第7章短纤维后加工设备
涤纶短纤维后加工操作要点和故障处理
后加工操作要点和故障处理集束一、操作要点1．生头前仔细检查集束架导丝系统各部件的清洁和表面的光洁程度，如有损伤，应予调换。
检查调整张力调整装置的安装角度和中间导丝板与上导丝架上眼镜导丝孔的位置，以便各小股丝束间隔适当、平行整齐地拉向牵伸线。
2．生头前应检查辊道上各桶丝的存放时间。
如果存放时间超过三天，应向丝桶内喷洒油剂，以免丝束过分干燥导致毛丝增多，恶化拉伸性能。
3．检查清除集束架上各部位的毛丝和乱丝。
4．检查牵伸乱丝检测器和张力异常检测器以及尾丝检测器的动作是否灵活和正确，否则应予修理。
5．集束总旦数应该控制在一定范围。
因为如果丝束总旦数波动较大，易使丝束厚薄不一样，会影响牵伸、定型、卷曲和切断的效果，使纤维质量下降。
当24桶中有1桶已经正常了桶时，则应认作整批丝已经后加工结束，应予换批处理。
另一方面工艺也要求集束总旦数不得大于正常总旦数。
6．经过集束的各根丝条张力均匀与否，一方面要影响后加工牵伸定型的均匀性和成品纤维质量的均匀性，另一方面也要影响各丝桶的了桶一致程度，因此应对丝束张力进行控制和调整。
调整方法可根据各丝桶了桶前后顺序或丝桶中残留丝重量，来调整对应丝桶上方张力调整架中间棒上的丝束包角，从而改变丝束张力。
若某丝桶经常提前了桶，说明该丝桶丝束张力嫌小，可增大其张力调整架的丝束包角，反之，若某丝桶的桶脚丝一直较多，说明该桶位丝束张力嫌大，这时可减小其张力调整架的丝束包角。
通过调整，可控制各丝束张力均匀一致，从而防止集束后的大股丝束中出现“荡丝”、“拖尾丝”等现象。
7．按照操作规程进行集束生头，要求剪去丝端硬头，丝条在导丝架各部件上穿丝位置正确，无扭结、交叉现象。
8．正常生产过程中，应加强巡回检查，发现荡丝、吊丝以及丝条缠结时，可采取停车或不停车处理。
当集束架各导丝罗拉上存有毛丝、乱丝时，应及时清除，以免被丝束带入后加工生产线，形成疵点。
9．集束采用整批换桶，一般中途不补加丝束，但如遇特殊情况处理半桶丝时，可补加丝束，应避免打结，而只需将补加丝头嵌入其它丝束之中即可(待卷曲前将未拉伸部分剪去)。
卷曲机工作流程及注意事项
卷曲机工作流程及注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!卷曲机是化纤短纤维后加工生产线上的关键设备，它的主要作用是将拉伸后的丝束进行卷曲，使其具有一定的弹性和蓬松度，从而提高纤维的质量和性能。
聚酯纤维后加工
涤纶短纤
打包机
聚酯长丝拉伸加捻 POY-DT工艺 拉伸加捻流程 拉伸加捻同一机台完成，拉伸为主， 加捻为辅，这种捻度较小的丝称弱捻 丝。织造前常需复捻。 喂入
一段拉伸
卷绕
二段拉伸 热定型
加捻
牵伸加捻流程图
（三）拉伸加捻机 一般双面式，组成：原丝筒子架、拉什装置、加热器和加捻卷绕装置。 我国使用设备：德国Zinser517/2, 日本石川机（16s）,锭数均为156，速度 大于1000m/min，可用于加工40-76dtex的普通丝。
2、工艺 （1）超喂率：变形喷嘴前后速度表征。 超喂提高蓬松性，超喂率提高, 纤度增加,强度下降. 333dtex, 超喂率14.7-30%, 纤度3.9-11.7%, 而强力下降达60%。 ：毛圈过大，松散，均匀性和稳定性变差； 过低：不利于丝条的缠结成圈。 （2）热辊温度和拉伸比：变形热辊温度130-150℃，拉伸比1.51.7 （3）定型温度和时间：定型温度越高(190-230)，丝圈缠结越紧， 变形丝结构稳定性越好，沸水收缩率越低。 （4）加工速度和张力：原丝线密度愈高，加工速度应愈低。一般 500-700m/min. 变形区较低张力有利于开松、卷曲；稳定区控制较低张力，有利于纤维内应 力松弛，提高变形效果。5.5-8.0cN （5）空气压力：提高，有利于丝圈形成，使变形效果增加，600900kPa. （6）给湿量：变形前给水润湿，吸去丝上部分油剂，并起增塑作 用，每喷嘴0.8-1.0L/h.
拉伸倍数及分配 倍数小于自然拉伸比，会有很多未拉伸丝； 倍数达到最大拉伸比，纤维断裂。 一级拉伸倍数大，二级拉伸倍数就小：断裂强度提高，延伸度和下降； 一级拉伸倍数提到一定值，即占总拉伸倍数的90%时，则纤维性能变 差：强度下降，延伸度和沸水收缩率上升 。 一般总拉伸倍数4—4。4，第一级控制85%左右。
利用剑麻废渣提取麻膏和回收短纤维的工艺及设备配套
第34卷第1期2021年1月农业研究与应用AGRICULTURAL RESEARCH AND APPLICATION Vol.34 No.l Jan. 2021陈涛，张小玲，金刚，等.利用剑麻废渣提取麻膏和回收短纤维的工艺及设备配套[J].农业研究与应用，2021, 34 (1) : 87-89.CHEN T, ZHANG XL, JIN G, et al.Process and Equipment for Extracting Sisal Paste and Recovering Short Fiber from Sisal Residue[ J]. Agricultural Research and Application, 2021, 34 (1) : 87-89.利用剑麻废渣提取麻膏和回收短纤维的工艺及设备配套陈涛1,张小玲2,金刚1,黄显雅1,刘明1,覃旭1,吴密1,钟秋汉彳冲(1广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁530001;2广西剑麻集团有限公司，广西南宁530001;3广西西部麻业科技有限公司，广西南宁530001;"南宁市武鸣区东风剑麻机械修理厂，广西南宁530001)摘要：为了提高剑麻加工副产物麻渣的高效资源化了利用，研制出了一套更加高效的从麻渣 中提取麻膏和回收短纤维的工艺。
该方法包括以下操作步骤：将麻渣和短纤维堆放5~10d ；放入麻 渣粉碎机，捶打使麻渣和水从底部网孔流到水池，而短纤维被甩到输送带送入圆型梳麻机梳去杂质 后再经冲水、压干、晒干至含水率13%以下便可入库销售；水池中的麻渣水抽到卧式离心机中将渣 和水分离；分离出来的麻水抽到沉淀池中沉淀12-20 h;沉淀物抽到滤网上凉干或晒干至含水率 18%以下便可装袋入库。
新工艺与传统的方法相比，可使麻膏的提取率提高到1%以上，含量达到 5%以上，提取时间缩短10 d 左右，短纤维的提取率提高到0.2%以上，将有助于提高麻渣作为加工 废弃物的资源化利用效率。
涤纶短纤维后加工工艺与质量控制—集束和拉伸
聚合物结构对应力—应变行为的影响
25
• ④熔纺卷绕丝其它结构因素的影响
• 卷绕丝内含较大的气泡或固体粒子时，
• 卷绕丝内出现裂缝或纤度波动时
可拉伸性↓
• ⑤湿纺冻胶体凝固丝网络结构的影响
• 凝固丝网络骨架越细密
最大拉伸比↑
• 凝固丝的溶胀度↑
最大拉伸比↑
•
可拉伸性先↑后↓
聚丙烯纤维在60℃下拉伸时，密度ρ和熔融热Hc对拉伸比的关系 A—经热处理的试样 b—拉伸前骤冷的试样
34
• （2）强度、拉伸模量和屈 服应力
• 纤维的强度、拉伸模量和 屈服应力随拉伸倍数而↑， 增大速度不同
各种纤维的强度对拉伸倍数R的依赖关系
1—粘胶纤维 2—聚乙烯醇纤维 3—聚甲醛纤维 4—PVA与乙烯基己内酰 5—聚酰胺和聚酯纤维 6—聚丙烯腈纤维 7—乙烯醇与N-乙烯基吡咯烷
(t)
1
2
3
e
E1
e
E2
(1 e t / 2 ) t
3
e
（1）普弹形变1
1=e/E1
• 普弹形变是大分子主链的键角和键长受力后发生形变的反映
• 普弹形变与应力同相位，瞬间发生和瞬间回复
• 普弹形变的弹性模量E1很大，形变量1很小 • 总形变的1%，与时间无关
12
• （2）高弹形变2
2 (t)
初生纤维线密度的影响 线密度↓等效于T ↑ 线密度↑ σ＊↑N ↑，等效于T ↓
29
（三） 拉伸过程中纤维结构与性能的变化
• 1. 拉伸过程中纤维超分子结构的变化 • （1） 取向度的提高 • ①不同取向结构单元
非晶态高聚物的拉伸作用 大尺寸取向
第七章粗纱(1)
n1
n-n1
式中：T1－AB段的稳定捻度； n1－单位时间加捻点传给AB段的捻回； v－须条运动速度； T2－BC段的捻度； n－加捻点的回转速度。 T2· v=n → T2=n/ v
捻陷对最终输出的纱条捻度无影响。
纺纱原理与设备
第七章 粗纱
4、捻陷的危害 B点的摩擦力阻止了捻回的传递 ，顶孔以下（BC段）捻回多，顶 孔以上（AB段）捻回少（比应加 的少20%~30%），故上段粗纱强 力低，易断头。 解决方法：顶孔刻槽或装假捻 器，产生假捻，提高强度。
封闭式加捻机构
第七章 粗纱 纺纱原理与设备
二、粗纱的加捻 （一）加捻的一般概念 1.捻回与捻回角 • 捻回：纱条绕自身轴线回转一周，便获得一个捻回。 • 捻回角：纱条加捻后表面纤维发生倾斜，表面纤维与纱 条轴线的夹角，称为捻回角。
第七章 粗纱
纺纱原理与设备
2.加捻的实质 纱条各截面间产生角位移,纱条表面的纤维 发生倾斜，产生向心压力，使纱条紧密并获得 强力。 3.捻向 S捻、Z捻
第七章 粗纱 纺纱原理与设备
粗纱机YJ1-150A摇架
• 加压：按下手柄，摇架自锁 • 释压：抬起手柄，摇架脱离自锁
第七章 粗纱
纺纱原理与设备
气压摇架（F1/1A）
• 加压：按下手柄，气囊对压力板3作用，杠杆传 递力 • 释压：抬起手柄，传递杆脱离手柄；
第七章 粗纱
纺纱原理与设备
（二）牵伸形式 1、三罗拉双短皮圈 在主牵伸区设置有上、下皮圈，上、下销，隔距 块，集合器等附加元件以加强对纤维运动的控制。 下皮圈工作边易中凹。
•我国
–50-60年代，A系列A453B、A456A A453B型：锭速1000r/min，卷装 φ122×280
短纤维后处理
短纤维后处理一、集束1、集束的目的。
把若干个成丝桶中的丝束通过集束架合并集中组成一定粗细的扁平丝片，以便集中进行拉伸。
2、集束器。
由集束架本体、导丝器、张力检测装置、乱丝检测装置、打结检测装置等组成。
3、集束总线密度。
主要是由拉伸机的拉伸能力和卷曲机中卷曲轮的宽度来决定。
一般为(83~222)*103tex(指拉伸后纤维的总线密度)。
集束后的丝片应该厚薄均匀，各单丝间张力也要求均匀，不能有毛丝、乱丝和缠结丝，并应有序地排列起来，以保证后处理能顺利地进行。
二、拉伸丝束从集束架经过导丝机，浸油槽，牵伸机，油浴槽等，直到紧张热定型机。
1、浸油槽。
浸油槽主要由浴槽箱体、浸渍罗拉、蒸汽蛇管加热系统、油液循环和整流系统等组成。
其主要作用是：调节丝束含油量；给丝束升温以利拉伸；与导丝架相配合，将丝束铺成一定宽度的厚薄均匀的丝片。
2、牵伸机。
牵伸机由牵伸箱、牵引辊、浸渍辊、压辊、毛刷及缠辊自停、润滑油路及压缩空气管等组成。
3、油浴槽。
槽内有两固定挡板，每块挡板上有一凹口，浴槽两边比挡板高。
在固定挡板上方各有一块活动挡板，其宽度比固定挡板凹口处宽度稍小些。
活动挡板上嵌有长条羊毛毡或其他适当的织物。
羊毛毡与凹口形成一条缝隙，丝束可以从缝隙处通过，而油剂大部分被挡住，固液面可升至挡板最高处溢流。
这样可保证丝片在拉伸时完全浸没在油剂中。
4、蒸汽加热箱。
蒸汽加热器由喷嘴(管)部件、上下箱体及机架组成。
箱内有数根蒸汽喷管，管壁有许多对应小孔，使丝束上下两面均能喷到蒸汽，饱和蒸汽经加热成为过热蒸汽后，再进入蒸汽加热箱，冷凝水则从槽箱两端回水管排出。
三、干燥热定型干燥热定型是合成纤维后加工生产中的一个重要工序，它对拉伸、卷曲效果能否稳定可靠以及成品纤维能否符合使用要求起着相当显著的作用。
1、干燥热定型的目的。
干燥的目的是降低纤维的含水率，提高纤维的温度，为热定型创造条件。
热定型的目的是消除纤维拉伸过程中产生的内应力，使大分子发生一定程度的松弛，提高纤维的结晶度，改善纤维的弹性，以及降低纤维的热收缩率，使其尺寸稳定。
三维卷曲中空涤纶短纤维后处理设备松弛热定型机的分析研究_卫铭
三维卷曲中空涤纶短纤维后处理设备松弛热定型机的分析研究卫 铭 苗 彬(郑州纺织机械股份有限公司)摘 要 研究三维卷曲中空涤纶短纤维后处理生产线中松弛热定型机对纤维质量的影响。
通过测试对设备进行评定及改进提高。
关键词 三维卷曲 中空涤纶短纤维 松弛热定型机1 前言近年来差别化纤维发展非常迅速,其中三维卷曲中空纤维发展很快。
这种纤维由于具有永久的立体卷曲,优良的膨松回弹性,以及重量轻、保暖性好等特点备受用户欢迎。
郑州纺织机械股份有限公司多年来一直从事三维卷曲中空涤纶短纤维设备的开发和研究。
本文着重就后处理流程中的松弛热定型机对纤维质量的影响及改进提高进行探讨、研究。
同时也为大容量生产线中的松弛热定型机提供理论依据。
2 后处理工艺流程及设备配置用于三维卷曲中空涤纶短纤维和其他多品种柔性生产线的流程和设备配置如下:集束※一道牵伸机(DF1)※浸浴槽(DB )※二道牵伸机(DF2)※蒸汽加热箱(HBX )※三道牵伸机(DF3)※紧张热定型机(HR )※卷曲机(CP )※冷却输送(TOC )※切断(CU )※松弛热定型(SE )※打包(成品)3 松弛定型在生产线中的作用中空纤维原丝在前纺获得了潜在的自卷曲性能,在同一断面上存在不对称应力,通过后处理的拉伸后得到放大,经松弛热定型机处理使卷曲效果得以完善和稳定。
初生纤维经拉伸后内部结构尚未固定,尺寸稳定性差,纤维只有在完全松弛的状态下进行热定型,才能使纤维得到稳定的结构和性能。
很显然松弛热定型机是涤纶中空纤维后加工过程中一个非常重要的工序。
松弛定型机的循环风量、烘房温度、定型时间、链板上的风速及出口的冷却将决定最终产品的质量。
4 设备概况年产15kt 生产线中的松弛热定型机共12区,其中加热10区,冷却2区,每区长度1.8m ,工作幅宽2m ,全机长21.6m ,设备外形见图1。
图1 松驰热定型机结构图 图1中A -A 为烘燥定型区剖面结构示意图。
循环风机装在烘房侧室,循环风机将由吸风箱把通过纤维层的空气吸入风机内,然后由出风口排出。
切片纺超高强涤纶短纤维生产工艺探讨
实践与经验合成纤维工业,2021,44(1):65CHINA㊀SYNTHETIC㊀FIBER㊀INDUSTRY㊀㊀收稿日期:2020-08-06;修改稿收到日期:2020-12-10㊂作者简介:毛绪国(1973 ),男,高级工程师,长期从事聚酯合成的技术研究和生产管理㊂E-mail:maoxg.yzhx@㊂切片纺超高强涤纶短纤维生产工艺探讨毛绪国(中国石化仪征化纤有限责任公司,江苏仪征211900)摘㊀要:采用切片纺丝路线,探讨采用不同特性黏数([η])的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片制备超高强涤纶短纤维的可行性;并选用[η]较高的PET 切片在切片纺工业化涤纶短纤维装置上通过纺丝温度㊁拉伸倍数㊁拉伸温度和热定型温度等工艺参数的调整优化,试生产超高强涤纶短纤维㊂结果表明:采用[η]较高的PET 切片,选择合适的纺丝和后加工条件可以生产超高强涤纶短纤维;选择[η]为0.731dL /g 的PET 切片为原料,在7500t /a 切片纺涤纶短纤维装置常规生产工艺基础上,调整纺丝螺杆温度为290~295ħ㊁箱体温度为296~300ħ,初生纤维断面不匀率小于等于1.21%,纺丝状况良好;调整水浴拉伸温度为70ħ㊁总拉伸倍数为3.878㊁热定型温度为185ħ,试生产的涤纶短纤维结晶度和非晶区取向有所增大,断裂强度达7.02cN /dtex,达到了超高强纤维的要求㊂关键词:聚对苯二甲酸乙二酯纤维㊀短纤维㊀超高强㊀切片纺丝㊀生产工艺中图分类号:TQ342+.21㊀㊀文献标识码:B㊀㊀文章编号:1001-0044(2021)01-0065-04㊀㊀随着纺织技术的高速发展,涤纶短纤维产品的应用越来越广泛,但对其性能的要求也越来越高㊂目前涤纶短纤维工业化装置规模生产的1.33dtex 涤纶短纤维单纤维断裂强度最高为6.5cN /dtex,而超高强缝纫线㊁军用作训服等产品因加工及使用的要求希望纤维的单丝强度高于常规高强涤纶短纤维,一般要求使用的涤纶短纤维断裂强度达到7.0cN /dtex 以上[1]㊂提高原料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的相对分子质量或后加工的拉伸倍数可以提高涤纶短纤维的强度,而在涤纶短纤维工业化装置上使用常规相对分子质量的PET 熔体进一步提高后拉伸倍率,毛丝增多,无法生产超高强涤纶短纤维㊂作者采用切片纺丝路线,探讨不同特性黏数([η])的PET 切片制备超高强涤纶短纤维的可行性,并选用[η]较高的PET 切片在切片纺工业化涤纶短纤维装置上通过纺丝温度㊁拉伸倍数㊁拉伸和定型温度等关键工艺参数的调整优化,成功生产超高强涤纶短纤维㊂1㊀试验1.1㊀原料不同[η]的PET 切片常规性能见表1㊂其中,PET-1为中国石化仪征化纤股份公司生产的半消光切片,PET-2及PET-3是PET-1通过固相增黏自制的切片㊂表1㊀PET 切片的常规性能Tab.1㊀Conventional properties of PET chips切片[η]/(dL㊃g -1)端羧基含量/(mol㊃t -1)PET-10.67124.41PET-20.73121.88PET-30.82519.991.2㊀设备与仪器小型纺丝试验机:北京中丽制机工程技术有限公司制;DT 型牵伸机:自制;7500t /a 切片纺丝加工机:前纺设备由上海二纺机股份有限公司制造,后纺设备由郑州纺织机械股份有限公司制造;FAFEGRAPH-M 型短纤维强力拉伸仪:德国Tex-techna 公司制;SCY-III 型纤维取向度仪:东华大学制;D /MAX-2550PC 型广角X 射线衍射仪:日本Rigaku 公司制㊂1.3㊀试验方法1.3.1㊀不同[η]的PET 切片的可纺性实验在小型纺丝试验机上模拟涤纶短纤维工业化生产装置,对不同[η]的PET 切片进行纺丝实验,按照涤纶短纤维的纺丝速度制备初生丝(UDY),将制得的UDY 在自制DT 型牵伸机上进行热拉伸制备涤纶拉伸(DT)丝㊂工艺条件如下:喷丝板直径115mm㊁孔数48㊁喷丝孔0.25mmˑ0.5mm,组件压力10.0~18.0MPa;侧吹风温度20~25ħ,纺丝温度290~305ħ,纺丝速度1000~1300m/min;牵伸辊的线速度580m/min,牵伸辊温度分别为95,95,195ħ㊂1.3.2㊀切片纺超高强涤纶短纤维试生产首先,将PET切片进行预结晶㊁干燥;然后,干燥后的PET切片进入螺杆挤出机熔融㊁经熔体过滤器过滤后进入纺丝箱体,再经喷丝孔挤出丝条;最后,丝条经环吹风冷却㊁油轮上油㊁卷绕㊁落桶㊂主要工艺条件如下:喷丝板直径328mm㊁孔数3064㊁喷丝孔0.228mmˑ0.30mm;正常纺丝组件压力9~12MPa,最大承受压力18MPa;环吹风温度21~25ħ,纺丝速度1000~1300m/min㊂1.4㊀分析与测试线密度:将纤维束捋直,在能消除卷曲所需的最小张力下,用切断器在纤维束的中部切下20 mm长度,数350根称重,计算纤维线密度㊂断面不匀率:纤维制成截面切片,在40倍的显微镜下,4个视野中找10个最大直径和10个最小直径,分别计算平均值,最大直径平均值与最小直径平均值的比值即为断面不匀率㊂倍半伸长率(EYS1.5):EYS1.5是指当所承受的应力为本身屈服应力的1.5倍时原丝的应变㊂采用纤维强力拉伸仪(带记录仪)进行测试㊂力学性能:采用FAFEGRAPH-M型短纤维强力拉伸仪测试,拉伸速度10mm/min㊂取向度:采用SCY-III型纤维取向度仪测试㊂纤维中的大分子链的取向用赫尔曼取向因子(f)来表征[2],按式(1)计算㊂f=1-C2u/C2(1)式中:C u为纤维无定形区的声速值,常规PET纤维取1.35km/s;C为纤维试样的声速值㊂结晶度:将纤维试样剪细压片后,在D/MAX-2550PC型广角X射线衍射仪上进行测试,Cu Kα靶,40kV,200mA,扫描衍射角(2θ)为5ʎ~60ʎ,扫描速度为10(ʎ)/min㊂由仪器自带的软件对X 射线衍射曲线进行分峰处理,以确定晶区和非晶区衍射曲线,采用衍射曲线的面积比(β)来表征纤维试样的结晶度㊂2㊀结果与讨论2.1㊀不同[η]的PET切片的可纺性从表2可知,对PET-1㊁PET-2㊁PET-3进行纺丝,切片的[η]提高,大分子链段增长,在喷丝孔中缠结增多,需要较高纺丝温度,以改善熔体的流动性能,但随着纺丝温度的增高,大分子热降解增多,熔体的黏度降(Δ[η])增大,纺丝困难㊂表2㊀不同PET切片的纺丝状况Tab.2㊀Spinning status of different PET chips切片纺丝温度/ħ组件压力/MPaΔ[η]/(dL㊃g-1)纺丝状况PET-129010.50.012良好PET-229511.30.035良好PET-330014.90.055间断毛丝㊀㊀实验中还发现,对PET-3切片进行纺丝,当纺丝温度为295ħ时,组件压力达16.8MPa,初生丝卷绕成形困难;当纺丝温度升高到300ħ,组件压力降到14.9MPa,纺丝时可以勉强升头,得到的UDY拉伸性能很差,后拉伸不能正常进行㊂说明高聚物分子链越长,喷丝孔中的流体内弹性形变能量越高,当达到与克服粘滞阻力所需的流动能量相当时,发生了熔体破裂现象[3]㊂从表3可看出,采用PET-2㊁PET-3切片制备的纤维断裂强度比PET-1常规切片制备的纤维断裂强度都有增加,PET-2切片制备的纤维断裂强度比PET-1常规切片制备的纤维断裂强度增加13.6%,但PET-3切片制备的纤维断裂强度相比PET-2切片制备的纤维断裂强度并没有增加㊂这主要是由于PET-3切片的[η]高,需要更高的纺丝温度,否则出现熔体破裂现象,但纺丝温度提高,大分子降解严重;另外,高[η]的PET-3切片制备的UDY中,大分子缠结多,必须经过充分拉伸,才能提高成品纤维的强度㊂表3㊀不同[η]的PET切片制备的DT丝的力学性能Tab.3㊀Mechanical properties of DT yarn preparedfrom PET chips with different[η]切片线密度/dtex断裂强度/(cN㊃dtex-1)断裂伸长率,% PET-1 1.52 5.4223.2 PET-2 1.53 6.1622.1 PET-3 1.51 6.1023.1㊀㊀工业化生产涤纶工业丝使用[η]为1.0 dL/g以上的PET切片,采用高温㊁高压生产工艺,后加工要经过三道拉伸,才能使大分子链充分伸展,以达到高强度的要求;但常规涤纶短纤维装置后拉伸只有两道拉伸,难以使大分子链充分伸展,因而选择[η]太高的PET熔体生产超高强涤纶短纤维不现实㊂综合考虑,采用[η]与PET-2相66㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第44卷近的切片,在常规产品生产工艺基础上调整工艺参数,生产超高强涤纶短纤维㊂2.2㊀切片纺超高强涤纶短纤维试生产工艺条件采用PET-2切片在7500t/a切片纺涤纶短纤维装置上试生产超高强涤纶短纤维,并与采用PET-1切片生产常规涤纶短纤维的主要设备和工艺参数进行对比,结果见表4㊂表4㊀不同PET切片试生产涤纶短纤维主要设备和工艺参数Tab.4㊀Main equipment and process parameters for trialproduction of PET staple fiber from different PET chips项目㊀㊀参数PET-1PET-2螺杆电流/A122140~158计量泵电流/A7.47.8~8.4过滤器压差/MPa 1.4~1.6 2.2~2.6组件压力/MPa9.6~10.810.9~15.3纺丝箱体温度/ħ290~291296~300㊀㊀为了尽可能减少高聚物降解,又能确保熔体正常流动,必须选择合适的螺杆温度和熔体输送管道温度㊂PET-1切片生产时螺杆各区温度分别为290,290,292,292,292,291ħ;考虑到PET-2切片的[η]高,螺杆各区温度设定为290,290, 295,295,295,295ħ,试生产时从螺杆第2区开始各区温度显示超过设定值,分别为290,395, 303,301,301,300,并且螺杆电流增大㊂这是因为PET-2切片的[η]较高,PET-2切片纺丝时比PET-1切片纺丝时所需螺杆输出功率增大,动能转化成热能多,导致熔体的温升增大,显示出螺杆各区温度超过设定值㊂另外,熔体过滤器压差增大,主要是由于PET-2切片的[η]高,高聚物的分子链变长,缠结增多,流动单元变大㊂PET-2切片纺丝时,调整纺丝箱体温度296~ 300ħ,此温度下出喷丝孔的丝条流动稳定,无侧弯㊁无注头;环吹风温度23ħ未做调整,风量上调5%,丝条在甬道运行平稳,无并丝现象㊂从表5可知,PET-2初生纤维的断面不匀率为1.21%,生产状况良好㊂实践表明,初生纤维断面不匀率小于等于1.25%,则说明生产状况良好㊂表5㊀PET-2初生纤维的生产监控指标Tab.5㊀Production monitoring index of as-spun PET-2fiber 项目㊀㊀㊀㊀㊀参数线密度/dtex 4.45断面不匀率,% 1.21 EYS1.5,%168㊀㊀EYS1.5表征初生纤维的拉伸性能,其影响因素包括熔体[η]㊁熔体温度㊁冷却风温度㊁纺丝速度等,主要影响因素是熔体[η]和纺丝速度㊂考虑到调整纺丝速度会对生产负荷和整个设备的控制系统及安全性能产生影响,试验时纺丝速度不作调整㊂从表6可知,PET-1㊁PET-2切片的[η]不同,所生产的初生纤维的EYS1.5明显不同,但均有较好的拉伸性能㊂表6㊀不同PET初生纤维的EYS1.5Tab.6㊀EYS1.5of different as-spun PET fibers切片EYS1.5,%PET-1195~205PET-2168~171㊀㊀注:取50根初生纤维测试结果㊂㊀㊀高聚物拉伸时,在玻璃化转变温度至黏流温度范围内,取向度随着拉伸比的增加而增大[4],拉伸加工过程中,尽量提高拉伸倍数,通过高倍拉伸,提高纤维中非晶区取向度㊂对于不同相对分子质量的初生纤维,在相同的拉伸温度下,最大拉伸倍数随着相对分子质量的提高有所下降,断裂强度有所上升;要以相同的拉伸倍数进行拉伸,必须相应地提高拉伸温度[5]㊂PET-2切片的[η]高,分子链长㊁缠结增多,拉伸温度相同时,PET-2初生纤维的可拉伸倍率将低于常规PET-1初生纤维㊂涤纶短纤维的第一道拉伸通常在水浴中进行,由于水的塑化效应,试生产时水温略微偏低控制㊂初生纤维在拉伸过程中,牵伸辊表面出现毛丝或产生缠辊,说明少量纤维在拉伸时被拉断,纤维被拉断的断头端在切断工序将会产生超长㊁倍长纤维,影响纤维纺纱的可纺性㊂对PET-2初生纤维拉伸工艺调整中,分别控制水浴拉伸温度55,58,70ħ,调整一级拉伸倍数分别为3.07, 3.12,3.17,3.20,3.23,3.24,二级拉伸倍数分别为1.10,1.18,1.20进行试验㊂试验表明,在水浴拉伸温度为70ħ㊁总拉伸倍数为3.878时,生产稳定,达到PET-1初生纤维常规拉伸运行状态,但继续提高拉伸倍数,则毛丝和缠辊增多,生产稳定性下降㊂高聚物结晶取决于晶核的生成和晶体的生长[6]㊂成核在较低温度下发生,因为温度过高,分子热运动加快,晶核容易被破坏;随着温度的升高,链段活动增强,晶体的生长速率增大㊂高聚物的结晶速率-温度曲线呈单峰形,在某一适当温度76第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀毛绪国.切片纺超高强涤纶短纤维生产工艺探讨下,结晶速率出现极大值,PET在180~190ħ时结晶速率达到最大值[5]㊂涤纶短纤维装置第二级拉伸后五辊和紧张定型辊主要起热定型作用㊂PET-2初生纤维拉伸后的热定型过程中,提高加热蒸汽压力,将定型温度从常规生产的180ħ提高到185ħ,可以提高纤维的结晶度㊂通过调整拉伸定型工艺,试生产的超高强涤纶短纤维的超分子结构与力学性能见表7㊂表7㊀超高强涤纶短纤维的超分子结构与力学性能Tab.7㊀Super molecular structure and mechanical properties of ultrahigh-strength polyester staple fiber项目㊀㊀参数调整前调整后β0.4140.425f0.6160.620断裂强度/(cN㊃dtex-1) 6.787.02㊀㊀从表7可以看出,纤维的结晶度和非晶区取向有所增大,断裂强度由调整前的6.58cN/dtex 提高到7.02cN/dtex,达到了预期目标㊂使用PET-2切片试生产超高强涤纶短纤维,连续运行72h,生产运行稳定,纤维的超长㊁倍长㊁疵点等关键指标均达到了优等品指标,使用此超高强涤纶短纤维(80%)与棉(20%)混纺纱制成的面料达到了高强涤纶(60%)/维纶(20%)/棉(20%)混纺纱面料的耐磨性能㊂3㊀结论a.可纺性实验表明,相比PET-1常规切片,PET-2切片的[η]提高0.061dL/g,制备的纤维断裂强度增加13.6%,继续提高PET切片的[η],纺丝困难㊂采用[η]为0.731dL/g的PET-2切片,在工业化涤纶短纤维生产工艺基础上调整工艺参数,生产超高强涤纶短纤维具有可行性㊂b.使用[η]为0.731dL/g的PET-2切片在7500t/a切片纺工业化涤纶短纤维装置上试生产超高强涤纶短纤维,主要提高纺丝螺杆温度至290~295ħ㊁箱体温度至296~300ħ,初生纤维断面不匀率小于等于1.21%,纺丝状况良好;调整水浴拉伸温度70ħ,总拉伸倍数3.878,定型温度185ħ,生产的纤维结晶度和非晶区取向有所增大,纤维断裂强度达7.02cN/dtex,达到了超高强的要求㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀林菘,王鸣义,沈伟.高模量低收缩涤纶工业丝生产技术和市场应用[J].合成纤维工业,2004,27(5):29-32. [2]㊀焦剑,雷渭嫒.高聚物结构㊁性能与测试[M].北京:化学工业出版社,2005.[3]㊀董纪震,孙桐,古大治,等.合成纤维生产工艺学:上册[M].北京:纺织工业出版社,1984.[4]㊀李振峰.涤纶短纤维生产[M].南京:东南大学出版社,1991.[5]㊀魏家瑞.热塑性聚酯及其应用[M].北京:化学工业出版社,2012.[6]㊀华幼卿,金日光.高分子物理[M].4版.北京:化学工业出版社,2013.Discussion on production process of ultrahigh-strengthpolyester staple fiber by chip spinning routeMAO Xuguo(SINOPEC Yizheng Chemical Fiber Co.,Ltd.,Yizheng211900)Abstract:The feasibility of preparing ultrahigh-strength polyester staple fiber from polyethylene terephthalate(PET)chips with different intrinsic viscosity([η])was discussed by chip spinning route.The PET chips with higher[η]were selected to pro-duce ultrahigh-strength PET staple fiber by adjusting and optimizing the spinning temperature,draw ratio,drawing and heat set-ting temperature on a commerical chip spinning unit for polyester staple fiber.The results showed that ultrahigh-strength PET sta-ple fiber can be produced by using PET chips with high[η]under suitable spinning and post-processing conditions;the spinning status was good on the conventional production process basis of7500t/a PET staple fiber unit and the cross section irregularity of the as-spun fiber was not higher than1.21%when PET chip with[η]of0.731dL/g was selected as raw materials at the screw temperature of290-295ħand the box temperature296-300ħ;and the crystallinity and orientation of amorphous region of PET staple fiber increased and the breaking strength reached7.02cN/dtex,satisfying the requirement of ultrahigh-strength fi-ber,while controlling the water bath drawing temperature70ħ,total draw ratio3.878and heat setting temperature185ħ. Key words:polyethylene terephthalate fiber;staple fiber;ultrahigh-strength;chip spinning;production process86㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第44卷。
《聚合物加工工艺及设备》教学大纲
《聚合物加工工艺及设备》课程教学大纲课程代码：MMEN1012课程类别：专业教学课程授课对象：高分子材料与工程等专业开课学期：6学分：3学分指定教材：李光，《高分子材料加工工艺学》，中国纺织出版社，2023年一、教学目的：聚合物加工工艺与设备是高分子材料与工程专业的重要专业根底课程，也是专业的核心课程。
本课程从高分子材料加工的应用角度动身，说明高分子材料的组成、工艺及设备在生产加工中所起作用，并说明加工工艺对高分子材料构造与性能的影响关系。
初步把握化学纤维、塑料、橡胶三类高分子材料的典型品种及其制品的生产原料、成型加工工艺及设备，为具有初步的高分子材料企业工作力气以及高分子材料的研发力气打下根底。
二、课程目标通过本课程的教学，使学生具备以下力气：1、课程目标1：能从成型加工根本原理动身，以高分子材料的加工性能和使用性能为基点，确定材料成型加工方法、工艺条件和工艺设备，进展高分子材料的开发和成型加工工艺流程的设计优化。
2、课程目标2：能运用高分子材料工程的思维方法，推断高分子材料的成型加工方法、工艺条件及其把握、成型加工设备对制品性能的影响，提出优化解决的方案。
3、课程目标3：能通过分析高分子材料成型加工相关的试验结果，争论加工工艺及其参数、加工设备选择对高分子材料性能的影响等高分子材料工程问题，取得有效的结论。
三、课程目标与毕业要求的对应关系：通过本课程的学习，确立聚合物构造与性能之间关系，其主要任务是使学生把握有关聚合物的多层次构造、分子运动及主要物理、机械性能的根本概念、根本理论和根本争论方法，为从事高分子设计、改性、加工，应用奠定根底。
毕业要求1. 工程学问指标点1.4把握高分子化学、高分子物理、高分子课程目标课程目标1达成途径课程讲授、材料成形加工及其表征等专业专业学问，并作业、争论能将其用于解决高分子材料领域的简洁工2.问题分析程问题。
2.3能够正确表达一个工程问题解决方案并课程目标2课程讲授、3. 设计/ 开发分析其合理性。