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《滌綸長絲生產》第一節滌綸纖維知識1、滌綸的定義:我們通常所說的滌綸是指以對苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為基本原料製成聚對苯二甲酸乙二酯滌綸樹脂，經熔融紡絲和後加工製成的合成纖維。滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱。因為分子結構中含有酯基：CO（酯基）O滌綸又稱為聚酯纖維。PET發明於1944年，1949年率先在英國實現工業化生產。六十年代，隨著石油大量開採，化纖迅速發展，滌綸在20世紀70年代以前一直保持高速發展。1972年滌綸產量首次超過錦綸成為化纖第一大品種。20世紀90年代後，滌綸工業的發展重心開始轉向亞洲。2、PET發展簡介我國聚酯的生產起步較晚，20世紀70年代開始形成上海、天津、遼陽等生產基地。2002年我國滌綸生產能力一舉突破1000萬t/a大關，占世界滌綸總生產能力的1/4以上，居世界聚酯生產的首位。2005年我國滌綸長絲產量占世界長絲總產量的54%，佔據世界滌綸長絲的一半多。（滌綸短纖占世界短纖總產量的47%）滌綸長絲初生絲拉伸絲未取向絲(常規紡)半取向絲(中速紡)預取向絲(高速紡)高取向絲(超高速紡)UDYMOYPOYHOY拉伸絲(POYDT)全拉伸絲FDY變形絲常規變形絲拉伸變形絲空氣變形絲TYDTYATY1.按生產方式分類3.滌綸長絲分類，性能2.按用途分主要分為民用及工業用3.按聚合物中TiO2含量不同來分滌綸長絲超有光(或大有光)TiO2含量為0有光TiO2含量0.1%半消光TiO2含量0.3-0.5%全消光TiO2含量≥2.5%4、按dpf劃分分類單絲纖度（d）直徑（μm）用途普通絲1.5~612~25普通服裝、裝飾、產業材料纖細絲0.6~1.48~12柔軟布、高密度編織物超細絲0.1~0.60~8人造皮革、揩布等超級細絲0.1以下3以下醫用材料等5.性能和用途1）初始模量初始模量即彈性模量是指纖維受拉伸而當伸長為原長的1%時所需的應力。民用長絲不低於90CN/dtex,產業用絲可達132.5CN/dtex，而錦綸66僅分別為35CN/dtex和44CN/dtex，而且在溫度（幹態或穩態）增高時，滌綸的模量更優於錦綸。所以，滌綸的初始模量在聚酯纖維的應用中被認為是一個重要的決定因素。2）強度滌綸有較高的強度（大約在4.5~8CN/dtex），這能滿足大多數服裝和產業用的要求。並且它在95℃水中的保留強度達73％，而錦綸只有51％.3）彈性滌綸的彈性沒有錦綸的好。例如，在2％張力下的彈性恢復率為96％，錦綸在同樣條件下的彈性回復率為98％.但應該指出的是，由於滌綸有較高的初始模量，所以其尺寸穩定性特別好。4）折皺恢復性雖然滌綸的彈性恢復率不是太高，但滌綸織物對不希望產生的折皺的恢復率是很高的。5）韌性相對於錦綸，滌綸的斷裂伸長比較低，以至於滌綸的韌性對能量的吸收性能和耐磨損性都較低。6）水的吸著作用在這方面滌綸很差，無論在濕空氣中的回潮還是水的膨脹方面都是如此；平衡含水率為0.4%，比錦綸的吸著力差，和腈綸相似。7）縮水性滌綸織物輸水，縮水極少或幾乎不縮水，特別是經過正確的熱定型後，可保持1%之內的縮水要求。8）密度滌綸密度近於1.38g/m3，比錦綸（1.14g/cm3）和丙綸（0.90g/cm3）都高9）電阻率高於錦綸的電阻率，一般在1011—1014歐姆/cm，錦綸為109—1014歐姆/cm。10）起球由於織物中的單絲鬆散和斷頭，造成了纖維球。因為纖維的強度高，纖維球被保留在織物上。生產者近來已製成了低抗拉強度不易成球的滌綸，它同樣保持了高耐磨損性。11）玻璃化溫度滌綸幹態時玻璃化溫度為80℃。次特點有利於進行紗線的捲曲及變形、織物熱定形和織物打襇。纖維種類滌綸錦綸6錦綸66丙綸熔點（℃）265220265168玻璃化溫度（℃）8040~8750~90-17密度（g/cm3）1.3801.131.140.91吸水率％：24hrs0.091.92.8－：14Days0.499.58.90.03表1.滌綸、錦綸與丙綸之物性比較4.滌綸長絲的品質標準（物理指標）1）線密度2）斷裂強度3）斷裂伸長率4）條幹不勻率條幹不勻率是一種表示長絲條幹均勻度的指標，用cv值（變異係數）或（U）值（Uster％）表示。國際標準用CV值。Cv值的測試方法有三種，即Normal法、In-ert法、1/2Inert法，通常採用Normal法。這項指標對預取向絲和拉伸絲尤為重要。長絲條幹不勻，在加工過程中容易產生毛絲和染色不勻。5）沸水收縮率6）染色均勻性染色均勻性是長絲的一項重要品質指標。變形絲的染色均勻性：每個絲筒子均要測定染色均勻性。《工業部標準》採用灰卡定等，分為5級9檔，級數越高，染色性能越均勻。7）捲曲收縮率和捲曲穩定度8）含油率9）滿筒率第二節.聚酯、切片及乾燥1、聚酯的概念聚酯是由二元或多元醇和二元或多元酸縮聚而成在大分子主鏈尚含有酯鍵的一大類高聚物之總稱。它們包括聚酯樹脂、聚酯纖維、聚酯橡膠等，品種繁多，用途廣泛。滌綸是聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維的商品名稱。在國外稱“達克綸”（美國）、“特麗綸”（英國）等，在我國稱為“滌綸”，早期市場上俗稱“的確涼”，縮寫為PET。滌綸後加工分短纖維和長絲,短纖維主要用於衣料,長絲除了服裝用以外,還可以做成輸送帶,輪胎簾子線,纜繩等。2.聚酯生產工藝的種類聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的生產,按生產使用的原料來分有：DMT法、PTA法和EO法。即酯交換法、直接酯化法和環氧乙烷法。按生產過程來劃分有：連續法和間歇法。還有一種介於連續法和間歇法之間的半連續法。盛虹科技採用的是PTA連續直縮工藝。1.酯交換法又稱DMT法由對苯二甲酸（TA）與甲醇（MA）反應生成對苯二甲酸二甲酯（DMT），再由DMT與EG進行酯交換得到對苯二甲酸乙二醇酯（BHET），然後進行縮聚反應生成PET。2.直接酯化法又稱PTA法直接用PTA與EG反應生成BHET，中間不需要經過對苯二甲酸二甲酯這一步，然後進行縮聚反應生成PET。目前世界PET總生產能力中約７５%以上採用PTA法。3.環氧乙烷法又稱EO法環氧乙烷法是對苯二甲酸與環氧乙烷（EO）進行反應制取對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)，然後進行縮聚反應生成PET。過去日本曾用此法進行過生產，但由於此法具有易爆，易燃、有毒等缺點，目前已淘汰。連續法具有生產週期短、設備利用率高、產量大、產品品質穩定等特點。間歇法則轉產容易，宜生產多品種產品，設備簡單、操作方便、工藝成熟。半連續法雖然採用的不多，但能兼取連續法與間歇法的優點。3.聚酯合成工藝流程介紹1PTA法合成聚酯過程包括酯化和縮聚兩個階段,每個階段根據反應程度的不同,可以採用1～3個反應器;根據反應器數量的不同,可以將合成工藝分為三釜流程和五釜流程。杜邦技術採用三釜流程(一期聚酯）,即酯化釜、預縮聚釜和終縮聚釜;而吉瑪、中紡和伊文達技術均採用五釜流程（二期聚酯）,即第一酯化釜、第二酯化釜、第一預縮聚釜、第二預縮聚釜和終縮聚釜。五釜流程每個階段的反應較均勻,副產物少;三釜流程的反應均勻性稍遜色,但流程短,可減少設備和管道的數量。五釜流程採用較低酯化溫度和較低操作壓力;而三釜流程則採用較高的EG/PTA摩爾比和較高的酯化溫度,目的是強化反應條件,加快反應速度,縮短反應時間。4.聚酯合成的主反應a.酯化階段直接酯化反應可採用催化劑也可以不採用催化劑而在加壓或常壓下進行酯化反應。PTA直接酯化反應目前生產上一般不採用催化劑，因為PTA分子中的羧酸本身就可起催化作用，這種催化實際上為氫離子催化。因此，在沒有催化劑存在下的酯化反應被認為是一個酸催化過程。酯化反應是一可逆反應，其反應方程式如下:b.酯化縮聚反應:c.縮聚反應在酯化階段,不但存在著酯化與縮聚兩種主反應,同時還存在著生成二甘醇(ＤＥＧ)和乙醛的副反應。對生成優質ＰＥＴ而言,ＤＥＧ含量是一個相當關鍵指標。如果有較多的ＤＥＧ存在,由於它介入聚合,將會影響聚合鏈品質,降低ＰＥＴ熔點。聚合工藝流程5.工藝流程簡介2聚酯裝置以精對苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為原料，醋酸銻為催化劑，二氧化鈦為消光劑，二甘醇為添加劑，採用直接酯化、連續縮聚的生產工藝路線生成聚對苯二甲酸乙二酯（PET）；具體地講，裝置採用五釜工藝流程，二段酯化、二段預縮聚和一段終縮聚，工藝條件為低溫、低壓、相對長的停留時間（反應時間），使產品均勻性好，品質穩定性好，並且易控制操作。另外生產裝置中的EG採用內迴圈方式，有效地降低了EG的消耗；終縮聚的真空系統採用EG蒸汽作為噴射介質，EG蒸汽噴射冷凝液可直接送到漿料配製，減少了EG損失，減少了污水量。通過對系統添加二甘醇，可以調節PET中二甘醇含量並保持恒定，可以增強後道聚酯纖維的染色性能。聚酯裝置生產的聚酯熔體（PET）一路送往切粒機切成聚酯切片，一路送往長絲裝置生產POY、FDY系列長絲。6.長絲對熔體或切片質量要求1）特性粘數為了使產品具有適當的物理機械性能，又能順利紡絲，要求聚酯熔體或切片有適當的分子量。而測定分子量及其分佈的方法煩雜，故用特性粘數表示其分子量的大小。熔點熔點（軟化點）指高分子鏈能自由運動的溫度。長絲生產要求聚酯熔體或切片的熔點約為260℃.2）二甘醇含量聚酯中二甘醇的含量影響切片的熔點、色相和成品的染色。要求含量小於1.3％，且分佈均勻。3）凝聚粒子聚酯熔體或切片中的凝聚粒子主要有聚合物的氧化凝膠物、二氧化鈦凝聚物、催化劑沉澱物以及在反應釜壁上生成的高熔點物、碳化物等。這些雜物不僅加重了熔體預篩檢程式或元件過濾層的負荷，而且還極易導致毛絲和斷頭。4）端羧基含量端羧基含量高，說明分子量分佈寬，可紡性差。制得的成品在熱態使用條件下，會導致聚酯大分子的降解加劇。要求端羧基含量小於30mmol/106mg。5）二氧化鈦含量聚酯熔體或切片中加入二氧化鈦的目的是為了使纖維消光，加入量為0.3—0.5％，就能較好地產生半消光作用，在能伍的較好的消光效果的前提下，TiO2的含量應儘量低，並分佈均勻，粒子細。6）灰分指切片中除TiO2以外的無機物金屬鹽。含量高，表明切片內雜質多，切片的紡絲性能差，故一般要求低於0.1％.7）鐵質含鐵量高，會使纖維發黃，色澤變差，故要求其含量小於3ppm。8）色相聚酯熔體或切片的色相不僅影響成品纖維的色相，而且影響切片的紡絲性能。一般要求切片的色相b值小於3.9）粒子尺寸要求切片粒子的尺寸均勻，超大粒子和粉末含量儘量少，以防止切片在輸送過程中的堵塞，且能減少成品纖維的原料單耗。10）含水率切片的標準含量為0.4％，乾燥裝置均據此設計。含水率高，不利用乾燥，並會增大切片消耗。7、切片乾燥的目的和要求目的：1、除掉水分2、提高軟化點3、除去粉末4、提高均勻性要求：1、含水率要求：高速紡要求在30ppm2、切片粘度降：一般控制在0.01-0.015範圍3、對粉末量的要求：0.1%以下（越少越好）4、對均勻性的要求：乾燥歷程和時間基本一致1.紡絲工藝流程如下:熔體輸送增壓泵熱交換器紡絲箱體計量泵紡絲組件側吹風上油FDY：熱輥牽伸定型捲繞成型POY：導絲盤捲繞成型第三節.高速紡絲1)靜態混合器靜態混合器是熔體輸送管道上的重要部件之一，作用是：均化熔體，減少“殼層效應”。靜態混合器安裝在管道內部，一般看不見它。它的混合過程是靠固定在管內的混合元件來完成的，使熔體時而左旋時而右旋，不斷改變流動方向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良好的徑向混合效果。2.紡絲的部分主要設備使流體在管子截面上的溫度梯度、速度梯度和品質梯度明顯減少，改善了熔體的均勻性。2)熔體熱交換器熔體熱交換器的作用就是換熱，根據工藝的需要，可以起到加熱的作用，也可以起到冷卻的效果。3).增壓泵增壓泵的作用是增加熔體的輸送壓力。熔體直紡生產的熔體輸送管道一般較長，熔體管道長，壓力損失較大，熔體輸送壓力越來越小，為了保證紡絲計量泵泵前壓力，因此要通過增壓泵提高熔體的輸送壓力。熔體增壓泵熱交換器》40bar100-150b