滌綸短絲生產中減少拉伸過程廢絲量的措施淺析

吳 亞 軍

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

滌綸短絲生產中減少拉伸過程廢絲量的措施淺析

吳 亞 軍

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

介紹了滌綸短纖維生產工藝流程，從工藝、設備、原料、操作等方面分析了滌綸短纖維生產中拉伸過程廢絲量的影響因素，并提出了解決措施。結果表明：通過對紡絲溫度、側吹風、上油等紡絲工藝參數，以及拉伸溫度、拉伸倍數等后加工條件進行優化，可減少拉伸廢絲的產生；加強設備管理、熔體質量監控及標準化操作，也可減少拉伸廢絲量；通過上述條件的優化，滌綸短纖維生產中拉伸廢絲量占總廢絲量的比例由原來的32.97%減少到30.72%。

聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維 短絲裝置 后加工 拉伸 廢絲

中國石化股份公司天津分公司(簡稱天津石化)化工部滌綸短絲裝置是天津石化200 kt/a聚酯二期工程的組成部分，主要工藝技術和設備由德國Neumag公司提供。該裝置分設兩條生產線，于2000年8月份投產，目前主要生產高強、高模棉型1.56 dtex×38 mm滌綸短纖維和1.33 dtex×38 mm滌綸短纖維。20世紀90年代以來，滌綸工業經過快速發展，行業常規產品產能已處于高度飽和甚至過剩的狀態，面臨著價格下滑、原料成本高、開工率不足等諸多問題，提質降耗已成為諸多滌綸生產企業可持續發展的必由之路。在滌綸短纖維生產過程中會產生廢料即廢絲，在消耗同等量聚酯熔體的情況下，若滌綸短纖維成品絲合格品產量越多，則產生的廢絲量越少，熔體單位消耗就越低。作者針對滌綸短絲裝置生產現狀，從工藝、設備、原料、操作等方面提出了減少拉伸過程中廢絲量的措施。

1 滌綸短纖維生產裝置簡介

滌綸短纖維生產包括紡絲和后加工兩部分，其中紡絲部分是指聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔體經熔體輸送系統、熔體分配管線系統、紡絲(紡絲組件、側吹風系統、上油棒系統)、卷繞系統、牽引裝置、喂入裝置、絲桶橫動裝置等生產出中間產品即滌綸原絲；后加工部分是指經集束、拉伸、緊張熱定型、再上油、卷曲、松弛熱定型、切斷等工序，得到最終產品滌綸短纖維成品絲。

滌綸短纖維生產過程中產生的廢料包括放流塊、無油絲、有油絲、桶底絲、拉伸絲等。放流塊產生于紡絲部分開、停工階段，無油絲產生于紡絲過程，有油絲產生于卷繞過程，桶底絲產生于后加工了桶階段，拉伸廢絲主要產生于后加工拉伸過程中，指沒有經過切斷的廢絲，在后加工繞輥和了桶升頭期間產生。從表1可以看出，2014年短絲裝置拉伸廢絲量達到531.186 t，占當年總廢絲量的32.97%。

表1 2014年滌綸短絲裝置廢絲構成

2 影響拉伸廢絲量的因素

2.1 工藝條件

2.1.1 紡絲工藝

紡絲溫度影響熔體黏度和熔體的流變性能。紡絲溫度偏高易產生漿塊，紡絲溫度偏低則產生毛絲，都會對原絲質量產生不利影響，造成后加工生產困難，拉伸過程中產生廢絲[1]。

紡絲側吹風的作用是對從噴絲板擠出的絲條進行冷卻固化成形，若側吹風橫網、立網等過濾網過臟，不但造成單個紡絲位的側吹風出風速度不均勻，各個紡絲位之間的風速也會存在差異，使得絲束冷卻不均勻，產生弱絲、飄絲，強度差異較大，導致卷繞絲內在質量不均勻，影響后加工拉伸的順利進行，從而產生廢絲。

油劑系統內腐敗物多，上油棒不通暢，出油不均勻，影響原絲上油效果，引起毛絲、斷頭，可紡性變差。紡絲上油棒出油異常，卷繞上油輪上油異常等因素導致絲束上油不均勻，產生毛絲，影響后加工時拉伸的均勻性，造成拉伸繞輥。油劑組分出現變化、油劑調配出現異常、濃度不符合工藝要求、油劑的乳化狀態異常等因素，會導致絲束上油不足。這些因素都會造成拉伸過程中產生廢絲。

2.1.2 拉伸工藝

滌綸原絲強度低、伸長大、結構極不穩定，只有經過拉伸、熱定型等一系列后處理加工后，才具有穩定的結構和一定的力學性能。滌綸短纖維在后加工時拉伸分兩段進行。其第一道拉伸發生在噴淋牽伸槽內，通過第二牽伸機與第一牽伸機的速度差實現。緊張熱定型機I區與第二牽伸機及蒸汽箱共同完成對絲束的第二次拉伸。在拉伸過程中，纖維開始延伸，突然變細的點叫拉伸點。原絲質量穩定的前提下，在后加工過程中控制拉伸點，必須穩定拉伸倍數、拉伸溫度與拉伸速度。拉伸溫度一般指噴淋牽伸槽溫度，若拉伸溫度控制不當，拉伸過程無法在穩定狀態下進行，造成繞輥，拉伸廢絲量增加。

在后加工過程中，當原絲內在質量有波動時，若拉伸倍數調整滯后，造成拉伸繞輥增多。當拉伸倍數沒有結合拉伸點的控制而進行相應調整時，拉伸繞輥會增加。同樣，兩級拉伸比的分配對于拉伸過程的順利進行也有顯著影響，造成拉伸廢絲的產生。拉伸速度的選擇對于拉伸過程也有重要影響。拉伸速度較小時，拉伸比較穩定，但會影響后加工生產能力，拉伸速度過大，拉伸點位置變化較快，拉伸過程也變得不穩定，拉伸繞輥增加，拉伸廢量增加。

浸油槽和噴淋牽伸槽在加工時都需要絲束浸沒其中。當液位偏低時，拉伸過程會出現困難，出現“干拉伸”的情況，容易引發拉伸繞輥。

2.2 設備狀況

2.2.1 紡絲組件

紡絲組件是紡絲部分的關鍵設備，決定紡絲能否順利運行，這是影響原絲質量的主要因素。若組件質量欠佳，導致出絲狀況不佳。若噴絲板清洗不徹底，噴絲板板面殘留白色升華物，孔內和孔壁有雜質及異物，影響出絲效果，易產生弱絲、歪絲等異常絲。組件組裝作業不標準，會導致組件存在受力不勻的情況，容易出現漏漿，影響組件出絲情況。組件上機前預熱效果不好，將造成組件上機后出絲不勻。

組件上機質量通常是根據上機后出現歪絲、堵孔、飄絲等異常和不定期修板數量來評判。上機質量差，將導致原絲內在質量不均勻，影響原絲的可紡性，進而造成拉伸廢絲量增加。由表2可知，2，6月份組件上機質量差，原絲的可紡性不好，拉伸廢絲量高；1，8月份組件上機質量相對較好，原絲的可紡性好，拉伸廢絲量相對較小。

表2 2014年滌綸短絲裝置組件異常及拉伸廢絲量統計

2.2.2 上油棒

PET熔體從噴絲板擠出，經過側吹風冷卻后，利用短絲裝置四樓和三樓的上油棒對絲條進行兩面上油。上油棒若出現如唇口不符合要求、上下唇間隙不符、噴涂層掉瓷、毛刺等，都會影響絲束上油效果，產生毛絲、斷絲，影響原絲質量。

2.2.3 絲道

在滌綸短纖維生產過程中，絲束運行的通道即絲道上分布許多導絲輥、導絲件，若絲道上有劃痕、毛刺，或有纏絲，或出現導絲輥或導絲件移位甚至產生抖動的情況，易產生毛絲、斷絲，后加工拉伸時容易發生繞輥，產生廢絲。

2.2.4 壓輥

滌綸原絲進行后加工時，在第一牽伸機和第二牽伸機入口分別有膠皮壓輥，壓輥由兩個氣缸控制，若氣缸進水或者壓空管泄漏，將導致氣缸壓力不足，使兩個氣缸產生壓力差，對絲束整體的握持力度不均勻，容易發生拉伸繞輥，也會引起產品質量的異常波動。同時，壓輥處發生拉伸繞輥也會增加壓輥膠皮的損耗，影響其運行可靠性。

2.2.5 卷曲機

卷曲機是滌綸短纖維后加工的關鍵設備，卷曲機相對于后加工其他設備，控制構造和控制系統比較復雜，故障率較高。對2014年后加工生產運行過程中卷曲機和其他設備維修次數進行統計，發現當年卷曲機故障達到121次，而其他設備故障合計為132次，即卷曲機故障次數接近后加工設備故障總次數的1/2。卷曲機是影響后加工設備運轉率的關鍵因素。

2.3 其他因素

2.3.1 PET熔體質量

PET熔體質量對于紡絲過程和后加工過程能否順利進行起著決定性作用。為保持紡絲穩定，PET熔體特性黏數波動越小越好。當PET熔體特性黏數偏低時，紡絲工況出現明顯波動，毛絲和漿塊增多，而熔體特性黏數過高，也會造成絲條成形時出現斷絲現象，斷頭過多會造成原絲可紡性變差。端羧基含量直接反映了PET熔體質量的均勻性。端羧基含量高，說明熔體相對分子質量分布變寬，小分子含量增多，導致原絲內在質量不勻，后加工拉伸時會存在困難。

2.3.2 操作

修板是紡絲部分的主要操作，修板質量欠佳，會影響噴絲板的出絲效果，導致原絲不勻率升高，容易產生疵點、漿塊、注頭、并絲，造成原絲質量欠佳。此外，短絲裝置為四班制三運轉，班與班，人與人之間都存在操作手法的差異，接班班組在接班后，對交班的上油、側吹風等工藝進行調整，當調整幅度過大時，便容易造成原絲質量波動。

集束崗位若沒有發現原絲中的硬絲、尾絲并及時通知下一道的拉伸卷曲人員處理，容易導致拉伸繞輥。若出現的拉伸繞輥發現不及時，將造成繞輥程度進一步加劇，拉伸廢絲量也會增加。

3 減少拉伸廢絲量的措施

3.1 工藝條件優化

3.1.1 紡絲工藝優化

(1)紡絲溫度。根據季節溫度變化對紡絲及冷卻溫度進行優化，提供最佳紡絲工藝條件，當熔體質量指標、生產負荷及交接點熔體溫度變化時，及時對紡絲溫度及熔體輸送溫度進行調整。熔體黏度降低時，適當下調紡絲溫度；反之，適當上調紡絲溫度。定期組織對紡絲箱體熱媒系統進行排氣作業，提高紡絲溫度的穩定性。

(2)側吹風。及時剔除不符合上機要求的立網，將待維修的立網按照損壞情況分類送修。維修返回時，仍應驗收，不合格的不予簽收。對待上機的立網必須進行外觀檢查，表面有油污、有漿塊、破損、變形等影響出風效果的不得上機。側吹風檢測嚴格執行多點測風，各點之間風速差控制在0.2 m/s之內，對出風不勻的應及時更換。

(3)上油。根據油劑系統腐敗物的滋生情況和上油狀況，對油劑系統進行切換清洗。由于油劑系統切換，對作業期間及之后的一段時期紡絲上油的穩定性存在一定影響，當油劑系統不存在液位大規模波動時，不進行集中切換清洗作業，而只對單個紡絲位的油劑供給回流系統進行逐位清理。加強上油棒、上油輪出油狀況檢查，發現出油不足及時調整或更換。除當班配制的油劑按規定送檢，還應定期對現場油劑用點采樣檢驗，發現異常及時處理。

3.1.2 拉伸工藝優化

(1)拉伸溫度。控制拉伸溫度在(63±5)℃，并加強噴淋牽伸槽溫度的檢查，發現溫度異常，及時調整。加強液位控制，避免因添加油劑過快而導致噴淋牽伸槽溫度偏低。

(2)拉伸倍數。當熔體質量發生波動時，后加工應盡量湊批紡制原絲，并加樣，根據加樣指標情況對拉伸工藝進行相應調整，優化拉伸倍數分配比，減少拉伸繞輥。在后加工的實際生產中，可以在不改變總拉伸倍數的前提下，通過適當調整一、二段拉伸倍數，達到保證纖維質量和改善拉伸運轉狀況的效果。

(3)拉伸速度。 考慮到拉伸過程的穩定性，拉伸速度不宜過大，考慮到經濟性，拉伸速度也不宜過小。目前短絲裝置拉伸速度通常為4.33 m/s。在生產實踐中，當原絲質量發生波動時，可以適當下調拉伸速度，以維持拉伸過程的平穩。

(4)液位。定期對噴淋牽伸槽擋板進行檢查和調整，既要保證不會出現磨絲的情況，也要能留存足夠液位的油劑，防止液位過低而增加拉伸繞輥。后加工運行中，要注意檢查油劑槽液位，發現油位不足時及時補充。操作人員應合理使用消泡劑，避免噴淋牽伸槽油劑損耗太快。

3.2 加強設備管理

3.2.1 組件

加強組件出絲狀況檢查，發現異常及時處理，處理無效的應下機。做好組件上、下機過程控制管理，減少漏漿、歪絲等現象，穩定板面質量，提高出絲效果。

(1)加強備件質量檢查。加強對組件如噴絲板、過濾網、墊片及過濾砂的質量檢查，對不合格的報修或者報廢。加強組件組裝螺栓的目視化管理，做到成批上機使用，成批報廢，避免因螺栓磨損不一致造成組件各部位受力不勻而導致漏漿。

(2)提高噴絲板清洗效果。采用三甘醇清洗法，通過跟蹤檢查、反饋對比，摸索出三甘醇清洗使用最佳次數，由4次改為3次；優化噴絲板超聲波清洗工藝，將超聲波清洗時間由45 min延長到60 min。

(3)加強組件組裝管理。定期對組件組裝力矩進行檢查，發現不符合要求的及時淘汰。在組件組裝過程中，嚴格分配板兩側過濾砂的定量控制，不可隨意配置，減少組件漏漿、歪絲現象。短絲裝置的紡絲組件使用3種過濾網，從上到下依次是單片網、四層網和前置網，多層網的放置應將目前目數大的面朝上的方式改為目數小的面朝上，這樣可實現多次過濾熔體內小分子和和雜質。

(4)加強組件預熱管理。組件在上機前需進行預熱，而組件預熱爐在長期使用后會出現溫升不一致的情況。定期對組件預熱爐空爐時的爐內溫度進行檢測，出現爐溫不符合要求的情況，及時聯系電儀維修。同時加強組件上機初期的溫度檢測，確保組件機上溫度符合要求，并滿足一定的均勻性，保持出絲效果穩定。

3.2.2 上油棒

對下機的上油棒進行表面涂層及變形程度檢查，不符合上機要求的報修；下機的上油棒清洗組裝后，對唇口、間隙和平整度進行檢查后方可上機；新上油棒到貨或送修的上油棒返回時，要進行驗收，對噴涂質量較差，不符合要求的予以退回。

3.2.3 絲道和壓輥

紡絲卷繞工序操作人員應檢查檔絲件、導輥、轉向輥等導絲件的表面及轉動情況，并對絲道整體運行狀態加強檢查，發現問題及時處理。后加工每批次原絲了桶后，操作人員按照《了桶作業標準表》相關要求，對自集束到切斷的絲道進行檢查，清理導絲件和導輥上纏絲，及時更換和維修發生磨損的導絲件，調節噴淋牽伸槽擋板位置，確保絲道平滑，不磨絲。后加工停車時，加強壓輥檢查，確保壓輥表面膠皮良好，無裂紋，無破損，對氣缸動作情況進行檢查，保持壓輥轉動靈活。

3.2.4 卷曲機

(1)加強卷曲機日常維護。加強卷曲機各部件、油路及氣路的日常維護和保養。檢查內容包括：機器有無異響、振動；各部件有無松動、變形，卷曲輥表面及側面是否有傷痕、變形；卷曲輥供水、潤滑系統等是否暢通，及時清洗各種濾網；卷曲刀磨損情況；卷曲輥的軸向串動和錯位情況；液壓站油位是否正常，氣路是否漏氣，氣動元件是否完好等。

(2)優化卷曲工藝。對卷曲主背壓、卷曲輥的間隙、刀輥間隙等參數優化，減少設備的損耗，具體工藝參數見表3。

表3 卷曲工藝條件優化

(3)提高卷曲運行穩定性。絲束卷曲的效果與卷曲鋪絲是否均勻密切相關，而卷曲鋪絲均勻除與疊絲機調整的角度有關外，集束入導絲架的絲束間隔是否均勻有很大關系。因此，對集束入導絲架的單根絲的位置進行試驗，對比卷曲出絲效果，摸索出最佳位置并進行固定。卷曲機檢修后，對卷曲工藝、鋪絲調整、升速速度等進行調整，實現最佳匹配。

3.3 其他

3.3.1 PET熔體質量

跟蹤PET熔體質量，發現異常波動時及時與PET裝置協調解決，避免出現特性黏數、端羧基含量等關鍵指標超標的情況。對PET裝置及其上游的精對苯二甲酸裝置重大操作和生產負荷調整期間的熔體質量進行重點關注，根據紡絲現場狀況采取優化紡絲溫度、縮短修板周期、調整生產負荷等應對措施，以減小對原絲質量的影響。

3.3.2 操作

推行標準化作業，提高紡絲人員操作技能，減少重復修板，穩定原絲質量。實行標準交接班，統一操作手法，對上油、側吹風等調整原則進行規定，避免原絲質量波動較大。

加強集束巡檢，發現原絲中夾帶的尾絲，降速處理或者及時通知卷曲人員處理，可在一定程度上減少拉伸繞輥和卷曲夾絲。加強生產線巡檢，可以及時發現初期拉伸繞輥，通過及時處理，可以避免繞輥惡化，達到減少廢絲量的目的。

通過采取上述措施，滌綸短絲裝置拉伸廢絲量得到了有效控制，2015年較2014年的生產工況有明顯改善，具體情況見表4。

表4 2015年滌綸短絲裝置廢絲構成

4 結論

a. 通過對紡絲溫度、側吹風和上油等紡絲工藝條件進行優化，原絲可紡性提高。對拉伸溫度、拉伸倍數等拉伸工藝進行優化，后加工生產更加順利，可減少拉伸廢絲量。

b. 加強組件的使用過程管理、上油棒的質量管理、加強絲道檢查，保證壓輥的正常運轉，加強卷曲機日常維護，提高卷曲機的運行可靠性，可以減少拉伸廢絲量。

c. 加強PET熔體質量監控，發現生產波動時，可以采取應對措施，可穩定原絲質量。實施標準化作業，強化現場巡檢，可有效控制拉伸繞輥，減少拉伸廢絲量。

[1] 張倩楠.滌綸短纖維后加工桶底絲產生的原因及控制措施[J].合成纖維工業,2016,39(1):69-71.

Zhang Qiannan.Reasons and control of remainder fiber during post-processing of polyester staple fiber[J].Chin Syn Fiber Ind,2016,39(1):69-71.

Measures of decreasing waste fiber quantity during drawing stage of polyester staple fiber production

Wu Yajun

(ChemicalIndustryDivisionofSINOPECTianjinCompany,Tianjin300271)

The polyester staple fiber production process was introduced. The influential factors on the waste water quantity were analyzed from the aspects of technological process, equipments, raw material and operation. And the countermeasures were put forward. The results showed that the waste fiber quantity could be decreased during the drawing process by optimizing the spinning process parameters including spinning temperature, cross air blow and oiling and post-processing conditions including drawing temperature and draw ratio, and strengthening the equipment management and melt quality control as well; and the waste fiber quantity during the drawing stage was decreased from 32.97% to 30.72% based on the total waste fiber quantity during the polyester staple fiber production.

polyethylene terephthalate fiber; staple fiber plant; post-processing; drawing; waste fiber

2016- 07-24； 修改稿收到日期：2016-12-22。

吳亞軍(1980—)，男，工程師，從事滌綸短絲工藝管理工作。E-mail：dayewyj2000@aliyun.com。

TQ342+.21

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1001- 0041(2017)01- 0072- 05