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二:POY生产(预取向丝)
(一)POY工艺流程:与常规纺丝相似 1.切片纺丝法:
图POY纺丝工艺流程示意图 图无导丝盘卷绕方式流程
1—料斗;2—挤出机;3—过滤
器; 1—喷丝板; 2—冷却吹风筒;3—上油点;4—导丝器 4—静态混合器;5—纺丝箱体;6—卷绕机 5—丝筒;6—摩擦辊;7—丝束
A—喷丝板与上油点距离;B—下纺丝筒长度
聚酯切片→切片料桶(氮气保护)→螺杆挤出机(进料、熔融压缩、计量均化)→弯管→过滤器→纺丝箱体→吹风窗(冷却固化)→给湿上油→甬道→卷绕
高速纺丝的工艺特点:熔体预过滤器、丝束的冷却、上油方式、导丝盘的有无、纺丝卷绕速度、静态混和器
2.直接纺丝法:
聚酯熔体→熔体输送管→过滤器→纺丝箱体→吹风窗→给湿上油→甬道→卷绕 (二)POY工艺控制:
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1.对聚酯质量的要求:
*切片的粉屑:<0.1%;粉屑↑→纺丝喷丝板粘板↑——筛滤除去
*凝胶:聚酯热降解→纺丝断头↑,深色丝(D丝)——聚合时避免氧渗入(高温、氧作用,金属是聚酯降解的催化剂)
*高结晶聚合物:高结晶聚合物→熔点↑→纺丝断头——高过滤、螺杆温度提高 *TiO2: TiO2→聚酯降解催化剂→→→→→→→→→→→→→→ →不溶于三甘醇清洗剂→熔体过滤器滤芯难洗涤→→加入量0.3% *二甘醇:<0.76%;二甘醇↑→聚酯熔点↓、分子量↓、黄光↑ 2.对切片质量要求(干燥): *干燥切片含水率:0.005%;
含水率↑→高速纺丝熔体水解↑(高速纺丝温度=常规纺温度+5~15℃) →气泡丝→毛丝或断头(高速纺丝速度高,使气泡丝毛丝→或断头) →飘丝
*干燥切片特性粘度:0.65±0.1dL/g;
*干燥切片温度:干燥风温度<185℃;干燥时切片的实际温度<160℃保证除去水分;保证 特性粘度不至于下降过大(可采用加大干燥风量和降低干燥风湿度来提高 干燥效率)
3.纺丝温度:280--300℃(纺丝速度高→纺线上拉伸倍数↑→要求熔体流动性好 →纺丝停留时间↓→要求熔体流动性好) 纺丝温度↑→聚合物热分解↑→可纺性↓
纺丝温度↓→熔体流变性和均匀性↓→毛丝、断头↑
螺杆挤出机的加热划分成五区或六区,螺杆进料段(第一、二区)、压缩段(第三区)、计量段(第四、五、六区)。 表不同切片的纺丝温度
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切特性粘度纺丝温度(℃) 最高纺丝毛断可
丝 头 纺
性
片 (dL/g) 一二三四五六区 箱熔体速度
区 区 区 区 区
A 0.64 B 0.69 C 0.92
体 温度
(m/min)
285 290 292 292 292 292 292 291 >6000 290 295 298 298 298 —— 298 295 >6000 295 300 310 310 310
310 304 5600
很无 好 少 无 好 无 无 尚少
好
4.螺杆挤出机出口压力:熔体经预过滤器后的压力>7MPa→减去熔体管道压力损失→保证计量泵前的工作压力>2MPa 5.预过滤器压力: *材质:
粗细海砂(或金刚砂)+金属过滤网 若干层目数不同的金属丝网 烧结金属网
*排列:上层(粗目);中层(细目);底层少量粗目(支撑作用)——过滤好,可防止熔体对细砂的冲击 *影响:新的或经清洗过的过滤器入口压力=过滤器出口压力→过滤时间延长→过滤器前后压差=7 MPa→清洗过滤器 6.组件压力:
*起初压力:高压纺丝40MPa,中压纺丝14--30MPa *终压力:起初压力+7~8MPa→更换组件 7.喷丝孔:
*孔径:0.15—0.3mm,均可纺丝
孔径↓(泵供量不变)→熔体细流剪切速度↑、喷丝速度↑→熔体细流表观粘度↓,喷丝头拉伸比↓→高速纺丝有利
→喷丝板孔堵塞↑→换组件率↑
表高速纺丝成品丝单丝纤度与喷丝孔直径的关系
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单丝纤度(dtex) 喷丝孔直径(mm)
4.4 0.30
3.3 0.27
1.7 0.25
1.1 0.20
*喷丝板孔径、孔数、泵供量对纺丝工艺和成品丝质量的影响比常规纺小:喷丝头拉伸倍数决定纤维性质,而高速纺丝的纺速比常规纺高2—3倍,故喷出速度对上述影响小 *喷丝板孔分布排列:
——条件:喷丝板孔密度小于4.0孔/cm2;喷丝板最小孔距大于4.5mm;喷丝板冷却气流方向4mm宽度内所包含的最多孔数小于10孔;
——设置该条件的原因:高速纺速大于3000m/min,若喷丝孔板排列较密,尽管加大冷却风速,也会造成丝条迎风和背风侧单丝冷却不匀,产生毛丝和断头,条干不匀; 8.冷却吹风条件:
*吹风速度:0.3~0.7m/s(比常规纺高)
风速↑→空气湍动↑→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑
→冷却效果↑(高速纺卷绕张力大,提高风速不会引起丝束摆动) 风速↓→丝条凝固速度↓→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑
风速对预取向丝的双折射、强度、伸长影响小;卷绕性、条干不匀率影响大
*吹风温度:18~25℃,(在15~35℃,风温对丝条张力和成品丝质量几乎不影响;) 但吹风温度波动→丝条条干不匀↑、染色均匀性↓、毛丝↑、断头↑ *相对湿度:65%
相对湿度↑→丝条在纺丝时的静电↓、飘丝↓
→比热容和热容量↑→热吸收量↑→冷却风在吸收同样热量时温升低→冷却吹风温度稳定 →操作条件差、设备锈蚀 *密闭区(无风区):
设置密闭区原因:喷丝板→熔体细流(高分子弹性记忆)→挤出胀大(细流脆弱)→经不起气流冲击 位置:喷丝板下10cm距离内(比常规纺减少一半)
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喷丝板下5~15cm距离内(短纤维)
9.上油:高速纺纺丝张力大,不利于卷绕成型,故丝条提前集束上油,以减少纺丝张力
*方式:油嘴(油嘴上油兼有上油和导丝,省去油盘传动机构,避免油剂外溢、腐蚀机台;但油泵发生故障时,丝束脱油不易发现)
*位置:纺丝吹风窗下(距喷丝板150~170cm)
距离短→冷却不充分→丝束染色不匀、毛丝断头多、不能稳定卷绕 距离长→丝束张力过大→生头操作难、条干不匀、卷装硬 *上油量:0.3~0.5%
上油量↓→纤维表面不能均匀形成油膜→摩擦阻力↑→集束性↓→毛丝↑
10.导丝盘的有无
*导丝盘作用:调节卷绕张力(降低或增加),形成良好卷装
常规纺:纺丝卷绕速度低→丝束张力<正常卷绕张力→设置导丝盘增加卷绕张力 高速纺:纺丝卷绕速度高→丝束张力>正常卷绕张力→设置导丝盘降低卷绕张力
无导丝盘高速纺:纺丝吹风窗下上油→丝束抱成一束→高速行走时与空气摩擦↓→→→丝束张力↓→解决
了无导丝盘卷绕的技术问题 →毛丝↓→断头↓
11.纺丝速度(卷绕速度):3000——3600m/min 纺丝速度↑→>3000m/min→纤维力学性能较好
→1000~2000m/min,产量直线上升→>2500m/min,产量缓慢上升>3000m/min,产量增加微小>3600m/min,产量不再上升 →卷绕机保养费用↑
→卷绕丝取向度↑→剩余拉伸倍数↓→改善了后拉伸条件→防止了较大的加捻张力而造成的毛丝、断头→成品丝均匀性↑
→>4000m/min→取向诱导大量结晶(要避免) 12.高速卷绕成型:
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POY工艺
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