POY上油油嘴选择探讨

李 倩，亓国红(恒天重工股份有限公司，河南 郑州 450053)

POY上油油嘴选择探讨

李 倩，亓国红
(恒天重工股份有限公司，河南 郑州 450053)

为了解决开车断头多、POY丝饼后加工时下机率高的问题，介绍POY丝饼上油的作用及油嘴选择原则；通过对比试验，发现不同品种POY单丝与油嘴接触角度、油嘴材质是影响其上油效果的主要因素，并总结选择油嘴的经验公式；探讨POY丝饼在后加工中产生白粉和毛丝的原因及控制措施。指出：生产中应保证POY上油的均匀性，选择油嘴应先通过经验公式确定其规格，并选择合适的材质和表面处理方式；选择与长丝摩擦因数小的油嘴，并应调整其位置与长丝点接触，从而降低纺丝张力，减少长丝损伤，提高产品质量。

纺丝机；POY；油嘴；经验公式；白粉；毛丝

0 引言

我公司出口印度的涤纶长丝纺丝机在调试过程中出现长丝大量断头，生产的涤纶POY饼在加弹机上加工时出现的毛丝、白粉也非常多，造成生产一片混乱，用户不满并要求赔偿经济损失。笔者经现场观察、分析，找出涤纶POY上油不当是造成以上问题的主要原因，采取有效措施后及时稳定了生产，得到用户好评而最终顺利签收。

目前，针对涤纶POY均匀上油重要性的论文较多，而如何保证POY上油均匀，尤其是油嘴的选择对POY上油有何影响的论文相对较少。笔者根据印度用户生产现场实际情况以及自己多年的经验，总结出选择油嘴的经验计算公式，现与从事化纤生产的同仁分享。

1 试验

1.1 试验设备及原料品种

试验设备：恒天重工ZWT612-168型卷绕及配套纺丝机。

试验原料：印度用户用PET熔体生产的涤纶POY，品种线密度分别为140 dtex/72 F和125 dtex/108 F。

1.2 上油的作用及上油方式的选择

1.2.1 上油的作用

PET溶体制得的初生纤维较干燥而易产生静电，单丝间抱合力差、丝条松散、摩擦因数大，无法进行后加工。通过对初生纤维进行上油给湿处理，使丝条含有一定的油剂和水分，起到润滑及消除静电的作用，有利于丝条集束，便于拉伸和假捻[1]。

当纤维含油量过少时，其表面不能均匀形成油膜，导致摩擦阻力增大、集束性差而易产生毛丝，且在拉伸变形加工过程中，加捻张力减小、解捻张力增大。无论使用何种油剂，多孔复丝含油量大于0.35%时，加捻和解捻张力趋于稳定，拉伸变形丝的染色均匀。此外，由于油剂含量减少，会造成导丝器、加热器和假捻器等表面的雪花附着物积聚量增加；而油剂含量增加，雪花积聚量减少，但油剂的下滴及污染却加剧；因此，一般品种的POY油剂含量控制在0.35%～0.50%较为合适，而多孔细特POY品种，其上油率要求相应提高。

1.2.2 上油方式的选择

涤纶长丝上油常用的方式有油轮上油和油嘴上油两种。涤纶POY对上油量及均匀性的要求较高，一般使用油嘴喷射上油的方式。

与油轮上油相比，油嘴喷射上油的优点如下：

a) 油嘴不仅可以起到导丝作用，还可以准确调节上油量；

b) 上油系统结构紧凑、简单，降低纺丝机和卷绕机的高度；

c) 可将上油装置密闭以防止油剂与大气中的氧接触，避免油剂腐败过快、进入杂质，尤其是在室温较高的操作环境下，可保证上油量的稳定；

d) 可保证纺丝位间、同一根丝条的不同长度处油量一致，且丝条不晃动，各丝条的张力一致[2]；

e) 氧化铝陶瓷喷嘴中间有一个方形或圆形的小孔，油嘴两侧呈V形，起导丝作用，可防止丝条左右摆动；

f) 油剂经齿轮计量泵送至喷嘴的小孔形成油珠，当丝束通过时与油嘴接触将油珠带走，从而达到连续上油的目的。

1.3 试验分析

1.3.1 改进前试验

刚到印度项目开车现场时，生产的不同涤纶POY品种的力学性能及质量指标见表1。

表1 不同POY品种的力学性能及质量指标

POY/dtex孔数/F强度/(cN·dtex⁃1)强度CV/%伸长率/%伸长CV/%条干CV/%OPU/%140362．644．20135．23．61．010．42140722．476．90120．16．81．490．351251082．438．90102．18．61．990．35～0．50180482．574．30131．24．01．220．42275962．574．75134．74．31．110．35530962．456．50142．05．51．500．40

由表1可以看出，这批POY品种的CV值都较大，POY生产线使用的油嘴型号，以及在加弹机上进行后加工的情况见表2。

由表2可以看出，POY丝饼断头多，造成下机率高。下机的POY丝饼光泽不好，表面手感明显发涩，故可以判断下机丝饼多的原因是POY的油剂含量严重不足。

1.3.2 改进后试验

在125 dtex/108 F的POY生产线上使用C704022-4(W=1.3 mm～2.0 mm，0.5 mm×2.0 mm)型油嘴[3]；275 dtex/144 F和530 dtex /96 F的POY生产线上使用双上油装置，调整改进后生产的POY品种力学性能及质量指标见表3。

表2 不同POY品种的含油率及后加工情况对比

POY/dtex孔数/F油嘴规格/mmOPU/%后加工毛丝断头情况140140125180367210848B307013⁃4，ϕ1．2，W为1．00．420．350．35～0．500．42无很多大量(最多的品种)无2755309696C704022⁃4，0．5×2．0，W为1．3～2．00．350．40极少少量

表3 不同POY品种的力学性能及质量指标对比

POY/dtex孔数/F强度/(cN·dtex⁃1)强度CV/%伸长率/%伸长CV/%条干CV/%OPU/%140362．654．2139．12．61．010．42140722．455．1126．43．81．240．551251082．406．0120．15．61．480．60180482．584．3138．24．01．120．45275962．704．5138．52．11．010．42530962．443．0142．03．21．000．45

改进后的后加工过程中极少出现毛丝断头问题，即使是生产125 dtex/108 F品种的POY丝饼，毛丝断头问题也得到了控制，尤其是使用了双上油装置后，基本无毛丝断头问题。

2 油嘴的选择

2.1 经验计算公式

经过大量的计算验证和现场实际生产验证，得出公式(1)、(2)可作为选择油嘴的经验计算公式。

d=11.9(dpf/ρ)0.5

(1)

dpf=(0.9×总分特数)/孔数

(2)

式中：

d——单丝直径/μm；

ρ——单丝密度/(g·cm-3)，涤纶密度取1.38 g/cm3；

dpf——单丝旦数。

表4为几个常用POY品种通过经验公式计算出的结果，以此可进行油嘴的选择。

表4 常用POY品种的计算值

POY/dtex孔数/Fdpf/dd/μm单丝并列宽度/mm选择依据/mm140363．4718．870．680．82140482．6016．340．780．90140721．7313．340．961．151251081．0510．401．121．35180482．6018．700．901．08275485．2023．101．111．33275962．6016．341．571．882751441．7313．341．922．30530965．0022．602．172．60 注：单丝并列宽度为dpf×单丝根数。

由表4可知，选择油嘴时主要考虑单丝并列宽度，即出油孔直径一定要大于单丝并列宽度的1.2倍。如：生产125 dtex/108 F的POY品种时，其单丝并列宽度为1.35 mm，而日本汤浅公司制造的B307013-4(W=1.0 mm，φ1.2 mm)型油嘴的孔径为1.2 mm，小于单丝并列宽度；生产530 dtex/96 F的POY品种时，其单丝并列宽度为2.60 mm，日本汤浅公司制造的C704022-4(W=1.3 mm～2.0 mm，0.5 mm×2.0 mm)型油嘴的孔宽度最大为2.0 mm，也小于单丝的并列宽度；故这两种油嘴都无法满足均匀上油的要求，会出现上油不匀、单丝间抱合性差、毛丝多等问题。

经过多次现场试验以及与油嘴供应商技术人员交流，确认圆形或方形的油嘴孔型也有一定的选择原则，一般纺号数较小的常规品种时选用圆形出油孔，而纺细号或特细号或多孔丝品种时选用方形出油孔或双上油装置。根据此油嘴选择经验，经过调整使印度现场的生产得到快速稳定，提高了产品的质量，满足了用户的使用要求。

2.2 单丝与油嘴接触角度

试验中发现单丝与油嘴的接触位置不仅对POY的上油有影响，还对纺丝张力、POY力学性能指标，以及对后加工时DTY的染色性影响较大，使用点接触油嘴和面接触油嘴试验对比数据见表5～表7。

表5 使用两种油嘴的纺丝张力及含油对比

编号面接触油嘴点接触油嘴纺丝张力/cN含油CV/%纺丝张力/cN含油CV/%129．5～30．611．128．0～28．54．8228．8～30．214．828．6～28．83．4329．3～30．312．528．0～28．34．0430．4～31．514．928．4～28．82．3529．6～30．49．228．4～28．64．3均值29．5～30．612．528．3～28．63．8

由表5～表7可以看出，因陶瓷表面对单丝造成的损伤有较大区别，使用点接触和面接触油嘴可能在POY品种的力学性能指标上反映不明显；但是，在加工DTY品种时则非常明显，这就需要在纺丝时注意观察每个纺丝位的油嘴与单丝的接触情况，尽量调整为单丝与油嘴点接触。

表6 使用两种油嘴生产的POY力学性能及质量指标对比

编号强度/(cN·dtex⁃1)60%强力/cN伸长率/%条干CV/%面接触点接触面接触点接触面接触点接触面接触点接触12．562．60275．0275．8136．22138．441．311．0022．552．59275．5273．8135．49134．501．251．1032．612．65271．8273．5139．84141．901．140．9542．622．61271．8271．5140．25137．661．210．9452．522．59274．8271．3132．74138．951．240．96均值2．572．61273．8273．2136．90138．291．230．99

表7 使用两种油嘴生产的POY在假捻变形机的使用情况对比

油嘴类型满卷率/%异常率/%白粉毛丝染色M率/%面接触83．83．6有少量极少92．7点接触86．52．7极少无99．2差异2．70．96．5 注：12头纺的5个纺丝位，POY品种为275dtex/48F，在同一台假捻变形机上加工。

2.3 油嘴的材料

现场检查分析原因，发现选择的陶瓷油嘴材质不好，单丝经过陶瓷油嘴时发热，易生成白粉堵塞油嘴，严重影响上油的均匀性。

3 白粉和毛丝产生的原因及控制措施

白粉和毛丝对POY丝饼生产加工DTY品种的稳定性和品质有直接影响，使其成为衡量POY品质的重要内容。

经分析发现，在工艺参数及油剂都正常的情况下，油嘴和导丝器的质量是产生白粉和毛丝的主要原因。

3.1 白粉

3.1.1 产生原因

白粉是POY被刮伤而引起的，造成此问题的主要原因有：① 陶瓷导丝器的材质质量差、表面有缺陷；② 成型未采用高压工艺，如注射、干压、挤压等；③ 表面抛光处理不达标；④ 锐边倒角过小；⑤ 密度过小，沉积物渗入陶瓷气孔；⑥ 抛光划伤等。

3.1.2 控制措施

白粉的控制措施可以从以下两方面考虑：① 油嘴和陶瓷导丝器与POY的接触面最好为镜面，尽量无缺陷；② 油嘴和陶瓷导丝器的表面粗糙度Ra值应为0.3 μm～0.6 μm、硬度不小于1800 HV，以减小摩擦阻力。

为使导丝器表面抛光得更光滑，需经“犁地”处理工艺，使油嘴表面凸凹一致，实现晶粒光滑、圆整的效果。

3.2 毛丝

3.2.1 产生原因

毛丝是POY分叉断裂造成的。除工艺和油剂因素外，还与所选陶瓷导丝器有关，如：导丝器表面有毛刺、针眼、隐蔽的裂纹锋边、磨削划痕或切纹。

3.2.2 控制措施

选择油嘴的摩擦因数应小，以避免原丝经过时造成破损而产生毛丝问题。

4 结语

为了保证POY的上油均匀性，必须选择适合纺丝品种的油嘴。选择油嘴或导丝器时，需要先通过经验公式计算确定油嘴规格，再选择合适的材质和表面处理方式，确保选择的油嘴或导丝器能够满足生产需要。为了减少对长丝、尤其是多孔丝和细特长丝的损伤，在选择油嘴时应尽量选择与长丝摩擦因数小的油嘴。此外，长丝经过油嘴时，应调整好油嘴位置，使长丝与陶瓷面形成点接触，使导丝器最大限度地减少与长丝的接触，降低纺丝张力，从而减少摩擦力，提高产品质量。

[1] 李允成，徐心华.涤纶长丝生产[M].北京：中国纺织出版社，1995.

[2] 郭大生，王文科.聚酯纤维科学与工程[M].北京：中国纺织出版社，2001.

[3] 日本汤浅丝道工业株式会社.Yarn Guide of Yuasa[Z].

Probing into How to Select POY Oil Nozzle

LI Qian,QI Guohong
(Hi-tech Heavy Industry Co.,Ltd.,Zhengzhou 450053,China)

To solve the problems such as start-up broken ends and high off-grade rate of POY package in after process,introduction is made to the function and the way of oiling POY package.Contrast test finds that varieties of POYdpf,nozzle contact angle with the filament and nozzle material are the main factors influencing the effect of oiling,selection of empirical formula of nozzle is given.The causes and control measures against white powder and broken filament in POY package in after process is investigated.It is pointed out that the uniformity of POY oiling must be ensured in production,and nozzle choice should be done by the empirical formula to determine its size with proper material and surface treatment.Nozzle with less friction factor with the filament should be the first consideration, and should adjust its position in contact with the filament,so to reduce spinning tension with less damage of filament and good quality of products.

spinning machine;POY;nozzle;empirical formula;white powder;pill yarn

2016-06-23

李 倩(1968—)，女，河南浚县人，高级工程师，主要从事涤纶长丝机械与工艺研发工作。

时间：2016-10-08 09:30

TS152.8

B

1001-9634(2017)02-0054-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.

20161008.0930.026.html