POY、FDY一体联合试验机纺FDY的工艺

2011-01-18刘娜娜甘学辉杨崇倡

化纤与纺织技术 2011年2期

刘娜娜，甘学辉，杨崇倡，全潇

(1.东华大学纺织装备教育部工程研究中心,上海 201620; 2.太仓荣文合成纤维有限公司，江苏苏州 215427)

近些年，随着化纤纺丝技术的不断发展和提高，化纤设备也在不断的更新，卷绕机是化纤纺丝设备中的关键部分，必须精心的设计和制造，才能生产出高性能的化纤卷绕机[1]。在实际生产中纺POY、FDY都有各自的纺丝设备，但工厂里的设备占地面积大，资金投入多。考虑到实验室试纺实验与工厂纺丝的不同，为了减少占地面积，节约投入资金，我们通过对POY设备和FDY设备中影响纺丝质量的因素进行分析，设计了一种POY、FDY一体联合试验机，该纺丝机既能实现对POY的纺制，又能实现对FDY的纺制，且能保证丝条的质量不受影响。本文主要是针对该联合试验机对FDY纺丝的工艺研究。

1 POY、FDY一体联合试验机的设备配置

该试验机的设备流程图如图1所示。主要设备配置见表1。

图1 设备流程图

表1 主要设备配置说明

(续表1)

设备名称设备规格生产厂家纺丝箱采用单面操作式纺丝箱；箱体上装有华西泵厂提供的规格为2×2.4cc/rev的计量泵，喷丝组件中喷丝板为圆形喷丝板，直径为95mm。上海金纬有限公司提供卷绕设备TCTQ298-1500型卷绕头；采用拔叉式导丝机构。上海太平洋机电提供

2 POY、FDY一体联合试验机纺FDY工艺参数

高速纺丝的主要工艺参数见表2。

表2 纺涤纶FDY的工艺参数

3 工艺条件的选择

3.1 切片干燥

切片的含水率对后序纺丝工艺有重要的影响，因此在纺丝前要对切片进行干燥，本次试纺中将热风以20 m3/h的流量吹入干燥塔内，干燥温度控制在160 ℃左右，将切片干燥约6 h，干燥后的切片含水率在0.005%左右，然后将切片在挤压机中熔融。

3.2 纺丝温度

纺丝温度指的是纺丝箱体的温度，合理的纺丝温度是纺FDY的关键，因为纺丝温度与熔体黏度、丝束的线密度、纺丝速度等有关。较高的纺丝温度能降低熔体的绝对黏度，改善流体的流变性能，降低熔体的弹性效应及出口胀大效应，提高熔体的均匀性，减少纺程上的速度梯度和纺丝张力，有利于纺丝[2]。纺丝箱体的温度应依据该生产的规格种类及纤度的大小来选择，纤度越低，纺丝箱体温度则应稍高一些，本次试纺的纺丝温度在290 ℃左右。

3.3 侧吹风

冷却成型是熔体直纺FDY的重要条件之一，包括风速和风温，可直接影响FDY成品丝的条干均匀度和染色均匀度，应严格控制使其均匀稳定[3]。风速较低，丝条冷却缓慢，冷却长度增加，会使条干不匀率上升，断头增加，但是风速超过一定程度会使丝条发生震荡，在FDY生产中一般将侧吹风风速控制在0.30～0.53 m/s之间。所以在试纺时我们将风速控制在0.48 m/s左右。

在FDY生产中，侧吹风风温一般控制在20～24 ℃[2]，随着纺速和线密度的增加，应适当降低风温来加速丝条的冷却，而风温过高易引起毛丝和断头，风温过低会使喷丝板温度下降，从而使组件使用周期缩短。所以在试纺时将风温控制在23 ℃左右为宜。

丝条从甬道进入牵伸卷绕过程如图2：在此试验机中第一导丝辊(第二导丝辊纺POY时用到，此处纺FDY用不到)只起到引导丝路的作用，然后丝条在第一热辊上进行拉伸，在第二热辊上进行丝束定型，此处的分丝辊对热辊具有极好的高速追随性，使牵伸张力更加稳定。

1.第一导丝辊; 2.第一热辊(对辊);3.第二热辊(单辊); 4.分丝辊; 5卷绕图2 牵伸卷绕示意图

3.4 第一、二热辊的速度和温度

丝束从甬道出来后的拉伸主要在第一热辊完成，若第一热辊速度太低，则会出现过度拉伸，毛丝和断头增加；若速度过高，纤维的剩余伸长过大，染色性能和条干不均率变差[4]。在生产试验中，第一、二热辊都有一升速过程，第一热辊升速后的速度为2 300 m/min，第一热辊的温度为拉伸温度，适合的拉伸温度可以提高丝条的拉伸性能，减少断头，第一热辊的温度控制在91 ℃左右。

第二热辊起着定型作用，适当的定型，可消除内应力，使纤维性能稳定，提高丝条的强度。在纺FDY时，第二热辊升速后的速度为4 100 m/min。定型温度控制在136 ℃左右。在第一、二热辊速度达到稳定之前的丝为废丝，在第一热辊速度为2 300 m/min左右，第二热辊的速度为4 100 m/min左右时，才开始稳定纺丝。

3.5 卷绕张力

卷绕张力影响FDY丝束的成形，卷绕张力过小，丝筒成形不好，容易出现塌边，卷绕张力过大，卷装较紧，容易出现蛛网丝，并带来一定的生头困难[5]。在该次试纺中，卷绕张力的大小主要通过调节第二热辊的速度来调节(第二热辊的速度和卷绕速度不应相差过大)，而在切换时，为了在瞬间使丝和筒管形成一定张力，以保证生头成功，需要提高夹头速度，这时丝的张力相对于正常卷绕时会偏大，张力最大值达到34 cN左右，但持续时间很短，生头成功后，夹头速度回归到正常卷绕速度，丝正常卷绕，张力值随之降低，张力值在22 cN左右波动。