涤纶纤维的生产过程.

第二章涤纶纤维的生产过程1第一节涤纶长丝的生产简述一、涤纶纤维生产发展的历史早在本世纪二十年代，就有人用脂肪和二羧酸缩聚，制得脂肪族聚酯，之后，改用对苯二甲酸和二乙醇缩聚，得到成纤高聚物聚对苯二甲酸乙二酯，经熔体纺丝和后加工之后，制得了性能良好的纤维，由于这种成纤高聚物的分子结构中含有酯基，故称之聚酯纤维，现今所谓“聚酯纤维”原指对苯二甲酸乙二酯含量在85％以上的纤维，我国的商品名称为“涤纶”2涤纶于1953年开始工业化生产，是大品种合成纤维中发展较晚的一种纤维，但由于涤纶纤维优良性能，加上随着石油化学工业的迅速发展，为涤纶生产提供了更加丰富而廉价的原料以及原料合成、连续缩聚、纺丝和后加工技术的进步，为涤纶生产的发展开辟了广阔的前景，涤纶已成为合成纤维中发展速度最快，产量最高的一种重要品种。3以涤纶仿真丝为例，讲述涤纶品种的开发历史与现状。•第一阶段62～68年开发三角形断面的涤纶长丝•第二阶段69～73年阳离子可染涤纶，三异形长丝•第三阶段74～78年应用收缩率不同的混合长丝，制成多角形断面以及超细长丝•第四阶段79～单丝更加细纤化，断面形状多样化，并进一步发展不同纤度混纤法等等4二、涤纶长丝的生产步骤：切片干燥→熔融→纺丝→后加工→成品纺丝：常规纺丝（未拉伸丝）UDY纺丝中速纺丝（未取向丝）MDY高速纺丝（预取向丝）POY超高速纺丝（高取向丝）HOY与FDY后加工：拉伸：FDY，POY变形：假捻变形，空气变形等56三、涤纶长丝的生产工艺路线（一）常规纺丝工艺（UDY—DY—TY）（二）中速纺丝（三）高速纺丝工艺：POY—DTYPOY—DY（四）超高速纺丝（全牵伸工艺）FDY（五）高取向生产工艺7四、涤纶长丝的生产特点五、涤纶长丝的品质指标（补充）1、条干不匀率2、沸水吸收率3、染色均匀性8第二节聚酯切片及其干燥一、切片的聚合二、长丝对切片质量的要求1、特性粘度分子量的简单指数[η]=KMaK-系数（以邻氯苯酚或苯酚四氯乙烷测定时，K取常数1.27*10-4）M-重均分子量a-常数（通常为0.86）2、熔点：指高分子链能自由运动的温度，一般为260℃左右9•端羧基含量端羧基含量高，说明分子量分布宽。可纺性差。•二氧化钛含量切片中加入二氧化钛的目的是为了给切片消光，加入量为0.3%~0.5%，就能起到消光作用。•铁质含铁量高会使纤维发黄，要求小于3ppm。10三、切片的干燥1、干燥的目的：除去水分，提高切片的结晶度和软化点切片中有水分的后果：熔融时易水解，纺丝时易形成起泡，造成断头和毛丝。提高结晶度和软化点，防止切片在螺杆挤压机里软化粘结。11122、工艺条件1）预结晶的温度和时间根据设备条件而定，采用沸腾床预结晶，预结晶温度可高至160～180℃，时间8～15min，采用搅拌式充填预结晶器，温度为120～140℃，时间1～1.5h2）干燥温度干燥风温不宜超过190℃，切片温度不宜超过165℃3）干燥时间与干燥温度、干空气含湿量有关，一般在4h以上4）空气露点露点的定义：空气中的水蒸汽达到饱和时的温度。空气的含湿量愈低，则露点也愈低。干燥空气露点一般须小于-10℃13３、新型干燥设备四、切片的输送方式采用管道气流输送法，有连续式和脉冲式两种方式14第三节常规纺丝常规纺丝是指纺丝速度低于1800m/min以下的纺丝技术，一般纺丝速度在1200m/min左右，拉伸与变形分两步进行，工艺流程长，生产效率低。但常规纺丝的设备投资少，技术容易掌握，易变品种，因此目前在涤纶长丝生产中仍占有相当重要的地位。15一、纺丝（一）纺丝工艺流程常规纺丝工艺流程如下：干燥切片→熔融挤出→混合→计量→过滤→纺丝→冷却成形→上油→卷绕→UDY1、熔融挤出：切片熔融，并产生一定压力2、混合：强化熔体的均匀性3、计量：保证丝条纤度均匀4、过滤：除去杂质，改善熔体的流变性能5、纺丝：形成熔体细流6、冷却成形：熔体细流被冷却介质冷却，凝固成丝条，并逐步细化。7、上油：润滑，增加纤维抱合力，抗静电8、卷绕：卷绕速度即为纺丝速度，卷绕形成为后纺工序服务。16（二）纺丝工艺参数的选择1、熔体温度（Tm）由螺杆和箱体温度来控制调节，一般控制在285～290℃（特性粘度为0.64～0.66）2、螺杆挤出压力6.5～7.5MPa3、泵供量计量泵单位时间内传送熔体的重量Q=DRV/10000K式中：Q-泵供量（g/min）D-成品丝纤度（dtex）R-拉伸倍数V-纺丝速度（m/min）K-纤维收缩系数（1.05-1.10）17泵供量由泵的转数来调整：N=Q/rnc式中：N-计量泵转速（r/min）Q-泵供量（g/min）r-熔体密度（g/立方厘米）n-计量泵效率（一般为98%）c-计量泵容量（立方厘米/r）一般计量泵允许的转速为15-40r/min4、组件压力组件由喷丝板、熔体分配板、熔体过滤材料及其组装套件组成，一般压力为9.8～24.5MPa185、冷却风的温、湿度和风速风温：20-30℃湿度：70％风速：根据品种定，随纤度增加而提高。通常为0.3-0.5m/min风速分布：有直线型，弧型和S型三种。6、卷绕速度影响卷绕丝预取向度的主要因素，卷绕速度越高，预取向度愈高。常规纺丝卷绕速度一般为900-1200m/min7、油轮转速和油剂浓度卷绕丝的上油量决定了成品复丝的含油量。油剂浓度越高，油轮转速越快，上油量越高。19（三）Vc406A型纺丝机的结构和使用特征主要用于涤纶长丝的生产，由螺杆挤出机、箱体、计量泵、纺丝组件，纺丝吹风窗，侧吹风稳压室，甬道和卷绕机等组成作业：1、切片干燥目的是什么？2、简述Vc406A型纺丝机常规纺丝工艺流程。20二、拉伸加捻（一）拉伸的目的UDY的特点：强度低，伸度高，尺寸稳定性差，性质极不稳定，没有直接使用价值。拉伸的目的：通过拉伸和热定形，可使纤维的大分子取向和结晶，从而具备一定的物理机械性能，以满足织造和服用的需要。21（二）拉伸原理和工艺参数的选择•1、卷绕丝的平衡时间和条件刚落筒的卷绕丝不能马上拉伸加捻，必须在一定的温湿度条件下，放置一定的时间，使其内应力减小或消失，结构相对稳定以后再进行拉伸，这个过程称为平衡。平衡时间：8～12h，湿度：75％•22•2、拉伸倍数拉伸倍数会直接一向成品丝的强、伸度和纤度等。拉伸倍数高，成品丝条强度高，伸度低，纤度小，一般控制在3.5到4.2之间。•3、拉伸温度：高于玻璃化温度Tg10～20℃，一般80～90℃•4、拉伸速度：一般在800m/min以上•5、定型目的：通过热定型，可以消除内应力，使拉伸性能稳定，同时还可使丝条进一步结晶，强化其物理性能。可用热板定型，温度：180℃23（三）Vc44SA型拉伸加捻机的结构和使用特征•1、原丝架•2、拉伸机构•3、成型（加捻）机构24三、拉伸丝的假捻变形假捻变形也称弹力丝，是以长丝为原料，利用纤维的热塑性，经过变形和热定型而制得的高度卷曲蓬松的新型纱线。1、假捻变形工艺流程假捻变形法可以分为加捻、热定型、冷却、解捻，（二次定型）等步骤。2、假捻变形原理1）假捻：先加捻，后解捻的过程2）变形：假捻变形的加捻阶段，丝束在加热器中利用分子的热运动消除因加捻而产生的扭曲应力，使加捻变形不可恢复，然后冷却到玻璃化温度以下，把加捻的形变固定下来，虽再解捻，但每根单丝仍保留原来的卷曲形态，这样就可以得到蓬松的弹力丝。25第四节高速纺丝高速纺丝指纺丝速度在3000m/min以上的纺丝方法，纺丝所得的POY丝，比单轨纺的UDY丝取向度高，而与一般拉伸丝相比，取向度低。高速纺丝的优点：1.纺丝卷绕速度高，单机生产能力高2.预取向丝的存放稳定性好3.筒子硬度高，质量大，便于运输。4.可实现拉伸假捻一步法工艺，简化后加工流程。26一、POY生产的工艺过程•1、熔融挤出•2、预过滤•3、熔体分配管道•4、静态混合•5、纺丝组件•6、冷却成形•7、集束上油•8、POY的卷绕27二、预取向丝的变形一般采用拉伸假捻法，即将拉伸和假捻变形加工相结合，在同一台机器一次完成，生产出来的弹力丝称为拉伸变形丝———DTY。拉伸假捻法有内拉伸变形和外拉伸变形两种方法。外拉伸变形，拉伸和变形在两个区域内相继完成。内拉伸变形法，拉伸与变形同时进行。一般采用内拉伸变形法居多。28三、纺丝拉伸一步法FDY•1、低速纺丝，高速卷绕第一拉伸加热辊速度（纺丝速度）约为1000m/min，在两个加热辊间拉伸，第二拉伸加热辊速度3600m/min，然后在速度稍低于第二拉伸加热辊的卷绕头上卷绕。•2、高速纺丝，超高速卷绕第一拉伸加热辊速度（纺丝速度）约为3600m/min，在两个加热辊间拉伸，第二拉伸加热辊速度约5500m/min，然后在速度稍低于第二拉伸加热辊的卷绕头上卷绕。四、拉伸，整经一步法29第五节网络丝和空气变形丝一、网络丝•1、定义：网络丝是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结在一起而呈周期性网络点的长丝。•2、特点：长丝经过网络后，可增加原丝间的抱合力，可在织造厂省掉并丝、加捻、上浆等工序。如果网络点达到一定密度，可直接织造，免去上浆工序，还可改善起毛起球以及合纤的极光效应。30•网络生成原理当合纤长丝在网络器的丝道中通过时，受到与丝条垂直的喷射气流横向撞击，产生与丝平行的涡流。长丝首先开松，随后在网络嘴丝道里通过，中间的单丝得到加速，两边的单丝则进入边缘较弱的气流回流里，丝条发生交络，缠结，产生沿丝条轴线方向的缠结点。31网络度•网络度的定义网络间距的大小和单位长度内的网络结点数称为网络度。•决定网络度的因素网络度主要取决于喷射气流对合纤长丝产生的高频率振动波浪的频率，丝条行走的张力、速度等。•网络丝加工对象DTY，TY，POY，FDY等。32二、空气变形丝•1、特点利用压缩空气喷射处理长丝，使其具有蓬松形及类似短纤纱的某些特征，简称ATY丝。•2、空气变形的原理空气变形主要通过空气变形喷嘴来实现，原丝条进入喷嘴被气流吹开、吹乱，然后在加速送丝管中被加速。离开喷嘴时，丝条进行90度转折，生成大小不同弯度的弧圈。由于超喂而出现一定长度的自由丝段，在丝条发生交缠的同时形成网络。根据对产品的不同要求，在空气变形机中加设割丝刀，使丝条表面产生类似短纤纱的绒毛效果。33空气变形丝的应用•可根据所用原丝的品种和类型得到各种特性的产品，可采用混纤等方法制得具有不同收缩性能、不同染色性能。不同光泽性、不同吸湿性的空气变形丝，还可控制不同的工艺条件和加工方法制得仿纱、仿毛等产品。34第六节差别化长丝定义：什么叫差别化长丝指通过化学或物理改性，使常规纤维的形态结构、组织结构发生变化，提高或改变纤维的物理、化学性能，使常规化纤具有某种特定性能和风格的化纤。主要差别化长丝介绍一、有色长丝二、异形长丝三、阳离子可染聚酯长丝（CDP）四、PBT纤维35五、共混纺丝和混纤丝（一）共混纺丝将两种或两种以上的具有相容性的聚合物混在一起进行熔体纺丝的技术•1、PBT和PET的共混纺丝•2、聚丙稀与聚酯的共混纺丝（二）混纤丝混纤技术是将不同高聚物或同种高聚物，不同性能的长丝在拉伸、拉伸变形、网络或空气变形过程中将它们并列，包芯或交缠混纤的过程。•1、DTY和常规纺变形丝合股混纤制异染丝•2、异收缩丝•3、竹节纺麻丝36第七节涤纶短纤维的生产一、短纤与长丝在生产上的区别涤纶短纤的前纺生产与涤纶长丝UDY生产路线基本相似，纺丝速度一般小于2000m/min。而后加工有很大不同。长丝后加工是将每股复丝丝条在各个锭子上单独处理，短纤维则将许多根丝条并成丝束，集中处理。二、短纤后加工工艺流程集束→拉伸→热定形（紧张）→卷曲→定形（松弛）→切断→打包37二、工艺及设备1、初生纤维的存放和集束存放的目的:刚成形的初生纤维，起结构不太稳定，需一段时间存放平衡使内应力减小和消失，并使卷绕时所上的油剂，得到均匀扩散，从而改善拉伸性能。一般在恒温恒湿下存放8小时以上。什么叫集束：把若干个盛丝筒的丝条合并，集中成工艺规定粗度的大股丝束，以便进行后加工。382、拉伸1）设备：导丝机，拉伸机，加热机2）拉伸工艺：分两级拉伸•①温度：第一