涤纶短纤维纺丝工艺与质量控制（直接纺）-涤纶短纤维的纺丝

涤纶短纤维的分类和生产工艺流程聚酯纤维（Polyesterfibre）指由多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的聚酯为原料所制得纤维的统称。

具体品种有：聚对苯二甲酸乙二酯纤维(PET)，聚对苯二甲酸丁二酯纤维(PBT)，聚对苯二甲酸丙二酯纤维(PTT)，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维，聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维，以及多种改性的聚对苯二甲酸乙二酯纤维(如:CDP，ECDP，EDDP)等。性能：比重为1.38-1.40（羊毛1.32）；熔点255～264℃，（在205℃时开始粘结，安全熨烫温度为135℃），T软=230~240，Td=300；火中能燃烧，卷曲并熔成珠，黑烟有芳香味；回潮率很低，仅为0.4％；长丝的断裂强度为4.5～5.5g/d，短纤维为3.5～5.5g/d；长丝的断裂伸长率为15～25％，短纤维为25～40％；高强型纤维强度可达7～8g/d，伸长为7.5～12.5％；初始模量较高14-17GPa，尺寸稳定；回弹性好：5%形变几乎完全恢复，抗皱性好；耐磨性仅次于锦纶。（一）涤纶短纤维的分类

1.按物理性能区分：高强低伸型、中强中伸型、低强中伸型、高模量型、高强高模量型

2.按后加工要求区分：棉型、毛型、中长型、麻型、丝型

3.按用途区分：服装用、絮棉用、装饰用、工业用

4.按功能区分：阳离子可染、吸湿、阻燃、有色、抗起球、抗静电

5.按纤维截面区分：异型丝、中空丝。

PET瓶片年产3-6万吨涤纶短纤维纺丝联合机邵阳纺机（二）涤纶短纤维生产工艺流程直接纺与聚合的连接纺丝箱体入口熔体分配管熔体冷却器增压泵熔体过滤来自聚合工段三通阀间接纺（切片）熔体的准备切片→干燥→螺杆挤压机→熔体过滤器→纺丝箱体纺丝落桶工段工艺流程

计量泵→纺丝组件→冷却（环）吹风→上油

→丝束合并→导丝辊→牵引辊→喂入轮

→丝桶往复→丝桶搬运

盛丝桶集束、导丝浸油一道牵伸水浴二道牵伸紧张热定型冷却喷淋三道牵伸叠丝蒸汽预热卷曲上油松弛热定型张力调节切断张力调节打包涤纶短纤维后加工生产工艺流程原LVD802后加工联合机涤纶短纤维纺丝工艺及其影响因素工艺参数影响归纳为三个方面：（1）可纺性：纺丝是否顺利进行；（2）卷绕丝的均匀性和后加工均匀性：与成品纤维质量有关；（3）纺丝机产量。参数主要有温度、压力、冷却条件、泵供量等。（一）纺丝工艺控制1.熔体输送弯管区：输送熔体和保温，较长，1.5min，粘度降。T7=Tm

+（14～20）℃→275～280℃（接近或低于熔体温度）纺丝箱体(重要参数)，分配熔体，影响成型，1~1.5min，T8=Tm+（18～34）℃→290～295℃

2.纺丝温度Ts（纺丝熔体温度）：熔体流出喷丝板孔道前的温度

（1）范围：Tm＜纺丝温度＜Td；258～265℃＜纺丝温度＜300℃；最适：285～290℃

；相对分子质量

（2）影响：

Ts高，热降解大，纺丝时易注头，成品纤维的伸长率偏大；Ts低，剪切应力大，形成硬丝，拉伸时易毛丝、断头；波动大，易产生染色偏差

（3）纺色丝（功能丝）：因色母粒的加入，降低熔体的粘度，纺丝温度相应的降低5-15℃，根据色母粒的加入量和色母粒的质量情况决定

（4）喷丝板表面和空气接触，温度可比熔体温度高4～10℃

（5）对双折射的影响

提高熔体温度，冷却缓慢时，卷绕丝双折射减小，后拉伸倍数可以提高

纺高强力丝（在喷丝板周围加加热套）3.熔体均匀性（1）粘度：切片结构不匀或有凝胶粒子使粘度不匀，从而使丝条结构不匀，出现硬头丝，导致拉伸不匀（2）杂质：会阻塞喷丝孔，造成滤层压力升高和使用周期缩短熔体粘度不匀或存在胶粒会导致纺丝断头、线密度不匀、产生硬头丝、后拉伸困难、染色不匀等缺陷原因：原料差异；干燥均匀；熔融和纺丝过程杜绝与氧气接触，防止氧化降解；控制加热区温度，减少波动（二）喷丝条件：1.螺杆挤出压力：螺杆挤出机出口的熔体压力，范围：65*105～75*105Pa2.过滤器压力：螺杆挤压机的出口压力为过滤器的前压，过滤器的出口压力为过滤器的后压，一般控制过滤器的后压，70-100MPa。过滤器的前后压力差控制在50-70MPa的范围之内，否则容易击穿过滤器，前后压差达到50-70MPa时，必须切换过滤器3.泵供量：

（1）定义：计量泵单位时间内输送熔体的重量，g/min（频率）、流量cm3/r、效率（2）与泵的转速、熔体粘度、泵的进出口压力有关；20kgf/cm2出现极值；压力过大出现漏浆；螺杆挤出量应与总的泵供量相等。4.熔体压力（组件压力）（1）定义：喷丝头组件中的熔体压力（2）范围：98×105～245×105Pa；高压纺丝：30~110MPa，低压纺丝≤10MPa聚酯短纤维组件压力降：9-20MPa初始压力：新组件纺丝稳定30min后的压力；98×105～147×105Pa升压速度：应小于6%（否则组件使用寿命缩短）5.熔体停留时间：强伸度（三）丝条冷却固化条件1.冷却吹风方式：环吹风，倾斜多孔板-阻尼层-多孔分配板-纺丝筒2.工艺控制：（1）风温：范围：20～30℃，±1℃，组件调换率、卷绕丝双折射率、卷绕丝条干不匀率最低影响：风温↑→熔体丝条冷却不充分→并丝、粘结丝↑→卷绕丝条干不匀率↑风温↓→熔体在喷丝孔处快速冷却→拉伸应力↑→初生纤维预取向度↑，径向双折射率差异大→纺丝性↓→能耗大（2）风湿：65～85%；风湿对卷绕丝双折射率和纺丝稳定性影响大

影响：冷却风带湿度→卷绕丝在纺丝甬道中的带电↓→飘丝↓→空气比热和热焓↑→纺丝甬道中冷却风和丝束温度恒定（三）丝条冷却固化条件（3）风速（风量）：0.3~0.7m/s，与熔体吐出量有关（4）吹出距离（缓冷区）：吹风窗（环）与板面距离,15cm;吹风面距丝束外缘距离1cm;高度20cm;环吹头内经比喷丝板直径大2cm；风经倾斜多孔板到阻尼层（由金属网、金属毡等材料制成）再送入纺丝筒（5）纺丝甬道：保护纤维并继续冷却。3.2-7m，圆管Φ280mm。一般3.5m，甬道长，气流紊乱，湍流严重，丝的摆动幅度大，碰撞摩擦（四）卷绕工艺控制1.上油：卷装、集束等后加工工序顺利进行目的：消除静电，防止绕辊；增加丝束的平滑性，防止丝束在导丝辊处产生毛丝；增加丝束抱合力，防止丝束松散影响：油剂浓度↑、油轮转速↑、丝束与油盘接触长度↑→上油↑上油↑↑→丝条间的集束性↓→卷绕丝桶成型差→丝条后加工产生粉末↑、发烟量↑→丝条后加工打滑→成品物理机械性能↓

通过调节辊的转速，24对油盘由一台电机传动；含油水率控制在20~25%。2.纺丝（卷绕）速度：指牵引辊1000m/min影响：纺速↑→纺丝线上速度梯度↑、丝束与冷空气的摩擦阻力↑→卷绕丝预取向度↑（双折射↑）、后拉伸倍数↓（初生纤维内应力增大，沸水收缩率增大）纺速↓→丝束张力↓→卷绕时发生跳动→纺丝稳定性↓、并丝↑

喂入轮的速度：约提高1%3.喷丝头拉伸比：第一导丝盘速度与熔体喷出速度之比影响：喷丝头拉伸比↑→后拉伸倍数↓→对卷绕丝预取向度影响小4.卷绕车间温湿度：夏20～27℃，冬20℃；相对湿度60~75%可纺性熔体清洁熔体粘度机械杂质含量原料相对分子质量干燥粘度降干切片含水率熔融温度纺丝温度纺丝压力孔径长径比卷绕速度吐出量形变速率孔的形状（五）纺丝工艺影响因素线密度波动卷绕丝均匀性冷却均匀性纺丝温度变动风温、风速、风量变动吹风不匀吐出量波动卷速波动组件压力喷孔排列方式组件结构使用时间涤纶短纤维纺丝质量控制1.熔体过滤器常见故障及处理方法

(1)熔体三通阀切换过程中出现卡死或切换困难。通常是因为阀体内有异物，此时不可加大力臂，强行切换，可适当调节阀门两侧填料压盖螺栓力矩，或待机检修，清除阀体内异物。

(2)熔体三通阀切换时手轮转动而阀芯不动作。通常是因为传动销断裂，传动轴与手轮跟转，可在线拆除三通阀保持架，更换传动销，再将阀杆旋回阀芯位置，重新切换三通阀。(3)熔体过滤器压差异常，如异常上升应重点检查熔体特性黏度和聚酯熔体杂质含量。但当熔体过滤器压差连续降低，如果排除熔体黏度下降的情况下，可能是滤芯被击穿了，应跟踪组件压力是否异常上升，若组件压力上升异常，应及时切换熔体过滤器。

(4)熔体过滤器切换后，过滤器上盖或底部发现少量漏浆，可能熔体进出口垫片紧固不到位，可对上盖或熔体进出口重新进行一次热紧固。如果过滤器投用后，发现24h内上盖或底部有大量漏浆，应立即将熔体过滤器切换到备台。

(5)熔体过滤器上机初始压差高。初始压差即一组干净滤芯使用时的起始过滤器压差，它标志着滤芯过滤介质中的杂质含量多少。主要由滤芯使用次数太多，过滤器介质中有大量碳化物；三甘醇、超声波清洗效果差等原因造成。2.喷丝板硅修整后启动时有黄料或黑丝喷出原因：喷丝孔堵孔多组件内部有死角，熔体长时间停留造成高温裂解解决办法：反复开、停计量泵更换组件3.仪表、电器故障造成纺丝停车处理方法：（1）通知仪表、电气人员修复故障点。（2）根据故障维修的时间长短，采取不同的停车操作。要注意想办法排干净螺杆、箱体里的物料，防止物料碳化。（3）要做好箱体保温工作，准备好开车工器具，处理好喷丝板，随时准备开车。4.前纺装置突然停电造成停车处理方法①关闭螺杆下料阀。②继续对箱体进行保温。③各启动开关打到“停”的位置。④关闭总电源。⑤重新通电后，电仪人员检查正常后，按开车步骤进行操作。5.环吹风故障引起的暂时停车处理方法如下:（1）通知空调，查找故障原因，分析故障的排除时间。（2）如分析故障排除时间很短，则螺杆打慢速20rpm，纺丝计量泵打慢速，停油剂泵。（3）如分析故障排除时间可能超过1h，关闭螺杆进料阀，螺杆打慢速20rpm，纺丝计量泵排干净料后，停车。（4）如24h以内的停车，将组件加上保温棉进行保温，并间歇开启纺丝泵。此时，不需要降低箱体温度。（5）如更长时间的停车，拆下纺丝组件进行清洗。此时，需要降低箱体温度，平衡在260℃左右。（6）当空调故障排除后按开车步骤进行操作。6.前纺疵点（异常丝及处理）：融着丝、并丝、注头丝、僵丝和浆块等的总称融着丝、并丝、僵丝多是环吹风分量不足和冷却吹风不均匀造成的。6.1造成风量不足的原因有：（1）主风道压力低；（2）环吹风孔板流量的压差没有设定准确；（3）环吹筒的无纺布过滤网含尘量已经到达饱和，使之阻力过大；环吹漏风，包括与风道的接触部位漏风和环吹筒上部的石棉垫圈破缺或环吹没有安装到位。风量不足的处理办法：调节环吹风道的蝶阀开度；调节环吹风筒与地面接口处的定位块；重新测量环吹风风量，测定出准确的环吹风量压差的设定值。更换环吹风筒。6.2造成环吹风不均匀的原因（1）环吹金属网破；（2）金属网上粘有熔体或粘有放流的丝；（3）环吹安装时无纺布没有对接好；（4）环吹筒与纺丝组件不同心。另外组件喷丝板的硅修整质量差和喷丝孔挤出不畅也会形成并丝和融着丝。环吹风不均匀的处理办法：更换环吹风筒。6.3注头丝产生的原因：主要是由喷丝板喷丝孔挤出不畅所致；浆块是由于组件内漏、外漏或计量泵安装处漏浆所致。注头丝处理办法：通过堵孔解决；组件外漏属于纺丝组件的安装问题，可以通过更换铜垫圈重新安装；组件内漏只能更换组件；计量泵安装处漏通过紧固或重新安装解决。6.4原丝断面不匀（DVC）：用原丝直径的粗细比来表征的。影响纤维的质量指标，后加工中易产生断丝和缠辊增多。6.5产生毛丝的原因：飘荡的单丝或缠辊的单丝（1）喷丝孔挤出不畅形成注头丝和细丝断丝；（2）熔体中凝聚粒子或凝胶粒子是原丝产生缺陷形成断丝（3）原丝中的小浆块断丝；（4）原丝上油不足或不匀使丝束的摩擦阻力变大而形成断丝；（5）各卷绕辊有缺陷不光滑而产生断丝；（6）风量不足或不匀。7.转向辊缠丝处理方法：如有少量缠丝可以用刮板沿转向辊转动的反方向将丝刮下，如有大量缠丝则应按吸切丝按钮将其全部切断，待转向辊停止后，用钩刀将缠丝除掉。8.牵引辊缠丝处理方法：当牵引辊某一位发生缠辊时，设在该位的缠辊检测装置将发出信号，使全机停止运转。每位纺丝位丝束被切断，吸丝器工作。待停止转动后，用钩刀将缠丝清除。如发现牵引辊上只有少量缠丝时，先打一下网络升头器，再用竹刮刀将其刮掉，这时一定要反应快、准、狠，同时注意安全。9.喂入轮缠丝处理方法：喂入轮传动箱侧装有一接近开关，一旦丝束缠绕喂入轮时其中心距将随着两摇臂的移动而增大，当摇臂架上的挡板靠近无触点开关时立即发出信息控制全机各部丝束切断器及吸丝器动作，牵引喂入传动自停。喂入轮停止转动后，用钩刀将缠丝清除。10.油剂槽液位报警处理1)当接到FCS人员通知油剂槽液位报警时，应根据报警情况分别处理。2)若是高报，立即通知电气人员或仪表人员进行检修。3)若是低报，迅速打开旁通阀，检查纺丝油剂高位槽液位是否正常，若正常，则通知仪电人员检查电磁调节阀是否正常以及油路是否畅通；若不正常，则通知油剂岗位立即送油。落桶岗位故障处理横动故障处理方法：将横动打到手动状态，并使其移到中间位置，将链板向后移。进桶开，这时可上一个空桶，故障一般可消除。如果不能消除故障，通知机、电、仪人员处理。帘板缠丝处理方法：将横动打到手动状态，使帘板停止运行，清理帘板缠丝，同时查找帘板缠丝原因；(1)两个盛丝桶切换之际，推丝板不动作：丝束落在两桶间距离缝隙中而引起帘板缠丝。(2)手动切断时，操作不当，丝束切断后卷入往复装置的帘板内或输送辊道的罗拉内。如果缠丝较多需停车处理。如仍不能消除故障，通知机、电、仪人员处理。涤纶短纤维纺丝设备（直接纺）（一）纺丝机的基本结构熔体输送、分配、纺丝及保温装置：弯管、纺丝箱体（熔体分配管、计量泵、纺丝头组件）

丝条冷却装置：纺丝窗及冷却套筒

丝条收集装置：给湿上油机构、导丝结构、卷绕机或受丝装置1．熔体输送、分配、纺丝及保温装置

（1）弯管：熔体至纺丝箱体的熔体输送管道（一端与熔体出口相接，另一端与纺丝机熔体分配管相接）—使用联苯－联苯醚混合物加热（熔体保温）（2）纺丝箱体：集体保温。有长方形和方形两种，纵向长度取决于纺丝位数目，横向宽度取决于纺丝组件座和熔体输送管路的配置尺寸，高度取决于纺丝座的尺寸，一般采用8～10mm厚的锅炉钢板。熔体分配管+联苯加热箱+纺丝泵及其传动装置+纺丝头组件熔体分配管：确保熔体到达各纺丝位的距离相同；熔体在分配管中停留时间短；折回少放射式：不同的弯曲形式加热箱作用：对熔体分配管、计量泵、纺丝头组件其保温加热作用；方式：高温导热油或联苯—联苯醚热载体，用电热棒加热。四、涤纶短纤维纺丝箱体保温热媒系统，载体联苯-联苯醚(国内称导生)：76.5%联苯+23.5%联苯醚无色到淡黄色液体，流动性好，有特殊气味；固态为黄色，凝固点12℃，沸点258℃，着火点138℃，自燃点540℃；具有腐蚀性、可燃性、毒性，能引起慢性中毒，对皮肤和眼睛有刺激作用；热稳定性好，380℃以下可长期使用（3）计量泵：定量、均匀把熔体输入纺丝头组件，以确保纺丝纤度均匀。高压齿轮泵J（计量）R（熔纺）G（高压）型数字代表泵的流量，cm3/r计量泵由一对相等齿数的齿轮、三块泵板、两根轴和一副联轴器构成。当齿轮啮合运转时，在吸入孔造成负压，流体被吸入泵内并添满两个齿轮的齿谷，熔体在齿轮的带动下紧贴着孔内壁回转一周后送至出口。叠泵和复合泵结构叠泵是把两单泵连接起来，由两对齿轮、五块泵板组成。它有一个进口，两个出口。复合泵类似于叠泵，是为两种聚合物复合纺丝而设计的，结构为双层，有两个出口，两个入口，分别接通上下层，从而引出上下层不同的聚合物熔体供给复合纺丝组件。（4）纺丝头组件*作用：①过滤熔体，防止堵塞喷丝孔

②熔体充分混合，减少熔体粘度差异

③把熔体均匀分散到喷丝孔的每个小孔中去形成熔体细流*结构：喷丝板+熔体分配板+熔体过滤材料+组装套的结合件组件组成壳体过滤砂、过滤网耐压板垫圈密封圈分配板喷丝板紧圈铝嘴保护盖上装式纺丝组件的更换上装式是利用起重设备把纺丝组件从纺丝箱体的上方吊入组件安装孔的一种安装方式。更换前首先要确认预热炉中备用组件符合工艺要求，然后要求切断需更换组件的纺丝位丝束，停止该位计量泵运行；降下冷却吹风头；确认无熔体从喷丝孔中喷出后，装上喷丝板保护板；松开组件顶紧螺栓，吊出组件，趁热分解；给备件组件熔体入口安装好密封垫圈，将备用组件吊入该纺丝位安装孔；确认组件安装到位后，旋紧组件顶紧螺栓；取下喷丝板保护板，启动计量泵，此时要密切注意组件背压或计量泵电机电流的变化，确认组件背压或电流稳定上升后，迅速、均匀地将硅油喷到喷丝板上，放流至喷丝正常后进行板面硅修整、生头作业；一旦发现压力骤然上升至10MPa以上时，要立即停运计量泵，避免因压力过高而造成传动轴保险销断裂或计量泵损坏，出现这种现象多数原因是备用组件在吊装过程温度下降所致，只需在箱体中保温1~2h后则可正常启动。喷丝板（是将高聚物熔体或溶液通过微孔转变成具有特定截面的细流）主要参数①喷丝板的外径和厚度长丝的喷丝板外径有50mm、52mm、64mm等；纺短纤维和帘子线的喷丝板外径在160mm以上。板的厚度主要取决于压力和开孔的削弱程度。②喷丝孔结构

③微孔长径比熔体的“入口效应”：熔体从较大的空间挤入很小的微孔时流动速度急剧增大，动能增加，熔体的分子构象发生变化，并存储一定的变形弹性能，表现为出口处的胀大现象，甚至造成熔体破裂。增大长径比有助于熔体的弹性松弛、减少出口处的弹性胀大，对纺丝有利。但长径比越大，加工越困难，一般长径比取1～4之间。④孔数及排列纺长丝一般采用1～80孔，纺帘子线一般采用100～400孔，纺短纤维采用400孔以上。排列方式：同心圆形，正方形、满天星形、一字线性等喷丝板修板操作：先停计量泵；降下冷却吹风头；喷射硅油时，喷嘴离喷丝板25～30cm，均匀缓慢地喷一、两圈即可；将刮刀和喷丝板上喷一层硅油，然后铲净喷丝板上的杂物，最后在喷丝板上均匀地喷一层硅油；启动计量泵，因为启动计量泵后，刚从喷丝孔挤出的熔体细流容易粘在喷丝板上，故在熔体欲要挤出喷丝孔和刚挤出喷丝孔时要喷硅油，防止熔体细流粘在喷丝板上；合格后升上环吹，确认风量正常，团丝生头。堵孔操作：已对喷丝板使用雾化硅油修整后，纺丝过程中，仍然有浆块、注头丝、细丝等异常情况发生，这时要对喷丝板进行仔细观察，如果发现某个喷丝孔有问题，可将HB铅笔塞进去，将该孔堵死，一个喷丝板上不得堵孔多于7个，否则就要更换组件。2．丝条冷却装置：纺丝窗及纺丝甬道

（1）纺丝窗full-drawyarn①作用：使丝条在冷却过程中只受定向、定量和定质的空气流冷却，冷却速度均匀一致，纤维凝固位置固定（不受周围气流影响）②结构：缓冷室：与冷却区分开，防止冷风吹响板面，30-200mm环吹风（风环）：空气从丝束周围吹向丝束，克服凝固的丝条偏离垂直位置产生的弯曲，甚至互相粘结，短纤维（0.2m）阻尼层、多孔分配板（2）纺丝甬道：3.2~7.0m

目的：保证已凝固的初生纤维不受外界气流的影响，并继续冷却到室温；金属铝制圆筒形或矩形丝束温降很少3.丝条收集装置：短纤维（盛丝桶大卷装）

短纤维卷绕机结构示意1—纺丝甬道；2—废丝吸丝器；3—压丝器；4—上油轮；5—盛油盘；6—浆块剔除器；7—导丝轮；8—纺丝油剂总上油器；9—集束导丝器；10—牵引辊；11—导丝辊；12—压丝器；13—喂入轮；14—导丝筒；15—盛丝桶；16—盛丝桶传动履带；17—废丝真空吸引槽卷装机构由绕丝辊（集中丝束）、牵引辊、喂入轮、盛丝桶组成。短纤维卷绕采用的圈条机构是由导条机构和盛丝桶组成。导条机构的主要部分是一对喂入轮和一个往复装置。喂入轮表面带有齿形，由单独电动机传动。积极送出丝条，丝条通过喂入轮时被轧成轻微的波皱。盛丝桶存丝量大，有的可达1～2t。聚酯的结构与性质1.分子结构线型：大分子易于沿纤维拉伸方向平行排列基团：刚性大，纯PET熔点较高（267℃）存在两种空间构象分子链高度立体规整，结晶倾向大（解释无定形区）酯基的存在易水解使聚合度下降，故PET纺丝须严格控制水分含量副产物：羰基、环状低聚物、二甘醇→大分子规整性↓，降低大分子间的敛集能力，Tm↓，使纺丝困难，成品纤维物理机械性能下降。

顺式反式(晶态)端基结构：-CH2CH2OH，还有-COOH及其