聚酯熔体的切片和包装 聚酯涤纶PET生产工艺

聚酯熔体的切片和包装TOC\o"1-3"\h\u聚酯涤纶PET生产工艺聚酯生产经过酯化和缩聚反应得到高温粘度的PET熔体后，可按照不同的需要采取两种后加工方法，即切片或直接纺丝。第一节聚酯熔体的输送一、熔体输送泵熔体输送一般使用齿轮泵，依靠齿轮相互啮合的空间变化来实现熔体的输送。熔体齿轮泵大多是在普通齿轮泵的基础上，改进泵的结构和工作条件。以适应输送高温高粘度熔体的需要。一般采用下列改进措施：增大间隙，适应增大齿轮泵的齿轮与泵体，齿轮侧面与泵体壁之间的间隙，以防止温度升高齿轮咬死，减少流动阻力。降低泵的转速，适当降低泵的转速，使粘稠熔体有充分的时间充满齿穴，提高吸入性能。改变齿轮齿形，齿轮的齿形于风扇的风叶一样，结构不同对输送的流体流量影响很大。如将直齿该斜齿以及减少齿数等PET齿轮泵更适合于PET熔体的输送。熔体齿轮泵的特点：适用粘度变化范围较广；流量均匀并且与转速有较好的线性关系，改变转速可以调节流量；结构简单且成本低，有一定的自吸能力。10Q06泵转速与流量的关系可简单地表示为：QＷ＝52n式中，QＷ为齿轮泵的重量流量，㎏/h；n为转速，r/min。二、熔体粘度对输送的影响由于高聚物的粘弹性，使PET熔体在输送过程中的流体情况显得十分复杂，熔体流动性的好坏取决于PET本身的粘度，而粘度又强烈依赖于分子量的大小及其分布，同时也与温度和压力有很大关系。影响粘度的各种因素都将影响熔体的流动性。分子结构和分子量及其分布，PET虽属线性大分子但由于分子之间的相互缠结，不但增大粘度，还将增加弹性。熔体粘度随聚合物分子量的增大而升高，即马克方程表明，PET熔体的粘度［η］与分子量的Mn的指数a次方成正比。另外，分子量的分布窄时，流动阻力大，分布宽时流动阻力小，其中的小分子PET在流动过程中起到了润滑的作用。温度升高，粘度下降，有利于熔体的流动。但温度升高，PET热降解反应增加。压力熔体在管道中的流动是按链段运动的机理进行的，这种运动方式的前提条件是熔体内部存在一定的空隙（叫自由体积）。压力增大，会使PET体积（空穴体积）减小，使流动阻力增加。另外，压力增加，分子量相互作用的距离缩短，使大分子链柔顺性变差，也会使粘度增加。更严重的是由于压力增加，流体内部粘性摩擦和熔体与管壁之间的摩擦也明显加剧，摩擦产生的热量使熔体的温度上升。从而有可能产生较大的粘度降。三、PET熔体在管道中的停留时间熔体在管道中的停留时间可用下式表示：式中，τ为停留时间，s；S为熔体管道的截面积，㎡；l为熔体管道的长度，m；Q为熔体的体积流量，m3/s。例如，熔体有粘度计的毛细管ｄ＝25mm，流量Q＝2.40×10－7m3/s，长度为0.5米的情况下，其停留时间为10．23s，同样长度下的熔体管道（直径Ｄ＝84mm，流量Q＝4.85×10－4m3/s）中停留时间只有5.71s。所以，10R05中熔体的粘度被粘度测出的时间是存在相当大的滞后效应，在生产过程中必须注意这一点，平时经常用搅拌电流来控制熔体粘度可比较真实地反映反应器中的粘度，其道理也在这一点上。停留时间太长对工艺是不利的，原因是：增加熔体降解的可能性；增加熔体的排废量。为此，在工艺设计中，应尽量缩短熔体管道的长度和减少流动时的阻力，防止形成死角。第二节聚酯熔体的挤出能力一、入口效应熔体在铸带头的小孔中挤出时，由腔体进入铸带小孔会发生流线收缩现象，在化工原理中称为入口效应。二、挤出胀大现象熔体挤出铸带小孔后，挤出物的最大直径会大大超过小孔的孔径，这种现象称为挤出胀大现象，也称巴拉斯效应或出口膨化。挤出胀大效应与许多因素有关，首先，聚合物的性质是影响挤出胀大的决定因素。熔体的分子量越高，分子量分布越窄，熔体的粘度就越高，挤出胀大就越明显。其次，铸带小孔的结构是挤出胀大的必要条件。孔径越小，胀大现象越明显，但孔道愈长，挤出物胀大就愈小。造成挤出胀大的原因主要是由于高聚物熔体的粘弹性所致。由于熔体进入小孔时的流线收缩，使线性大分子在孔道的流动方向上产生弹性形变，当孔道短面流速又较快时，被拉伸取向的弹性形变不可能完全得到回复松弛，则离开孔道后这种取向就要回复，原来在孔道中被强行拉直的线型大分子链又要重新卷曲，从而产生胀化现象。这种离开小孔的线型大分子企图回复到进入小孔之前状况，仿佛是有“记忆”的一样。所以，有时也称这种挤出胀大现象又称为“弹性记忆效应＂。挤出胀大现象对生产是不利的，它是引起铸带并带的一个重要原因，所以，人们采取各种手段来尽量减少挤出时的膨化率。如在保证产品质量的前提下，把聚合物粘度尽量控制得低一些；铸带孔的设计在入口处做成抛物或开状，增加孔道光洁度，减少入口效应；在铸带孔出口喷涂硅油，改善铸带与喷丝板的剥离性。三、熔体挤出时的不稳定性熔体挤出时发生铸带形状的变形称为熔体流动的不稳定性，或称熔体破裂，铸带头保温太差或物料在管道中停留时间太长引起熔体质量下降等都会造成熔体破裂。熔体破裂时会使挤出物外观成波浪形，鲨鱼皮形，竹节形，麻花形等。熔体的不稳定流动，会使铸带并带，护切粒机，披白大褂等。第三节聚酯切片生产的工艺过程一、水下切粒工流程（略）二、水下切粒机及其工作原理（略）三、切粒过程与切片的形状切粒过程自铸带头挤出的PET熔体，受到水的冷却，其外表基本上被固化，然后以一定的速度由引料辊送入切割室，通过动刀的旋转将注条切成粒子。由于铸带没有被完全冷却，其表面层虽呈玻璃态而内部往往还处于高弹态甚至粘流态。所以，铸带进入之前后引料辊之间时，引料辊间隙与铸带宽度差不多时，注条受到一定的压力使牵引速度正常，可获得尺寸符合要求的切片粒子。但是引料间隙太大时，铸带不能很好的被固定。容易产生菱形切片或超长切片。相反，引料间隙太小，铸带会被压变形，甚至来不及引料造成“披白褂”。切片大小尺寸切片的外形尺寸由两个方面决定。切片的长度由铸带喂入速度和动刀旋转速度所决定，切片的横载面形状由铸带孔形状所决定。我公司切片为4×4×2.5mm的椭圆截面形状。异常切片所谓异常切片是指尺寸不符合要求的超长，超短切片，切片碎末和外形奇特的切片。造成产生异状切片的原因主要有以下几个原因：熔体供料速度与切割速度不匹配。铸带挤出异常。引料间隙不符合要求。切刀变钝或局部有缺口。冷却水温度过低或过高，冷却水流量大小不符合要求或者喷淋水分布不均等。第四节聚酯切片的输送与脱水分离一、聚酯切片的水力输送水力输送的特点可以远距离输送。切片与切片，切片与管壁摩擦阻力小输送介质可循环使用，回收方便。输送设备简单，操作简单。但是，水力输送动力消耗大；切片中的碎屑进入泵机封中容易磨损机体。造成漏水；水在零度以下会结冰，所以冬季防冻措施做得不好容易引起管道堵塞而停车。聚酯切片在管道中的运动状态切片在水中会发生沉降现象，所以，水力输送的动力必须配置充分，否则对垂直高度的输送就会显得比较困难。泵输送时的出口压力必须保证有足够的压力，泵出口的最低压力可根据流体力学方程来计算（静压原理加上流动阻力）。例如有泵将水和切片送到包装楼40米高的地方，最小的出口压力计算为：式中，P１为泵的出口的最低压力㎏/㎝2，ρ为水和切片的混合比重，1．023，ｇ为重力加速度9．81m/s2·h为输送高度，P2为输送到目的地时的出口压力。当出口为大气压时，P2＝1．038㎏/㎝2，所以可以求得最小的泵出口压力为5．1㎏/㎝2。因此，实际的输送压力往往控制在7～8㎏/㎝2。水力输送操作的注意事项水切片输送泵的启动，必须预先在其出口阀后的输送管道上灌满水，防止欠压联锁停泵或振坏出口管道或阀门。泵的停止要注意两点，一是应将管道中的切片用足够的水置换后才能停泵，防止切片沉积堵塞管道；二是管道中的水应排尽，尤其在冬天，应排尽水防止管中剩水结冰。正常运行时切片输送泵发生压力低报（欠压报警）时应及时处理，重点检查对象为泵的入口管线的供水量和切片物料有没有在入口处架桥堵塞。输送管道的堵塞事故出现时，先要分清是水结冰堵塞还是切片物料堵塞，两者都应停止切粒来处理。结冰堵塞可用蒸气加热脱温水溶化冰块，而切片无论堵塞时则应在包装楼的低点排放管慢慢把切片排出来解决。二、聚酯切片的脉动输送所谓脉冲输送，就是物料和输送介质呈平推流料栓交替脉冲进入管道中，依靠前后两段输送介质的压力差使物料段不断向前移动的输送方式。有时也称密相输送。脉冲输送工艺参数的设定固气比的估算固气比定义为固体的质量流量与气体的质量流量之比。生产上常用它来衡量气力输送中空气的利用率。理论上固气比可按下式计算：式中，Ｕ为固气比；Ｗ为质量流量，㎏/h；Ｕ＇为输送时实际的线速度；Ｕ为空管（无物料）速度；ρ为密度；ε为空隙率；下标s表示固体，ｇ表示气体。我公司切片输送中，Ｕs/Ｕｇ＝0．51；空隙率ε＝0．955。脉冲气体的压力Pm脉冲气体实际上是一把“气刀”，可以将物料分割成一段段的料栓。在水平管道中的压力降△P1为式中，λｇ，λs分别为输送气流中固体存在时的摩擦系数；Ｕｇ为空气的平均流速；Ｄ和Ｌ为管道的直径和长度。在垂直管道中的压力降，除了存在于水平管一样的摩擦压力外，还有因克服垂直料栓重力沉降所引起的压力降△Ｐ2：式中，h为输送高度，ｇ为重力加速度。所以，脉冲输送气体的压力应是两者之和：Pm＝△P1＋△P2当然，精确的计算还应考虑管路中弯头、阀门等的阻力。这时可用Pm乘上一个系数来作简单处理。脉冲输送的特点聚酯切片的脉冲输送与稀相输送相比有以下特点：输送气速低，物料磨损小。一般脉冲输送速度小于5m/s，而稀相输送在20m/s以上。固气比高，耗气量少，动力消耗也小。输送气源压力要求高，否则易堵料。二、聚酯节片的稀相气送物料连续加入具有一定压力和流速的气体中，使物料分散在气体中随气体运动被送到所需的高度和距离，这种方式称为稀相输（气）送。稀相气送在纺织行业中用的十分广泛，但输送原理与第五章中的PTA输送基本相同。三、聚酯切片的脱水分离离心干燥原理（略）离心干燥中切下的含水量决定离心干燥时切片的含水量有下列因素：离心分离器的结构与性能离心分离器的结构与性能是决定切片中含水量的重要因素。离心力越大，离心分离时物料在转鼓上停留时间越长，切片含水量越低。切片温度切片送入干燥器时的切片余温越高2越有利于水分的汽化，切片含水量也越低。滤网清洗周期离心干燥器中的滤网，长时间运行后会被切片粉末等堵死。所以，滤网的清洗周期越长，切片中含水量也越高。所以，在机械设备固定后，切片中水含量的控制主要由切片进料的湿度和温度，切片夹带的粉末量，带动转鼓旋转的皮带的松紧程度和操作人员对滤网的定期清洗等所决定。风干机风干机是将水和切片预分离器与干燥器连为一体的切片干燥设备，利用风力加速切片一运动并产生一定强度的离心力使切片得到干燥。风力干燥的特点（与离心干燥器相比）：风量和风压是使切片与水分离的两个重要参数。风量大，风压高，干燥效果较好。弯道滤网是除去切片中水分的关键部件。当湿切片进入弯道滤网后，切片表面的水受到一个离心力的作用，并在风力的帮助下形成小水滴吹出滤网。所以，实际生产中必须定期清理滤网上卡住的切片及粉末，才能保证切片的含水量符合工艺的要求。切片入口时的温度对水分分离影响较大。由于风干机所产生的离心力（在弯道处）远没有离心干燥器那么大，所以水分的分离对切片表面的温度高低有很大关系。切片通道比离心分离器大，不会引起堵塞事故。四、切片纺丝对切片含水量的要求在聚酯切片