涤纶长丝生产工艺简介

涤纶长丝生产工艺简介1.预结晶切片干燥过程中需要加热到140℃以上，而普通切片的软化点很低，在80℃以下即软化发粘，容易粘结成块堵塞干燥装置或输料管（俗称结块），为了提高切片的软化点，必须提高切片的结晶度，使其软化点达到200℃左右，这样干燥工序才能顺利进行。预结晶采用120～170℃左右的热空气对切片加热，为了防止切片粘结成块（俗称结块），一般采取以下三种方式：1．利用沸腾床等装置，将热空气从下往上吹向切片，使得切片呈现沸腾状，切片粒子之间的位置一直处于快速波动之中，有效防止了切片之间的粘结。一般将这种方式称为BM式。2．利用搅拌装置，对处于预结晶过程中的切片不断搅拌，使得切片粒子之间无法粘结或者粘结后随即被打散。一般将这种方式称为KF式。利用震动装置，使得处于预结晶过程中的切片高频震动，粒子之间的位置快速变化，从而无法相互粘结。一般与BM式结合使用。熔体直纺没有预结晶流程。2．干燥涤纶生产过程中，PET切片需要在290℃左右的高温下熔融，在此高温下，如果切片的含水率达到一定程度（比如100ppm以上），熔体会发生水解现象使得熔体质量下降，从而使纺丝工序难以顺利进行甚至导致成品丝品质下降。将经过脱湿处理的干燥空气（露点降到－20℃以下）加热到160℃左右，从干燥塔底部输送到干燥塔中与切片逆向接触使切片迅速脱水，干空气将水分从干燥塔顶部带出。切片一般在干燥塔中停留4～8小时，当工艺条件（干燥温度、干空气露点、干空气流量、切片在干燥塔中的停留时间）合适时，切片的含水率可以降低到50ppm以下，满足纺丝要求。不同的生产工艺和品种对切片的含水率要求有明显差异：UDY-DT:目标含水率≤100ppmPOY-DTY:目标含水率≤50ppmFDY:目标含水率≤30ppm常规品种含水率可以偏高一点，但是异型丝和细旦、超细旦丝对含水率要求很高，一般要求含水率≤20ppm。切片含水率偏高时，熔融后熔体降解程度大，纺丝工段容易出现毛丝、断头、飘丝等异常现象，丝的强度会降低，断裂伸长率升高。干燥工序分连续干燥和间歇干燥两种方式。连续干燥采用干燥塔（一般需要加上预结晶装置），干燥介质为除湿干空气，采用电加热方式，这种方式干燥效率高，干燥效果好，操作简便可以自动控制，工艺调整方便，是目前普遍采用的干燥方式；间歇干燥采用转鼓装置（无需额外的预结晶装置），加热方式为蒸汽，用抽真空的方式使切片脱水。这种方式干燥效率很低，干燥效果不理想，操作麻烦且多为手动控制方式，工艺调整不方便，除了在一些老式UDY生产线上还有少量存在以外，已经基本被淘汰。目前，随着熔体直接纺技术的成熟，越来越多的厂家采用了熔体直纺技术，采用这项技术，省去了切片造粒、切片包装、切片运输、切片筛选、切片输送、切片干燥、切片熔融等很多过程，因而使生产成本大大降低。3．纺丝纺丝是整个化纤生产中的关键工序，纺丝状况如何，直接影响到“产、质、耗”等生产指标能否顺利完成。纺丝就是将熔融状态下或呈溶液状态下的高聚物纺成丝束的过程。对于切片法纺丝而言还包括了将切片由颗粒状固体熔融成熔体的过程。纺丝设备包括熔体过滤器、纺丝箱体、计量泵、组件（包括海砂或金属砂、过滤网、分配板、喷丝板、组件壳、垫圈等）、侧吹风等。切片法纺丝还应包括螺杆挤压机。其他辅助设备包括组件预热炉、组件分解机、联苯锅炉等。纺丝组件：是纺丝设备中至关重要的部件，不仅是产品规格的决定性因素之一，而且是纺丝能否顺利进行的关键因素，对产品品质也有影响（如毛丝等）。组件中海砂和滤网的规格及其搭配的不同可以形成不同的组件初始压力。组件温度需要保持在280℃～295℃，组件初始压力需要达到90kgf/cm2以上，采用高压纺丝方式时初始压力需要达到200kgf/cm2左右。方形组件（带两块喷丝板）杯形组件（一块喷丝板）当熔体粘度或温度不稳定时，组件压力会出现波动，在熔体直接纺生产线上，组件压力是纺丝工段重点监控的参数之一，聚合上出现的一些波动通常可以从组件压力反映出来。组件压力也是确定组件使用周期的重要依据，当组件压力升高到一定程度（比如200kgf/cm2以上）时，需要及时更换组件，否则组件中的一些精密部件如喷丝板等会在高压下产生变形而损坏。组件压力太低时（如低于80kgf/cm2），纺丝不稳定甚至无法正常生产。组件的组装质量也是化纤生产中需要重点控制的因素之一，组装不好的组件纺丝时容易出现漏浆（或漏料，即熔体从组件缝隙中渗漏出来）、断头、毛丝、注头丝、弯头丝、细丝、粗细丝、飘丝等异常现象。计量泵：决定产品纤度的因素之一，一般通过调整计量泵电机的频率来调整丝束的纤度。计量泵温度需要保持并稳定在280℃以上。箱体：对纺丝组件和计量泵起到加热和保温作用。通常用联苯蒸汽加热，联苯蒸汽通常由外置联苯锅炉提供。也有将联苯液体置于箱体内并采用电加热方式对箱体进行加热和保温的场合，因这种方法加热效果均匀性不理想而且维护不便、安全性低，已经逐步淘汰。箱体温度一般维持在290℃左右。侧吹风：纺丝时从喷丝板吐出的熔体需要从290℃左右的高温冷却到常温凝固成丝束，侧吹风以接近90度的角度吹向丝束使其迅速降温并确保在丝束经过第一道导丝器或油嘴之前完全凝固。如果丝束完全凝固之前接触到导丝器，很容易引起毛丝和断头。此时需要控制的参数有以下三项：a．侧吹风温度：一般控制在20～30℃b．侧吹风湿度：一般控制在70％左右c．侧吹风速度：一般控制在0.3～0.6m/s侧吹风对毛丝状况、断头状况、条干均匀性等物理指标有影响，尤其对条干影响较大。螺杆挤压机：切片法纺丝中必用设备，直接法纺丝则不需要。其功能是将固态的原料加热熔融成液态的熔体并产生合适的挤出压力。加热方式普遍采用电加热方式，一般分为6个加热区单独加热并单独控制加热温度，对涤纶而言从第一个加热区到第六个加热区的温度一般在270℃到295℃左右，其温度调整比较灵活，但最后两个区的温度通常控制在290±5℃这个范围内，因为最后两个区的温度直接影响到通过箱体时熔体的温度。螺杆前面约1/3部分是螺杆的进料和预热段，中间约1/3部分是熔融和压缩段，最后1/3部分是均化和挤出段，具体划分标准根据螺杆型号不同各有差异。挤出压力对计量泵的正常工作有很大影响，如果挤出压力低，计量泵无法准确计量，纺丝时容易出现粗细丝现象从而出现重大质量问题。挤出压力一般在100～170kgf/cm2左右（聚酯）。前两个区的加热温度不宜太高，否则因切片过早熔融而在螺杆的进料区出现环结现象导致切片不能顺利进入螺杆的熔融和压缩段。预过滤器（或熔体过滤器）对熔体进行过滤，初步将颗粒状的固体杂质或凝胶状物质过滤掉，减少组件的过滤负荷，提高组件的使用寿命。过滤器采用电加热或联苯蒸汽加热，滤芯温度必须保持在270℃以上。甬道：丝束从纺丝间到卷绕间的通道。一般要求甬道上下气压压差维持在50Pa左右，如果压差太低或者呈负压差状态，丝束的运行状态会变得不稳定，有时甚至导致毛丝和断头增加、产品条干异常等，用油轮上油时尤其明显。4.卷绕从纺丝工段纺出来的丝束，必须按照一定的速度、一定的方式卷装成丝饼，才能被后道工序正常使用。POY卷绕设备，八头纺，无导丝盘FDY卷绕设备（热辊部分）长丝生产对丝饼卷装成型质量十分讲究，对产品最终质量影响很大。对于纺丝牵伸一步法（FDY）而言，还包括加热和牵伸过程。长丝卷绕成丝饼后一般可以直接供织造用，对于短丝生产而言，不但不需要卷装成丝饼，一般还要将丝束切断成很短的纤维（一般为几公分长），然后再纺成纱线，供后道织造厂使用。随生产工艺不同，卷绕速度差异很大：UDY-DT：1500m/min以下POY：3200m/min左右FDY：4000～5000m/min左右（GR11000～3000m/min；GR24000～5000m/min；VL4000～5000m/min）HOY(超高速纺丝)：6000～7000m/min，目前一般将4000～5000m/min纺速下不经过热辊牵伸生产出来的丝也称为HOY。DTY：属后纺，速度一般在1000m/min以下；ATY：属后纺，速度一般在1000m/min以下；卷绕速度（对FDY而言，主要指GR2速度）对纤维纤度有决定性的影响，一般只能通过调整纺丝计量泵的频率和卷绕速度来调整纤维的纤度。高速卷绕对卷绕设备的精确度和稳定性要求非常高，目前除了UDY－DT设备多为国产设备外，进口设备在卷绕设备市场上一直占据大部分市场。国外常见的卷绕设备厂家有TMT（帝人、村田、东丽）、巴马格（Barmag），国产卷绕设备主要有北化机（北京中丽）、上海经纬等。一条生产线中卷绕头的数量就是锭位数，比如8位、12位、16位、24位等，卷绕头上能同时卷装的丝饼的数量俗称“头”，如：4头、6头、8头、12头、16头等，目前4～8头的卷绕头已经逐步改成8～16头，新设备一般采用12或16头，部分POY卷绕头采用10头。随卷绕头数不同，纺丝方式也相应地称为12头纺、16头纺等等。卷绕头（自动切换）卷绕头数越多，相同产量的产品所需要的成本就越低。根据卷绕头横动方式的不同，可以分为兔子头式卷绕头和拨叉式卷绕头。对于兔子头式卷绕头，每个丝饼有一个单独的兔子头，兔子头横动方式为往复运动，随着这种有规律的往复运动，丝束被整齐地铺开卷绕在筒管上；对于拨叉式卷绕头，每个丝饼需要依靠一个包含多个叶片的拨叉将丝束横向铺开到筒管上。兔子头拨叉卷绕工艺参数：卷绕速度：跟产量和纤度有关的重要参数，一般来说在设备允许的条件下应尽量提高卷绕速度。卷绕角（成型角）：一般在5～7度，用来调整丝饼成型。超喂率（或欠喂率）：2％以下，用来调整卷绕张力。张力：跟卷绕速度和生产品种有关，一般估算方法为：生产品种规格×0.2＝卷绕张力。比如：生产111dtexFDY时卷绕张力约为22克。速度越高，张力应相应提高；纤度越低（或单丝纤度越低），张力应相应提高。张力偏低时，生产不稳定，断头多，张力过高时，丝饼成型太硬，成型变差，甚至无法将丝饼从卷绕头上取下来。对FDY而言，张力分为T1、T2、T3张力，T1张力是油轮（或油嘴）到GR1之间的张力，也称纺丝张力；T2张力是两个热辊之间的张力，也称牵伸张力；T3张力是GR2到卷绕头之间的张力，称为卷绕张力。没有特别说明时，FDY的张力指的是T3张力。卷绕头面压（卷绕头跟丝饼接触的压力）：跟丝饼成型有一定关系，对卷绕稳定性也有影响。网络压力：主网络压力一般在3kgf/cm2左右，预网络压力一般小于1kgf/cm2。部分POY设备不采用网络装置，但是生产多孔细旦丝时需要给丝束加上合适的网络点用来减少断头和毛丝。网络嘴POY丝只可以加上弱网络点，否则后道DTY加工时容易出现染色疵点；FDY预网络也是这样，只可以加上弱网络点，但是FDY主网络一般需要强网络点，以增加丝束的抱合性和退绕织造性能，FDY丝网络点数量一般在10～20个/m。如果需要将丝加工成网络丝（网络点数量达到100个/m以上），则需要在后道对丝进一步加工，前纺生产出来的丝网络点数量十分有限。网络装置除了能改善纺丝状况提高后道退绕织造性能以外，预网络装置还有提高丝束上油均匀性的作用。一般说来，纤度越粗、纺速越快、张力越高，所需要的网络压力越高，反之越低。油嘴频率（或油轮转速）：用来调整丝束的上油量（OPU）。油泵油轮落丝时间：从开始卷绕到满卷结束所用的时间，通过调整落丝时间可以调节每一批丝饼的满卷重量。在落丝时间到来之前因断头或其他原因造成卷绕中断，此时落下来的丝称为小卷，也有的厂家将比较大的小卷称为中卷丝饼（有光异形丝）