涤纶工业长丝及其生产工艺设备

维普资讯 http://www.cqvip.com １Ｏ　·纺织设备·　纺织机械２００４年第４期　涤纶工业长丝及其生产工艺设备　张丙红　（北京中丽制机化纤工程技术有限公司　１０００２５）　摘要概述涤纶工业长丝的种类、特点及其用途，对比了国产涤纶工业长丝与国外先进产品之间　涤纶工业长丝生产工艺设备要求　的差异，介绍了涤纶工业长丝生产的主要工艺、设备的特点。　关键词１　涤纶工业长丝的种类和应用　涤纶工业长丝根据性能分为普通型（或标准　型）、低收缩型、超低收缩型、高模低收缩型、耐磨型、　抗芯吸型和活化型等，其性能特点和主要用途如　表１。　２　国产涤纶工业长丝与世界先进水平差距　２．１生产规模小　我国涤纶工业长丝生产企业与国外同类公司相　比，生产规模较小，基本在万吨以下，国内引进装置　有一半以上企业涤纶工业长丝生产规模远低于涤纶　工业长丝最低经济规模能力６　０００　ｔ，与世界经济规　模３０　０００　ｔ／ａ有较大差距。近几年，湖北襄樊化纤　厂引进瑞士立达设备，年产量为２　０００　ｔ；上海金山　涤纶工业长丝具有模量高、强度大、伸长小、耐　磨和尺寸稳定性好等优良性能，是产业用纺织品的　理想材料，是一种极有发展前途的新型产业用纤维　材料。２０００年世界聚酯产量２　３３０万ｔ，其中，涤纶　工业长丝为１１３．４万ｔ，占４．８７％。目前正以６％的　引进日本东丽设备，年产量为９　０００　ｔ；开平联信工　业纤维有限公司引进美国联信的设备，年产量为５　０００　ｔ；黑龙江龙涤股份有限公司大规模引进日本东　年增长率快速增长。　表１涤纶工业长丝的性能特点和主要用途　圈时，声＝１４８　ｍｍ；当凸轮转两圈，卷绕筒子旋转三　圈时，声＝１９７．５　ｍｍ；当凸轮转两圈，卷绕筒子旋转　五圈时，声＝１１８．５　ＩＴｌＩｎ。表１为实测的卷绕简直径　（ＩＴｌＩｎ）ｏ　３结束语　从以上分析可以看出，纱线重叠对倍捻机的危　害是较大的，防叠装置已经成为倍捻机的必备装置，　从表１中可以看出，卷绕筒子的实际叠纱直径　与理论计算的叠纱直径基本上是相符的。　只要选择适当的偏心套的偏心量及传动偏心套的传　动比例，就可达到理想的防叠效果。　维普资讯 http://www.cqvip.com 纺织机械２００４年第４期　·纺织设备·ｌｌ　丽设备，年产量为１０　０００　ｔ；浙江海利得新材料股份　有限公司全套引进日本东丽设备，年产量为１５　０００　ｔ。这些厂家引进设备生产的涤纶工业丝质量是一　流的，但因进口设备造价十分昂贵，使我国涤纶工业　丝的发展受到制约。　２．２产品单一　３涤纶工业长丝生产主要工艺　涤纶工业长丝生产通常有一步法和二步法之　分。目前国内进口设备生产涤纶工业长丝基本上都　采用纺丝牵伸卷绕一步法生产，其主要生产工艺流　程如下。　世界涤纶工业丝的主要生产商如Ｋｏｓａ、Ｈｏｎｅｙ—　ｗｅｌｌ、Ａｅｏｒｄｉｓ及Ｈｙｏｓｕｎｙ等不但品种齐全、纤度覆盖　范围广，并拥有自己的高模低缩（ＨＭＬＳ）专利。而　国内企业生产品质单一，远不能满足产业用丝的需　求。尤其与飞速发展的汽车等行业不相适应。据有　关资料介绍，２００１年我国进口涤纶帘布６　３５６　ｔ，　２００２年约进口７　５００　ｔ（以ＨＭＬＳ为主），选用涤纶　３．１工艺流程　连续固相聚合和纺丝拉伸卷绕一步法见图１。　３．２生产工艺对原料的要求　涤纶工业长丝所用原料为高粘度切片，要求其　分子量高且分布特性粘度要求达到Ⅳ≥１．００，热稳　定性好，端羧基含量少，杂质水分含量低的大有光高　粘度切片。高粘度切片通过采用间歇法固相聚合和　帘布有利于提高轮胎产品质量，提高生产效益。同　时对帘布生产企业而言，制造ＨＭＬＳ工业长丝和帘　连续法固相聚合方法制造得到。一般规模在６　０００　ｔ／ａ以上的装置适宜采用连续固相聚合生产方法；生　布经济效益可观，利润空间较大。　２．３产品质量不高　产规模小一些的适合采用间歇固相聚合方法。　３．３对设备的要求　３．３．１挤压熔融　目前国内（除上述五家大企业外）大多数企业涤　纶工业长丝强度低于８．５　ｇ／ｄｔｅｘ，热收缩大于１０％，　且无法做到定长定重，退绕性能、毛丝及抱和性能也　有待于进一步改进。　２．４市场竞争力弱　规模小、产量低，产品单一，质量不稳必将会影　螺杆挤压机在整个工作过程中对切片熔融均　匀，热降解低，熔体粘度损失小，使纺丝制备得到良　好的熔体。　３．３．２熔体输送系统（含熔体管路、纺丝箱体、计量　泵传动）　响产品的竞争能力。　我国涤纶工业长丝生产企业要想缩小与世界先　进水平的差距，就必须全面掌握国外先进的生产工　计量泵前压差≥３０　ＭＰａ。纺丝箱体内熔体管　路中管壁光滑，无死角，易于熔体流动。　３．３．３联苯加热系统　艺，加快生产技术和设备更新改造的步伐。　加热温度均匀，控温精度±０．５℃，各点纺丝温　图１连续固相聚合和纺丝拉伸卷绕一步法示意图　维普资讯 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１２　·纺织设备·　度差异≤１℃。　３．３．４侧吹风装置　吹风均匀，横向吹风速度极差＜±１０％。　３．３．５热牵伸辊　表面温度控制精度≤±１．５℃　４纺丝牵伸卷绕机　以低收缩型品种为例。　４．１产品方案　生产涤纶工业丝：１　１００－－１　６５０　ｄｔｅｘ／１０５－－２１０　Ｆ：　纺丝头数：１６头（４位，４头／位）；　纺丝速度：机械速度：４　０００　ｍ／ａｒｉｎ；　工艺速度：２　６００　ｍ／ａｒｉｎ。　４．２生产能力计算　成品丝以１　１００　ｄｔｅｘ计算：　Ｑ＝　１００００　ｘ　１０００　ｘ　１０００　＝６．２５９　ｔ／ｄ６．２５９　ｔ／ｄｘ３３０　ｄ＝２０６５．７８　ｔ／ａ　成品丝以１　６５０　ｄｔｅｘ计算：　Ｑ＝　１００００　ｘ　１０００　ｘ　１０００　＝９．‘　０２８　ｔ／ｄ９．０２８　ｔ／ｄｘ　３３０　ｄ＝２９７９．５　ｔ／ａ　４．３主要设备特征　４．３．１纺丝机固相缩聚合装置　选用间歇式固相缩聚。经固相缩聚增粘后，再　熔融纺丝。　间歇式固相缩聚，适合规模较小，品种变化频　繁，每批５～７　ｔ，生产出的高粘切片色泽较好，但批　与批间粘度差异较大。　连续式固相缩聚，投资省，占地小，不存在批与　批间的质量差异，反应后的切片直接和挤压机相联　结，不与外界接触，对提高质量有利，但工艺流程复　杂，设备多，还消耗氢气和贵金属的催化剂。适用于　原料来源稳定和生产规模在１５　ｔ／ｄ以上的较大企　业，国外一般在３０　ｔ／ｄ以上。　４．３．２纺丝机　４．３．２．１螺杆挤压机　为保证高粘切片在降解ｇＥ４，的情况下有良好的　流动性，螺杆采用特殊设计，除适当设置混炼头外，　对压缩比、进料段，压缩段，计量段的分配进行合理　选择。　为了减少聚合物的降解和粘度降，螺杆挤压机　纺织机械２００４年第４期　的转速不宜太高，选择最佳转速为１５～４０　ｒ／ｍｉｎ。　电动机功率１３６　ｋＷ。　拖动采用交流异步电动机变频调速。针对工业　长丝粘度大、反压大，故选配加强型齿轮箱。设有压　力上下限报警、上下限停车、螺杆转速超速停车（超　设定１５％）以及超温度上限停止加热功能。　４．３．２．２纺丝箱体　纺丝熔体通过熔体分配管路进入纺丝箱体。在　纺丝箱体内熔化的聚合物通过一个特殊的管道分配　网络，保证熔体以相等的滞留时间输送到每一个纺　丝部分，无死角。由于工业长丝熔体粘度大、压力降　大，故管道的管壁应较厚，以承受较大的压力。　纺丝计量泵的作用是将聚酯熔体增压，连续、准　确地供给纺丝组件以用于纺丝。为保证计量准确，　其传动由永磁同步变频电动机带动，变频器调整频　率控制。纺丝箱由联苯蒸汽加热，控温精度±１℃。　４．３．２．３纺丝组件　工业丝组件因单丝纤度大，孔数较多，采用高压　自封式圆形组件，喷丝板直径为１６０　１ＴＵＴＩ，喷丝孔约　为０．４－－０．８　１ＴＵＴＩ，Ｌ／Ｄ为１．２－－２．０。过高的长径比　不但制造困难，还会引起熔体破裂。　４．３．２．４缓冷装置　工业用长丝由于强度要求高，初生纤维的结构　要求严格，纤维内外均匀一致，在喷丝板下，设置延　迟冷却区，使熔体出喷丝板后３００　１ＴＵＴＩ范围内在２８０　３２０℃的热空气保留一段时间不致于迅速冷却。　方面可使熔体不易产生破裂现象，另一方面可使　熔体大分子缓慢冷却，消除内应力，使纺丝预拉伸在　初生纤维凝固成形前的熔体细流阶段完成，各部位　间取向度均一化，获得取向度低、无结晶结构和拉伸　性能良好的初生纤维。　４．３．２．５冷却吹风装置　采用侧吹风，由于单丝纤度和总纤度大，要求侧　吹风风窗冷却高度长，有效吹风面积需求大，风量　大，侧吹式操作方便。　４．３．３牵伸卷绕机　４．３．３．１上油装置　为减少静电增加丝束抱合，丝束在进入牵伸区　前采用二道油唇式上油，油剂从狭缝流出，丝束紧贴　油唇，可使上油十分充分。油剂通过油剂泵定量输　送。油剂不但可以选择原液，还可以选择乳化液，以　降低油剂使用成本。　４．３．３．２导丝系统　维普资讯 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纺织机械２００４年第４期　丝束经上油后，再经过各种导丝棒稳定通过喂　入辊后进入各牵伸辊。　４．３．３．３热牵伸辊　设有四对不同速度、不同温度的热牵伸辊（见图　２）对初生纤维进行牵伸和热定型。热牵伸辊均为汽　相电感应加热。热牵伸辊直径为１９０　ｍｍ，长度为　３５０　ｍｉＴｔ。在保证辊体高效传热的同时确保热辊上　长向各点温度均匀［（８０±１．５）～（２５０±１．５）℃）］。　通过调整热牵伸辊的速度可以调整纤维的牵伸比，　调整各辊的温度可以得到不同的强度、伸长和热收　缩率的丝束。　考鎏抖　第四对热牵伸辊　２　５８５　ｍ／ｍｉｎ　、Ｉ　Ｉ　／／Ｊ　｝　　２００℃　第三对热牵伸辊　／　２　６００　ｍ／ｍｉｎ　２３５℃　第二对热牵伸辊　１　８００　ｍ／ｍｉｎ　ｌ５Ｏ℃　喂人辊　第一对热牵伸辊　５００　ｍ／ｒａｉｎ　５０８　ｍ／ｒａｉｎ　１ＯＯ℃　ｌ　Ｊ进入卷绕机　图２热牵伸辊排布示意图　４．３．４卷绕成型　牵伸定型后，丝束根据下游产品的需要经过网　络器网络，然后在全自动换筒卷绕头卷绕成型（卷绕　速度≤４　０００　ｍ／ｍｉｎ），卷绕机采用ＢＷＡ８４０型。动　导为２５０　ｍｍ，卷重可达１０　。满筒后经自动换筒　放至原丝筒车上送去分级检验或包装出厂，进行后　续加工。　４．４纺丝工艺及产品物理性能　每４位纺丝牵伸卷绕机选用ｅ０１３５螺杆挤压机。　４．４．１各部件参数（见表２）　４．４．２产品物理性能　产品物理性能见表３。　·纺织设备·　１３　表２各部件参数　工　艺　参　数　＋１３５螺杆　１区２８０℃　２区２９０℃　３区２９２℃　各区温度　４区２９５℃　５区２９５℃　６区２９５℃　挤出头温度　２９０℃　＋１３５螺杆　滤后压力　１０　ＳＰａ　纺丝箱温度　２９０℃　缓冷器　３００℃　联苯锅炉　２９０℃／２９０℃　冷凝罐　２９０℃　组件压力　１５５　ｋ　计量泵转速　２０　ｒ／ｍｉｎ　喂入辊５００　ｒｎ］ｍｉｎ，第１对热牵伸辊　各辊的速度　５０８　ｒｎ］ｍｉｎ、１００℃，第２对热牵伸辊１　与温度　８００　ｍ］ｍｉｎ、１５０℃，第３对热牵伸辊２　６００　ｍ／ｍｉｎ、２３５℃，第４对热牵伸辊２　５８５　ｍ／ｒａｉｎ、２００℃　表３物理性能　物理指标　数值　断裂强度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）　７．４　断裂伸长（％）　１３．９　收缩率（％）（１７７℃，１０　ｒａｉｎ）　８　５　注：ＧＢ／Ｔ　１６６０４—１９９６，我国暂时投有ＨＭＬＳ型国标。　５结束语　５．１涤纶工业长丝产品种类多，性能各异，应用领　域广泛。　５．２通过对生产设备的优化配置，可生产高质量的　高强度型、低收缩型的涤纶工业长丝。并提高产品　的技术水平，降低生产成本。　（上接第５０页）　５．４促进了生产组织观念的转变，适应市场的竞　争，逐步达到先进制造模式的要求。　基于纺机行业的快速发展，有理由相信，ＣＡＤ／　ＣＡＭ及ＦＭＣ等技术的应用将会更加广阔。同样，　由于这些技术的进一步发展，对纺机行业产品的设　计与制造将带来更大的促进。　参考文献　１王贤坤等．机械Ｃ删ＣＡＭ技术、应用与开发．北京：机械　工业出版社，２００１　２王贵明．数控实用技术．北京：机械工业出版社，２０００　３王睿，张小宁等．Ｍａｓｔｅｒｃａｍ８．Ｘ实用培训教程．北京：清　华大学出版社，２００１