【doc】涤纶有光三叶形FDY生产工艺的探讨

【doc】涤纶有光三叶形FDY生产工艺的探讨 涤纶有光三叶形FDY生产工艺的探讨 经验交流合成纤堆l999年1月 涤纶有光三叶形FDY生产工艺的探讨 糯龇骆杼83o05 T2zo 初步探讨了有光三叶形FDY的生产工艺.结果表明,合理设计Y形喷丝孔尺 寸,选择适宜的纺丝温度,减缓冷却吹风条件,提高上油率及使用金属砂作为过滤 材 料有助于稳定生产及提高纤维的内在质量 关键词:有光三叶形堑兰芝丝里度侧吹风上油率 随着涤纶长丝及其织物新品种的不断开 用有 发,异形长丝的开发前景愈加广阔…. 光三叶形FDY制成的织物闪光性强,悬垂性 能优良,具有较高的实用价值.本文即对本 厂生产的81dtex/36{有光三叶形FDY的生 产工艺做一初步探讨. 1实验 11原料 新疆屯河聚酯有限责任公司生产的有光 聚酯切片,质量指标为:特性粘度0.629dl/g; 熔点25913;端羧基含量328mol/t;水份0 26%;灰份0023%;铁份189ppm;色度L 值6745,a值一406,b值1.91. 12生产及测试设备 预结晶器为BM公司产沸腾床式,OTW 一 150型;干燥塔为BM公司产充填式,OK— TD一8/4型;螺杆挤压机为德国Bammg公 司产,10E8型;预过滤器为德国Barmag公司 产,NSF2型;侧吹风装置由瑞士Luwa公司 产;卷绕头为德国Barn~ag公司产,CW6R一 920/6型及德国产STATIMATM型自动 强伸仪. 13工艺流程及主要工艺参数 湿切片一振动筛一高位料仓一预结晶器 一 干燥塔一螺杆挤压机一预过滤器一熔体分 配管一纺丝箱体一计量泵一组件一侧吹风一 上油轮一第一热辊一第二热辊一网络喷嘴一 一 46一 卷绕. F, 金属砂卿 工,丧丝 预结晶16013;干燥170?;螺杆各区温 度:282,286,288,290,290(?);联苯温度 290?;侧吹风速0.3--035m?SI1;第一热辊 1600m-min(94?);第二热辊4760m- min-1(125?);卷绕速度4700m?min,;网 络压力:0.28MPa. 2结果与讨论 21Y型喷丝孔的设计 生产有光三叶形FDY的喷丝板孔形如 图1所示.为了减轻熔体在喷丝孔中流动的 不稳定性,喷丝孔端部设计成圆弧形[. 图1三叶形喷丝板孔形图 2.11Y形与圆形喷丝孔截面积的关系 如图1所示,可将Y形喷丝孔的三条相 连的狭缝近似地看做三个矩形孔.根据流变 学原理,可推导出熔体通过Y形孔的流量口 为_3_: : AP~ . Ld3 (1)4一矗 式中?P—熔体通过y形孔时的压力 e 第28卷第1期合成纤堆经验交流 降;L一矩形孔长度;d—矩形孔宽度;—熔 体牯度;一喷丝孔长度. 同理推导出熔体通过圆形喷丝孔时的压 力降为: ?P: 128 , r//q~r(2) 71"ac 式中:d一圆形孔直径. 若取Y形孔截面积与圆形孔相等,且小 孔深度及熔体流量均相等,则压力降之比为: 瓮=2d(3)一2一? 通常,矩形孔长宽之比取L/d=2--5,则 zSPy,=3,7.5.由此可知,当Y形孔 与圆形孔截面积相等时,熔体通过Y形孔时 的压力降大于圆形孔.为了达到相同的压力 降,Y形孔的截面积应适当放大. 经过推导可得下式: Sy = (4) 式中:S——y形喷丝孔截面积; s——圆形喷丝孔截面积;——矩形孔长 宽比(=L/d). 2.1.2圆形喷丝孔截面积的设计 设计圆形喷丝孔截面积的实质是确定圆 形孔的直径.孔径的确定要同时考虑剪切速 率及喷丝头拉伸倍数两个因素l4J. 孔径与剪切速率的关系为: : (5)153 式中:——剪切速率(S);Q——泵 供量(g-rainI1);r熔体密度(g?cm); —— 喷丝孔数. 剪切速率影响涤纶丝束的拉伸应力,而 拉伸应力的变化会对热辊间拉伸带来不利影 响.对FDY中速纺丝高倍拉伸工艺路线而 言,剪切速率宜控制在7000--lO000s?. 孔径与喷丝头拉伸倍数的关系为: R,:(6) 式中:R'——喷丝头拉伸倍数;v—— 纺丝速度(m-rain) 通常,喷丝头拉伸倍数宜控制在60, 130之间一. 213实例 以生产81dtex/36f有光三叶形FDY为 例,Y形喷丝孔的尺寸确定如下:圆形喷丝孔 径0025cm;剪切速率9655/s;喷丝头拉伸 88倍;圆形喷丝孔截面积491×10cm2; =25;Y形喷丝孔截面积9.29×10cm2;I =0027cm;d:0.0llcm. 2.14Y彤喷丝孔长度的设计 对圆形喷丝孔而言,喷丝孔长径比越大, 越有利于松弛过程的完成,从而使弹性表现 的程度减小,避免发生挤出不稳定现象,有利 于纺丝过程颐利进行H.长径比通常取1 , 4.喷丝孔长度越大,加工难度越大,制造 费用亦越高.在设计Y形孔长度时,可先计 算出Y形孔的当量直径,然后选定长径比即 可得Y形孔长度. 以上述Y形孔截面积为9.29×10cm 为例,当量直径为0.034cm,取长径比为3, 可得Y形孔长度为010cm. 2.15Y形孔在喷丝板上的排列 Y形喷丝孔的三条狭缝,应有一条背向 喷丝板中心,便于冷却风穿人板的中心部位, 使内外层丝条冷却均匀一致. 216异彤度 表征异形丝质量高低的一个重要指标是 异形度.除纺丝温度等工艺条件对异形度有 一 定影响外L5J,主要取决于Y形孔的尺寸设 计合理与否按前述过程设计出Y形孔尺 寸为0.27×011×10mm.按此尺寸加工 出喷丝板经使用后可纺性良好,生产出 异形丝经异形度为43%. 22上油率 因无nO2附着在纤维表面,有光丝表面 相对较为平滑,不易吸附油剂l6j.若要保证 卷绕丝的上油率及后加工性能,需适当提高 一 47— 经验交流合成纤维1999年1月 油剂浓度或油轮转速.此外,三叶形丝比表 面积远大于圆形丝,这可从两者周长之比得 出. ==20025.48(倍)圆形周长一×一.,l口 若有光三叶形丝采用圆形丝上油工艺, 则必然使丝表面上油不足,抱合力弱,毛丝严 重,易缠辊断头.另一方面,比表面积越大, 纺丝时与空气的摩擦阻力越大,宏观表现出 纺丝张力越大,因而易产生毛丝,断头. 若圆形丝上油率为07%,则三叶形丝上油 率宜控制在1.5,17%.实践表明,适当提 高上油率,司减少毛丝,提高纺丝稳定性(见 表1). 表1上油率对毛丝的影响 油浓油轮转建上油率总筒数毛墼降等降等比扫 (%)(rfm1)(%)(个)筒数(个)(t) 2608 10——了_10"15254730 14281314041210520 1432149154050325 从表1可以看出,随油浓或油轮转速的 提高,上油率增加,同时毛丝降等比例降低, 提高了定长一等品率并利于后道织造工序. 2.3侧吹风 与圆形截面纤维相比,异形丝具有更大 的比表面积,以81dtex/36f为例,两者分别 为2011和3713cl112/旦,因而异形丝易于散 热,冷却速度变快,凝固点明显上移;同时 丝条的表层和内层温度梯度增大,丝条可能 受到表层的拉伸应力的局部集中而产生裂痕 和线密度不匀,影响后加工性能J.因此在 加工异形丝时,应适当缓和冷却条件,即降低 侧吹风速,提高侧吹风温度.但若冷却得太 慢,会由于熔体细流表面张力的作用,有使异 形丝截面变为圆形的趋势,故侧吹风速不能 降得太低…i.同时要避免发生卷绕间风向 纺丝间"倒灌"并干扰侧吹风的现象,减少丝 条在甬道内的抖动,提高丝条的染色均匀性. 在纺制81dtex/36f有光三叶形FDY时,选择 风速在0.3,0.35m/s,风温23?1?,RH65 — 48一 ?3%,可纺性及产品物理指标均较佳. 24过滤材料 熔体中的杂质及微粒对纺制异形丝非常 不利.含杂高,粒径大极易造成在纺丝过程 中出现毛丝,飘丝及断头,严重影响可纺性. 因此在纺制异形丝时必须加强对熔体的过滤 性能.目前使用较多的过滤材料为海砂,盒 刚砂等.为了进一步提高对熔体的过滤性 能,选择金属砂作为过滤材料.金属砂的不 定形多孔构造,使其具有高空隙率,过滤面积 (比表面积)增大,增强了对异物的捕捉能力, 从而使组件过滤性能太大提高;另一方面,金 属砂具有尖锐的端缘,可使其对捕捉到的异 物具有较高的保持力.据报道,这种构造还 能对不可过滤的胶状凝聚粒子有分割作用, 使这些凝聚粒子变小,变细,从而提高熔体的 可纺性能.金属砂组件升压速率较慢,使用 周期比海砂组件延长一倍以上. 2.5纺丝温度 有光切片熔融后,其熔体易在喷丝孔壁 上产生滑移,流动不稳定,熔融效果差J. 需通过提高熔体温度来强化混炼效果,减少 不规则流动,提高熔体的流变性能.但若温 度过高,会使聚合物发生热氧化降解,形成凝 胶,使弹性积累,可纺性变差.此外,影响异 形度的工艺条件主要包括熔体温度,泵供量 及冷却吹风条件的变化等7J,其中以熔体温 度对异形度的影响最为显着.在制定纺丝温 度时要综合考虑可纺性及异形度两个因素. 控制熔体温度在286--288?范围内,可纺性 及异形度均较好. 2.6产品质量指标 通过不断优化工艺参数加工的81dtex/ 36f有光三叶形FDY,其物理指标见表2. 表28l~ox/34f有光三叶形FDY质量指标 {下转第52页) 经验交流 剂,但实测调配油中细菌个数为527880个/ ml,大约是常温脱盐水中细菌个数的9倍. 这一结果:对大量的细菌来说,防腐剂无 法阻止其繁殖.而当脱盐水加热至80C以 后,水中的细菌数锐减到<1个/ml;用此水 调配成6%浓度的油剂中细菌数量也是<1 个/m],说明这种调配油中细菌数量比脱盐 水中的细菌数量没有增加.防腐剂有效地起 到了防腐作用. 4.结论 合成纤维1999年1月 上生产的切片不仅可改善其可纺性.也能满 足微细纤维生产的要求. 2通过工艺与设备的调整,如增加过滤 砂的细度,适当增加纺丝油剂浓度,降低侧吹 风速,调整单体抽吸风量及适当提高卷绕超 喂和接触压力,可在常规设备上生产出微细 纤维,并能达到较高的满卷率. 3脱盐水中的细菌是产生油剂腐败现 象的主要原因.通过将脱盐水加热至8O? 以上,达到杀死细菌的目的,能有效地杜绝油 剂腐败现象的发生 1.通过调节聚合原料配比,在原有设备 ANEXPLORATIONONP0LYMERIZINGANDSPINNING PR0CESS0FNYLON6MICROFILAMENT MouYongqiangYangJianehunLiWenyingWangDeguangYuZhonglan tHuarun"lLM.iYbntaiC1 Abslrrt ThroughProc~singadjustmentandequipmentn~3ification,nylonmicrofilamentswith09-- 10dpfwereSUC— C~',sfullyproducedoglthenormalPOYspinninglineim~x3nedfromNOt'Ltdofha]yIn1his paperproductionex pe,Aence.swereinlroducedinthere*pec~【】 fpol~arJeriaingandspinning.cess,eqnipmontsaswe?asmtd[m~gN treatmentofnningfinic--.h 羊羊米羊羊米睾米羊景米羊羊米睾米带米米羊米米米羊羊羊羊{j}羊羊羊皋米米羊米米米米米米 (~-4t4g48页)5.选择纺丝温度在286,288?之间有 3结论 1合理设计Y形喷丝孔尺寸,可提高可 纺性及丝条异形度. 2提高异形丝上油率至1.5%,有利于 减少毛丝及断头,便于后道织造工序. 3适当降低侧吹风速并升高风温有利 于制取内在质量优异的异形丝. 4使用金属砂作为过滤材料,可强化对 熔体的过滤性能,从而提高熔体的可纺性,延 长组件的使用周期. 利于可纺性及异形度的提高. 参考文献 [1]幸允成徐心华等着涤纶长丝生产(第二版).中国纺 织出版社.1995:506,507 [2]李明伟,王成扬等合成纤维工业1997,20(5):14- l5 [3]魏大昌着.化纤机械设计原理,纺织工业出版村 1984:I53,155 [4]康江卫魏志和等合成技术厦应用1997.12f3):52 , 54 [5陈稀等合成纤维1997.26(5):5,8 [6:钱建华.朱必扬等广东化纤1997,c]1:I,3 [7]辛婷芬陈桂森等台成纤维工业1997,20(2):47-- 49 [8:康江卫.合成技术及应用1997.12(I)~43--46 DISCUSSIONONTHEIECHNIQUEOF11IE LUSTROUSTRILOBALPETFDY KangJiangwei(XinfiangPolyesterFiberlalant) ABSTRACT Inthispaper,thetechniqueofthe]ustroustnlobalPETFDYisdisc,u_~.sedIthasbeenshovmth ateffective li?e21Ntlr~,suchasreasonabledesigningtrliobaispinninghole.raisingmeltterriperaturepr c,t~iy,loweringquenching peinereK~ingOPU%andusingmetallicsa1dfiltermedium,takmforstabilizationofpr~mex xinNandimprove mentoffilament5,~arnqualitywerenecex~a.D' 一 52—