POY、FDY一體聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)紡FDY的工藝

劉娜娜，甘學(xué)輝，楊崇倡，全 瀟

(1.東華大學(xué)紡織裝備教育部工程研究中心,上海 201620; 2.太倉(cāng)榮文合成纖維有限公司，江蘇 蘇州 215427)

近些年，隨著化纖紡絲技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，化纖設(shè)備也在不斷的更新，卷繞機(jī)是化纖紡絲設(shè)備中的關(guān)鍵部分，必須精心的設(shè)計(jì)和制造，才能生產(chǎn)出高性能的化纖卷繞機(jī)[1]。 在實(shí)際生產(chǎn)中紡POY、FDY都有各自的紡絲設(shè)備，但工廠里的設(shè)備占地面積大，資金投入多。考慮到實(shí)驗(yàn)室試紡實(shí)驗(yàn)與工廠紡絲的不同，為了減少占地面積，節(jié)約投入資金，我們通過(guò)對(duì)POY設(shè)備和FDY設(shè)備中影響紡絲質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種POY、FDY一體聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，該紡絲機(jī)既能實(shí)現(xiàn)對(duì)POY的紡制，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)FDY的紡制，且能保證絲條的質(zhì)量不受影響。本文主要是針對(duì)該聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)對(duì)FDY紡絲的工藝研究。

1 POY、FDY一體聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)的設(shè)備配置

該試驗(yàn)機(jī)的設(shè)備流程圖如圖1所示。主要設(shè)備配置見(jiàn)表1。

圖1 設(shè)備流程圖

表1 主要設(shè)備配置說(shuō)明

(續(xù)表1)

設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格生產(chǎn)廠家紡絲箱采用單面操作式紡絲箱；箱體上裝有華西泵廠提供的規(guī)格為2×2.4cc/rev的計(jì)量泵，噴絲組件中噴絲板為圓形噴絲板，直徑為95mm。上海金緯有限公司提供卷繞設(shè)備TCTQ298-1500型卷繞頭；采用拔叉式導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)。上海太平洋機(jī)電提供

2 POY、FDY一體聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)紡FDY工藝參數(shù)

高速紡絲的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 紡滌綸FDY的工藝參數(shù)

3 工藝條件的選擇

3.1 切片干燥

切片的含水率對(duì)后序紡絲工藝有重要的影響，因此在紡絲前要對(duì)切片進(jìn)行干燥，本次試紡中將熱風(fēng)以20 m3/h的流量吹入干燥塔內(nèi)，干燥溫度控制在160 ℃左右，將切片干燥約6 h，干燥后的切片含水率在0.005%左右，然后將切片在擠壓機(jī)中熔融。

3.2 紡絲溫度

紡絲溫度指的是紡絲箱體的溫度，合理的紡絲溫度是紡FDY的關(guān)鍵，因?yàn)榧徑z溫度與熔體黏度、絲束的線密度、紡絲速度等有關(guān)。較高的紡絲溫度能降低熔體的絕對(duì)黏度，改善流體的流變性能，降低熔體的彈性效應(yīng)及出口脹大效應(yīng)，提高熔體的均勻性，減少紡程上的速度梯度和紡絲張力，有利于紡絲[2]。紡絲箱體的溫度應(yīng)依據(jù)該生產(chǎn)的規(guī)格種類及纖度的大小來(lái)選擇，纖度越低，紡絲箱體溫度則應(yīng)稍高一些，本次試紡的紡絲溫度在290 ℃左右。

3.3 側(cè)吹風(fēng)

冷卻成型是熔體直紡FDY的重要條件之一，包括風(fēng)速和風(fēng)溫，可直接影響FDY成品絲的條干均勻度和染色均勻度，應(yīng)嚴(yán)格控制使其均勻穩(wěn)定[3]。風(fēng)速較低，絲條冷卻緩慢，冷卻長(zhǎng)度增加，會(huì)使條干不勻率上升，斷頭增加，但是風(fēng)速超過(guò)一定程度會(huì)使絲條發(fā)生震蕩，在FDY生產(chǎn)中一般將側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速控制在0.30～0.53 m/s之間。所以在試紡時(shí)我們將風(fēng)速控制在0.48 m/s左右。

在FDY生產(chǎn)中，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)溫一般控制在20～24 ℃[2]，隨著紡速和線密度的增加，應(yīng)適當(dāng)降低風(fēng)溫來(lái)加速絲條的冷卻，而風(fēng)溫過(guò)高易引起毛絲和斷頭，風(fēng)溫過(guò)低會(huì)使噴絲板溫度下降，從而使組件使用周期縮短。所以在試紡時(shí)將風(fēng)溫控制在23 ℃左右為宜。

絲條從甬道進(jìn)入牽伸卷繞過(guò)程如圖2：在此試驗(yàn)機(jī)中第一導(dǎo)絲輥(第二導(dǎo)絲輥紡POY時(shí)用到，此處紡FDY用不到)只起到引導(dǎo)絲路的作用，然后絲條在第一熱輥上進(jìn)行拉伸，在第二熱輥上進(jìn)行絲束定型，此處的分絲輥對(duì)熱輥具有極好的高速追隨性，使?fàn)可鞆埩Ω臃€(wěn)定。

1.第一導(dǎo)絲輥; 2.第一熱輥(對(duì)輥);3.第二熱輥(單輥); 4.分絲輥; 5卷繞圖2 牽伸卷繞示意圖

3.4 第一、二熱輥的速度和溫度

絲束從甬道出來(lái)后的拉伸主要在第一熱輥完成，若第一熱輥速度太低，則會(huì)出現(xiàn)過(guò)度拉伸，毛絲和斷頭增加；若速度過(guò)高，纖維的剩余伸長(zhǎng)過(guò)大，染色性能和條干不均率變差[4]。在生產(chǎn)試驗(yàn)中，第一、二熱輥都有一升速過(guò)程，第一熱輥升速后的速度為2 300 m/min，第一熱輥的溫度為拉伸溫度，適合的拉伸溫度可以提高絲條的拉伸性能，減少斷頭，第一熱輥的溫度控制在91 ℃左右。

第二熱輥起著定型作用，適當(dāng)?shù)亩ㄐ停上齼?nèi)應(yīng)力，使纖維性能穩(wěn)定，提高絲條的強(qiáng)度。在紡FDY時(shí)，第二熱輥升速后的速度為4 100 m/min。定型溫度控制在136 ℃左右。在第一、二熱輥速度達(dá)到穩(wěn)定之前的絲為廢絲，在第一熱輥速度為2 300 m/min左右，第二熱輥的速度為4 100 m/min左右時(shí)，才開(kāi)始穩(wěn)定紡絲。

3.5 卷繞張力

卷繞張力影響FDY絲束的成形，卷繞張力過(guò)小，絲筒成形不好，容易出現(xiàn)塌邊，卷繞張力過(guò)大，卷裝較緊，容易出現(xiàn)蛛網(wǎng)絲，并帶來(lái)一定的生頭困難[5]。在該次試紡中，卷繞張力的大小主要通過(guò)調(diào)節(jié)第二熱輥的速度來(lái)調(diào)節(jié)(第二熱輥的速度和卷繞速度不應(yīng)相差過(guò)大)，而在切換時(shí)，為了在瞬間使絲和筒管形成一定張力，以保證生頭成功，需要提高夾頭速度，這時(shí)絲的張力相對(duì)于正常卷繞時(shí)會(huì)偏大，張力最大值達(dá)到34 cN左右，但持續(xù)時(shí)間很短，生頭成功后，夾頭速度回歸到正常卷繞速度，絲正常卷繞，張力值隨之降低，張力值在22 cN左右波動(dòng)。

3.6 成品絲的質(zhì)量指標(biāo)

在本次試驗(yàn)中經(jīng)過(guò)多次工藝調(diào)整和優(yōu)化，使絲條進(jìn)行穩(wěn)定的卷繞。本次實(shí)驗(yàn)中成品絲的物理指標(biāo)如表3所示。

表3 成品絲的物理指標(biāo)

4 結(jié) 論

在本次試紡實(shí)驗(yàn)中，使用自己研制的一體聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)紡滌綸FDY，該紡絲機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、高效、節(jié)能，在通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行多次調(diào)整下，我們將卷繞速度控制在4 050 m/min，卷繞張力控制在22 cN左右時(shí)，能形成質(zhì)量較好的絲餅。

[1] 魏建,湯以范.化纖卷繞機(jī)的研究與發(fā)展[J].合成纖維,2003(6)：26.

[2] 劉永勝.滌綸熔體直紡FDY斷頭影響因素探討[J].聚酯工業(yè),2003,16(6)：59.

[3] 王春海.側(cè)吹風(fēng)對(duì)FDY條干均勻度的影響[J].聚酯工業(yè),2004,17(1)：41-42.

[4] 劉永勝.滌綸直紡熔體FDY的生產(chǎn)工藝[J].聚酯工業(yè),2002,25(1)：44-45.

[5] 李明.優(yōu)化紡絲工藝 提高紡絲速度[J].聚酯工業(yè),2001,14(5)：35.