聚酯纖維生產(chǎn)工藝1

1、Sichuan UniversityTextile Engineering 化化纖纖生生產(chǎn)產(chǎn)各各論論Textile Engineering Sichuan University課課程介程介紹紹 第一節(jié) 概論重點內(nèi)容：聚酯纖維的發(fā)展簡史與產(chǎn)品分類。 第二節(jié) 聚酯原料生產(chǎn)工藝及技術(shù) 重點內(nèi)容：聚酯原料的生產(chǎn)技術(shù)與工藝。第一章第一章 聚聚酯纖維酯纖維生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝Textile Engineering Sichuan Universityv 結(jié)構(gòu)對稱，線性好，易于平行排列v 分子鏈中含酯基，剛性大，熔點高（267oC)v 兩種構(gòu)象(順式和反式)v 立構(gòu)規(guī)整度高，所有芳環(huán)處在同一平面上，能形成緊密堆

2、積結(jié)構(gòu)，結(jié)晶能力強。v 分子間作用力強v 許多重要的性質(zhì)與酯基相關(guān)v 有少量的羧基和醚鍵存在v 分子量通常在1500022000之間v 分子量分布越小可紡性越好1.2.2 聚聚酯酯分子分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征特征Textile Engineering Sichuan UniversityPET的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)Textile Engineering Sichuan University課課程介程介紹紹 第三節(jié) 聚酯纖維的生產(chǎn)技術(shù)及工藝重點內(nèi)容：聚酯纖維的的生產(chǎn)技術(shù)與工藝。第一章第一章 聚聚酯纖維酯纖維生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝Textile Engineering Sichuan Universityv 聚酯

3、纖維的紡絲-采用熔體紡絲技術(shù)。v 根據(jù)原料的狀態(tài)不同，可以將聚酯的紡絲工藝分為直接紡絲和切片紡絲兩類。直接紡絲工藝流程：直接紡絲工藝流程： 聚合物熔體聚合物熔體紡絲紡絲后處理后處理 成品成品切片紡絲工藝流程：切片紡絲工藝流程： 聚合物切片聚合物切片干燥干燥熔融熔融紡絲紡絲后處理后處理 成品成品 Textile Engineering Sichuan University優(yōu)點： 工工藝藝流程短流程短：可省去切片的生產(chǎn)、運輸、混合、干燥、熔融等工序 設(shè)備設(shè)備投入小投入?。簡挝划a(chǎn)量建設(shè)資金投入小 原料單耗及能耗低缺點： 要求聚酯的聚合工序與紡絲工序配合緊密，一體化程度高 聚合工序的故障或熔體的供應(yīng)不

4、足均會影響紡絲工序，紡絲工序的嚴重故障也可能會影響到聚合工序，因此要求工藝和設(shè)備十分穩(wěn)定應(yīng)用范圍：適合于產(chǎn)品單一、生產(chǎn)規(guī)模大、連續(xù)化程度高的情況下使用優(yōu)點： 聚合與紡絲相互獨立，有利于紡絲廠的合理布局 紡絲品種可根據(jù)市場的變化做出快速改變，靈活性大缺點： 工藝流程長 原料消耗和能耗高 單位產(chǎn)量的建設(shè)資金投入大 應(yīng)用范圍：適合小品種、多功能、差別化纖維的生產(chǎn)，適合于長絲的生產(chǎn)Textile Engineering Sichuan Universityv 干燥的目的（普通聚酯切片含水率通常約為0.4） 干燥的目的是除去切片中的水分 提高聚酯的軟化點；v 切片中水的危害 聚酯分子鏈在紡絲過程中產(chǎn)生劇

5、烈的水解，造成分子量降低； 形成所謂“氣泡絲”、毛絲和飄絲； 切片含水量的差異，造成的纖維染色不勻。 含水的聚酯切片軟化點較低，造成“環(huán)結(jié)”堵塞現(xiàn)象v 不同聚酯纖維對切片含水的要求 長絲：含水率應(yīng)小于50ppm，最好小于30ppm。 短纖維：含水率應(yīng)小于80ppm。Textile Engineering Sichuan Universityv 切片干燥是一個傳熱、傳質(zhì)的物理過程。 未干燥切片中的含水W=Wf + Wev 式中W表示切片的含水量，Wf自由含水量，We平衡含水量。v 自由水分屬于表面吸附水分，存在于切片表面或孔隙之中。v 平衡含水屬于分子間結(jié)合水，其中部分水分子與聚酯大分子形成氫鍵

6、，很難完全脫除。v 水分的平衡：切片內(nèi)部和表面的平衡、切片表面與干燥介質(zhì)的平衡。這一平衡過程對干燥的條件有很大的依耐性。我們可以用亨利分壓定律來簡單地描述平衡含水量與水汽分壓的之間的關(guān)系：We=KP，式中，K為平衡常數(shù)，P為平衡蒸汽壓。v 升高溫度和增加干燥介質(zhì)的流動有利于干燥過程。Textile Engineering Sichuan Universityv 干燥分為兩個階段，即預(yù)結(jié)晶階段和高溫干燥階段 v 預(yù)結(jié)晶溫度和時間 沸騰床：溫度可高至160180oC，時間815min。 攪拌式充填：溫度120140oC，時間1l.5小時。 轉(zhuǎn)鼓干燥時，在120以下緩慢升溫，預(yù)結(jié)晶時間應(yīng)控制為45小

7、時。v 高溫干燥階段 轉(zhuǎn)鼓真空干燥溫度為120140oC。 熱風(fēng)干燥一般在160以上。 Textile Engineering Sichuan University。Textile Engineering Sichuan University Textile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan University紡絲熔體的制備的輸送紡絲熔體的制備的輸送v熔融裝置：

8、螺桿擠出機v熔體輸送、分配：彎管、熔體分配管v保溫裝置：紡絲箱體v計量裝置：計量泵v紡絲：紡絲組件v絲條冷卻裝置：紡絲窗、側(cè)吹風(fēng)v絲條收集裝置：卷繞機Textile Engineering Sichuan Universityv 紡絲熔體的制備-連接切片干燥和紡絲兩個重要的工序。v 紡絲熔體是通過熔融過程制備的，它是將切片在加熱下由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的一個過程。v 主要有兩種熔融方式，即采用爐柵或采用螺桿擠出機熔融。螺桿擠出機的優(yōu)點v 傳熱效率高,v 能擠出高粘度的熔體v 熔體在螺桿中塑化攪拌均勻,能形成均勻的熔體v 聚合物在螺桿中停留時間短,減小分解的可能,停留時間一般為510minTextil

9、e Engineering Sichuan University螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)Textile Engineering Sichuan University熔體制備中經(jīng)常遇到的問題熔體制備中經(jīng)常遇到的問題（1）熔體均勻性差；（2）降解程度高；（3）環(huán)結(jié)堵料。 切片熔融溫度通常在熔點以上20左右，低于其分解溫度。螺桿分36區(qū)加熱。 聚酯熔融溫度的選擇Textile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan Universityv 用機械方式將螺桿出口的熔體混合均勻的過程。v 早期的混合是采用靜態(tài)混合器，使用

10、靜態(tài)混合器可以達到強化熔體均勻性的目的，同時可以減少熔體通過彎管時，管壁與管中心溫度及停留時間的差別。v 在較新型的螺桿擠出機中，往往采用特殊設(shè)計的混煉頭來代替靜態(tài)混合器?；鞜掝^的主要作用是改變螺桿溝槽中擠出的熔體的流線，使熔體進一步均勻化 Textile Engineering Sichuan Universityv 計量的目的是保持絲束纖度均勻， 同時使熔體增壓，以保證穩(wěn)定紡絲。v 泵供量取決于齒輪齒谷的容積v 和齒輪的轉(zhuǎn)速 v 工作原理：兩個齒輪轉(zhuǎn)動吸入孔1成低壓熔體有吸入孔1進入充滿齒輪的齒隙隨齒輪的轉(zhuǎn)動在孔2處形成壓力將熔體從壓出孔壓出（齒隙容積恒定，精確計量） 1熔體進口；2熔體出

11、口；3主動齒輪；4被動齒輪 5上板；6中板；7下板；8聯(lián)軸節(jié)Textile Engineering Sichuan University過濾過濾過濾的目的是除去熔體中的雜質(zhì)Textile Engineering Sichuan University結(jié)構(gòu)：導(dǎo)孔+毛細孔圖噴絲孔的幾何形狀a圓筒漏斗形；b圓筒平底形；c圓錐形；d雙曲面形導(dǎo)孔：圓筒漏斗形、圓筒平底形、圓錐形、雙曲面形毛細孔：圓柱形，孔徑0.200.45mm，長徑比12（比值熔體在毛細管內(nèi)應(yīng)力松弛出口膨化紡絲有利機械加工困難）孔數(shù)：短纖維（500孔、600孔、900孔、1120孔、3600孔、2400孔）長絲：幾幾十孔排列：同心圓、菱形

12、、星形噴絲板質(zhì)材：耐熱不銹鋼1Cr18Ni9Ti噴絲板噴絲板噴絲板Textile Engineering Sichuan Universityv 聚酯短纖維紡絲的特點：大型化、高速化、連續(xù)化 v 單線日產(chǎn)2050噸，最大規(guī)模為日產(chǎn)200噸v 大型噴絲板，其孔數(shù)達500050000孔 v 紡絲線集束線密度達30000dtex以上 v 較高紡絲速度15002500mmin Textile Engineering Sichuan University5萬萬t/年聚酯短纖維年聚酯短纖維 T-16N紡絲機紡絲機Textile Engineering Sichuan University聚酯短纖維的后加工

13、聚酯短纖維的后加工Textile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan University聚酯短纖維的后加工工藝討論聚酯短纖維的后加工工藝討論v 存放與集束：初生纖維的預(yù)取向度不均勻，有內(nèi)應(yīng)力，需經(jīng)存放平衡，以減小或消除內(nèi)應(yīng)力，降低預(yù)取向度，使油劑擴散均勻，從而改善纖維的拉伸性能。存放平衡后的絲條進行集束。所謂集束是把若干個盛絲筒的絲條合并，集中成工藝規(guī)定線密度的大股絲束，以便進行后處理。Textile Engineering Sichua

14、n University聚酯短纖維的后加工工藝討論聚酯短纖維的后加工工藝討論v 拉伸：拉伸是靠各拉伸機之間的速度差異來完成的。拉伸又稱為纖維的“二次成形”。拉伸是后加工過程中最重要的工序，拉伸的工藝條件包括拉伸溫度、拉伸介質(zhì)、拉伸速度、拉伸倍數(shù)及其分配。國內(nèi)外大多數(shù)公司采用水浴、水浴或水浴-蒸汽2道拉伸。對于紡速超過2000m/min的高速紡聚酯初生纖維，已具有一定取向度，因此后處理的拉伸倍數(shù)可降低。通常卷繞速度每提高100m/min，最大拉伸倍數(shù)可降低15%20%。T-16N紡絲機的紡速比其他紡絲機速度高500800m/min，所以其后加工拉伸工序可以采用較簡單的干熱拉伸裝置。這樣可以使操作

15、簡便，也使廢水排出量大大減少。Textile Engineering Sichuan Universityv 熱定型：熱定型的目的是消除纖維內(nèi)應(yīng)力，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，并促進結(jié)晶化，進一步改善其力學(xué)性能。熱定型可使拉伸、卷曲效果固定，并使成品纖維符合使用要求。熱定型可以在張力下進行，也可以在無張力下進行，前者稱緊張熱定型（包括定張力熱定型和定長熱定型），后者稱松弛熱定型。生產(chǎn)不同品種和不同規(guī)格的纖維，往往采用不同的熱定型方式。影響熱定型的主要工藝參數(shù)是定型溫度、時間及張力。v 上油：為了防止纖維在后加工過程摩擦產(chǎn)生靜電以及使纖維在棉紡廠加工時改善其紡織加工性能還需再次上油。 v 卷曲：賦予纖

16、維的彈性聚酯短纖維的后加工工藝討論聚酯短纖維的后加工工藝討論Textile Engineering Sichuan Universityl切斷：短纖維的長度由纖維的品種決定。通常，棉型聚酯短纖維名義長度為38mm，毛型為90120mm，中長纖維長度介于棉型與毛型之間，一般為5176mm。切斷纖維主要控制長度偏差，超倍長纖維量以及粘結(jié)絲（或稱并絲）量等幾個指標。切斷機采用壓切式，可按照纖維品種對長度的不同要求，安裝不同數(shù)量的刀片。打包機為油壓式箱式打包機。聚酯短纖維的后加工工藝討論聚酯短纖維的后加工工藝討論Textile Engineering Sichuan Universityv 按紡絲速度

17、可分為 常規(guī)紡絲 中速紡絲 高速紡絲。v 按工藝流程又可分為 三步法 二步法 一步法。 Textile Engineering Sichuan Universityv 常規(guī)紡絲-低速紡絲v 紡絲速度低： 10001500m/minv 采用紡絲卷繞-拉伸加捻-假捻變形的三步法工藝路線(UDY-DY-TY)。v 拉伸加捻速度為600 1000 m/min。v 假捻變形的速度為120160m/min。v 可生產(chǎn)33167dtex的聚酯長絲。常規(guī)紡絲工藝既可生產(chǎn)拉伸絲，又能生產(chǎn)變形絲。v 其特點是工藝成熟、設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、技術(shù)容易掌握、產(chǎn)品質(zhì)量較好。 Textile Engineering Sichua

18、n UniversityTextile Engineering Sichuan UniversityUDY絲的拉伸加捻Textile Engineering Sichuan University拉伸絲假捻變形Textile Engineering Sichuan Universityv 中速紡絲采用二步法工藝v 紡絲速度為18002500m/min，得到半預(yù)取向絲(MOY)v 中速紡絲有兩種工藝路線： （1）此工藝采用中速紡絲和低速拉伸，拉伸加捻的速度為8001200m/min，可紡制33167dtex的拉伸絲，常見的是75dtex和50dtex。 （2） 此工藝采用中速紡絲和高速拉伸變形，M

19、OY的剩余拉伸倍數(shù)為2.12.4倍，拉伸變形的速度為400500m/min?？杉徶?588dtex的變形絲，超過110dtex時，需將兩根絲條合股成一個筒子。此工藝的生產(chǎn)效率不如POY-DTY工藝路線。Textile Engineering Sichuan UniversityTextile Engineering Sichuan University （1）POY-DTY工藝 此工藝采用高速紡絲和高速拉伸變形，后加工速度通常為450700m/min?？杉徶?0167dtex的變形絲(DTY)。其特點是工藝流程短，生產(chǎn)效率高，基建投資省。 （2）POY-TY工藝 此工藝采用高速紡絲和低速假捻變形 (轉(zhuǎn)子式假捻法)?？杉徶?67dtex的變形絲。這種工藝路線在技術(shù)經(jīng)濟上不合理，是一種權(quán)宜的做法。我國有一些中小型彈力絲廠采用此法。 （3）POY-DY 工藝 此工藝采用高速紡絲和低速拉伸加捻，可紡制55110dtex的拉伸絲。拉伸比為1.31.7倍。日本東麗公司和瑞土伊文塔公司曾介紹過這種工藝路線，我國也有少數(shù)工廠采用此工藝。 Texti