高模低缩涤纶丝的生产工艺

高模低缩涤纶丝的生产工艺

根据其性能，可分为标准（ht高、低伸展系列）、低收缩（ls中强低收缩系列）和尺寸稳定（hmls高模低收缩系列）。其中HMLS工业丝具有高强度、低收缩、超尺寸稳定、抗尺寸胀大、耐疲劳性能及滞后性能等优越性,广泛应用于单层子午线轿车轮胎。世界涤纶工业丝大部分在北美、西欧和东亚地区生产,我国涤纶工业丝生产企业至少有40家以上,其中16家以上采用了进口生产线,更多的厂家采用了国产设备或改装设备。国产设备商有北京中丽、常熟机械厂、大连合纤等。我国目前仅有少数企业能生产高模低缩型涤纶工业丝,多数企业只生产标准型涤纶工业丝。3种涤纶工业丝的性能比较见表1。11.1聚酰胺反应装置纤维级超有光聚酯切片(PET):中国石化仪征化纤股份有限公司生产,表观粘度[η瑞士Bulher连续式固相聚合反应塔,沸腾床式预结晶器,德国Barmag公司15E10/24D螺杆挤压机,德国Barmag公司CW7T-1200/8型超高速卷绕头。1.3自动强力伸长测长仪德国TextechnoStatimat4型自动强力伸长仪,德国TestriteMk3干热收缩仪,德国YG2086测长仪,电子精密天平。1.4预牵伸辊卷绕成形原料聚酯切片→预结晶器→固相聚合反应塔→增粘后的聚酯干切片→切片贮罐→挤出机→测量头→熔体管道→纺丝箱体→计量泵→纺丝组件→纺丝→延迟冷却→凝固定形(侧吹风)→甬道→油轮上油→预牵伸辊→第一、二、三、四对牵伸辊→网络器→卷绕头→卷绕成形。1.5压力螺杆挤压机温度一区:277℃二区:285℃三区:293℃四区:298℃五区:302℃六区:302℃熔体压力(13.5±0.2)MPa联苯温度(305±2)℃升头速度4050m/min提升时间45s卷重10kg卷绕角6.0°(丝饼宽度300mm)第一对辊速度、温度3600m/min,80℃第二对辊速度、温度6500m/min,240℃第三对辊速度、温度6680m/min,246℃第四对辊速度、温度6550m/min,150℃卷绕速度(卷绕头)6540m/min徐冷器温度365℃油轮转速35r/min侧吹风温度(17～19±0.5)℃侧吹风湿度(80±1.5)%侧吹风风压(600±5)Pa吸丝、切丝装置空压力0.6MPa22.1pet熔体的制备a)PET高粘切片分子量分布越窄,数均分子量越高,拉伸后所得到的纤维强度越高。在本研究中所用的PET高粘切片要求特征粘度(310℃)在900～1500Pas,粘度偏离≤150Pa·s。b)工业生产时由于PET熔体粘度高,在内管道流动性差、受热时间长,原料中所含有的水分会加速其热水解。另外,熔体中即使混有微量的水分,也可能形成气泡夹杂在自喷丝孔吐出的熔体细流中,极易产生纺丝中的飘丝或在单丝中留下隐患而在超高速卷绕过程中造成毛丝或断头。因此,所用的干切片的端—COOH含量≤15[MEQ/kg],水分含量≤20mg/kg。c)微量的杂质在拉伸过程中会造成单丝的断裂,而导致成品毛丝过多的缺陷。因而,所用的干切片要求灰份含量≤100(wash?method),或≤50(screen?method)。2.2熔体压力对纺丝过程的影响熔体压力由螺杆挤压机螺杆的转速和计量泵来控制。熔体压力的大小直接影响到熔体的可纺性。良好的纺丝成形只有在适宜的熔体表观粘度范围内实现。增加熔体的压力,熔体在管道中流动时受到的剪切挤压作用增强,熔体的流动性变好,表观粘度下降,弹性效应变弱,细流出喷丝板板孔时膨胀现象减弱,有利于纺丝的进行;然而过大的熔体压力又会造成熔体分子在剪切挤压作用下过度降解,熔体粘度过低,拉伸性变差,出现飘丝、毛丝和断头等现象。另外,在过高的熔体压力作用下,熔体细流在流出喷丝板板孔也会由于熔体破裂而严重影响纺丝的正常进行。在本研究中,熔体压力设定为(13.5±0.2)MPa。2.3联苯温度对pet熔体超分子的影响和其它的纺丝一样,纺丝熔体的温度也是影响可纺性和成品丝质量的一个因素,过高或过低的温度都会影响纺丝的稳定性。在采用联苯对熔体管道加热时,联苯温度直接影响到PET熔体的形成及纤维的超分子结构。随着联苯温度的升高,熔体的自由体积增加,分子中链段的活动性增强,熔体的表观粘度下降,熔体的流动性增强,有利于纺丝的进行;然而,过高的联苯温度又会加速熔体分子的热降解,使粘度下降,可纺性变差。有研究表明,纺丝温度的升高,对成品丝的物理机械性能影响很小,丝条的沸水收缩率和干热收缩率略有所升高2.4徐冷器温度对丝条断裂强度的影响在丝条的拉伸过程中,丝条表面与中心存在着一定的温差,此温差会导致丝条在横截面上存在拉伸粘度差,而使丝条产生径向应力差,形成皮芯层结构本研究还发现,在一定的范围内,随着徐冷器温度(设定温度为365℃)的降低,丝条的断裂强度有所增加,断裂伸长和干热收缩有所减小。因为适中的徐冷器温度,能减少丝条拉伸过程中的横截温差,使丝条凝固点下降,降低了因骤冷而引起的丝条表面和丝条内芯的双折射差,减轻因此而形成的皮芯层纤维结构。但是,过低的徐冷温度(低于360℃)又会使丝条过快的固化,在拉伸过程中会出现过多的毛丝,而当徐冷温度设置过高(高于370℃)时,丝条出喷丝板孔时又极易发生粘连,严重时无法纺丝。2.5风压风速和风温Barmag公司在以6540m/min的速度生产高模低缩涤纶丝时所采用的是侧吹风冷却。在涤纶长丝生产中,冷却风的风压、风温和风湿对纤维的成形影响较大。其中又以风速对纤维成形影响最大,尤其对条干不匀率和纺丝卷绕性能影响较显著。风速过大,湍动因素增加,引起丝条振荡或飘动;风速过小,易受丝室外气流的干扰影响,同时冷却效果不好,这些都可能使凝固点飘移,带来条干不匀率增大。因此,生产中风压速应控制在(600±5)Pa范围内来满足风速的要求。风温在15～35℃范围内变化时对纺丝成形过程和成品丝的性质影响不大,但是在风温较低时,丝条手感较硬;风温波动较大时,会使丝条的干条不匀率(CV%)增加,并且毛丝和断头增多,在生产过程中,风温控制(17～19±0.5)℃范围内即可满足生产的要求。有研究者称2.6纺丝速度和温度对丝条断裂伸长的影响纺丝速度是HMLS涤纶丝生产中最重要的工艺参数,纺丝速度的大小对纤维的结构和性能有着较大的影响。涤纶初生丝依靠高的纺丝速度所形成的拉伸对PET分子进行取向、结晶。在实际生产过程中,用高粘度切片纺出来的初生丝的拉伸屈服应力较大,形变发展较慢,一次拉伸难以完成本研究表明,当纺丝速率较低(第一对热辊速率低于3700m/min)时,随着第一对热辊速率的提高丝条的断裂强度(从6.63cN/dtex→6.85cN/dtex)和干热收缩(从5.90%～6.40%)有较大的提升,而丝条的断裂伸长也有一定的减小(从13.41%→13.02%):随着纺丝速度的提高(第一对热辊速率高于3700m/min时),继续升高第一对热辊的速率,丝条的断裂强度和干热收缩有较大的下降,而丝条的断裂伸长也有较大的增加。原因是此时过度的拉伸一方面造成了丝条内分子的空洞,致使丝条的拉伸强度下降,另一方面,过大的第一次热拉伸使PET分子过早的取向结晶,在一定程度上制约了第二次热拉伸,影响了丝条的性能。2.7张力的张力卷绕成形条件的选择应主要从以下几点来考虑:合适的卷绕张力、合适的接触压力、丝饼成形良好和生头容易、断头少3u3000中粘度偏高、灰份含量100wolba0.schenmethodschena)增粘后切片质量的好坏直接影响超高速纺的正常进行及所得PET高模低丝性能,一般要求干切片表观粘度(310℃)在900～1500Pa·s范围