概述聚酯长丝POY提高纺速的途径及下游产品品质问题的应对措施.doc

概述滌綸長絲POY提高紡速的途徑及下游產品品質問題的應對措施一、前言目前，滌綸長絲在針織行業的應用中呈穩步上升趨勢，特別是差別化滌綸長絲在針織生產中的應用增長迅速。滌綸長絲在針織行業的用量約為每年 110萬噸以上，主要用在經編、緯編及織襪等生產中，經過測算，經編佔50%，緯編占40%，織襪及企圖占10%。回顧近年來，全球滌綸類纖維得到了極大的增長，特別是滌綸POY系列產品已經成為滌綸長絲中最為重要的中間產品，多數滌綸長絲都先加工成POY原絲後，然後再將其進一步變形加工。POY裝置產能的提高主要取決於紡絲捲繞速度，為了提高POY生產的效率，進一步地降低生產成本，POY紡絲生產速度提高的研究和技術開發早已顯示出其必要性和緊迫性，要較大程度地削減長絲生產成本，可行的辦法之一就是提高紡絲生產速度。國內外廠商對提高滌綸POY紡絲速度的技術開發和應用研究都投人了大量的人力和物力，該項技術已越來越引起業內人士的極大關注。近年來，德國的魯奇吉瑪公司、瑞士的伊文達一費瑟公司等依託自身的技術開發優勢，通過對聚酯的物理改性和化學改性，開展了相關的系列研究工作；美國的杜邦公司與德國的巴馬格公司強強合作，發揮各自的工藝和設備技術開發優勢，通過突破性工藝的研究與設備的改良設計，實現了顯著地提高滌綸POY紡絲速度的目的。在當今合成纖維生產技術向高速化、自動化方向發展的時期提高滌綸POY紡速技術的發展和完善，並實現工業化的推廣應用，具有十分重要的意義。二、提高滌綸POY紡絲速度的途徑1.化學改性所謂化學改性技術是指在聚合過程中採用間位酸或添加第三組分，聚合獲得低結晶速率的化學改性聚酯，使高速紡絲線上纖維的取向和結晶發展得到削減。化學改性的目的是要降低分子鏈之間分子與分子的引力，因此需要更大的應力來獲得同樣的結晶度，這是最早試圖以高速紡生產POY絲採用的一種方法。孟山都申請的一項專利說明了這種方法，添加象季戊四醇這樣的鏈支化劑，PET分子鏈就會被支化。鏈支化劑要在酯化時加入到反應體系中。在相同紡絲速度下，與沒改性的線型PET相比，支化PET的流變行為不同，絲條上的應力也低得多。應用這項技術存在的問題是需要採用特殊的聚合條件。如果鏈支化度過高，拉伸絲的強度會降低，生產能力的提高幅度會減小，絲的性能會變得不均勻。後來魯齊一吉瑪公司的POY的高速紡，其採用的切片中加入10羧基膦酸 (CPA)，以此形成長支化鏈，從而防止了鏈平行排列，同時改變粘彈性，絲條能夠更好地吸收壓力波動，因此生產的纖維更均勻。對於熱和熱氧化降解來說，也有穩定作用。不管是熔融聚合還是固相聚合，反應都較快，表明CPA還具有催化作用。化學改性技術的應用無需對設備進行改造，也不需要添置其它輔助設備，便於在現有的生產裝置上應用，POY紡絲速度可提高至 34OO3800m/min，生產能力增幅可達l3。然而該技術的不足在於提高紡絲速度的幅度有限，難以實現紡速的大幅度提高。此外，由於選用了與常規聚酯不同的單體共聚，聚合工藝和最終產品都與常規聚酯存在差異，特別是產品的性能和應用性能存在差異，這種特殊改性的低結晶聚酯，更容易被理解為一種新的聚酯原料，或一種新的聚酯差別化產品，如具有高收縮、低結晶性能的改性聚酯等。可見，化學改性技術的應用，由於纖維在紡程上因速度提升導致的高取向得不到明顯有效的抑制，加上原料需要特殊的化學改性過程、且最終成品的性能也與常規產品有一定的偏差，所以，德國吉瑪公司、伊文達費瑟等大公司已逐漸將研究重點轉移到聚酯的物理改性技術開發中來。2.物理改性所謂物理改性技術是指採用常規的聚酯原料，通過工藝的改進和混入添加劑等方法，實現提高滌綸POY紡速的目的，其中添加劑所起到的作用與添加劑和聚酯共混的分散有著密切的關係，伊文達費瑟等公司，通過特殊添加劑的開發及應用研究，將POY紡絲速度提升至5000m/min以上，該類添加劑是一些無定型的不飽和脂肪酸或丙烯酸類有機共聚體，添加量一般小於3。吉瑪公司開發MODE5聚酯改性刺嘗試了將滌綸POY的紡絲速度提高50。熔融紡絲時加入添加劑，是將添加劑加到聚合物熔體中。日本帝人公司的專利是加入0.56的含官能團的支鏈結構，這種官能團由碳、氫、氮、氧、硫、磷以及鹵素的取代基構成。專利稱紡絲速度可高達8000m/min。最典型的添加劑是聚甲基丙烯酸酯及其衍生物(分子量1000)。聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)作為一種添加劑，可以在聚合後加到聚合物熔體中制得切片，也可以在擠出機前或在紡絲過程中加入。如果添加劑與PET混合不均勻，就達不到預期的效果，會造成原纖化，從而提高剩餘伸長率及強度損失。阿克佐諾貝爾公司也持有使用聚甲基丙烯酸酯的專利。少量(0.15)醯亞胺化率為5090、部分溶于PET的聚甲基丙烯酸烷基酯與聚合物熔體混合，得到了希望的結果。適宜的添加劑是分子量為530萬甲胺醯亞胺化的PMMA。PET分子量越大，要求醯亞胺化的程度越高，這是由於降低分子鏈間較大的相互作用力需要較高的支化度。液晶聚合物(LCP)也可作為添加劑以獲得更高的紡絲速度，ICI的專利詳細說明了這種方法。ICI的另一項專利是在PET熔融紡絲前，加入 0.110的一種與PET不相容的聚合物，如PE、PP、聚醯胺、聚乙二醇等，這種不相容的聚合物在PET熔體中形成053m的球形粒子，其在擠出時變形，形成微原纖，改變流變性能，這樣即使在高紡絲速度時也能降低分子取向及結晶度。此外，魯奇一吉瑪等公司也有這方面的專利。採用物理改性的方法能較大程度地提高POY的產能。通過物理改性劑來獲得更高紡速的優勢在於纖維生產者不需要在所有新的紡絲線上投資來提高速度。添加劑工藝的負面作用是一旦改變聚合物，就會得到不同的產品，有時還會引起較高的紡絲斷頭率。如果使用未改性聚合物的斷頭水準為0.5/t，則添加改性劑的聚合物的斷頭水準會提高到1/t。3.改變熔融紡絲工藝美國杜邦公司與德國巴瑪格公司合作，共同開發了滌綸POY新的熔融紡絲工藝，該工藝在市場上被稱為Evospeed(速度革命)。該技術能使紡速提高50，達到45004600m/min。這是獲得滌綸POY高速紡最具挑戰性的方法之一。該方法的依據是高速紡過程中70的紡程應力來自于空氣阻力，通過加速側吹風使之與紡程絲束平行來顯著減少長絲與側吹風(驟冷空氣)之間的空氣摩擦。與目前的側吹風工藝(側吹風輕輕地環繞著新生的長絲)相比，新工藝採用的驟冷氣體沿著絲束軸向吹送，最終加速絲束平行方向的紡速。應用的原則為通過加速沿紡程的氣體迅速冷卻長絲。迅速冷卻阻止了取向的顯著發展。為了實現該工藝，在每個噴絲板下方安裝了一個吹風管。驟冷空氣可以是空氣、蒸汽或惰性氣體，沿著在氣動冷卻管上部的絲線徑向吹送。在吹風管的底部，通過減小管徑，使氣體加速可達到1/4或1/2長絲的速度。由於氣流流過截面積氣流速度=冷卻氣體流量(常數)，所以管路錐狀的直徑減小使得氣體速度增加，迫使氣體進入絲束，增強了冷卻效應。由於加速過程應該在空氣或水蒸汽尚未形成湍流時發生，因此錐形的角度至為關鍵。當長絲離開管路時，強度增加並獲得了最終的捲繞速度。該冷卻系統的設計在更廣的速度範圍內使絲的張力保持恒定，因此紡速的提高不會引起長絲的更高取向。產品的特性(如伸長、強度、收縮)與傳統工藝生產的POY相同。通過使用這種氣動的驟冷技術，可以控制紡程應力和纖維的取向、結晶度，生產出的POY在紡速約為45005000m/min時，斷裂伸長為 120。該技術另一個優點為紡制長絲的線密度變異性低。每台紡絲機可紡制單絲纖度為1-4.4dtex的長絲，所生產的絲的斷裂伸長率高於100。專利實施例中，紡速達到4015m/min，制得的POY的斷裂伸長率為123，沸水收縮率為66。這種方法的另一個好處是紡制的POY的纖度變化小，生產的長絲的結晶度和取向度都較低。新的杜邦/巴瑪格公司的Evospeed工藝提高了生產速度的靈活性，具有較高的產品品質。不需任何聚合物改性即可實現生產速度的突破。其關鍵技術為Evospeed冷卻系統可在冷卻過程中檢測並控制長絲的張力。可使生產速度提高50，從而使相應的生產費用減少。該技術提供了更高品質的絲，這意味著在更高的紡織速度下具有更好的紡織品質。現有的標準紡絲機轉變為Evospeed工藝的紡絲機在技術上是可行的。三、下游產品品質問題的應對措施根據相關報導，山東飛泰紡織有限公司生產的滌綸長絲包芯紗織成布後，發現有粗經、錯緯、包覆不嚴和棉結超標等問題，為此，該公司技術人員採取了相應措施，取得了較好效果。現在將該公司的具體措施引用如下供大家參考！該公司主要措施有以下幾方面：1.粗紗撚係數偏大掌握， 粗紗定量不要太輕， 以避免細紗牽伸後的須條運行不穩定， 影響包覆效果。在滿足後加工要求的前提下，細紗撚係數儘量偏大掌握，防止外包纖維剝離露絲。2.滌綸長絲包芯紗生產中無導紗橫動，紗線和芯絲與膠輥、膠圈的摩擦增強，影響成紗條幹。應選用硬度低、彈性好、耐磨性強、不易變形的膠輥。要經常檢查膠圈是否有損壞或龜裂，防止產生粗細不勻或條幹不良現象。3.搖架壓力小或中鐵輥缺油運轉不靈活，易造成包覆不良現象。要逐錠檢查，測試搖架壓力，達到壓力均勻穩定，牽伸有效，檢查修復或淘汰缺油運轉不靈活的中鐵輥。搖架的上銷爪變形，造成中區加壓失效，上銷翹起，上下膠圈纖維牽伸受到影響，出現成紗條幹不勻或有露絲現象。要經常檢查及時修復或更換。4.錠子缺油或損壞，造成跳錠子或細紗管定位損壞；細紗管與錠子運轉不同步，造成紗管晃動，使成紗毛羽增加，影響包覆效果，對外包纖維含量較低或外包纖維靜電較明顯的品種影響更為嚴重。需要經常檢查及時修復或更換。5.防止鋼絲圈掛花產生毛羽紗， 鋼絲圈選配適當並縮短更換週期為 5天以內。6.少數錠位浮游區偏大， 紗條纖維在浮游區發散， 不利於包覆品質。要經常檢查調整。7.防止芯絲退繞張力波動太大， 使得芯絲偏離須條中心，形成包纏紗。8.導絲輪不轉或轉動不靈活及左右擺動，造成長絲喂人狀態不穩定。運轉操作每輪班由專人把關檢查導絲輪回轉情況，及時修復或更換。9.芯絲通道與錠位不對應， 造成芯絲交叉退繞。一根芯絲斷頭後， 相鄰錠位芯絲容易把該芯絲帶人；或因操作不當， 使得兩根芯絲進入同一個錠位，造成雙芯紗。因此要嚴格操作。10.粗紗斜面、 牽伸部位及通道、 膠圈積花等均要清潔到位， 防止飛花短絨附人， 產生紗疵。11.芯絲筒退繞至空筒或芯絲被擋斷而繼續紡紗，沒有發現或發現後沒有及時處理， 造成空芯紗流入客戶手中。擋車工一定要加強責任心，勤巡迴，及時發現，徹底清除不合格紗段。12.細紗對落下的管紗逐只檢查是否有無芯紗、露芯紗、偏芯紗和雙芯紗，發現後清理乾淨。13.絡筒紗線通道一定要保持光潔、無毛刺、無溝槽，斷頭後抬臂抬起一定要及時，防止外包纖維被刮、擦、磨，使得芯絲外露或造成棉結和紗疵。同時絡筒工序要再次對細紗遺漏的無芯紗、露芯紗、偏芯紗和雙芯紗予以有效把關。四、結束語滌綸長絲生產廠家採用聚合物化學改性、熔體的物理改性、改變熔融紡絲工藝等具體方法都可以提高滌綸POY的產量，但所有方法都有其優點和局限性。化學改性和物理改性是本著阻止聚合物分子鏈排在起的原則，做法是使分子鏈帶上支鏈或增加部分不相容聚合物。改變紡絲工藝則是通過改變測吹風的風速風溫和風向來調節溫度分佈，降低絲條的應力，以便在分子鏈明顯取向之前就固化。其中紡絲工藝改性未改變原料，成品絲的特性保持不變。化學改性需要改變聚合條件，這就可能改變聚合物特性和分子量，物理改性中加入添加劑會降低絲的機械強度。熱重分析研究發現