螺杆挤压机的纺丝工艺参数_

螺杆挤压机的纺丝工艺参数 北京化工学院 合 纤组 在熔融法纺丝中 , 螺杆挤压机的纺丝工艺参数是否合适 , 对于纤维的质量 、 切片的消耗 以及纤维后加工能否顺利进行均有很大的影 响 。 目前在生产某一规格的纤维时 , 螺杆挤压机 的纺丝工艺参数一般还是凭经验决定的 。 由于螺杆挤压机的纺丝工艺参数较多 , 它们之间的 相互关系又较为复杂 , 因此在生产新规格的纤维时厂往往因为螺杆挤压机的纺丝工艺参数不 够合适 , 造成螺杆的严重环结 , 不但影响了生产计划的完成 , 而且由于价格较贵的切片大量 消耗 , 在经济上损失很大 。 为此 , 本文想从理论和实践相结合的基础上 , 研究螺杆纺丝各项 工艺参数(包括螺杆的几何尺寸 、 流量 、 压力 、 熔体粘度 、 多区温度等)之间的相互关系 , 并在纺制涤纶时 , 对目前最常用的螺杆各工艺参数之间的关系绘成计算图表 , 以葬供有关人 员参考 。 一 、 螺杆挤压过程中的流体流动参数 进入纺丝螺杆的原料一般经过干燥后 , 为具有一定结晶度的 固体颗粒 。 在螺杆的进料段 (图1)固体颗粒被螺杆套筒逐渐加热 , 在理想情况下 , 到紧靠进料段末端 , 固体颗粒表面 开始熔化 , 随着切片推进至压缩段 , 切片进一步熔化 , 原来具有空隙的固体颗粒由于通道变 窄 , 逐渐被压紧 。 在压缩段切片主要被熔融压缩 , 由固体逐渐熔化为流体 。 到压缩段结束 前 , 切片已全部熔化为液体 , 再往前 , 随着流道进一步变窄 , 熔体的速度略有增加 , 同时混 在熔体中的气泡由于前方熔体的压力 , 就向后方逸出 。 在切片全部熔化为流体后(一般可以 认为从计量段算起) , 熔体开始建立起压力 , 随着螺纹的推进作用 , 愈往计量段前端 , 熔体 压力愈大 , 直至计量段出口 , 熔体压力达到最大 。 以后在管道输送 中 , 需要消耗能量 , 压力 又逐渐降够 , 但到计量泵进口 , 熔体还需要保持一定压力 , 以保证能充满计量泵 , 否则将造 成泵供量的不足 。 另一方面 , 由于螺杆的计量段出口与计量段进口的流体压力差 , 便产生熔 体沿着螺槽的逆向流动 , 这就是所谓逆流量 。 但事实上 , 熔体在螺杆中并没有产 生 倒返现 象 , 只不过由于逆向流动的倾向 , 抵消了一部分正流量 , 使螺杆的挤出量减少了 。 因此 , 计 量段 的流量决定了螺杆的挤出量 , 即螺杆的生产能力 。 或许认为 , 螺杆在正常运转下的生产能力 , 可以 由进料管的翻板阀门加以调节 , 其 实 , 这 是不正 确 的 , 因为翻板阀门开得再大 , 进料量还是由计量段的 / 流量决定的 , 要进料再多也是不可能的 。 螺杆的挤出量即计量段的流量 , 可用下述分析方 . 典尹月 、. . . 压肠段 段计全限限 味味今 闷尸 卜闷卜今卜卜闷卜 曰目 目; 又 一 、 i i i l “ 、匕一 、J J J . . . . .二 , 】,.勺1 1 1 .,r ,、, r1, , , ,-., - 二 , 二 , , , , ,r , 曰卜 卜啼 月, 尸毛闷.、曰曰 / / /才力 力6刀刀 ,刀 法求得计算公式 : 1 . 螺杆流t的 分析计X 螺杆基本尺寸 (见 图2) D 直径 t 节距 , 一般 t = D h 梭高 a 螺旋角 图 2 (1) 正盆1 . 正流t是 由梭的推动作用所产生 。 当螺杆向左旋转 , 其圆周位移为矢IM时(图3 a ) , 根据相对运动原理 , 也可理解为 螺杆不动 , 料对姗杆向右位移为矢盘M 。 这一位移可分解为料在垂直梭的方向分位移 Ms i叻 及平行梭的方向分位移Mc os e , 由于棱的阻档 , 料在垂直校的方向不能运动 , 故实际上料只 能在梭的平行方向滑移了Mc os e , 此即为料对螺杆的相对位移(图3b) 。 而此 时 螺杆的绝 对位移为矢量M , 故料的绝对位移即为料对螺杆的相对位移与螺杆绝 对 位移的矢金和 , 即M co s e + M , 从图3b中得知 , 料的绝对位移即为M sin a , 其方向与梭垂直 。 偏夔剑 _ 时 口, 图 3 根据以上原理 , 当拐杆转一转 , 其圆周位移为介刀时(田3b) , 料在梭的垂直方向位 移为 二Dsi叻 , (在梭的方 向清移T , D e o s6 ) 。 料在螺杆轴向的位移为( 行刀51叨 ) co s e , 此 即为料向前推进的有效位移 。 如螺杆转N 转 , 则其向前推进的有效位移为N 介Dsin s c os e , 若此位移在单位时间内发生 , 则此位移值即 可认为是料的向前推进速度 。 上述速度为紧贴螺槽表面的熔体速度 , 紧贴螺杆套 筒的熔体速度 , 则由于套筒是静止 的 , 向前推进速度趋近于零 。 因熔体速度按等速度梯度分布 , 故其平均速度 : 。= 立竺旦 丝竺竺旦 一 2 螺杆槽的环形面积A为介刀h(图 4 ) 。 向前推进的 正流量为 : 。 _ 。 ._ , _厅ZD Zhsin se os口, r 甘 1, 一J 生 一 J V 乙 图 4 ( 2)逆 流盆 由于螺杆前后熔体压力差造成沿螺槽的返回流t , 该流盆可以用柏努利公式计算 。 对于在扁平型流道中流动后的熔体(图 5) , 该公式可写成 : 卫 二 揭 . 口 二二 昌 渭渭 - - -一岁 ,子洲一 洲洲J ,一洲, 尸尸 户户户 认戈戈勺么匀 图 5 图 6 图 7 尸 = 1 2甲I“ h 2 按上式二棱间熔体后退速度(图 6) 二_ 尸h Z 场 舀 石画 12甲l (Z a ) 上二式中 : P 计量区出口与进口间的压力差 (图5) . 刃熔体粘度 l 螺旋通道总长(图 7) 二 飞石万 一 h 计量区棱高 代入式( Z a ) L 计量区长度 尸 h Z Ph Zsin 6 12于L/ 5 1叨12甲L 二棱之垂直距离为 , D si n 6 (图8)棱高为h 则二棱间的流道面积A为 二Ds i 叨h 。 逆流量 Q Z=“ A = P h Zsin 6 12甲L 一 开Dsi叨h 即Q Z 介D h3 sin28 P 12甲L ( 3 ) 图 8 ( 3)翻流t 由于螺杆前后熔体压力差 , 在棱与套筒之间的缝 隙所产生的渗漏流量 。 渗漏速度u ,仍可用柏努利 公式计算 。 设想把 计量区所有的棱(图 ga )均合并在一起 , 如图g b所 示 , 棱在螺杆轴向的宽度为 e , 由于一般螺朴节距 t 等于螺杆的直径刀 , 故计量区螺杆棱的个数为 L / t 臀 图 9 或 L/D , 梭合并后在轴向的总长度为(L/ D) e , 则通过环形间隙J的渗漏速度 : u , 二 一一“里旦翌一 .一 1 2 甲(L/D) e 螺杆与套筒间隙的环形面积月 为, DJ 渗漏 流量 : 8 3=u , A , =尸a Z P 开D ,J3 12甲(L /D ) e 开D子 1 2甲L e ( 4) 由于一般螺杆的节距等于直径 , 即 t 二 D , 故螺旋角的 正切 (图10) 。 才厂门 。 图 10 ; _。 t D l 匕口= 一二下二= -二尸二丁 = 兀刀万口 兀 介tgs= 1 若将( 4 )式右端乘以,tga(即乘1) , 其值仍不变 , 则 : 渗漏流量Q 3= 汗2D 283tg 8P 12甲L e (5) 螺杆的挤出量为正流量减去逆流量及漏流量 , 即 : Q = Q 、一 Q :一 Q 3 Q = 厅ZD Zsi动eoss 2 N 一 介D h3 sin, 8 12甲L 尸 介ZD ,占3tg口 12甲L e . 尸 ( 6 ) 式中 : O 螺杆流量厘米 “/ 分 螺杆外径厘米 计 量段棱高厘米 口一旋 旋角 , tge= 工 二 井 : , a = : 了 。 。 五乙 。 14 N 螺杆转速转/ 分 夕 熔体粘度公斤 分/厘米 2 L 计 量区长度厘米 尸 摄杆出口压力公斤/ 厘米 , J 螺杆棱与套筒的间隙厘米一般 8 为81 0丝即0 . 00 8 一0 . 01 厘米 e 棱在螺杆轴向的宽度厘米(图 9 ) 对于某一螺杆来说 , 所有几何尺寸均为常数 , 熔体的粘度对某一纤维品种也基本上是一 定的 , 故可将(6 )式简化为 : Q 二 AN 一 (B + C)P (7) 由于漏流量比起逆流量来 , 其值甚小 , 一般漏流量约为逆流量的千分之几 , 在工程计算 上可略去不计 , 故( 7)式简化为: 口二AN 一B P 2 . 犷D40 3犷刀4 0 5螺杆及其在纺制涤纶时 的基本数据: D = 8 厘米 h =0 . 3 5 厘米 6 = =17 “4 0 , 5 1叨 = 0 . 3035 eos口= 0 . 9 5 4 sin 6e o ss= 0 . 2895 L 二7D=7xs=5 6厘米 古=0 . 01厘米 e = 0 . 9 厘米 涤纶熔体粘度在螺杆计量段一般约为2 50。一3。0泊 取粘度, =2750 泊并换称单位 (8) , 厂公斤 秒 1 _ l 侣一气了丁艾一l一 L 洲 帐 J 全丘二全 一1 L 厘米 2 “ n 甘 ,一 n 1 占一, 一八” 一 O 一八O , 。、 lr 工口 = 丽万L 公斤 秒 米 2 = 1 7xl。一 二红址立 . 厘米 Z J 2 750泊 = 4 . 6 7 x 10 一5f e e 全丘 二全. ) L 厘米 , J 3 . 螺杆挤压流最简化公式 : 以犷刀403螺杆纺制涤纶为例 : A 二 甘ZD Z h sin oe o s6 2 (3 . 14) “x (8) 2火0 . 3 5x0 . 2 895 2 = 32 。1 B 二 厅Dh3sinZa 12甲L 3 . 14x8x(0 . 35) 3x (0 . 303 5) 2 12 x4 . 6 7x10 一 x 5 6 = = 3 。 1 6 C = 才2D 23tg6 . _ 12夕L e (3 . 14) Zx (8) Zx (0 . 0 1) 3x 1 3 。 1 4 12x4 . 67x1 0 一x 5 6x0 . 9 = 0 . 0071 C/B = 0 . 00 71 3 。 16 二 0 . 00225 故C可略去不计 则O = 32 . IN一3 . 16尸厘米“/分 若螺杆挤压的重量流量G按公斤/ 时计算 , 则 : ( 9) G = 旦粤井乒丝 = - 空共 二 孕迎 目 一。 . 。72。公斤/时 IUUUIU UU 式中 :r 涤纶熔体重度 r 二1 . 1 9 一1 . 2 2克/厘米 “ 一般取 r =1 . 2克/厘米 3 G = 0 . 0 7 2Q=0 . 072 x 3 2 . IN一0 . 07 2 X3 . 1 6P 或 G = 2 . 3 1N 一 0 . 22 8 尸公斤/ 时 式中N与P的单位仍与前同 。 将(10 )式绘成算图 , 见图 n右边部分 。 (10) 4 . 姗杆转速 与计t系转速的配合 螺杆挤压的正流量一般大于计量泵的流t , 由于螺杆出口前方物送管道的阻力所造成的 反压力 , 产生逆流量 。 正逆流蚤抵 消后 , 螺杆排出的实际流t必须正好等于计盘泵吸入的流 量 。 如果前者大于后者 , 螺杆出口处熔体的压力就会升高 , 结果使逆流t 增大 , 螺杆排出的 实际流量减少 , 直 至螺杆与计量泵的流量达到新的平衡 , 压力升高才会停止并保持稳定 。 娜 杆出口处的压力一般为5 08 0公斤/厘米 2, 因为从螺杆出口到计金泵进口的这段管道 由于摩 攘阻力错消耗很大的压力 , 按计算每米压力损失约为51 0公斤/厘米 2 , 这段管道的长度一般 为 3 米左右 。此 外 , 还必须保证计量泵前有足够的压力 , 根据试验 , 一般计t 泵前的熔体压力须 大于2 0公斤/厘米 2 , 所以螺杆出口处就要保持5 0公斤/ 厘米 , 以上的压力 。 螺杆出口处一般都 装有压力传感器 , 最好根据螺杆出口压力的大小能自动地调节螺杆的转速 , 但有时由于仪表 的关系 , 摄杆的转速仍孺人工调节 。 为此 , 就特别孺要知道在螺杆出口压力一定时 , 计量泵 转速与螺杆转速的配合关系 , 在制订螺杆纺丝工艺参数及螺杆开车时 , 尤其需要简捷的求出 它们之间的关系 。 计量泵流盘可用下式算出 , 如果把它绘成图表 , 与螺杆算图相配合 , 即能 迅速解决上述问题 。 才 计t泵总流t G 二n . P 一 c . rx 60八0 00公斤/时 (1 1) 式中 。 G P只计盆泵总流t , 即等于姗杆重t流t公斤/ 时 P 计t 泵工作只数 。 计t泵转速转/ 分 c 计t泵每转容积厘米 3 , 犷刀40 3 娜杆挤压机所配计金泵一般C = 驳厘米 “ r 熔体重度克/厘米 “: 涤纶 = 1 . 2克/厘米” , 锦纶 r 二1 . 04克/厘米 . , 丙纶 r 二 0 . 795 克/厘米 3 对于涤纶将上述数据代入(11 )式 得 G = 甲 P x 9xl . 2x60/10 00公斤/ 时 (12) 或 G =0 . 64 5甲P公斤/ 时(12 a ) 计t泵工作只数P以4 , 5 , 6代入(1 2 a )式 , 即可给 出计算计量泵总 流量的算图 , 见图 n左边部分 。 可将计量泵总 流量计算图与螺杆挤压流量计算田结合在一起组成联合计算图表 (图11) , 用图解法 迅速求出计量泵转速与螺杆转速的关系 。 图1 0的应用可用下例说明 。 某厂实例 : 开 6 个纺丝部位 , g c . c . 的计量泵 , 其转速为19 . 6转/分 。 按图n中虚线读 得涤纶产盈为7 6公斤/ 时 , 如熔体压力为6 0公斤/ 厘米 2 , 则螺杆转速为3驳转/ 分 。 上述答案同样可用前面所列的计算公式求出 。 此外 , 图1 1还能读出在一定螺杆转速及计 量泵转速下 , 螺杆出口处可能达到的压力以及估算螺杆中熔体的粘度 , 以判断螺杆有关加热 区的温度是否合适 。 6 分分分 t 3= 熔点 + (2 733) t1 +t 。 2 t 。= 才, 一 ( 2 6 ) t 。 才4一 ( 2 5) t 法 = 亡石一(0 2) 才弯= 熔点 + (12一30) t 箱 = 熔点 + (18一30) ; 布生泵转走封,分 如扦出口如杨。俩户 琳 , 图 1 1 图n制订后 , 曾在制定犷D 40 3 螺杆工艺参数及生产实践中进行了使 用及 考核 , 并与 厂刀4 05螺杆几何参数与犷刀4 0 3螺杆相同的运转试验数据等资料进行核对 , 证明按上述方法求 得的算图结果与生产实际情况是颇为符合的 。 例如在厂刀40 5螺杆的机头压力为零时 , 实测螺 杆每转涤纶熔体挤出量为3 8 . 5克左右 , 按(10 )式 , 当尸 = 。时 , 螺杆每转挤 出量 : _ G x 1 0002 . 31x1 000 on尸尸 , , , 、 习= - 二 二- 一二, ,- 一 = = 0 6 . OL兄J/ 千呀J 了V X60 60 一 与实测结果一致 。 当机头在正常运转压力情况下(5 07 0公斤/厘米 2 ) , 图中螺杆转速的最大 误差约为 1 . 成转/分 , 在常用范围内 , 误差一般在托转/分以下 。 当转速很高时 , 上述误差一般为负 值 , 即图中螺杆转速值较实际值稍低 , 而当转速很低时 , 则相反 , 误差一般为正值 , 即图中 螺杆转速值较实际值稍高 。 由于每一机台的不同 以及熔体粘度 , 进料颗粒尺寸 、 温度等有所 不同 , 也会产生一些偏差 。 但总的来说 , 经过在生产实际中的使用或校核 , 该图表提供的数 据作为制订生产工艺的参考还是较为合适的 。 该图表对于厂刀40 3 , 犷刀4 0 4 , 厂D4此等同一规格(小80 )的螺杆均具有普遍的适用 性 。 对于生产锦纶 、 丙纶或对于其他不同类型 的螺杆 , 如F刀40 2及国外进口的各种规格的螺杆 , 用上述方法同样可以制订类似图表 。 二 、 螺杆的热工参数 在解决螺杆的流体及其机械参数以后 , 螺杆各区的温度对于螺杆的正常工作具有更 为重 要的影响 , 首先分析一下原料切片从加料管进入螺杆后的受热情况(图1 2) 。 固体颗粒自进 料后在预热区被套筒壁逐渐加热 , 到达预热段末端紧靠压缩段时达到熔点 , 故这一段中的物 料应该基本上保持固体 , 其温度基本上低于熔点 。 在进入压缩段后 , 切片逐渐熔化 , 物料由 固体转化为液体 , 其温度基本上等于熔 点或在熔点附近 。 在压缩段还没有结束以前 , 物料已 全部转化为液体 。 而在计最段的物料则全部为温度高于熔 点的液体 。 一一、厂一、 乙 - - - l ,。 自二洲 洲 r r r l l l l l州 州州州州州州 1 1 1 1 11 1- - - - - 贫贫产明尸呢,二 r仪仪护气亩, ,以 , , i 气气、嘱 嘱丫 , , f 、; 一 i i i 、J 曰J 卜 魂尸 闷卜尸确尸 . . . 图一2 VD魂03一VD4os螺杆(中80)各加热区位t 为保证在预热段的切片不过早的熔化 , 同时又要使切片在达到压缩段时 , 不致退度过低 而能达到烙点 , 预热段套简壁就必须保持合适的退度 。 如果预热区 的沮度过高 , 切片在未到 达压缩段时就过早的熔化 , 而当固体顺粒熔化为液体时 , 由于原来固体顺粗间的空晾消失 , 熔 化后的液体必然不能充满原来固体顺粒所占据的体积 , 使原来挤紧的固体获拉在达到烙化处 造成松塌现象 。 熔化后的液体由于在娜槽等深处的预热段无法压紧 , 就减弱了往前推进的能 力 , 并随粉抓杆的回转 , 而产生环 流 , 此时后面 尚未熔化的固体切片就有可能进入环流液体 中 , 使其和液体粘结在一起而造成环结 。 相反 , 如预热区 的退度过低 , 以致切片在进入压缩 区后还不能婚化 , 也必然会造成切片在压缩区堵死 。 但在实际生产中 , 产生环结的原因一般 还不是 由于预热区退度过低 , 而往往由于按经验所定的预热区沮度过高所造成 。 所以预热区 的温度必须使固体切片既不应在预热区提前熔化 , 也不应在其达到压缩区时还没 有达 到熔 点 , 而合适的沮度就必须 在这一矛盾 中求得解决 。 为此 , 可用传热学的分析方法来解决这个 问题 。 1 . 套筒对切 片的传热 单位重盆切片从其进入螺杆的温度加热到其熔点所孺之热量为一定值 。 此热公为 Q = G (t, 一to )卡/ 克(13) 中 . G 切片的 比热 , 涤纶切片约为0 . 3 5卡/克 坛 切片的熔点 “C, 对某一牌号的切片 , 其熔点可认为定值 t o 切片进入娜杆的沮度一般可取为5 0 这一热量O必浦通过预热段套简壁的传热来提供 , 根据传热学原理 : Q 二 KAT o r 卡/ 克 (14) 中 : K 切片与套简壁的传热系数卡/厘米 2 “C . 分 A 单位重t切片与套筒接触面积厘米 , / 克 , 对 于 同一规格的切片A为定值 T . 套筒壁对切片的对数平均温度差 “C r 切片在预热段套简内的停留时间分 传热系数K与螺杆的转速有关 , 转速愈快 , 切片与套筒的表面更新愈剧烈 , 传热系数就 愈大 , 根据传热学的经验近似的写成 : K 澎BN (15) 式中B为比例系数 切片在预热段套筒内的停留时间可用下式算出 分 (1 6) N g 一 厂 式中 : V 预热段套筒 内的空腔体积厘米 ”, 对同一型号的螺杆其值为一定值 g 螺杆每转的重量排量克/ 转 下 切片的堆 积重度克/厘米 ”对于涤纶切片一般下/ = 0 . 6 6一。 . 7 c克/ 厘米 “ N 螺杆转速转/分 如果把(15) 、 (16 ) 式的关系代入(14 )式则得 : N g 一 尹 Q 二 KAT袱 二 BNAT . x (B A: , )令 常如 令 = 定值 (1 7) 从(1 7)式可见 , 不必直接测定套筒壁对切片的传热系数K , 而可以用在生产实践中经过 考验而较为成功的数据来推算其他尚未实践过的情况下套筒壁所需要的温度 。 对同一型号螺杆和同一种切片 , 按(17 )式可建立下式 : T哪 = T 。: 夕工9 2 二 定值 (18) (18)式说明预热区套筒 , 切片间的对数平均温差与螺杆的每转排量成正比 , 这一结论 , 实际上已为许多生产工厂的实践所证明 。 在这里 只不过指出了它们近似的定量关系 。 设 : t 套筒壁的温度 t, 切片的熔点 t。切片进入螺杆温度 一般可取为5 0 “C 则套筒壁面对切片的对数平均温度差T , , 可按下式算出(图13) : T 。= (t 一to)一 (t一t万) I n一二上卫丝一 (t 一t万) (1 9) 或T , 二 t盆一50 。一_ t一5 0 舀l匕 J一r盆 (19 a 螺杆每转挤出量 夕(对FD40 3 螺杆) 按(10)式 可由下式算出 。 图 13 G K10 00 =2 3 1 x l夕 0 0 N x 60 6 0 0 228x100 0 . 会上 60 N 奋 = 3 8 . 。一3 . : . 琴 克/ 转 JV (20) 对某一 固定 g 值 , 尸与N成直线关系 , 因此在图n中可绘出螺杆每转挤出量习的线族 (图11中右边部份的辐射线) 。 按图12 , 犷刀40 3 螺杆预热区的平均温度若由一区的温度来代表 。 并根据涤纶试纺时经过 考验而较为成功的资料 : 当切片熔点为2 62 , g c . o . 计量泵转 速为1 7 转/ 分(犷D 40 3 一 犷D4 0 5) 螺杆转速约为34转/分 , 机头压力为 50 7 0 一 公斤/ 厘米 , 螺杆每转排量为3 1 . 8 克/转 , 一区较合适的温度为2 8。 , 按此来推算在其他情况 下 一区的温度 : 先计算在上述情况下 , 套筒对切片的对数平均温度差 : T .1二 t盆一50 2 . 319 书平 一 . 1 一 万 2 62一50 -尸一一-一丈下丁- 下丁- =吕万 。,_ 石U 一O U 乙 . 心19二二二e e 一二二二 乙匕U一 艺幻乙 s o C 若在新情况下 , 螺杆每转排量 为3 0 . 4克 , 求一区的合适温度 。 按(1 5)式 T . , _ g 2 T .1 10二 1二 9 3一 份曰 或 g , 乙、I。,= 一二于一 习1 T . 1= 豪 x 3 “=7, O O T二 二 t叮 一50 In t o 兰红丝 w e tt一t 262一50 _ _ 二一一- . 一 丁- - 二二-一 =了甘 1一不,一OU 二U 一 t: 一262 由上式解出 : t : = 2 7 8 , 即螺杆每转排量为 3 0 . 4克时 , 一区合适沮度为2 7 8 “C。 实际上在求得T .: 后 , 才 , 可按下式算出 : t一50 5 0一te八T. : 1 一e t笔一50 T ., 为在生 产实践 中的应用方便 , 可先假定若干个 tZ , 然后按 (18) 、 (1 9)式算出相应 的 T . 2 及g : , 并将其关系绘于图1 1中(图 n右上方短段辐射线) 。 按上 述机理可知 , 对于某 一 个 g 值 , 必然有其相合适的 t 值 , 因此一区的温度线同样为辐射 线 。 在图 n中分别绘制了 涤纶切片熔点为2 6 2及2 55 oC的一区温度线(内圈辐射线为熔点 262 “C, 外圈辐射线为熔点 2 5 5) 。 对于其他熔点的切片(原液着色切片除外) , 大致可估算如下 : 即熔点相差 1 “C, 一 区温度约相差0 . 6 。 综士所述 , 一区温度对 螺杆的环结有直接影响 , 需要慎重对待 , 特别 是该区温度不宜过高 , 否则切片过早熔化会造成环结阻料 , 该区合适温度可用 上述图解方法 估算求得 。 一 区温度线制订 后 , 结合考虑与一区有关的其他各区温度 (见下述内容) , 曾在制订三 种新规格的纤维工艺参数时作了试用 。 结果 , 按图中参数运转时 , 获得 良好结果 , 而未按图 中参数运转时 , 曾发生轻微环结 。 此外 , 还对曾经纺制过的 , 经过实践证明是合适的二十来 种纤维规格的工艺参数中有代表性的六种与图表值进行了对比 , 结果一区温度最大差异没有 超过2 “C, 因此图表是在一定范围内 , 对生产实践数据进行了概括 。 2 . 螺杆其他各 加热区的温度 (1 ) 螺杆的另一个重要加热区就是压缩区对 (厂刀403一厂刀40 5 )螺杆即相当于三区(图 1 2 ) , 在压缩区一定要保证切片得到充分的熔化 , 在这一 区切片要吸收融化热并提高融化后 的熔体温度 , 故该区 的温度一般可以高些 , 但过高也可能传热到预热区 , 使预热区温度难以 控制或影响预热区温度过高造成环结 。 对(犷D 40 3 一犷D 40 5) 螺杆三区的温度 按经验 : . t3= 熔点 + (2733 o C) (2 2) 熔点较低时 , 上式括号 中应取较大值 , 对于熔点为2 55 oC 26 4 0 0的 切片 , (一般特性粘 度相差不大) , 三 区温度约为29 0左右 , 视熔点高低而定 。 以下讨论均 以(F刀4 0 3FD4 05)螺杆纺制涤纶为例 。 (2 ) 第二加热区位置介于进料段与压缩段之间(参见图1 2 ) , 故该区温度也可介于第1 、 3区之间 , 即 t : 澎 ti+t3 2 (23) (3 ) 冷却区的温度一般在7 0 10 0 , 但有时由于缺水等其他原 因 , 温度会超过too , 该区 温度的升高 , 有引起环结的危险 。 此时 , 根据上述机理 , 可以适当调低一区温度 , 将有 利 于抵消冷却区温度升高的不利影响 , 这是因为整个套筒是一块钢铁 , 所以各区温度在一定 程度上可以相互补偿 , 这一特点在其他相邻各区也可适用 。 (4 ) 第四加热区部分还处于 压缩区 , 而基本上属于计量区 , 为巩固第三加热区熔化加热 的成果 , 该区温度不宜比三区降落太多 。 试验表明 , 计量区温度在28 0 29 0 时 , 虽随温度 升高 , 淡基 含量增加 , 但对总的粘度降解并不显著 , 故决定 , 使熔体具有合适的流动性能 , 因为熔体刚刚从熔点开始升温 , 其停留时间较短(熔体在四 、 五两区共停留半分钟左右) , 故该区对降解还不致有明显的影响 。 该区温度一般可比 三区下降2一6 oC , 即 r4=才s一(2一60 0) (2 4) 熔点较高或三区温度较高时 , 下 降可大些 。 对于熔点在2 5 5以上的切片 , 四区温度约为28 5 左右 , 视熔点高低而定 。 、 (5 ) 第五加热区的温度主要也由熔体的粘度及流动性能决定 , 在第五加热区停留的时间 虽不长 , 但也要考虑尽可能少降解 , 一般该区温度可比第四区下降25 , 熔点高时下降可 大些 , 即 t。=t4一(2一so C) (25) 对于熔点在25 5以上的切片 , 五区温度一般在2 8 0左右 , 视熔点高低而定 。 四 、 五加 热区均处于螺杆的计量区 , 该区的换热属于 熔体的强迫换热 , 故该区温度的高低 , 对以后纺 丝熔体的温度有明显的影响 , 有时为提高纺丝熔体温度 , 用提高四 、 五区温度的办法比提高 箱休温度更为有效和迅速 。 (6 ) 弯管区温度 : 弯管起输送保温作用 。 由于较长的弯管(在弯管中约停留1 . 5分钟左右) 对熔体降解影响较大 , 为尽可能防止降解 , 该区温度不宜太高 , 但也要保证流动性能 , 否则 由于粘度过大 , 到计量泵进 口压力过低 , 会造成泵供量不 足 。 一般弯管区温度可接近 或略低 于纺丝熔体温度 , 一般宜在2 7 52 8 0 “C, 超过28 0 , 降解比较明显 。 更具体的可按熔 点估 计 , 一般比熔点高1 4一2 0 。 即 t弯= 熔点 + (1 4一2 0 oC ) (26) (7 ) 法兰区温度 : 由于法 兰区本身较短 , 对熔体流过不起主要影 响 , 但法兰散热较 大 , 故该区温度也不宜太低 , 一般此区温度介于五区与弯管区之间并靠近五 区 。 t st法 t s + t弯 2 (2 7) 或 t法 = t。一(0一Zo C) (27 a ) (8 ) 箱体温度 : 此区温度直接影响熔体的纺丝成形 , 是纺丝工艺中的重要温度参数 , 但 该区沮度与熔体进入箱体的温度有关 , 也就是与前几区的温度有关 , 熔体在箱体中停留时间 约1一1 . 5分钟左右 , 故箱体对熔体能起一定的加热作用 , 而有时主要起保温均匀作用 , 总而 言之 , 为使熔体达到合适的温度而具有 良好的流动性能但又不致降解过大 , 以利于纺丝顺利 进行 , 减少疵点 。 对于一等品涤纶切片(熔点 2602 6 4 O C , 粘度, 二0 . 6 70 . 7 ) , 在生 产实际中 , 适宜的熔体温度为27 8 OC 以上到28 0 OC 左右 , 不宜超过285 , 否则在箱体 中 降解 显著 。 一般纺丝熔体温度比熔 点高1 4 2 2 。 对于质量较差的切片有时纺丝熔体温度只比熔 点高1 1 一12 “C, 粘度高的切片熔体温度应高些 。 由于箱体温度一般又比纺丝熔体温度要高 , 其高出之值(即在箱体中对熔体加热之程度)应随进入箱体前的熔体温度而 改变 , 该值原则 上可以从0 “0 到十几 。C (约O 12 “C ) , 故箱体温度对熔点而言 , 其高出之值可以有一个较大 的范围 , 约为1 8一3 4 。 即 t箱= 熔点 + (1 5一3 4 oC ) (2 5) 其具体数值视前几 区温度并观察熔体沮度及其流动性能而定 。 对于一等品切片 , 箱体沮 度约为28 52 9 5左右 。 必须指出 , 即使其他纺丝条件完全相 同 , 由子每台机器的不同 和仪表的差异 , 以上各区 的沮度仍可能有较大的差异 。 因此在制订工艺参数以后 , 还必须根据纺丝现场的具体情况 , 对各参数加以适当的调整 。 这样 , 既有基本的原则性估计 , 又对具体情况作适当调整 , 这对 于顺利的生产新规格的纤维是必不可少的 。 三 、 螺杆纺丝工艺参数之间的相互关系 当螺杆转速及机头熔体压力变化 时 , 预热区温度主要是一区温度必须按图n关系进行变 化 , 否 则 , 如各参数均按不利方向变化时 , 螺杆将发生严重环结 , 但有时各参数变化时也可 能使不 利因素互 相抵消 。 如螺杆转速低 , 熔体压力高 , 此时如一区温度又偏高 , 必发生环 结 ; 但如果减低一 区温度或适当降低机头压力 , 有可能避免环结 , 为此 , 对各参数之间 的关 系进行如下探讨 : (1 ) 螺杆每转的排量或进料量 g 对于螺杆的正常运转是一个重要的参数 , 同 时对螺杆进 料段固体颗粒的运动分析提供了基本依据 。 在进 料段 ,