纽马格设备生产涤纶BCF改造技术

纽马格设备生产涤纶BCF改造技术从地毯全面进入机织地毯开始，全球用于织造地毯的化纤材料原料以聚酰胺(PA)和聚丙烯(PP)为主，很少采用聚酯(PET)。这是由于业界普遍认为PET的性能不适合做高端的地毯产品。然而近年来，PET纤维凭借有力的价格优势，也逐渐用作BCF地毯的原料。PET纤维目前已成为传统地毯材料的重要替代品，并具有广泛的市场前景。对于毛绒地毯等对回弹性要求不高的新型地毯，与PA6相比，PET纤维不易卷曲和变形，随着近几年来改性涤纶原料的开发成功，使得涤纶可以在常温常压下进行染色，用改性涤纶BCF可以轻松的制造各类色彩明亮的印花地毯，这一优势更有助于聚酯地毯得到市场的接受和认可。本文以纽马格S3设备为例，从设备改进和工艺改进方面分析和解决常规的BCF纺丝设备如何用于生产改性涤纶BCF。第一节设备的改进由于PP、PA和PET切片的物理化学性质不同，常规化纤BCF生产设备只能生产PP-BCF和PA-BCF，必须对其加以技术改造，才能生产PET-BCF，再进一步生产改性涤纶BCF（ECDP-BCF）增加干燥装置：PP-BCF和PA-BCF生产不需要干燥装置。由于PET切片熔融温度高，原料所含水分在熔融挤出过程中，与PET大分子发生水解反应，聚合度下降，纺丝困难，产品质量下降。高速纺PET-BCF要求含水率极低(50ppm)，因此需要增加切片干燥装置，对切片进行连续预结晶和干燥，并在挤压机切片进口用氮气保护，以便隔绝湿空气的侵入，改性涤纶切片（ECDP）的干燥，从理论上可以使用原有的涤纶切片干燥设备进行干燥，但是由在改性涤纶切片是由普通的涤纶进过改性后获得，原料的特性粘度和熔点已经有很大下降，所以在干燥过程中会发生严重的结块并导致无法真正达到预期的干燥效果，所以必须根据改性涤纶的DSC曲线特性，选择双段结晶结构的改性涤纶切片专用干燥设备。改造计量系统：由于干燥器出口切片温度接近130℃，普通切片计量系统容易导致切片粘连、结块，造成计量不准确。通过采用密封设计和使用耐高温材料，确保计量设备满足PET-BCF生产要求，计量控制系统选用带热稳定系统的计量装置。改进挤压机螺杆：PET切片熔融温度高、粘度大，通过改进挤出机螺杆的尺寸、形状及长径比等，确保高速、均匀、稳定挤出熔体。而对于改性涤纶BCF的生产，还应根据原料的特性粘度等物理特点，选择合适的纺丝螺杆。改进喷丝板：由于PET熔体粘度和密度大，喷丝板前压力较大，常规BCF喷丝板生产不稳定，需要改进喷丝板的板孔尺寸。对于三叶形（Y）喷丝板孔，增加叶长和减小叶宽，可以满足生产要求，在这里有必要指出改性涤纶BCF的喷丝板有别于普通的丙纶、涤纶纺丝用喷丝板，目前我们已成功摸索出了一种成型的喷丝板牵伸系统的改进：牵伸工艺是决定化纤BCF绒头回弹性和蓬松性的关键步骤之一。普通BCF纺丝机只有一级牵伸。为了提高PET-BCF的绒头回弹性和蓬松性，确保其性能接近PA-BCF，牵伸系统由原来的一级牵伸，增加为两级牵伸，便于根据工艺要求调节牵伸工艺参数。第二节工艺的改进改性涤纶切片熔点较常规涤纶切片熔点低、粘度低，因而必须通合适工艺改进才能生产出符合地毯织造的改性涤纶BCF纱线，下面我们着重从以下三方面进行分析和改进。一、切片的干燥：涤纶切片内部含水一般在0.4％左右，而要达到纺丝要求的小于30ppm的含水，还需对其内部水份除去一部份，这样方可避免聚酯分子在纺丝过程中在高温下产生剧烈水解使分子量降低，可纺性变差，引起大量的气泡或造成毛丝、飘丝甚至引起断头。目前大部份干燥设备是普通的涤纶干燥设备，而生产改性涤纶BCF会应用到很多低融点的阳离子涤纶切片，所以原料在结晶床中易结块，无法达到预期的干燥效果，简单的方法是通过加大进料结晶段的风量提高翻动效果防止结块，减小后段风量防止切片过早大量的翻入干燥器来获得好的干燥效果。为了克服以上的缺点，我们在普通BM式上加装搅拌后可防止低熔点切片结块，并成功获得效果较好的干燥切片。目前对于阳离子改性易染涤纶的干燥，国内已成功开发出新的机型，其特点是采用双风道的双段结晶器，普通的结晶器只有10—15分钟左右，而采用双段结晶，结晶时间可以达到30分钟到45分钟，这样可以有效的防止原料结块和切片变黄，最重要的是可以保证所有切片结晶的一致性。整个干燥的过程分：输送、预结晶、干燥，干切片输送四个过程，在以上的过程中预结晶是一个比较关键的环节，预结晶过程能除去切片表面水（切片90%的水是表面水）、分子链取向，防止切片软化造成干燥时结块，从纺丝来说结晶度的一致性可以提高可纺性，因为不同结晶度的切片会需要不同的纺丝温度，所以结晶的均匀性可以提高可纺性和最终纱线物理指标的一致性。最后我们必须指出，普通涤纶干燥设备如果用于阳离子涤纶干燥则干燥能力只有原来的60%，这一点我们在计算有效干燥能力时必须重视。二、油济的选择大部分纺前染色丝不会被油剂所影响到它的颜色，因为油剂的分子量非常大，所以不会溶解染料或一些低聚合物，因此我们生产改性涤纶BCF完全可以试用普通涤纶的纺丝油济。在上油率的控制上我们必须针对BCF纱的工艺特点进行适当的调整，对于普通的白色丝应该在0.8-1.2%，半消光和明亮的纺前染色丝应该在1.0-1.4%，暗色的纺前染色丝应该在1.2-1.6%。在我们的分析和试验中我们选择是高尔斯顿牌号为11823的涤纶BCF专用纺丝油济，这也是目前为止市场上唯一一种专们用涤纶BCF生产的油剂。三、纺丝工艺常规涤纶BCF（PET）我们使用普通的PET切片（特性粘度为0.67）进行试验，结果发现可以采用生产普通涤纶长丝的切片干燥工艺和纺丝螺杆温度工艺，需要调整和改进的是牵伸变形部份的工艺上，为了综合考虑纱线的强度、伸长率、热卷曲伸长率（膨化度），先后我们重点在牵伸比的设定和膨化变形器温度和压力上进行了大量的试验，最后我们综合选定了如下适合大生产的纺丝工艺条件：纽马格涤纶BCF纺丝工艺产品名称普通涤纶BCF纱规格(dex/F)1250/90网络(个/米)23收卷(kg/只)4油剂厂家高尔斯顿油剂牌号11823原料普通大有光切片原料特性粘度0.67纺丝工艺牵伸变形网络工艺螺杆一区温度(℃)283导入辊速度(RPM)635螺杆二区温度(℃)285导入棍温度(℃)85螺杆三区温度(℃)287预牵辊速度(RPM)655螺杆四区温度(℃)289预牵辊温度(℃)90螺杆五区温度(℃)289主牵伸辊速度(RPM)2800箱体温度(℃)287主牵伸辊温度(℃)180计量泵转速(RPM)8.4变形器压力(bar)8.5纺丝压力110变形器温度(℃)160油剂泵转速(RPM)32冷却鼓速度(RPM)45侧吹风温度(℃)21导丝盘1辊速度(RPM)2450切片干燥工艺网络压力(bar)6.5结晶温度165导丝盘2辊速度(RPM)2480干燥温度155侧吹风风速(m/S)0.5卷绕机工艺速度(m/min)2500收卷时间(s)备注干燥时间控制在4—6小时改性涤纶BCF（ECDP）在成功开发出常规涤纶BCF产品后，我们开始对阳离子易染涤纶进行了试验，由于阳离子易染涤纶（改性涤纶）原料粘度只有0.55左右，熔点为241度，所以我们重点在干燥工艺和纺丝部份工艺上进行了调整，结晶干燥部份工艺的调整主要是保证原料能正常结晶和干燥，但同时又不能使切片产生粘连和结块变黄等现象，在牵伸变形部份工艺的调整上，我们主要是针对原料粘度比较低，所以适当的降低牵伸倍数，一般来说采用的牵伸倍数要比常规的涤纶切片生产时下降5%左右。以下是我们尝试出的适合大生产的工艺条件：纽马格阳离子易染涤纶BCF纺丝工艺产品名称阳离子易染涤纶BCF纱规格(dex/F)1250/90网络(个/米)23收卷(kg/只)4油剂厂家高尔斯顿油剂牌号11823原料阳离子易染涤纶切片原料特性粘度0.53纺丝工艺牵伸变形网络工艺螺杆一区温度(℃)275导入辊速度(RPM)675螺杆二区温度(℃)279导入棍温度(℃)80螺杆三区温度(℃)281预牵辊速度(RPM)695螺杆四区温度(℃)283预牵辊温度(℃)85螺杆五区温度(℃)283主牵伸辊速度(RPM)3030箱体温度(℃)282主牵伸辊温度(℃)180计量泵转速(RPM)8.4变形器压力(bar)8.5纺丝压力110变形器温度(℃)160油剂泵转速(RPM)38冷却鼓速度(RPM)45侧吹风温度(℃)20导丝盘1辊速度(RPM)2450切片干燥工艺网络压力(bar)6.5结晶温度130导丝盘2辊速度(RPM)2490干燥温度140侧吹风风速(m/S)0.5卷绕机工艺速度(m/min)2500收卷时间(s)备注干燥时间控制在4—6小时四、纺丝条件试验总结我们通过大量试验和对纱线的指标进行跟踪，并将我们试制的纱线用于地毯织造和染色试验，结果我们发现通本文所述的工艺条件，完全能生产出符合地毯织造的涤纶BCF纱线。附：阳离子易染涤纶BCF关键物理指标要求参考表检测项目纤度偏差率线密度变异系数断裂强度断裂强度变异系数断裂伸长裂沸水收缩率热卷曲伸长率含油率单位%%CN/dtx%%%%%控制标准±3.0﹤3.0﹥1.8﹤8M±30﹤4﹥401.2陈自强2012-03-06