任务6 涤纶短纤的后加工

主讲人：陈晓玲涤纶短纤的后加工目录CONTENT后加工工艺流程第一章后加工工艺控制第二章第三章后加工目的1后加工目的初生纤维取向度和结晶度很低，甚至是无定形的，不具有纺织加工性能，使用价值低，且强度也低，伸长率大，尺寸稳定性差，抱合性不佳。后加工拉伸：能使卷曲的大分子伸直，并沿着纤维轴向整齐排列，使分子间的作用力增强，同时产生部分结晶，从而促使纤维结构紧密、强度提高、伸长减少。热处理：一方面使纤维冻结的内应力消除，降低纤维收缩率；另一方面提高纤维的结晶度并使晶体取向，这样便能得到结构稳定的纤维，改善服用性能，从而使其具有良好的使用价值；卷曲：可提高纤维摩擦系数、弹性、手感和保暖性能等；切断：可满足工艺长度的要求。后加工的拉伸是为了提高纤维强度；热定型是为了稳定纤维结构;卷曲是为了增强纤维间的抱合力。后加工就是把前纺工序中的卷绕丝通过拉伸、卷曲、热处理和切断等工序，使纤维.结构和表面形态发生改变，从而具有良好的物理性能，以满足纺织加工的需要。2后加工流程聚酯短纤维后加工主要由集束、拉伸、定型、卷曲、上油、切断和打包等工序组成。目前我国典型的聚酯短纤维工艺流程如下:1-集東架；2一八辊导丝机；3一导丝架；4-道七辊；5-油剂浴加热器；6-二道七辊；7-热水或过热蒸汽加热器；8-三道七辊；9-紧张热定型机；10-油冷却槽；11-四道七辊；12-重叠架；13-辊牵引机；14-张力架；15-卷曲机；16-皮带输送机；17-松弛热定型机；18-捕结器；19-牵引机；20-切断机；21-打包机3后加工工艺控制(一)拉伸工艺控制拉伸是通过外界机械的强制作用，迫使初生纤维在一定的温度下产生单轴形变的过程。通过拉伸使纤维的结构单元获得稳定的取向结构，从而达到提高成品纤维强度的目的。拉伸是化学纤维制造中必不可少的工序，常被称为化学纤维的第二阶段，或称二次成型。高速纺丝由于纺速高达4000m/min，甚至6000m/min以上，在克服气流对丝条摩擦阻力的同时，丝条已经受到了充分的拉伸，可以省去后拉伸工序，而直接用于变形丝加工，或可使纺丝、拉伸、变形三道工序连续进行。干拉伸（空气浴）拉伸时初生纤维处于空气保卫之中，纤维与空气介质及加热体之间有热量传递。分为室温拉伸和热拉伸，热拉伸加热方式有热盘、热板和热想加热。蒸汽浴拉伸蒸汽浴拉伸拉伸时以饱和水蒸气(或过热水蒸气)为介质，包围被拉伸的纤维，由于加热和水分子的增塑作用，使纤维的拉伸应力有较大的下降。湿拉伸纤维被液体介质(水、油剂浴或溶剂与沉淀剂的混合液)所包围，不但有热量传递，也可能发生传质过程，甚至化学反应。湿拉伸分为两种方式:液浴法和喷淋法。以普通纤维为例，其工艺流程如下所示:上油→八辊导丝机→一道七辊+油水浴槽→二道七辊→过热蒸汽箱→三道七辊聚酯短纤维的质量除了主要取决于拉伸工艺和运转操作外，拉伸设备的性能也是很重要的因素。为了生产高质量的聚酯短纤维，拉伸工序的设备应具备以下的性能：能够均匀地供给未拉伸丝，并给予均匀拉伸；运转操作方便，控制容易，运转性能良好；运转费用低，生产能力大；要有安全保护措施，如绕辊检测等。3后加工工艺控制上油的目的是为了补充油剂，因为在存放过程中，有部分油剂蒸发。它是为了使油的浓度不变而进行的油剂循环。分丝架的作用是为了把纤维分成片状。导丝辊的作用是给纤维一定的张力，均匀喂人拉伸辊。第一道七辊与导丝机速比为1.0202~-1.0408，如1.03063后加工工艺控制拉伸辊按单机辊数不同可分为五辊拉伸机和七辊拉伸机，目前以七辊拉伸机最为普遍。第一道拉伸机里有一个冷却辊，第二道拉伸机里的第一个辊上有毛刷，来清理废丝，第三道拉伸机上装有导丝板。为了减少打滑现象，导丝辊上一般还装有橡胶压辊。油水浴槽的目的是加热丝条，所用设备与上油槽一样。只是油水浴槽油循环的作用是保持温度相同，而上油槽油循环的作用是保持油的浓度不变。过热蒸汽箱过热蒸汽箱的作用是进一步加热丝条，过热蒸汽箱的管尺上有小孔，蒸汽不直接喷向丝束，这样就能保证温度的均匀。3后加工工艺控制（1）拉伸温度拉伸温度与介质对拉伸点的控制有较大的影响，随着拉伸温度的提高，丝条的屈服应力和拉伸应力减小，有利于拉伸。拉伸屈服应力随温度升高而下降，且在高聚物的玻璃化温度以上时下降尤为明显。在拉伸温度低于Tg时，拉伸性能不高，甚至不能正常操作，因此第一级拉伸温度一般控制在Tg以上，但不应过高地超过Tg，以防止发生流动变形，实际控制在70~90℃之间最好。当纤维经过第一级拉伸后，已有一定程度的取向，结晶度也有所提高，Tg也随之提高。进行第二级拉伸时，就必须采取更高的拉伸温度，目前某些工厂中采用过热蒸汽加热，温度控制在150(棉型)~180°C(毛型)之间，使丝束表面温度达到95~100°C。2.拉伸速度在二级拉伸工艺中，丝束的拉伸是通过三台拉伸机来完成的。目前涤纶短纤维生产中拉伸时丝束喂入速度V一般为30~45m/min，出丝速度的(一般为三道七辊拉伸机的线速度)为140~180m/min，也有达到280m/min，如仪征化纤。3.拉伸倍数拉伸倍数与成品丝强度要求、原丝质量以及纺丝速度等因素有关。对于高强低伸型成品丝，拉伸倍数要求大，而对于低强高伸型成品丝，拉伸倍数则应小些；从纺速上讲，纺速越快，拉伸倍数越小，纺速每增加100m/min，拉伸倍数则下降0.1%。如常规纺速为1000m/min,则后拉伸倍数为3~4倍；高纺速为3200m/min,则后拉伸倍数为1.8倍；超高速纺纺速为6000m/min则后拉伸倍数为1倍，即不需要后拉伸。因此，正确地设定拉伸倍数，是保证拉伸丝质量和拉伸进程能否顺利进行的关键。3后加工工艺控制采用二级拉伸工艺时，在总拉伸倍数基本不变的情况下，随着一级拉伸倍数的增加，二级拉伸倍数缩小，纤维的断裂强度有所提高，伸长率与沸水收缩率也随之下降；当一级拉伸倍数提高到某一定值时，即占总拉伸倍数的90%时，再继续提高，则纤维性能变差，表现为断裂强度下降，伸长率和沸水收缩率上升。目前生产中当总拉伸倍数为4.0~4.4倍时，第一级拉伸倍数控制在总拉伸倍数的85%为好。4.拉伸介质的选用拉伸是在传热物质中进行的，该传热物质称为拉伸介质。涤纶短纤维后加工过程中，拉伸介质为热水(油浴)或蒸汽。拉伸介质的作用主要有两方面，一是起导热作用，快速而均匀地加热丝束，并带走拉伸产生的热量；二是起膨润增塑的作用，降低拉伸应力，改善拉伸性能。水对纤维有增塑作用，且加热均匀，又能很好地吸收拉伸放出的热量，用于第一级拉伸的较多。第二级拉伸由于温度要求高，而水温一般只能控制在90C左右，又由于拉伸速度比第一级更快，水容易被带出、飞溅。因此，第二级拉伸介质大多用蒸汽。3后加工工艺控制（二）卷曲工艺控制化学纤维的卷曲可以分为三种类型：化学卷曲、物理卷曲及机械卷曲。化学卷曲：是在纺丝中形成卷曲的一种方法，其原理是利用特殊的纺丝成型条件造成纤维截面的不对称性而获得卷曲。（成本高、污染严重）物理卷曲：改变分子间的作用力来处理已纺织的纤维而造成卷曲。如涤纶并列型复合纤维，由于两种聚合物的收缩性不同，故在热处理前后两侧内应力不同，形成卷曲。机械卷曲：施加机械力使已纺制的纤维形成卷曲。填塞箱式卷曲的效果显著，而被广泛应用。3后加工工艺控制生产中，用于表征纤维的卷曲性能的主要是卷曲数和卷曲度以及卷曲回复率。卷曲数是指一定长度(25mm或1cm)的纤维上波纹的数目，一般化学纤维的卷曲一峰数为4~6个/cm。(三)热定型工艺控制热定型可以在张力作用下进行，也可以在无张力作用下进行。根据张力的大小，纤维热定型时可以完全不发生收缩或部分发生收缩。1.根据热定型时纤维的收缩状态区分若根据热定型时纤维的收缩状态来区分，则有下列四种热定型方式:(1)定张力热定型。热定型时张力恒定，纤维不收缩，而略有伸长(如1%左右)。(2)定长热定型。热定型时纤维既不收缩，也不伸长，对纤维所施加的张力则是递减的。以上两种方式统称为无收缩热定型，或紧张热定型。(3)部分收缩热定型。也可称控制收缩热定型，通过调节辊简速度，纤维在定型中有一定的收缩。(4)自由收缩热定型。也可称松弛热定型，纤维处于松弛状态。3后加工工艺控制2.根据热定型时所在介质或加热方式区分若按热定型时所在介质或加热方式来区分，则有以下几种方式：干热空气定型、接触加热定型、水蒸气湿热定型、浴液(水、甘油等)定型等。3.根据使用效果区分若根据使用效果分，则有以下几种方式:(1)暂时热定型。在纤维使用过程中，稍经湿热和机械作用，定型效果就会消失；(2)永久热定型。在纤维使用过程中，稍经湿热和机械作用，定型效果不会消失。3后加工工艺控制(1)干燥温度。因在干燥区采用的是热风干燥，即利用热空气使丝束中的水分汽化而干燥，故干燥区温度必须设定在100°C以上。干燥温度的设定还必须考虑到油剂的耐热性不超过定型温度，因此松弛热定型干燥区的温度为110℃为宜。(2)热定型温度。松弛热定型温度是决定成品纤维质量的重要因素之一，热定型温度与纤维卷曲度、沸水收缩率密切相关。纤维的卷曲度和定型温度相互制约，热定型温度在100~160℃范围内，卷曲度随着定型温度升高而减小，且纤维强度下降，伸长率增大，染色性也差，甚至引起油剂的挥发，影响纤维的纺织加工性能，因此，定型温度不宜太高，约在115~125℃之间。(3)冷却温度。丝束冷却温度在40~50°C以下即可。丝束若不能充分冷却，则在输送过程中产生静电效应，影响切断的正常运转。(4)松弛热定型时间。10~30min3后加工工艺控制（四）切断工艺控制作为纺织纤维来说，涤纶短纤维根据不同纤维或织物的要求，有不同的切断长度。棉型纤维用于和棉花混纺，其切断长度要求为38mm；中长纤维用于和黏胶、腈纶等其他化学纤维混纺，其切断长度要求为51~76mm；毛型纤维用于和羊毛混纺，其切断长度要求为70~110mm。（五）打包工艺控制打包(Packing)是涤纶短纤维生产的最后一道工序，即把纤维打成一定重量的包，以便入库、出厂。打包工序所进行的各个过程对纤维的物理化学性质无任何影响，是一个单纯的机械加工过程。切断后的涤纶短纤维由于自重而落人打包机