Wings-plus设备生产全消光FDY工艺探讨.pdf

第36 卷第4 期2023-07doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2023.04.014聚酯工业Polyester IndustryWings-plus设备生产全消光FDY工艺探讨Vol.36 No.4July.2023冯斌,朱昌波,褚冬生,郑（1.新凤鸣集团股份有限公司，浙江桐乡314 513;2.嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江嘉兴314 0 0 1）摘要：在大容量聚酯熔体直纺生产线上进行设备技术改造，在熔体输送管道上通过在线添加注射设备将全消光母粒注射进人熔体，并在动态混合器中混合均匀，得到全消光聚酯熔体，采用巴马格的Wings-plusFDY生产设备的一步拉伸工艺生产全消光FDY纤维。该方法成本投人小，得到的全消光纤维物理指标可以满足中高端客户需求。关键词：全消光FDY；W i n g s-p l u s 设备；生产技术改造中图分类号：TQ0500前言随着国内外聚酯产能的大规模扩张，涤纶长丝的市场竞争日益激烈。根据市场调研发现，全消光涤纶长丝在国内已经具有一定的现实需求 。用全消光长丝开发的全消光织物，手感柔软、光泽柔和、色彩鲜艳，织物的悬垂感好，在服饰领域得到了广泛的应用。另外，全消光纤维中所含纳米级TiO2是一种稳定、无毒无味的紫外线吸收剂，制成的织物具有抗紫外线功能，可用于羽绒服、运动服、泳衣、帐篷等 2 。本文通过在生产总结实践的基础上，以全消光FDY83dtex/36F品种为例，采用巴马格Wings-plusFDY设备，对全消光涤纶FDY生产工艺进行了研究和探讨。1试验1.1试验原料生产原料为新凤鸣集团PCPO1聚酯熔体,聚酯熔体的特性黏度为0.6 2 8 dl/gl，端羧基为2 7.2 0mol/t,L值为8 8.3 5,b值为2.9 2,TiOz含量为0.25%，二甘醇含量为1.39%。母粒厂家为苏州宝丽迪材料科技股份有限公司。全消光指标：特性黏度为（0.2 30.0 2）dl/gl，熔点为（2 555），百粒重为（3.0 0 0.15）g，Ti02含量为(50 1)%,水分0.4 0%。1.2设备与仪器在线添加注射系统，无锡聚新科技有限公司；巴马格公司成套生产设备：包括SP-87D纺丝箱体、环吹冷却系统、新型Wings-plusFDY牵伸设备、Wings55T-1600/32型卷绕机；YG023B-I型全自动单纱强收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 4。作者简介：冯斌（19 8 8-），男，浙江平湖人，本科，工程师，研究方向为聚酯纤维研发与生产管理。伟,唐晓凯,崔利1.2文献标识码：A文章编号：10 0 8-8 2 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 4 5-0 3如图1 所示。力机，常州纺织仪器厂;User-Tester5型全自动条干测试仪，瑞士乌斯特；MQC23-10含油分析仪,英国Oxford牛津仪器公司；中核RS-型喷射式染色机；YG086C缕纱测长仪，常州纺织仪器厂。1.3工艺流程PTA、EG 输送酯化预缩聚丝终缩聚熔体出料泵熔体冷却器增压泵熔体冷却器主熔体管道动态混合器母粒干燥一螺杆熔融挤压注射计量纺丝箱体冷却成形纺丝上油预网络拉伸定型上油一主网络卷绕成形产品检验分级包装2工艺2.1在线全消光母粒添加2.1.1母粒干燥同其他白色颜料相比，由于TiO2的折射率与涤纶纤维的折射率差异最大,所以锐钛型TiO2通常作为涤纶纤维的消光剂使用,纤维中 TiO2的添加量视其消光程度而定，通常全消光纤维中TiO，的添加量在 2.0%左右 3 。全消光母粒同普通半消光聚酯切片一样因为酯键的存在，在高温的熔融状态下极易水解，少量的水分发生汽化夹杂在熔体中，导致纺丝飘丝、断头概率增加,严重时甚至无法正常纺丝 4 ,对于全消光FDY涤纶丝的生产来说，由于纺丝速度比较快，这一点体现得更为突出。经过多次试验发现，当母粒干燥塔干燥温度控制在17 0，干燥停留时间控制在8 h左右,母粒含水率控制在310-以下，添加量为4%时，纺丝状况较佳。母粒干燥装置示意图46Fig.1SSchematic diagram of master batch drying device2.1.2母粒注射螺杆干燥过的全消光母粒分别经过螺杆的进料段、熔融段和挤压段，最后由注射泵按照添加比例注射进熔体管道与主管道半消光熔体在动态混合器的作用下进行动态混合，经过熔体管线设置的静态混合器继续混合，最后经熔体管道输送至箱体，随后进行计量、纺丝。根据全消光母粒的熔点特性，在熔融段和挤压段中的母粒逐渐由固态向液态转变,需要的热量较大,所以该区域的温度设定相应高一些。注射泵主要是使熔融的母粒连续、均匀地注射进半消光熔体，该处温度设定一般趋近于管线中熔体的温度，即螺杆各区温度设定为低一高一低搭配。最终螺杆各区温度控制为：螺杆进料段2 8 8，熔融段292,挤压段2 9 2,其他区温度2 8 8。母粒注射螺杆装置示意图如图2 所示。亚干燥塔口母粒出口进料段一熔融段挤压段螺杆图2 母粒注射螺杆装置示意图Fig.2 Schematic diagram of master batchinjection screw device2.1.3纺丝及卷绕上油装置巴马格Wings-plus FDY设备在设计之初采用的是先拉伸后上油的生产工艺，但是由于全消光纤维中Ti02含量高达2.0%以上，纤维间的摩擦比半消光纤维大，纺丝过程中单丝之间、丝束与空气、陶瓷件、热辊等其他接触部件摩擦力和摩擦产生的静电，使丝束之间发散，如果仍然按照先拉伸再上油的聚酯工业工艺流程生产，在实际生产过程中卷绕机上根本无法成功升头。为了解决以上技术难题,在纺丝预网压空出口络器之前设置了上油装置，在丝束被拉伸之前先为其上一部分油剂。拉伸定型之后卷绕成型之前再经压控人口二次上油。为了满足纺丝所上的油剂既能起到润滑、抗静电的要求，又能在后续的拉伸和定型工艺中具备耐高温不变形的需要，经过多次试验，最终纺丝母粒出口上使用了专门定制的竹本2 17 型号的原油，卷绕上图1母粒干燥装置示意图选用竹本14 0 5-1型号的调配油剂，其调配浓度为25%。根据Wings-plus FDY设备特点，丝束在进行拉伸定型时并不像传统设备一样，可以在热辊上绕很多圈，而是仅仅在每个热辊上绕大半圈。由于全消光丝条在纺丝上先上了一部分油剂再经热辊拉伸，纤维添加TiO,消光剂，表面镶嵌纳米级TiO，颗粒，此时丝条容易在热辊辊面上滑移，引起拉伸不匀、染色出现异常的情况。因此纺丝上油比例不易过高，经过多次试验筛选最佳的纺丝卷绕上油比例，试验对比数据如表1所示。最终选取纺丝上油比例为50%，此时产品质量为最佳。表1纺丝上油比例对产品质量的影响Table 1 Effect of spinning oil ratio on product quality纺丝上原油比例/%项目20卷绕上油比例/%80升头情况压空出口外观染色压空进口2.1.4牵伸定型在初生纤维后加工过程中,对纤维的结构与性动态混合能影响最大的是拉伸和热定型两道工序。上计量系第36 卷30407060无法升头无法升头升头成功 升头成功升头成功一一一一在拉伸过程中,纤维的大分子链或聚集态结构发生舒展，大分子沿纤维轴向的取向度大大提高，在取向的同时,通常伴随着密度、结晶度的变化,分子间作用力增加，纤维承受外加张力的分子量数目增加，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型的疲劳度明显提高。巴马格Wings-plusFDY设备的拉伸热辊组由8个独立变频控制的辊组成,如图3所示。其中,2 6热辊有独立的加热功能，通过调节2 3辊的加热温度使纤维的温度升高到玻璃化温度以上，促使分子链段运动，降低拉伸应力，有利于拉伸顺利进行。46辊为定型辊,对拉伸后纤维进行充分热定型,迅速消除内应力。7 8 辊调节卷绕成型张力。由于全消光丝条经过热辊组之前已经预先上油，此时5050毛丝多较好条纹正常牛筋丝6040正常第4 期23辊温度比同类型半光品种的设定温度要稍微高一些。经过多次试验,筛选最佳的拉伸定型工艺,拉伸定型工艺参数如表2 所示。此时，能确保卷绕升头成功，生产正常。6卷绕上油依置7图3卷绕牵伸辊及卷绕上油示意图Fig.3 Schematic diagram of winding draft rollerand winding oiling表2 拉伸定型设定参数Table 2 Setting parameters for stretching and shaping热辊编号GR1GRIGR1GR1GR1GR1GR1GR1卷绕2.2指标采用上述工艺制备的全消光FDY83dtex/36F的主要物理指标如表3所示。从表3可以看出，制备的成品丝物理指标良好，可以满足后道加工要求。Study on the production process of full extinction FDY by Wings-plus equipmentFENG Bin,ZHU Chang-bo,CHU Dong-sheng,ZHENG Wei,TANG Xiao-kai,CUI Lif.22.College of Materials and Textile Engineering,Jiaxing University,Jiaxing 314001,China)Abstract:The equipment technology transformation is carried out on the large capacity polyester melt direct spin-ning production line.The fully dull masterbatch is injected into the melt through online injection equipment addedto the melt conveying pipeline,and mixed evenly in a dynamic mixer to obtain the fully dull polyester melt.Thefully dull FDY fiber is produced using the one-step stretching process of Barmags Wings-plus FDY production e-quipment.This method has a low cost investment and the physical indicators of the fully dull fiber obtained canmeet the needs of mid to high-end customers.Key words:full extinction FDY;Wings-plus equipment;production technology transformation冯斌，等：Wings-plus设备生产全消光FDY工艺探讨指标TiO2含量/%2.012135主网络器8速度/(m min-1)温度/2.2002 2402.4504.9204.9334.9504.96049604.950(1.Xinfengming Group Co.,Ltd.,Tongxiang 314513,China;47表3全消光FDY83dtex/36F的主要物理指标Table 3Main physical indicators of fullextinction FDY 83dtex/36F项目名称线密度/dtex线密度变异系数/%断裂强度/(cN dtex-l)强度变异系数/%断裂伸长率/%3结语因全消光FDY丝条生产中与接触件的摩擦比半消光大大增加，丝束所携带静电显著增多。为了克服丝条在热辊上因静电互相排斥导致的丝束发散、卷绕升头困难,故在纺丝上对丝条预先上油。巴马格Wings-plusFDY生产设备的设计理念为先拉伸后上油。但是为了克服全消光丝束