第２６卷第２期 ２０１３－０３ 聚酯工业 Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏｌ＿２６ Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２０１３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－８２６１．２０１３．０２．０１３ 降负荷对涤纶短纤维生产的影响及对策 吴建波，孙荣召 （中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳４７１０１２） 摘要：阐述短纤维生产中因为负荷降低对生产工况和产品品质的影响。分析了降负荷造成纺丝断头率增加，纤维强伸性能 趋向低强高伸，原丝ｃ 值减小但成品丝ｃ 值增大，后加工运转率下降等现象的原因。提出了降低熔体系统温度、改进作业 条件、降低后ＪＪｎ－￣车速及更换喷丝板规格等应对措施。 关键词：ＰＥＴ短丝；降负荷；措施 中图分类号：ＴＱ３４２．２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－８２６１（２０１３）０２－００４３－０４ 受化纤市场快速变化的影响，涤纶短纤维装置 的生产负荷会根据市场的需求降低负荷，以减少亏 损。负荷的降低会对短纤维生产线的运转工况和产 品品质造成一定的影响。本文以某厂１５０ ｔ／ｄ熔体 直纺大线为例，论述了涤纶短纤维生产线负荷降低 后对纺丝、拉伸、后加工运转率和原丝及成品丝品质 的影响，提出了对应的控制措施。 纺丝位正常运行时，２９０ ｏＣ高温熔体持续流过 纺丝组件，熔体穿过组件过滤层后还将产生３—４℃ 的温升，从而使纺丝位保持２９０℃以上高温。纺丝 位停运后，因无熔体流过，纺丝位温度完全依靠纺丝 箱体内２８０℃的热媒供热维持，环境散热会使纺丝 位温度进一步降到２８０℃以下，形成一个低温点。 熔体死角及低温点会影响相邻纺丝位运行工 况。滞留熔体在高温下长时间停留会产生热降解， 熔体黏度下降，色泽发黄甚至变黑。熔体歧管分支 处降解熔体容易被带到相邻运行纺丝位，引起纺丝 位断头。而停运纺丝位造成的低温点还会对相邻纺 丝位的温度造成影响。 １．２降速 １ 降负荷的方式及存在的问题 涤纶短纤维前纺为连续运行装置，后加工为间歇 运行装置，降负荷主要是指对前纺进行降量调整，一 般通过减少纺丝位或降低纺丝速度２种手段来实现。 １．１减位 减少纺丝位数是降负荷最快捷的途径，如某短纤 同步降低每个纺丝位的计量泵转速及纺丝速度， 可实现生产负荷无级调节。计量泵、七辊牵引机及工 艺空调风机均采用变频电机驱动，调速较易实现。 维装置单线共８０个纺丝位，每个纺丝位正常负荷为 ８２．３ ｋｇ／ｈ，通过减少纺丝位数，生产负荷可呈台阶式 下降。减位时丝束冷却条件及纺丝速度不需调整。 因各纺丝位计量泵入口处熔体支管呈分歧式排 布，减位后停运纺丝位计量泵人口处熔体停止流动， 会形成熔体死角，如图１所示。 降速可避免减位造成的熔体死角及低温点。但 降速后丝束卷绕张力下降，运行过程中易产生抖动， 直接影响纺丝成形过程中的稳定性。 降速改变了前纺的工艺条件，使原丝强伸性能 产生变化，后加工工艺条件需作相应调整。 聚酯熔体 计量泵 歧管 ２降负荷对前纺的影响 ２．１纺丝断头率增加 纺丝箱体 组件 降负荷直接引起熔体输送过程中停留时间的变 化。如某装置在１５８ ｔ／ｄ负荷下，ＰＥＴ熔体从终聚釜 出口到纺丝组件约需ｌ１ ｍｉｎ，负荷降到１３２ ｔ／ｄ后， 图１停运纺丝位示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ 熔体输送过程中停留时间延长到１３ ｍｉｎ，黏度降将 增加约０．００１ ｄＬ／ｇ。降解使熔体中小分子单体的含 量增加，降解物在熔体挤出后部分从熔体细流中析 收稿日期：２０１２—１１－２９。 作者简介：吴建波（１９６５－），男，河南南阳人，工程师，从事涤纶短丝生产管理工作。 聚 酯 工 业 第２６卷 出，附着在环吹筒或喷丝板上，形成白粉或喷丝板面 结焦物。环吹筒上缘延迟环上降解物积聚过多，容 易在自然脱落时被喷丝板外圈挤出的熔体细流粘 附，造成纺丝位断头。 当采用减位方式降负荷后，停运纺丝位熔体支 管处降解物会被带到相邻纺丝位。因降解物流动性 能优于正常熔体，熔体挤出后，降解物在卷绕张力作 用下迅速产生形变，使熔体细流在降解物另一侧发 生弯曲，若喷丝板面结焦物较多，熔体细流弯曲部位 会粘附住喷丝板面结焦物，形成浆块，如图２。直径 大于１．１ ｍｍ的浆块即会在卷绕清洁导丝器处引起 丝束卡断。 图２浆块形成示意图 Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｐｕｌｐ ｂｌｏｃｋ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ 受熔体输送过程中停留时间延长及停运纺丝 位影响，当生产线负荷降低２０％时，其纺丝日均断 头率将增加８０％左右。 ２．２原丝呈现低强高伸 采用降速的方式降负荷后，熔体挤出速度及纺 丝速度下降。如某装置在１５８ ｔ／ｄ负荷下，熔体细 流从喷丝孔挤出速度为５．５３ ｍ／ｍｉｎ，纺丝速度为 １ ５００ ｍ／ｍｉｎ。１３２ ｔ／ｄ负荷时挤出速度下降到５．１５ ｍ／ｍｉｎ，纺丝速度为１ ３９０ ｍ／ｍｉｎ。挤出速度下降导 致挤出后弹性能贮存减小，熔体细流胀大比减小；纺 丝速度下降使丝条与冷却空气间的相对流速减小， 冷却减缓，固化点下移，轴向速度梯度减小¨ 。 纺丝成形过程中，ＰＥＴ熔体内分子链或链段会 在外力作用下定向排列，产生预取向作用。预取向 度的大小主要受轴向速度梯度控制。当采用降速的 方法降负荷后，因丝条轴向速度梯度减小，预取向度 下降，即分子链及链段的排列更趋于无规则。预取 向度大小决定了原丝强伸性能¨Ｊ。预取向度低时， 因分子链及链段的排列无规则，纤维受牵伸展时抵 抗外力作用能力小，形变量大，纤维表现为低强高 伸。如表１，是原丝线密度在３．５８ ｄｔｅｘ时不同负荷 下原丝强伸性能的对比。 表１ 负荷对原丝物检性能的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ ｏｎ ｇｒｅｙ ｙａｒｎ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ 由表１可见，生产负荷由１５８ ｔ／ｄ下降到１３２ ｔ／ ｄ后，原丝预取向度下降１．２％，断裂强度下降７％， 断裂伸长率增大７％，自然拉伸比则增大１４％。 ２．３原丝不匀率减小 纺丝生产过程中，因每个纺丝位的冷却效率、上 油工况和导丝件的打滑系数存在偏差，导致各个纺 丝位的原丝线密度、断裂强度及断裂伸长率出现偏 差。采用降速方式使负荷降低时，各纺位丝束在经 过各导丝部件时所受摩擦力减小，使丝束间的打滑 系数偏差减小，有利于原丝的均匀性。在单个纺丝 位，降速后由于丝条冷却程度减缓，使湍流作用减 小，内外层丝束冷却工况更趋均匀。从表１可见，负 荷降低后原丝的品质均匀性有所提高，纤度ＣＶ值、 断裂强度ＣＶ值、断裂伸长率ＣＶ值均呈减小趋势。 ３降负荷对后－ｒ的影响 ３．１后加工运转率下降 降负荷后，纺丝断头率的增加会导致后加工生 产稳定性变差。原因是前纺形成的断头丝容易造成 集束架缠结、拉伸及热定型辊缠辊、卷曲机夹丝，后 加工缠辊频繁，生产线停车次数增加。 ３．２超长纤维含量增加 后加工运转率下降会造成丝束在后加工过程中 温度、张力波动大，断丝增多，超长纤维含量增加，如 表２。 表２不同负荷下后加工状况对比 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｏｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ 第２期 吴建波，等：降负荷对涤纶短纤维生产的影响及对策 ４５ ３．３断裂强度及１０％定伸长强度下降。断裂伸长 率增大 不同负荷下原丝的拉伸性能曲线如图３所示。 图３不同负荷下原丝拉伸性能曲线 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｇｒｅｙ ｙａｒｎ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ 低负荷下原丝断裂强度低，断裂伸长率大，在 总拉伸倍率一定的情况下，成品丝表现为断裂强度 下降，断裂伸长率增大，表３为１．３３ ｄｔｅｘ半光品种 在不同负荷下的强伸性能对比。 表３不同负荷下成品丝强伸性能 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｉｆｎｉｓｈｅｄ ｙａｒｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ 低负荷下原丝自然拉伸比较大，决定了后加工 时一道拉伸倍率必须增大，相应二道拉伸比减小。 二道拉伸是分子链取向作用发展的主要阶段，二道 拉伸倍率下降后，纤维分子链取向作用受到，而 分子链取向度降低又抑制了紧张热定型过程中的结 晶作用，纤维内部结构上出现更多的无定型区，受力 形变量大，纤维１０％定伸长强度下降…。 提高总拉伸倍率可提高纤维断裂强度，降低断 裂伸长率，但提高总拉伸倍率会使纤维变细，产品线 密度波动一般要求控制在±３％，因此生产上总拉伸 倍率的可调范围较小。 ３．４成品丝强伸不匀率增加 虽然降负荷后原丝线密度ＣＶ、断裂强度ＣＶ、断 裂伸长率ＣＶ值减小，但由于后加工运行稳定性变 差，抵消了原丝品质均匀性提高的趋势，因此成品丝 的断裂强度ＣＶ值增加、断裂伸长ＣＶ值有所提高， 表３中列举了１．３３ ｄｔｅｘ半光品种在不同负荷下的 强伸ＣＶ值对比。 ４对策 ４．１降低熔体系统温度 一定负荷下，降低熔体系统温度可减少熔体在 输送过程中的降解，并使纺丝成形的固化点上移，丝 条轴向速度梯度增大，预取向度增大，从而提高原丝 断裂强度、降低断裂伸长率及自然拉伸比，减少纺丝 断头率。表４为１．３３ｄｔｅｘ半光品种在不同系统温 度下纺丝断头率及原丝品质变化的对比。 表４熔体温度对纺丝断头率及原丝品质影响 Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｅｌｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｅｎｄ ｂｒｅａｋａｇｅ ｒａｔｅ ａｎｄ ｇｒｅｙ ｙａｒｎ ｑｕａｌｉｔｙ ４．２改进作业条件 每２ ｈ对停运纺丝位进行一次计量泵放流作 业，实现熔体更新，可以减少停运纺丝位形成的熔体 死角及低温点对相邻纺丝位影响。另外，对纺丝位 要采用保温棉覆盖，以减少热量损失，每次计量泵放 流完毕后应及时覆盖保温棉，避免热量散失。 ４．３降低后￣ｊｕ－ｒ车速 降低后加工车速，可以延长丝束在紧张热定型 机内的停留时间，使纤维内部结晶结构发展更为完 善，结晶度增大，无定形区体积减小，纤维断裂强度、 １０％定伸长强度增大，断裂伸长率减小。纤维结晶 时产生收缩，使线密度减小。车速降低同时减小了 拉伸过程中各丝束间张力差异，产品断裂强度ＣＶ、 断裂伸长率ＣＶ值减小。车速变化对１．３３ ｄｔｅｘ半光 品种品质的影响见表５。 表５后ｊｊｎ－ｒ车速对成品丝品质的影响 Ｔａｂｌｅ ５ Ｔｈｅ ｅｆｆｃｅｔ ｏｆｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｉｆｎｉｓｈｅｄ ｙａｒｎ ｑｕａｌｉｔｙ
