POY工艺

二：POY生产（预取向丝）（一）POY工艺流程：与常规纺丝相似1．切片纺丝法：图POY纺丝工艺流程示意图图无导丝盘卷绕方式流程1—料斗；2—挤出机；3—过滤器；1—喷丝板；2—冷却吹风筒；3—上油点；4—导丝器4—静态混合器；5—纺丝箱体；6—卷绕机5—丝筒；6—摩擦辊；7—丝束A—喷丝板与上油点距离；B—下纺丝筒长度聚酯切片→切片料桶（氮气保护）→螺杆挤出机（进料、熔融压缩、计量均化）→弯管→过滤器→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→给湿上油→甬道→卷绕高速纺丝的工艺特点：熔体预过滤器、丝束的冷却、上油方式、导丝盘的有无、纺丝卷绕速度、静态混和器2．直接纺丝法：聚酯熔体→熔体输送管→过滤器→纺丝箱体→吹风窗→给湿上油→甬道→卷绕（二）POY工艺控制：1．对聚酯质量的要求：*切片的粉屑：＜0.1%；粉屑↑→纺丝喷丝板粘板↑——筛滤除去*凝胶：聚酯热降解→纺丝断头↑，深色丝（D丝）——聚合时避免氧渗入（高温、氧作用，金属是聚酯降解的催化剂）*高结晶聚合物：高结晶聚合物→熔点↑→纺丝断头——高过滤、螺杆温度提高*TiO2:TiO2→聚酯降解催化剂→→→→→→→→→→→→→→→不溶于三甘醇清洗剂→熔体过滤器滤芯难洗涤→→加入量0.3%*二甘醇：＜0.76%；二甘醇↑→聚酯熔点↓、分子量↓、黄光↑2．对切片质量要求（干燥）：*干燥切片含水率：0.005%；含水率↑→高速纺丝熔体水解↑（高速纺丝温度=常规纺温度+5～15℃）→气泡丝→毛丝或断头（高速纺丝速度高，使气泡丝毛丝→或断头）→飘丝*干燥切片特性粘度：0.65±0.1dL/g；*干燥切片温度：干燥风温度＜185℃；干燥时切片的实际温度＜160℃保证除去水分；保证特性粘度不至于下降过大（可采用加大干燥风量和降低干燥风湿度来提高干燥效率）3．纺丝温度：280--300℃（纺丝速度高→纺线上拉伸倍数↑→要求熔体流动性好→纺丝停留时间↓→要求熔体流动性好）纺丝温度↑→聚合物热分解↑→可纺性↓纺丝温度↓→熔体流变性和均匀性↓→毛丝、断头↑螺杆挤出机的加热划分成五区或六区，螺杆进料段（第一、二区）、压缩段（第三区）、计量段（第四、五、六区）。表不同切片的纺丝温度切片特性粘度（dL/g）纺丝温度（℃）最高纺丝速度（m/min）毛丝断头可纺性一区二区三区四区五区六区箱体熔体温度ABC0.640.690.92285290295290295300292298310292298310292298310292——292298310291295304＞6000＞60005600很少无少无无无好好尚好4．螺杆挤出机出口压力：熔体经预过滤器后的压力＞7MPa→减去熔体管道压力损失→保证计量泵前的工作压力＞2MPa5．预过滤器压力：*材质：粗细海砂（或金刚砂）+金属过滤网若干层目数不同的金属丝网烧结金属网*排列：上层（粗目）；中层（细目）；底层少量粗目（支撑作用）——过滤好，可防止熔体对细砂的冲击*影响：新的或经清洗过的过滤器入口压力=过滤器出口压力→过滤时间延长→过滤器前后压差=7MPa→清洗过滤器6．组件压力：*起初压力：高压纺丝40MPa，中压纺丝14--30MPa*终压力：起初压力+7～8MPa→更换组件7．喷丝孔：*孔径：0.15—0.3mm，均可纺丝孔径↓（泵供量不变）→熔体细流剪切速度↑、喷丝速度↑→熔体细流表观粘度↓，喷丝头拉伸比↓→高速纺丝有利→喷丝板孔堵塞↑→换组件率↑表高速纺丝成品丝单丝纤度与喷丝孔直径的关系单丝纤度（dtex）4.43.31.71.1喷丝孔直径（mm）0.300.270.250.20*喷丝板孔径、孔数、泵供量对纺丝工艺和成品丝质量的影响比常规纺小：喷丝头拉伸倍数决定纤维性质，而高速纺丝的纺速比常规纺高2—3倍，故喷出速度对上述影响小*喷丝板孔分布排列：——条件：喷丝板孔密度小于4.0孔/cm2；喷丝板最小孔距大于4.5mm；喷丝板冷却气流方向4mm宽度内所包含的最多孔数小于10孔；——设置该条件的原因：高速纺速大于3000m/min，若喷丝孔板排列较密，尽管加大冷却风速，也会造成丝条迎风和背风侧单丝冷却不匀，产生毛丝和断头，条干不匀；8．冷却吹风条件：*吹风速度：0.3～0.7m/s（比常规纺高）风速↑→空气湍动↑→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑→冷却效果↑（高速纺卷绕张力大，提高风速不会引起丝束摆动）风速↓→丝条凝固速度↓→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑风速对预取向丝的双折射、强度、伸长影响小；卷绕性、条干不匀率影响大*吹风温度：18～25℃，（在15～35℃，风温对丝条张力和成品丝质量几乎不影响；）但吹风温度波动→丝条条干不匀↑、染色均匀性↓、毛丝↑、断头↑*相对湿度：65%相对湿度↑→丝条在纺丝时的静电↓、飘丝↓→比热容和热容量↑→热吸收量↑→冷却风在吸收同样热量时温升低→冷却吹风温度稳定→操作条件差、设备锈蚀*密闭区（无风区）：设置密闭区原因：喷丝板→熔体细流（高分子弹性记忆）→挤出胀大（细流脆弱）→经不起气流冲击位置：喷丝板下10cm距离内（比常规纺减少一半）喷丝板下5～15cm距离内（短纤维）9．上油：高速纺纺丝张力大，不利于卷绕成型，故丝条提前集束上油，以减少纺丝张力*方式：油嘴（油嘴上油兼有上油和导丝，省去油盘传动机构，避免油剂外溢、腐蚀机台；但油泵发生故障时，丝束脱油不易发现）*位置：纺丝吹风窗下（距喷丝板150～170cm）距离短→冷却不充分→丝束染色不匀、毛丝断头多、不能稳定卷绕距离长→丝束张力过大→生头操作难、条干不匀、卷装硬*上油量：0.3～0.5%上油量↓→纤维表面不能均匀形成油膜→摩擦阻力↑→集束性↓→毛丝↑10．导丝盘的有无*导丝盘作用：调节卷绕张力（降低或增加），形成良好卷装常规纺：纺丝卷绕速度低→丝束张力＜正常卷绕张力→设置导丝盘增加卷绕张力高速纺：纺丝卷绕速度高→丝束张力＞正常卷绕张力→设置导丝盘降低卷绕张力无导丝盘高速纺：纺丝吹风窗下上油→丝束抱成一束→高速行走时与空气摩擦↓→→→丝束张力↓→解决了无导丝盘卷绕的技术问题→毛丝↓→断头↓11．纺丝速度（卷绕速度）：3000——3600m/min纺丝速度↑→＞3000m/min→纤维力学性能较好→1000～2000m/min，产量直线上升→＞2500m/min，产量缓慢上升＞3000m/min，产量增加微小＞3600m/min，产量不再上升→卷绕机保养费用↑→卷绕丝取向度↑→剩余拉伸倍数↓→改善了后拉伸条件→防止了较大的加捻张力而造成的毛丝、断头→成品丝均匀性↑→＞4000m/min→取向诱导大量结晶（要避免）12．高速卷绕成型：（1）卷绕筒子形式：直边形（10——20kg）、双锥形（2）不良卷装：螺旋边、蛛网丝、表面凹凸、叠圈、卷绕硬度过高或过低、卷绕角过大或过小图不良卷绕1—表面凹凸；2—凸肩；3—卷绕角4—螺旋边；5—蛛网丝；6—叠圈①螺旋边（鸡爪）：卷绕筒子端面出现开放性螺旋线——后加工退卷不良高速卷绕→筒管受力→卷绕筒子丝的外层惯性力比内层大→外层制动速度比内层慢→丝层间沿离心力方向产生滑移→卷绕筒子端面出现开放性螺旋线②蛛网丝：卷绕筒子端面出现，部分丝脱离正常的卷绕轨迹，由弧变成弦。——毛丝、断头③表面凹凸：卷绕筒子外表面凹凸不平（凸肚：筒子中间高，两端低；凸肩：反之）凸出部分硬度高，凹下部分硬度低。——条干不匀率、染色不匀率④叠圈：卷绕筒子端面，圆圈状高出其它卷绕部分的丝——后加工退卷不良、塌边⑤卷绕角过大或过小：卷绕角↑↑→凸肩↑、蛛网丝↑卷绕角↓↓→凸肚↑、塌边↑（3）正常卷绕角：6°35ˊ～7°05ˊ（4）影响高速卷绕的主要因素：常规纺：油剂、卷绕张力、欠喂率高速纺：油剂、卷绕张力、超喂率①卷绕油剂：油膜强度高、单丝间抱合力好（适应大卷装）、高平滑性、渗透性好（高速时能瞬间均匀附着在丝束的表面））②卷绕张力：影响预取向丝的卷绕筒子成型*范围：0.1～0.3cN/dtex33～82.5dtex细特丝（0.2～0.3cN/dtex）；82～220dtex（0.15～0.25cN/dtex）*影响：卷绕张力↑→卷绕筒子成型不良（螺旋边、蛛网丝、凸边、表面凹凸）、筒子硬度↑↑（后加工退卷困难）卷绕张力↓→卷绕筒子成型不良（筒子卷绕密度↓↓→脱圈）*调节：有导丝盘：导丝盘圆周速度与卷绕速度差值无导丝盘：改变集束点位置；辅助槽辊对摩擦辊的超喂率③卷绕角：在卷绕筒子上两层相邻丝条之间的交角，卷绕角6.5～7°*影响：卷绕角↓↓→丝束间趋于平行排列堆砌→在摩擦辊接触压力下→丝束向两端移动→筒子端面凸，甚至塌边卷绕角↑↑→丝束向中间移动→卷绕筒子凸肩，且网络丝↑④超喂率：有导丝盘：导丝盘对摩擦辊的超喂率无导丝盘：辅助槽辊对摩擦辊的超喂率*表示：超喂率%=*范围：1～14%（常用5～8%）*影响：超喂率↑→凸肩↑、蛛网丝↑超喂率↓→凸肚↑、内层塌边⑤横动导丝器的运动速度（基速）及其干扰振幅、周期：卷绕筒子的丝层的卷绕=筒子旋转+横动导丝器往复运动*范围：干扰振幅、周期：±1～1.5%，周期3～5s（防止卷绕时相邻丝层间的重叠）*影响：干扰振幅↓→卷绕筒子成型不良（脱圈）干扰振幅↑→蛛网丝↑⑥摩擦辊与卷绕筒子的接触压力：卷绕筒子的旋转=摩擦辊与筒子间的摩擦力推动*摩擦力：绕底层丝（摩擦系数小）；绕满卷丝（摩擦系数大）*接触压力：整个卷绕操作分三步：第一步：空筒管加速，升速到规定速度，其接触压力（14～16）×105Pa；第二步：绕底层丝，降压至（8～10）×105Pa；第三步：正常卷绕，升压至（11～13）×105Pa；*接触压力调节：压缩空气调节。四个压力表。整个卷绕机头压缩空气供气压力、卷绕筒管轴供气压力：可表示6×105Pa以上压缩空气压力（两个）：（3～4）×105Pa（三）高速纺丝卷绕机：1．设备制造商：德国巴马格Barmag、日本村田Murata、美国杜邦DuPort、美国婆罗涅Bouligny、意大利凡尔利西那Vallesina、日本帝人、上海二纺机——德国巴马格合资、苏州——巴马格2．设备特点：①螺杆挤出机：卧式螺杆，直径75～200mm，“LTM”销钉型混合头螺杆（Barmag公司）②熔体预过滤器：连续熔体过滤器CPF，立式烛形过滤器，过滤精度高（20～25μm），过滤器由两个过滤室组成，三通阀分别与熔体管道接通，可定期切换三通阀，交替使用过滤室。当过滤器的前后压差=50×105～70×105，则切换过滤室→组件使用周期提高4—6倍（2—3月）③纺丝箱体：Barmag公司的SP23型号，2位/箱体，4～8块喷丝板/位④计量泵：双碟泵（两个单泵并联，，一根传动轴及一套传动系统，一个入口，两个出口，一个泵可供两个喷丝板的定量输送）⑤油嘴喷射上油：氧化铝陶瓷，喷嘴中间有一深2mm、直径0.7mm的小孔，喷嘴两侧呈V字形（导丝：防止丝束左右晃动）⑥高速卷绕机：3000—4000m/min，Barmag公司的SW4SSD、SW46S、SW4RL系列*导丝系统：导丝器、吸丝器、切丝器、断丝检测器——断头时，切丝器剪断丝，并吸入废丝箱*卷绕头：往复导丝槽筒、辅助槽筒、摩擦辊、导丝器、筒管夹——完成卷绕⑦纺制细特（旦）和粗特（旦）丝，配有导丝盘：条干不匀率↓（四）纺丝卷绕异常现象1．纺丝异常现象异常现象产生原因解决方法1．飘单丝1．熔体含水率过高2．聚酯特性粘数不匀3．喷丝板板面和喷丝孔不洁，有细丝4．组件压力扁低5．组件过滤层击穿6．熔体温度过高1．调整切片于燥工艺，降低干切片含水率2．调整各区温度，增加螺杆挤出机混合效果3．铲洁板面或更换组件4．增加过滤层压力5．更换组件6．降低箱体、熔体温度2．并丝1．熔体温度过高2．侧吹风冷却情况不佳3．泵供量过大4．喷丝板板面不洁5．喷丝孔有弯头丝1．降低螺杆各区及箱体、熔体温度2．增加侧吹风风速或降低风温3．适当降低泵供量4．更换组件或铲洁板面5．更换组件，修整喷丝孔3．注头丝和硬头丝1．新装组件的预热温度不够2．熔体温度过低3．侧吹风冷却过快4．熔体与喷丝板剥离性能不良1．提高组件预热箱温度和延长预热时间2．整高熔体温度3．降低侧吹