滌綸長絲紡絲在線注射添加現狀及發展趨勢

顧自江，崔 利，吉 鵬，劉春福，李 群，姚敏剛

（ 1.新鳳鳴集團股份有限公司，浙江 桐鄉314513； 2.無錫聚新科技有限公司，江蘇 無錫214000；3.東華大學，上海201620 ）

0 前言

滌綸長絲是化學纖維第一大品種，具有量大面廣的特點，廣泛應用在服用、家紡、產業用等領域。 同時，滌綸長絲單線產能不斷擴大，10 萬t、20 萬t、40 萬t 年產量不斷取得新的跨越式發展。 隨著時代進步，市場對滌綸長絲需求不只是滿足簡單的服用性能，而要滿足高端產業、家紡、服飾用，特別是一些高色度、功能性滌綸長絲的市場需求[1-2]。 一直以來，滌綸長絲差別化、功能化是滌綸長絲企業的研發方向，其中共混改性是實現滌綸長絲差別化、功能化的重要方法之一。 共混改性主要是指在滌綸成形加工中引入包括色母粒、功能母粒，通過一定的混合方式實現熔體性質的變化最終實現纖維的差別化、功能化。 目前在工程實際應用的主要是基于在熔體上在線添加來實現共混改性，其中在線添加的關鍵點和難點是解決添加組分在聚酯熔體中的均勻分散精確計量[3-4]。 由于聚酯熔體和添加組分均具有較高的黏度，流變性能差別大，在熔體管線上短時間內混合分散均勻難度加大，同時，添加計量上的微小偏差，均會直接影響到纖維的功能和產品的質量。國內主要是間接切片紡和熔體直紡在線添加兩種添加方式通過添加色母粒、功能母粒紡制原液著色和功能滌綸長絲。

本文介紹了國內滌綸長絲紡絲在線注射添加發展現狀，系統分析了國內代表性企業圍繞在線添加應用情況及產品開發，指出大容量滌綸長絲紡絲在線添加未來的發展趨勢是朝著結合大數據、云系統，實現高效、穩定生產并全天候24 h 在線監控、維穩，促進企業數字化、智能制造。

1 國內滌綸長絲紡絲在線注射添加發展現狀

國內紡絲在線注射添加主要有間接切片紡螺桿前計量添加和大容量熔體直紡管道前注射添加兩種方式，大容量熔體直紡國內廠家主要在一些產品市場競爭力比較差進行管道在線添加改造，通過母粒干燥、螺桿擠壓熔融、注射計量、動態混合、輸送紡絲箱體計量紡絲等工序，一般一條紡絲生產線36-72 個紡位，根據生產裝置品種范圍，主要生產常規黑絲和全消光產品。 也有一些熔體直紡廠家在較為先進紡絲、卷繞設備上進行在線添加改造，改造的有單個紡位、3 個紡位等，進行小批量、多品種纖維開發，滿足中、高端客戶需求，主要生產超細旦原液著色、功能纖維。 間接切片紡在線通過體積法或失重法添加計量母粒喂入螺桿，由于母粒在螺桿擠壓、熔融輸送管道內停留時間長以及生產成本高，無法滿足市場上大規模高品質功能性產品需求。 隨著大量熔體直紡在線注射添加技術進步和成熟，小批量、多品種及整條生產線批量生產，產品具有質量穩定性好、生產成本低等優勢。

2 國內紡絲在線注射添加方式

2.1 切片紡注射添加方式

間接切片紡注射添加主要有體積式計量和失重式計量兩種方式。 體積式計量主要通過變頻控制減速電機傳動球穴型凹槽主軸，依靠球穴型凹槽轉動計量母粒到螺桿喂入口進行共混，該計量方法方便簡單、投入成本低，但是母粒顆粒均勻性影響計量準確性，異狀粒或超長粒子容易導致生產產品質量降等。 國內主要生產設備廠家江蘇江本自控設備有限公司、無錫聚新科技有限公司等。 失重式計量主要是失重式母粒注射機根據PET 切片和色母粒的比例喂料，通過稱重方式控制給料電機的速度，運用動態稱重和可編程控制 （PLC），以保證在單位時間內從稱重斗減少的重量為恒定值。 失重式計量改變了傳統的體積配料喂料方式，提高了母粒配料的均勻和精準度，極大地提高了滌綸長絲（FDY、POY 和DTY）的品質，減少色差，降低產品不良率。 另外根據生產研發需求不同，滿足不同工藝要求所需求的雙計量失重式混合給料系統、三計量及多計量失重式混合給料系統等。 國內主要生產設備廠家有廈門幫眾科技有限公司、江蘇江本自控設備有限公司等廠家。

2.2 大容量熔體直紡注射添加方式

針對間接切片紡能耗高、產品品質不穩定，大容量聚酯熔體直紡長絲品種同質化現象嚴重，差別化功能性纖維比重偏小，滌綸長絲需要不斷優化產品方案，向大容量、低成本、直接紡、柔性化、多品種方向發展[5]，對大容量熔體直紡進行紡絲柔性添加色母粒、功能母粒亟需解決，無錫聚新科技有限公司是國內進行大規模熔體直紡注射添加技術改造，市場占有率90%以上。 根據客戶需求，可以進行單個紡位以及多個紡位進行改造，滿足小批量、多品種客戶需求。 對于小批量功能滌綸長絲 （比如抗菌、涼感、發熱等）、原液著色滌綸長絲的生產熔體直紡在線注射添加技術改造，一般選用3DD 球穴動態混合器技術和熔體支管添加，立式球穴型動態混合器，設計不同直徑動態混合器，熔體混合量動態混合一般50-300 kg/h。 對于大批量產品，一般采取熔體總管或支管添加方式，采用銷釘式混合技術方式，設計不同直徑和長度動態混合器，熔體動態器混合量一般400 -4 000 kg/h，適合大容量熔體直紡在線注射添加生產全消光、原液著色黑絲等產品，大批量在線注射添加系統如圖1 所示。

圖1 熔體直紡在線注射添加系統

大容量熔體直紡在線注射添加技術，與間接切片紡采用失重式、體積式注射添加相比，省去聚酯切片干燥、熔融的過程，工藝能耗較低，產品穩定性較好。 大容量熔體直紡注射添加對母粒在塑化性、流動性、分散過濾性、可紡性等方面要求較高，母粒在塑化性、流動性較差會引起螺桿壓力波動，造成注射添加量波動引起產品色差，國內色母粒廠家蘇州寶麗迪材料科技股份有限公司、浙江金彩新材料有限公司、廈門鷺意彩色母粒有限公司等廠家在開發大容量熔體直紡專用色母粒經驗較為豐富、質量較為穩定。

3 滌綸長絲紡絲在線注射添加發展趨勢

大容量熔體直紡注射在線添加技術促進了滌綸長絲行業的技術升級，對部分能耗高的間接切片紡逐步淘汰，優化了滌綸長絲行業的產品結構，特別是大容量熔體直紡注射添加生產原液著色纖維，免去后道染色，符合當今環保發展趨勢。

隨著工業4.0 的不斷普及發展，工業設備的管理向智能化網格化方向發展，大容量滌綸長絲紡絲在線注射添加將來向集監管、控制、預警、分析于一體的工業設備智能監控系統云平臺并外網遠程查看，實現了在線添加的智能管理，助力差別化滌綸長絲高效、穩定生產。實現全天候24 h 在線監控，方便企業管理人員對大容量紡絲在線注射添加系統整體運行狀況更好掌握。