“8”字形涤纶中空纤维生产工艺的探讨.pdf

PDF下载26合成纤维SyntheticFiberinChina2023年第52 卷第7 期“8”字形涤纶中空纤维生产工艺的探讨陈蕾，张桂萍，王亚江，朱跃佳，王晓晖（桐昆集团股份有限公司，浙江桐乡314500)摘要：为进一步提高涤纶中空纤维的异形度及生头成功率，设计了“8”字形的喷丝孔及对称半圆形排布的喷丝板，并对组件组装、纺丝冷却、拉伸、卷绕二次升速等进行工艺优化，结果表明，“8”字形涤纶中空纤维的工艺优化是成功的，通过提高中空异形度的指标值，满足客户新需求的同时，还实现了节能与提效。关键词：涤纶；“8 字形；中空；异形度中图分类号：TQ342.21文献标志码：B文章编号：10 0 1-7 0 54(2 0 2 3)0 7-2 6-0 3伴随合成纤维工业以及科学技术的深入发展，人们对作为第一大合成纤维涤纶的需求总量日益增长。为进一步提高产品的应用价值，公司研发团队经过详细的市场调研、可行性分析后，决定开发高附加值产品“8”字形涤纶中空纤维，其制成的终端面料具有保暖、吸湿、透气等功能，广泛应用于服装、室内装饰、床上用品、医疗用品等领域。1试验1.1原料聚酯熔体，特性黏度(0.6 38 0.0 0 5)dL/g，端羧基含量(444)mol/t，二甘醇质量分数(1.350.0 5)%，二氧化钛质量分数(0.2 2 0.0 2)%。1.2设备聚酯装置：年产40 万t“一头两尾”四釜反应熔体直纺装置。生产设备：德国威特公司148 2 型增压泵，日本TMT公司整套纺丝设备、ATI-I 6 14MR/2 4卷绕成套设备，杭州中孚人工环境工程有限公司KHF-1800A、18 万m风量型环吹风风机。1.3工艺流程聚酯熔体一管道输送一增压泵一熔体冷却器一管道输送一纺丝箱体计量泵一喷丝板一侧吹风冷收稿日期：2 0 2 3-0 1-13修回日期：2 0 2 3-0 6-13作者简介：陈蕾(19 8 7 一），女，浙江桐乡人，硕士研究生，主要从事涤纶长丝企业管理工作。却一油嘴上油一导丝器预网络一第一热辊/导盘一第二热辊/导盘一主网络卷绕成型成品检验一自动流水线打包入库。1.4 工艺参数纺丝生产工艺参数见表1。表1纺丝生产工艺参数项目控制值熔体黏度/(dLgl)0.6380.005管道温度/283.00.5纺丝箱体温度/284.00.5纺丝速度/(mminl)5000侧吹风温度/20.00.5侧吹风速度/(ms)0.900.05GR,速度/(mmin)4.880HR.温度/50GR,速度/(m*min)5030HR.温度/50预网络压力/MPa0.1000.005主网络压力/MPa0.400.012技术改进2.1对喷丝孔的排列进行创新设计喷丝板的设计选型是生产中空纤维的核心与关键。一板两饼DIO组件、喷丝板直径9 5mm为固定条件，喷丝孔孔形的设计及喷丝孔如何排列对纤维及后道织物的风格起着决定性作用。市场上类似于该产品的孔形大多设计为双“C”形，详见图1，产品的中空度、异形度相对较低。经过与下游客户2023,52(7)27陈蕾，张桂萍，形涤纶中空纤维生产工艺的探讨详细沟通，研发人员联合喷丝板厂家，设计了独特的“8”字形喷丝孔，由4个“C”组成，详见图2，喷丝孔的排列设计为对称半圆形三圈排列。聚酯熔体经过特殊设计的喷丝孔挤出后冷却成形，纤维在显微镜分析仪下呈现“8”字形中空截面形状，详见图3。从试制情况来看，喷丝孔出丝状况基本良好，纤维异形度高。C图1双“C”喷丝孔图2 4“”喷丝孔图3“8”字形涤纶中空纤维截面2.2纺丝箱体温度的优化常规涤纶纺丝箱体温度通常设定在2 8 0 2 9 2 之间，但是在高速纺制异形截面纤维时，纺丝箱体温度对纤维异形度有很大的影响。随着纺丝箱体温度的升高，异形度呈下降趋势，因此纺丝箱体温度应控制在相对较低的区间。但是从实际试验中发现，纺丝箱体温度过低会导致熔体流动性变差，出现毛丝、飘丝甚至断丝等异常情况。通过多次试验，最终确定纺丝箱体温度控制在(2 8 41)为最佳。具体试验情况见表2。表2 不同纺丝箱体温度下的试验情况纺丝箱体温度/280284288292异形度/%26292418每天每位断头情况/次4147每天每位毛丝情况/只5269每天每位飘丝情况/次635102.3组件装配工艺的确定组件装配工艺主要涉及过滤砂和过滤网的搭配，搭配的合理性决定了组件的过滤效果、上机压力和丝束质量，因此这一工序非常关键。由于喷丝板特殊、复杂、新颖的设计，组件上机时容易出现初始压力不受控、熔体过滤不充分、组件内出现熔体死角等问题。组件压力过小易导致漏浆、注头、细丝等；组件压力过大则会产生毛丝，甚至造成生产不稳定。因此对组件的装配工艺进行了优化调试，经多次试验，最终确定使用6 0 8 0 目金属砂9 0 g，综合网网孔直径40 m的装配工艺，组件上机压力控制在15 16 MPa为宜，解决了因组件压力过小或过大产生的生产异常，确保了生产的稳定2.4侧吹风速度和温度的控制侧吹风速度和温度的设定对初生纤维的冷却和成形及产品内在质量产生直接影响。“8”字形涤纶中空纤维的孔数相对较少，纤度相对较粗，侧吹风速度过小或温度过高，丝束冷却速度缓慢，熔体细流未及时固化，单丝截面变形，两个空腔变小，导致纤维异形度下降。提高侧吹风速度，可以加快纤维在形变区固化，保证纤维截面较高的异形度。降低侧吹风温度与提高侧吹风速度效果接近，随着温度的降低，初生丝冷却效果变好，纤维截面规整度、异形度提高。综合侧吹风速度和温度的影响，在风湿为(7 515)%的稳定条件下，经过进一步生产调试，设定侧吹风速度0.8 5m/s、温度2 0.0，纤维截面规整，异形度高，生产过程中飘丝少2.5卷绕关键工艺的设定根据客户对“8”字形涤纶中空纤维的要求，经过生产试验，可通过高速纺丝实现正常生产，满足产品性能要求。为了达到较高的取向度，纺丝速度需要达到50 0 0 m/min以上，故选择在全拉伸丝(FDY)生产设备上开发。原装的FDY生产设备配套有CR,和CR2两组热辊，CRi含A和B两个热辊，GR含一个热辊和一个没有加热功能的张力调节导盘。生产“8”字形涤纶中空纤维无需过度拉伸定形，故对FDY卷绕设备和丝路进行改造。因为GRi两个热辊是并联控制，在保证张力足够调节的前提下，拆除其中一个热辊，可实现有效节能。此外，虽然产品不需要拉伸定形，但是在完全关闭热辊温度的情况下，丝束在辊上的抖动较为剧烈，因此尝试低温加热热辊，丝束经过低温加热的热辊后，分子链活性增强，降低了卷绕张力，提升了丝束运行的稳定性。经过试验，最终确定最佳工艺：纺丝速度为5000m/min，C R 速度、温度分别为48 8 0 m/min、50，C R 速度、温度分别为50 30 m/min、50，断裂伸长率和产品的特定指标示“圈径”均达到了客HollowFiber28合成纤维SyntheticFiberinChina2023年第52 卷第7 期户的要求。2.6生头工艺的优化因产品的卷绕速度较快，生头成功率相比常规预取向丝(POY)的低。TMT的FDY卷绕设备生头时具有二次升速的功能，在生头时可以设置不同频率的计量泵转速，也就是说在生头时能任意控制泵供量的大小。为了降低消耗，常规品种在生头时设置低于正常生产的计量泵转速，但是“8”字形涤纶中空纤维具有不规则的纤维截面，以及单丝纤度较粗的特点，整个丝束运行张力较不稳定，此办法并不适用，而是通过设置高于正常生产的计量泵转速，进一步提高生头过程中的丝束张力稳定性，从而提高生头成功率。具体见图4。(a)常规产品(r-uu-1)/率转当鲁+121.315.0：1.750.5000卷绕速度/(mmin-)个(b）“8”字形涤纶中空纤维(-uu-1)/率转当鲁125.021.31 7505 000卷绕速度/(mmin-l)图4常规产品和“8”字形涤纶中空纤维生头时计量泵转速的设定3产品技术指标经技术改进后生产的产品主要技术指标见表3。表3产品主要技术指标指标项目检测结果线密度变异系数/%0.27断裂强度/(cNdtex)2.82断裂强度变异系数/%2.11断裂伸长率/%55.70断裂伸长率变异系数/%2.83含油率/%1.25沸水收缩率/%4.204结语本试验对“8”字形涤纶中空纤维的工艺进行了创新，具体如下。(1)通过设计“8”字形喷丝孔及对称半圆形排布的喷丝板，同时对纺丝箱体温度、组件装配、侧吹风速度与温度等生产工艺进行研究探索，形成了一套最佳工艺，有针对性地解决了纤维截面特殊性带来的丝路运行不稳定、产品指标性能不达标、生产消耗高等问题。(2)利用TMT卷绕设备二次升速的功能，在生头过程设置高于正常生产的计量泵转速，通过提高张力来提升丝束运行的稳定性，进一步提高了生头成功率。参考文献1张逢书，王乾琛，吴金亮，等.2 2 2 dtex/30f“8”字形涤纶高取向丝的开发J.合成纤维,2 0 2 1,50(6):10-13.Discussion on the Production Technology of ge Production Technology of g Shaped PolyesterCHEN Lei,ZHANG Gui-ping,WANG Ya-jiang,ZHU Yue-jia,WANG Xiao-hui(Tongkun Group Co.,Ltd.,Tongxiang 314500,Zhejiang,China)Abstract:In order to further improve the profile of polyester hollow fibers and the success rate of head gen-eration,g shaped spinneret holes and symmetrical semi-circular spinneret were designed,and the pro-cesses of component assembly,spinning cooling,drawing and secondary speed raising were optimized.Theresults show that the process optimization of 8 shaped polyester hollow fibers is successful.By improvingthe index value of hollow profile degree,it can meet the new needs of customers and realize energy savingand efficiency improvement.Key words:polyester fiber,8 shaped,hollow,profile degree