涤纶POY.docx

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涤纶POY

一工艺基础知识

1工艺介绍

1.1涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。

它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。

（1）化纤按形态结构分类

按照化学纤维的形态结构特征，通常分成长丝（Continuousfilament）和短纤维（staplefibre）两大类。

长丝在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。

化纤长丝可分为单丝（Monofils）、复丝（Multi-filament）、捻丝、复捻丝、帘线丝和变形丝（Texturedfilament）。

单丝：

长度很长的连续单根纤维。

复丝：

两根或两根以上的单丝并合在一起组成的丝条。

化学纤维的复丝一般由8～100根以下单纤维组成。

捻丝：

复丝加捻成为捻丝。

复捻丝：

两根或两根以上的捻丝再合并加捻就成为复捻丝。

帘线丝：

由一百多根到几百根单纤维组成，用于制造轮胎帘子布的丝条。

变形丝：

化学纤维原丝经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝称为变形丝。

（2）化学纤维命名根据我国有关部门规定，人造纤维的短纤维一律叫“纤”（如粘纤、富纤），合成纤维的短纤维一律叫“纶”（如锦纶、涤纶）。

如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（如粘胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。

（3）化学纤维的制造可概括为以下四个工序：

A原料制备。

高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化学、物理处理和机械加工。

B纺丝流体（液）的制备。

纺丝熔体或纺丝溶液的制备。

C化学纤维的纺丝成型。

纤维的成型。

D化学纤维的后加工。

纤维的后处理

（4）化学纤维的后加工

纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。

初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。

为了完善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。

后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉伸和热定型。

1.2涤纶长丝的分类　　

1.2.1.初生丝：

未拉伸丝（常规纺丝）（UDY）、半预取向丝（中速纺丝）（MOY）、预取向丝（高速纺丝）（POY）、高取向丝（超高速纺丝）（HOY）　　

1.2.2.拉伸丝：

拉伸丝（低速拉伸丝）（DY）、全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）（FDY）、全取丝（纺丝一步法）（FOY）　　

1.2.3.变形丝：

常规变形丝（TY）、拉伸变形丝（DTY）、空气变形丝（ATY）。

1.3POY制DTY所经历的过程就是假捻

1.3.1

（1）假捻变形原理：

①假捻：

固定丝的两端，握住其中间加以旋转，在握持点上、下两端的丝条捻向相反而捻数相等→整根丝捻度为零丝条以一定速度v运行，则在握持点以前的捻数为n/v，在握持点以后，以相反捻向（n/v）移动，因此，在握持点以后区域内的捻数为零。

②加热和冷却：

合成纤维假捻变形必要条件～加热和冷却高弹丝（一次热处理）；低弹丝（两次热处理）

*加热：

加捻阶段加热→分子热运动→消除加捻扭曲而产生的扭曲应力→加捻形变不可恢复→丝条受热后塑性↑→刚性↓→加捻张力↓→便于加捻

*冷却：

丝条→冷却到Tg（80℃）→假捻器→加捻后的形变已固定，虽经解捻，但每根单丝仍保留原有的卷曲状态（膨松、有弹性）

*再加热：

（高弹丝）一次加热的假捻丝（弹性大，扭矩大，不经并捻合股，很难上机织造→解捻后第二次加热定型→低弹性：

残留扭矩小，卷曲稳定，弹性降低

图1.假捻模型

图2.图假捻变形工艺流程及其相应的纤维表观形态示意图

1—预取向丝（POY）；2—张力器；3—喂入辊；4—第一加热器；5—假捻器；6—传送辊；7一第二加热器；8—卷绕辊；9一低弹丝；10—卷绕筒子

（2）假捻变形工艺路线：

常规变形法：

以拉伸丝为原丝的假捻变形

外拉伸变形法：

以未拉伸丝或预取向丝为原丝，拉伸和假捻变形分别在两个区域内连续进行

内拉伸变形法：

以预取向丝或中取向丝为原丝，拉伸和假捻变形在同一区域内连续进行

（1）常规变形法

（2）外拉神变形法（3）内拉伸变形法

图3.各种假捻变形法示意图

1—原丝；2—喂入辊；3—热辊；4—拉伸辊；5—第一加热器；6—假捻器；7—中间辊；8—第二加热器；9—输出辊；10—变形卷装丝

（3）拉伸变形机（弹力丝机）结构及工艺流程：

弹力丝机：

英国SCRAGG（SDS600型）、德国Barmag（FK6Uf-700或FK6Uf-900型）、日本村田机械公司（333-Ⅲ型）、法国ARCT（FTF55型）

图4.图FK6Uf－900拉伸变形机

1—原丝筒子架；2—第一热箱；3—操作杆；4—冷却板；5—假捻器；6—第二拉伸辊；7—第二热箱；8—卷绕丝；9—喂人辊；10—断丝器；11—第三辊；12—探丝器；13一上油辊

拉伸变形区、定型区、卷绕区

（POY丝→原丝架→断丝器→第一喂入罗拉→第一热箱→冷却板→假捻器→第二拉伸辊）→（第二热箱→第三喂入罗拉）→（断丝传感器→上油罗拉→卷绕罗拉）

*原丝架：

放置原丝筒子；导丝管（丝条分别导入喂入罗拉）

*剪丝器：

剪断喂入丝条（由断丝传感器给信号），防止喂入罗拉缠辊；电磁铁+一对刀片

*第一喂入罗拉（喂入辊）：

将丝连续不断喂入第一热箱～皮圈式、皮辊式

*第一热箱（变形热箱）：

拉伸、变形、定型；真空密封联苯蒸汽加热；接触式加热；双凹槽金属板/热箱；两根丝条/热箱；清除油剂（1次）/2～3周冷却板：

将丝冷到80℃→固定变形

→调节假捻张力

→控制丝条假捻温度→变形均匀

→赋予丝条进假捻器丝的刚度→粘数传递好

金属板空气冷却；600m/min～1.5m板长

*摩擦假捻器：

加捻和解捻→假捻——叠盘式摩擦假捻器：

图5.摩擦盘式假捻器

1—丝条2—摩擦圆盘；3—导丝管

摩擦盘：

软盘（聚氨酯盘）～摩擦系数高、表面柔软、对丝条损伤小、“雪花少”但使用寿命短；加工低纤度变形丝

硬盘（全陶瓷盘、金刚砂盘、喷涂陶瓷盘）～与软盘相反

——皮圈式假捻器：

——磁性转子式假捻器：

*第二拉伸辊：

拉伸（它与第一喂入罗拉间的速度差）

第二热箱（定型热箱）：

直接电加热（SDS）或密闭的导生蒸汽（联苯）加热（FK）；非接触式热管；热定型→卷曲内应力↓→热收缩率↓→卷曲稳定

第三喂入罗拉：

它与第二拉伸辊间的速度差控制第二热箱中丝条的张力

断丝传感器：

发出丝条断头信号给剪丝器动作；非接触电容传感器

上油罗拉：

油轮上油，三油轮转速0～40r/min

卷绕罗拉：

使丝条卷绕成双锥形筒子；摩擦辊+摇架（筒子座）、横动导丝器+筒管

（3）工艺控制：

①摩擦盘：

*材质：

——硬质盘：

全陶瓷（K）盘——雪花较少、全刚砂盘（D74、D70）、等离子喷涂陶瓷盘：

使用寿命长，但打滑系数大，对丝条损伤大，雪花多

——软质盘：

聚氨酯（PU）盘——雪花极少；与硬质盘相反，假捻效果最好，强伸度高

*组装：

——三轴叠盘式假捻器：

摩擦盘组合数A—B—C（A、C盘均为金属光盘）

A：

起导丝作用的盘数；B：

实际工作盘数；C：

消除紧点盘数

——加工范围：

0—9—0：

适宜加工POY线密度220～280dtex

0—8—1：

适宜加工POY线密度135～220dtex

0—7—1：

适宜加工POY线密度83～135dtex

0—6—1：

适宜加工POY线密度50～83dtex

0—6—0：

适宜加工POY线密度50～83dtex

②变形加工速度：

500～700m/min（叠盘摩擦式：

500～580m/min；皮圈摩擦式：

550～650m/min）

速度↑→丝条假捻张力↑→丝条与摩擦盘接触压力↑→丝盘间滑移↓→弹力丝卷曲率（KE）和卷曲稳定性（KB）↑速度↑↑→假捻张力↑→DTY毛丝↑速度↓↓→生产量↓

③变形温度和定型温度：

A：

变形温度：

第一加热箱温度；接触式加热；180～225℃；密闭的导生蒸汽（联苯）加热变形温度↑→变形阻力↓→假捻张力↓→纤维变形充分→蓬松性↑→＞225℃→变形温度接近软化点→纤维塑性太强→变形差→卷缩率↓→强度↓、韧性↓、粘并丝↑

B：

定型温度：

第二加热箱温度；非接触式空气加热；第一加热箱温度-（15～30）℃；丝条→第一热箱→第二拉伸辊→高弹丝→由于涤纶大分子刚性大，变形时的纤维内应力加大→高弹丝尺寸稳定性↓→使用中弹性逐渐↓→第二热箱（松弛热定型）→纤维内应力↓→部分高能链段解取向→纤维结构稳定↑→低弹丝（卷缩率15～25%）

定型温度↑↑→DTY卷缩率↓↓→纤维大分子解取向→强度↓、伸长↑定型温度↓↓→不能起到松弛内应力的作用

④加热时间和冷却时间：

A：

加热时间：

0.4～0.6s（第一热箱：

0.2～0.5s；第二热箱：

≥0.15s）——由加热器长度和丝速调节加热时间↑→毛丝、断头↑、纤维发黄加热时间↓→变形和热定型效果差

B：

冷却时间：

≥0.1s——由冷却区长度和丝速调节（保证冷却到Tg（80℃）以下）冷却时间↓→丝条能不到80℃以下冷却时间↑→需降低生产速度或增加冷却区长度→生产效率↓或厂房层高增加

⑤拉伸倍数：

第二拉伸辊线速度/第一喂入罗拉线速度

POY的应力-应变曲线求出的最大拉伸比的（0.7～0.75）倍

拉伸倍数↓↓→假捻张力↓（主要是解捻张力↓）→拉伸变形体系不稳定→丝条在假捻器下方捻度不能全部消除→纤维粘在一起形成紧点→膨松性↓拉伸倍数↑↑→假捻张力↑（主要是解捻张力↑）→丝条在假捻器下方松散→毛丝和断头↑

⑥D/Y比：

*定义：

摩擦盘（假捻器）的表面线速度/丝条离开摩擦盘（假捻器）速度

*影响：

D/Y↑→DTY丝假捻度↑→低弹丝卷缩率↑、卷曲模量↑→随D/Y↑↑纤维打滑→低弹丝卷缩率、卷曲模量不再改变D/Y↑↑→握持力↓→打滑→紧点、毛丝D/Y↓↓→假捻张力↓→假捻效果差

*选择：

——理论上：

假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1→确定D/Y；

——工艺上：

假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1.05～1.3→确定D/Y（要防止摩擦盘间的丝条呈松散状态，以及摩擦盘与丝条之间的打滑，造成假捻数不匀，并防止DTY产生紧点）；最理想工作区（图中两条直线交点之前：

解捻张力/加捻张力=1.05～1.3），最佳D/Y=2.2——大小：

全陶瓷盘1.9～2.1；全刚砂盘2.1～2.3；等离子喷涂陶瓷盘1.8～2.0；聚氨酯盘（PU）1.8～2.1；

⑦假捻张力：

假捻张力比=解捻张力/加捻张力稍＞1（否则摩擦盘间丝条松弛→摩擦盘与丝条间打滑→假捻度不匀→DTY紧点→染色袜筒上出现条纹丝）假捻张力比↑↑→丝条在假捻器下方松散→毛丝和断头↑假捻张力比↓↓→捻度在假捻器下方不能完全消除→单丝粘在一起形成紧点→蓬松↓

假捻张力↓↓→接触不良→假捻数↓↓→卷曲性能差假捻张力↑↑→毛丝和断头↑假捻张力调节：

拉伸比R、丝的速度、D/Y比（摩擦盘的圆周线速度/丝条通过摩擦盘速度）

最佳假捻张力

纤度（dtex）82.5148.5167

张力（cN）

加捻张力25～3045～5850～60

T128～3748～6853～75

解捻张力

T21.05～1.201.10～1.251.10～1.30

T1／T2

⑧假捻度：

影响卷曲效果

定义：

假捻器计算转速r/min与假捻机中输出辊表面线速度m/min之比

影响：

假捻度↑→单丝形成的螺旋线圈和轴向夹角↑→卷曲频率↑、弹性回复率↑→假捻受热↑→分子部分解取向→强度↓假捻度↑↑→变形丝圈太紧→皱缩→捻度不匀、膨松性↓假捻度↓↓→变形丝没有充分扭曲圈紧→皱缩→膨松性↓→弹性↓

大小：

纤度↓（丝条越细）→假捻度↑T：

假捻度（捻/m）；α：

捻度系数（0.85～1.0）D：

补充拉伸后的纤度（dtex）

⑨超喂率：

影响纤维强伸度、卷曲率

定义：

牵伸罗拉（第二罗拉）的圆周线速度/喂入罗拉线速度；以牵伸罗拉（第二罗拉）的圆周线速度为中心计算超喂率

第一超喂率：

第二罗拉圆周线速度/第一罗拉圆周线速度——拉伸倍数（+）

第二超喂率：

第三罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——稳定超喂率（-）

卷绕超喂率：

卷绕罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——卷绕超喂率（-）

影响：

第一超喂率↑→拉伸倍数

第二超喂率绝对值↑→丝条在第二热箱中补充热定型充分→纤维内应力消除完全→卷曲稳定性↑

卷绕超喂率：

决定卷装成形好坏

大小：

FK6UF型DTY机纺制167dtex/30f低弹丝：

第一超喂率+1.66倍；第二超喂率-8.5%；卷绕超喂率-7.4%

⑩拉伸变形机上输送辊——皮辊式罗拉：

金属罗拉+覆有橡胶的夹持罗拉耐磨，当表面磨出凹槽后打磨后可继续使用；握持力不够时可在罗拉上将时多绕几圈

——皮圈式罗拉：

主动罗拉+皮圈+皮圈架

车间空调：

——范围：

夏季28±3℃，RH70±5%；冬季22±3℃，RH70±5%——影响：

温度偏高→丝条在第一加热箱后进入加捻器时冷却差→变形加工中生产出L丝（染色浅丝）、D丝（染色深丝）、F丝（染色不均匀丝）、K丝（染色不均匀丝）湿度偏低→丝束蓬松

1.4化学纤维质量指标及其检测方法

1.4.1纤度（线密度、细度）

（1）．定义：

纤维粗细程度

（2）．表示法：

a公制支数Nm：

1克重的纤维所具有的长度米数；Nm↑→纤维越细

b旦D：

9000米长的纤维所具有的重量克数；D↑→纤维越粗

c特Tex：

1000米长的纤维所具有的重量克数；D↑→纤维越粗