涤纶纤维的生产过程课件.ppt
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1、第二章第二章 涤纶纤维的生产过程涤纶纤维的生产过程1第一节第一节 涤纶长丝的生产简述涤纶长丝的生产简述一、涤纶纤维生产发展的历史一、涤纶纤维生产发展的历史早在本世纪二十年代,就有人用脂肪和二羧早在本世纪二十年代,就有人用脂肪和二羧酸缩聚,制得脂肪族聚酯,之后,改用对苯二甲酸缩聚,制得脂肪族聚酯,之后,改用对苯二甲酸和二乙醇缩聚,得到成纤高聚物聚对苯二甲酸酸和二乙醇缩聚,得到成纤高聚物聚对苯二甲酸乙二酯,经熔体纺丝和后加工之后,制得了性能乙二酯,经熔体纺丝和后加工之后,制得了性能良好的纤维,由于这种成纤高聚物的分子结构中良好的纤维,由于这种成纤高聚物的分子结构中含有酯基含有酯基 ,故称之聚酯纤,
2、故称之聚酯纤维,现今所谓维,现今所谓“聚酯纤维聚酯纤维”原指对苯二甲酸乙二原指对苯二甲酸乙二酯含量在酯含量在85以上的纤维,我国的商品名称为以上的纤维,我国的商品名称为“涤纶涤纶”2涤纶于涤纶于1953年开始工业化生产,是年开始工业化生产,是大品种合成纤维中发展较晚的一种纤维,大品种合成纤维中发展较晚的一种纤维,但由于涤纶纤维优良性能,加上随着石但由于涤纶纤维优良性能,加上随着石油化学工业的迅速发展,为涤纶生产提油化学工业的迅速发展,为涤纶生产提供了更加丰富而廉价的原料以及原料合供了更加丰富而廉价的原料以及原料合成、连续缩聚、纺丝和后加工技术的进成、连续缩聚、纺丝和后加工技术的进步,为涤纶生产
3、的发展开辟了广阔的前步,为涤纶生产的发展开辟了广阔的前景,涤纶已成为合成纤维中发展速度最景,涤纶已成为合成纤维中发展速度最快,产量最高的一种重要品种。快,产量最高的一种重要品种。3以涤纶仿真丝为例,讲述涤纶品种的开发以涤纶仿真丝为例,讲述涤纶品种的开发历史与现状。历史与现状。第一阶段第一阶段6268年年 开发三角形断面的涤开发三角形断面的涤纶长丝纶长丝第二阶段第二阶段 6973年年 阳离子可染涤纶,三阳离子可染涤纶,三异形长丝异形长丝第三阶段第三阶段 7478年年 应用收缩率不同的混应用收缩率不同的混合长丝,制成多角形断面以及超细长丝合长丝,制成多角形断面以及超细长丝第四阶段第四阶段 79 单
4、丝更加细纤化,断面单丝更加细纤化,断面形状多样化,并进一步发展不同纤度混纤法形状多样化,并进一步发展不同纤度混纤法等等等等4二、涤纶长丝的生产步骤:二、涤纶长丝的生产步骤:切片干燥切片干燥熔融熔融纺丝纺丝后加工后加工成品成品纺丝:纺丝:常规纺丝(未拉伸丝)常规纺丝(未拉伸丝)UDY纺丝纺丝 中速纺丝(未取向丝)中速纺丝(未取向丝)MDY高速纺丝(预取向丝)高速纺丝(预取向丝)POY超高速纺丝(高取向丝)超高速纺丝(高取向丝)HOY 与与FDY后加工:后加工:拉伸:拉伸:FDY,POY变形:假捻变形,空气变形等变形:假捻变形,空气变形等56三、涤纶长丝的生产工艺路线三、涤纶长丝的生产工艺路线(一
5、)常规纺丝工艺(一)常规纺丝工艺(UDYDYTY)(二)中速纺丝(二)中速纺丝(三)高速纺丝工艺:(三)高速纺丝工艺:POYDTY POYDY(四)超高速纺丝(全牵伸工艺)(四)超高速纺丝(全牵伸工艺)FDY(五)高取向生产工艺(五)高取向生产工艺7四、涤纶长丝的生产特点四、涤纶长丝的生产特点五、涤纶长丝的品质指标(补充)五、涤纶长丝的品质指标(补充)1、条干不匀率、条干不匀率2、沸水吸收率、沸水吸收率3、染色均匀性、染色均匀性8第二节第二节 聚酯切片及其干燥聚酯切片及其干燥一、切片的聚合一、切片的聚合二、长丝对切片质量的要求二、长丝对切片质量的要求1、特性粘度、特性粘度分子量的简单指数分子量
6、的简单指数 =KMa K-系数(以邻氯苯酚或苯酚四氯乙烷测定时,系数(以邻氯苯酚或苯酚四氯乙烷测定时,K取常数取常数1.27*10-4)M-重均分子量重均分子量 a-常数(通常为常数(通常为0.86)2、熔点:指高分子链能自由运动的温度,一般为、熔点:指高分子链能自由运动的温度,一般为260 左右左右9 端羧基含量端羧基含量 端羧基含量高,说明分子量分布宽。可纺性差。端羧基含量高,说明分子量分布宽。可纺性差。二氧化钛含量二氧化钛含量 切片中加入二氧化钛的目的是为了给切片消光,切片中加入二氧化钛的目的是为了给切片消光,加入量为加入量为0.3%0.5%,就能起到消光作用。,就能起到消光作用。铁质铁
7、质 含铁量高会使纤维发黄,要求小于含铁量高会使纤维发黄,要求小于3ppm。10三、切片的干燥三、切片的干燥1、干燥的目的:、干燥的目的:除去水分,提高切片的结晶度和软化点除去水分,提高切片的结晶度和软化点切片中有水分的后果:切片中有水分的后果:熔融时易水解,纺丝时易形成起泡,造成熔融时易水解,纺丝时易形成起泡,造成断头和毛丝。断头和毛丝。提高结晶度和软化点,防止切片在螺杆挤提高结晶度和软化点,防止切片在螺杆挤压机里软化粘结。压机里软化粘结。11122、工艺条件、工艺条件1)预结晶的温度和时间)预结晶的温度和时间根据设备条件而定,采用沸腾床预结晶,根据设备条件而定,采用沸腾床预结晶,预结晶温度可
8、高至预结晶温度可高至160180,时间,时间815min,采用搅拌式充填预结晶器,温度为采用搅拌式充填预结晶器,温度为120140,时间时间11.5h2)干燥温度)干燥温度干燥风温不宜超过干燥风温不宜超过190,切片温度不宜超,切片温度不宜超过过1653)干燥时间)干燥时间与干燥温度、干空气含湿量有关,一般在与干燥温度、干空气含湿量有关,一般在4h以上以上4)空气露点)空气露点露点的定义:空气中的水蒸汽达到饱和时露点的定义:空气中的水蒸汽达到饱和时的温度。空气的含湿量愈低,则露点也愈低。的温度。空气的含湿量愈低,则露点也愈低。干燥空气露点一般须小于干燥空气露点一般须小于-1013、新型干燥设备
9、、新型干燥设备四、切片的输送方式四、切片的输送方式采用管道气流输送法,有连续式和脉冲采用管道气流输送法,有连续式和脉冲式两种方式式两种方式14第三节第三节 常规纺丝常规纺丝 常规纺丝是指纺丝速度低于常规纺丝是指纺丝速度低于1800m/min以下的纺丝技术,一般纺丝速度在以下的纺丝技术,一般纺丝速度在1200m/min左右,拉伸与变形分两步进行,左右,拉伸与变形分两步进行,工艺流程长,生产效率低。但常规纺丝的工艺流程长,生产效率低。但常规纺丝的设备投资少,技术容易掌握,易变品种,设备投资少,技术容易掌握,易变品种,因此目前在涤纶长丝生产中仍占有相当重因此目前在涤纶长丝生产中仍占有相当重要的地位。
10、要的地位。15一、纺丝一、纺丝(一)纺丝工艺流程(一)纺丝工艺流程常规纺丝工艺流程如下:常规纺丝工艺流程如下:干燥切片干燥切片熔融挤出熔融挤出混合混合计量计量过滤过滤纺纺丝丝冷却成形冷却成形上油上油卷绕卷绕 UDY1、熔融挤出:切片熔融,并产生一定压力、熔融挤出:切片熔融,并产生一定压力2、混合:强化熔体的均匀性、混合:强化熔体的均匀性3、计量:保证丝条纤度均匀、计量:保证丝条纤度均匀4、过滤:除去杂质,改善熔体的流变性能、过滤:除去杂质,改善熔体的流变性能5、纺丝:形成熔体细流、纺丝:形成熔体细流6、冷却成形:熔体细流被冷却介质冷却,凝、冷却成形:熔体细流被冷却介质冷却,凝固成丝条,并逐步细
11、化。固成丝条,并逐步细化。7、上油:润滑,增加纤维抱合力,抗静电、上油:润滑,增加纤维抱合力,抗静电8、卷绕:卷绕速度即为纺丝速度,卷绕形成、卷绕:卷绕速度即为纺丝速度,卷绕形成为后纺工序服务。为后纺工序服务。16(二)纺丝工艺参数的选择(二)纺丝工艺参数的选择1、熔体温度(、熔体温度(Tm)由螺杆和箱体温度来控制调节,一般控制由螺杆和箱体温度来控制调节,一般控制在在285290(特性粘度为(特性粘度为0.640.66)2、螺杆挤出压力、螺杆挤出压力 6.57.5MPa3、泵供量、泵供量计量泵单位时间内传送熔体的重量计量泵单位时间内传送熔体的重量 Q=DRV/10000K 式中:式中:Q-泵供
12、量(泵供量(g/min)D-成品丝纤度(成品丝纤度(dtex)R-拉伸倍数拉伸倍数 V-纺丝速度(纺丝速度(m/min)K-纤维收缩系数(纤维收缩系数(1.05-1.10)17泵供量由泵的转数来调整:泵供量由泵的转数来调整:N=Q/rnc式中:式中:N-计量泵转速(计量泵转速(r/min)Q-泵供量(泵供量(g/min)r-熔体密度(熔体密度(g/立方厘米)立方厘米)n-计量泵效率(一般为计量泵效率(一般为98%)c-计量泵容量(立方厘米计量泵容量(立方厘米/r)一般计量泵允许的转速为一般计量泵允许的转速为15-40 r/min4、组件压力、组件压力组件由喷丝板、熔体分配板、熔体过滤材料及组件
13、由喷丝板、熔体分配板、熔体过滤材料及其组装套件组成,一般压力为其组装套件组成,一般压力为9.824.5MPa185、冷却风的温、湿度和风速、冷却风的温、湿度和风速风温:风温:20-30湿度:湿度:70风速:根据品种定,随纤度增加而提高。风速:根据品种定,随纤度增加而提高。通常为通常为0.3-0.5m/min风速分布:有直线型,弧型和风速分布:有直线型,弧型和S型三种。型三种。6、卷绕速度、卷绕速度影响卷绕丝预取向度的主要因素,卷绕速影响卷绕丝预取向度的主要因素,卷绕速度越高,预取向度愈高。常规纺丝卷绕速度一度越高,预取向度愈高。常规纺丝卷绕速度一般为般为900-1200m/min7、油轮转速和
14、油剂浓度、油轮转速和油剂浓度 卷绕丝的上油量决定了成品复丝的含油量。油卷绕丝的上油量决定了成品复丝的含油量。油剂浓度越高,油轮转速越快,上油量越高。剂浓度越高,油轮转速越快,上油量越高。19(三)(三)Vc406 A型纺丝机的结构和使用特征型纺丝机的结构和使用特征主要用于涤纶长丝的生产,由螺杆挤出机、主要用于涤纶长丝的生产,由螺杆挤出机、箱体、计量泵、纺丝组件,纺丝吹风窗,侧吹箱体、计量泵、纺丝组件,纺丝吹风窗,侧吹风稳压室,甬道和卷绕机等组成风稳压室,甬道和卷绕机等组成作业:作业:1、切片干燥目的是什么?、切片干燥目的是什么?2、简述、简述Vc406 A型纺丝机常规纺丝工艺流程。型纺丝机常规
15、纺丝工艺流程。20二、拉伸加捻二、拉伸加捻(一)拉伸的目的(一)拉伸的目的 UDY的特点:的特点:强度低,伸度高,尺寸稳定性差,性质极不稳强度低,伸度高,尺寸稳定性差,性质极不稳定,没有直接使用价值。定,没有直接使用价值。拉伸的目的:拉伸的目的:通过拉伸和热定形,可使纤维的大分子取向和通过拉伸和热定形,可使纤维的大分子取向和结晶,从而具备一定的物理机械性能,以满足结晶,从而具备一定的物理机械性能,以满足织造和服用的需要。织造和服用的需要。21(二)拉伸原理和工艺参数的选择(二)拉伸原理和工艺参数的选择 1、卷绕丝的平衡时间和条件、卷绕丝的平衡时间和条件 刚落筒的卷绕丝不能马上拉伸加捻,必须在刚
16、落筒的卷绕丝不能马上拉伸加捻,必须在一定的温湿度条件下,放置一定的时间,使其一定的温湿度条件下,放置一定的时间,使其内应力减小或消失,结构相对稳定以后再进行内应力减小或消失,结构相对稳定以后再进行拉伸,这个过程称为平衡。拉伸,这个过程称为平衡。平衡平衡 时间:时间:812h,湿度:,湿度:75 22 2、拉伸倍数、拉伸倍数 拉伸倍数会直接一向成品丝的强、伸度和纤拉伸倍数会直接一向成品丝的强、伸度和纤度等。拉伸倍数高,成品丝条强度高,伸度低,度等。拉伸倍数高,成品丝条强度高,伸度低,纤度小,一般控制在纤度小,一般控制在3.5到到4.2之间。之间。3、拉伸温度:、拉伸温度:高于玻璃化温度高于玻璃化
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