 一结果。下表是国内一大公司p o y 伸长情况： 表2 - 2 0 不同规格纤维断裂伸长对比览表 p o y 规格 8 6 1 4 4 170 19 2 13 0 14 4 8 8 9 68 8 7 2 2 6 0 14 4 2 7 5 9 6 单丝纤 0 6 00 8 90 9 00 9 2 1 2 21 8 12 8 6 度d t e x 断裂伸 1 12 512 4 8 1 2 7 14 12 4 7 513 0 4 213 3 3 413 7 0 长 4 0 0 划30 0 靠20 0 掣1 00 0 单丝纤度与断裂伸长的关系+ 单丝纤度 + 断裂伸长 图22 3 不同纤度纤维断裂伸长对比情况 由于微细纤维d p f 低，单丝根数多，对后加工张力极为敏感，若拉伸倍数过大， 半 碟罄 加竹 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o yd t y 路线) 第二章超细纤维生产技术研究 变形张力太高，微细纤维内部的结晶与取向破坏严重，纤维与纤维、纤维与金属间 摩擦状况恶化，单丝断裂数目增加，导致毛羽增多，卷绕时，不同层之间丝条相互 缠结，易造成退绕性能差，在织造过程中发生断经、断纬现象，影响织造效率；在 d t y 袜带上反映为色点增多。纺丝过程中，微细纤维对冷却条件的差异极为敏感， 条干与断裂伸长差异明显高于常规纤维，后拉伸过程中若拉伸倍数过低，则易出现 僵点与条纹，假捻张力波动严重，p o y 原丝间差异充分暴露出来，袜带间色差增大。 因此，在生产过程中，我们一般将微细纤维的断裂伸长控制在1 8 2 1 之间，并根据 产品的染色、外观、运行状况来选择合适的牵倍。下表是调试5 6 1 4 4 时不同拉伸 倍数对产品质量的影响： 表2 2 1拉伸倍数对纤维质量的影响 拉伸倍数强度cr l断裂伸长张力状况染色状况 丝饼外观 1 4 63 8 15 4 623 0 7 l3 71 1 5 色差明显 少量僵丝 1 4 93 9 2 4 32 1 9 10 7 12 3 染色均匀良好 1 53 5 3 7 9 3 1 1 8 8 9 11 4 3 有部份色点 ，詈丰幺幺 1 5 5 5 3 7 2 2 8 17 5 6 015 6乍点现象严重 个别丝饼毛丝严重 2 4 3 3 变形热箱温度的选择 2 4 3 3 1 变形热箱温度的确定 变形热箱的主要作用是在短时间内为经过的丝条提供足够的热量，使丝条达到 一定的温度，确保丝条实现有效的拉伸变形。变形热箱温度的选择主要取决于丝条 的纤度、热箱长度、加热方式、传热效果、丝条的加工速度等因素，此外还要考虑 对丝条结晶和染色性能的影响。如果变形热箱温度选择低，则丝条无法达到塑化状 态，假捻器传上来的捻度无法使纤维产生形变，造成假捻效果不良，丝条未能有效 地取向、结晶，无定形区取向低，染料分子容易进入，因此丝条具有较高的染色深 度；当变形热箱温度过偏高时，减弱了大分子间的结合力，使加捻丝的形变应力变 小，有利于提高强度和弹性；但温度过高时，大分子链间发生滑移，形成粘结，产 生紧点。 由于超细纤维单丝纤度低，纤维比表面积大，热箱对丝条的传热效率高，此外 由于加工速度较低，丝条的热箱内停留时间较长。因此变形箱温度不宜选择过高， 否则易造成丝条发脆、粘结现象。 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线)第二章超细纤维生产技术研究 2 4 3 3 2 不同品种传热效果比较 现考虑单因素影响变形热箱对丝条的传热效果，即单位重量丝条的表面积。 设d t ya 单丝纤度为m l ，丝条半径为r 1 ，传热效果用al 表示，密度为p ； 设d t y b 单丝纤度为m 2 ，丝条半径为r 2 传热效果用a2 表示，密度为p ； 丝条相对传热效果用y 表示， 则y = ( * 2 r l + l ) ( * 2 r 2 + l ) = ( m 2 7 m 1 ) 0 5 以8 3 7 2 传热效果为l ，则各品种相对传热效果y 如下： 表2 2 2 生产过程中不同规格纤维相对传热效果对比 单丝纤度变形热箱加工速度热箱内停留相对导热 规格 d r e x 温度 时间( s ) 效果y 8 3 7 2 1 1 51 9 07 2 0o 2 11 5 6 1 4 4 o 3 91 8 05 0 00 31 7 2 1 1 0 1 9 2 0 5 71 9 06 0 00 2 51 4 2 1 6 7 2 8 8o 5 81 8 55 5 0o2 71 4 l 8 3 1 4 4o 5 8 1 8 0 6 0 0o 2 5 14 7 从上表可以看出，仅从超细纤维的比表面积来看，其传热效果高于常规产品。 2 4 3 3 3 变形热箱温度对假捻张力的影响 生产1 1 0 1 9 2 产品时，变形热箱温度对加捻张力影响程度进行了试验。结果 如下： 表2 2 3 热箱温度对丝条假捻张力的影响 项目单位数值 变形温度 1 7 01 8 01 9 02 0 0 加捻张力 c n2 92 72 42 l 解捻张力 c n2 11 81 71 5 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线) 第二章超细纤维生产技术研究 图22 4 热箱温度对丝条假捻张力的影响 从图2 2 4 可知，当变形热箱温度上升时，丝条的加捻张力和解捻张力都有所下降， 但幅度较小。主要原因是当温度升高时，丝条的刚减小、塑性增加，易于形变。但 这种温度升高的幅度有限，丝条本身温度在0 2 - 0 3 秒内很难得到大幅度的温升， 丝条更无法达到粘流态，因此热箱温度的变化对丝条加捻张力影响不大。上图是单 丝纤度在0 5 7 d t e x 时张力变化曲线图，对于单位质量比表面积较小的纤维而言， 影响幅度将进一步减弱。在生产过程中，一般不使用调节热箱温度的方法来控制丝 条张力以及生产过程的平稳性，更多地是为了改善丝条膨松状况。 综合以上各种因素，在生产5 6 1 4 4 时变形热箱选择了1 8 0 。c ，1 1 0 1 9 2 为1 9 0 ，8 3 1 4 4 为1 8 5 。 2 4 3 4 假捻器组合及参数选择 2 4 3 4 1 假捻器盘组合及型号 f t f l 2 e 3 机台采用三轴叠盘式假捻方式，由于传统陶瓷盘硬度高，表面光滑， 打滑系数高，易产生雪花现象等特点，在后加工时o y 较高，对丝条损伤较大，因 此众多长丝企业已经淘汰了陶瓷盘，使用摩擦扭矩较高的聚氨酯盘( p u 盘) 。p u 盘 一般又分为厚度为6 m m 的小盘和厚度为9 m m 的大盘，由于小盘在加工过程中张力稳 定性差，机台加工速度受到制约，僵丝、毛丝比例明显高于大盘，同时9 m m 的大盘 摩擦面积大，可以产生较高的捻矩，d y 值较低，可产生均匀的卷曲变形，将纱表 面磨损降低到最低程度，因此加弹企业纷纷对小盘进行改造，仪化公司已在f k 6 9 0 0 型和f t f 8 e 3 型加弹机假捻器进行改大盘的试验，取得了圆满成功。“。因此，f t f l 2 e 3 加弹机直接配备9 m m 大盘的假捻器，盘尺寸为5 2 彻9 姗，盘间隙为0 5 舢，盘组 超细旦涤纶长丝j n t 技术研究( p o y d t y 路线) 第= 章超细纤维生产技术研究 合方式可自由选择；由于d 型盘在长期加工过程中张力稳定性不如c 型盘，目前使 用c 型盘的厂家较多。在研制微细纤维时，我们选择了厚度为9 m m 大盘，盘型为c 型，着重对盘组合、盘硬度对微细纤维的影响进行了考察。 表2 2 4 盘硬度及组合状况 盘硬度( 肖氏硬度) 盘组合 8 8 度8 2 度 1 5 1a b 1 6 一lc d 表2 2 5p u 盘对比试验工艺参数 项目单位设定值 加工速度 5 0 0 变形热箱温度 1 8 0 定型热箱温度 1 2 5 拉伸倍数 1 5 0 5 超喂率 0 9 7 5 0 9 8 0 1 0 0 7 压空m p a 0 0 9 表2 2 6 不同盘组合对纤维质量的影响 项目 abcd 断裂伸长2 1 12 1 5 1 9 p 0 1 1 9 4 强度c n d t e x 3 9 5 3 9 8 3 8 23 8 8 卷曲收缩率 8 99 29 49 5 卷曲稳定性 8 6 58 78 72 8 6 9 产品外观a 、c 少量毛丝，b 、d 较好，b 最好 操作难度生头容易生头时易断头逃捻 假捻张力c n1 5 61 5 11 4 21 3 8 染色状况c 、d 产品染色比a 、b 深 从上表可以看出，随着假捻盘数的增加，丝条的解捻张力下降，操作难度增加 超细旦涤纶长丝加工技术研究( p o y d t y 路线) 第二章超细纤维生产技术研究 生头时断头多。主要原因是盘片与丝条多了一次磨摩擦，丝条在盘片上的包角增加， 致使丝条在前进方向上的分速度增加，当丝条离开假捻器时，其速度与第二罗拉速 度差值减少，速度梯度降低，因此解捻张力下降。由于丝条与盘片摩擦次数增加， 对丝条的损伤加大，单丝断裂根数增多，反映在产品的外观上表征为毛丝增多，而 从物理指针上看，d t y 产品断裂伸长下降，丝条强度也略有下降。但是，由于盘片 数目增加，丝条假捻效果得到改善，丝条的假捻数上升，卷曲峰变深，从上表可知， 卜6 1 组合生产的产品卷缩率高于卜5 1 盘组合，并且产品染色略深。 从试验结果来看，盘的硬度对微细纤维产品毛丝状况影响较大，硬度为8 2 度 的明显好于硬度为8 8 度盘生产的产品，主要原因是当盘硬度下降时丝条与盘的摩 擦趋于柔和；同理，使用陶瓷盘比p u 盘生产出d t y 产品毛丝多，也是同样道理。 盘硬度与张力的关系是高硬度高张力，低硬度低张力，因为硬度较低的摩擦盘表面 颗粒握持力比硬度高的盘要好”，如果使用新的硬度高的p u 盘，上机后张力有个 稳定的过程，加工5 6 1 4 4 产品正常张力大约要比刚上机时下降3 - 5 c n ，在加工 1 6 7 2 8 8 时，则要下降9 - 1 2 c n ，稳定时间约为4 小时左右，低硬度盘片在使用过程 中张力下降不明显，大约在2 c n 左右。为了验证盘硬度对毛丝状况影响，我们又在 8 3 1 4 4 品种上进行了试验，结果得出了同样的结论，丝条的假捻张力要略低于8 8 度盘约2 c n 。 经过试验，在综合考虑了产品的外观状况、操作难度、物理指标等多方面因素， 我们选择了盘组合为1 - 5 一l 的组合方式，导入、导出盘采用陶瓷盘，p u 盘硬度为 8 2 肖氏硬度的假捻组合。 2 4 3 4 2d y 的选择 在后加工过程中，d y 选择是否恰当直接影响产品的外观与内在品质，不合适 的d y 将产生产异常的假捻张力。从绝对数值上来看，其值大小与p u 盘的材质、 盘组合等因素有关，为了得到合适的假捻张力，使用陶瓷盘或6 m m 小p u 盘时，d y 比较高。由于微细纤维单丝纤度低，假捻条件不宜过份剧烈，否则将对丝条产生损 伤，影响丝条的品质。一般可根据解捻张力与加捻张力的比值( k 值) ，并结合产品 的外观状况来选择合适的d y 。在加工5 6 1 4 4 时，我们在f t f l 2 e 3 机台上使用9 m m 厚的大盘，盘组合为卜5 一l ，我们将