压洗丝饼塌陷原因分析及解决措施

邵明礼，苏海霞，陈新伟

（新乡化纤股份有限公司，河南新乡453011）

压洗丝饼塌陷原因分析及解决措施

邵明礼，苏海霞，陈新伟

（新乡化纤股份有限公司，河南新乡453011）

针对半连续纺黏胶纺丝工艺，分析了丝饼内层产生塌陷及乱丝的主要原因，包括前纺成形不良、后处理压洗托盘变形以及压洗车停车时产生的回流流体摩擦等。讨论了相应解决措施，减少前纺丝工序中成形不良丝饼的数量，处理压洗托盘变形问题以及有针对性地进行设备改进等。

前纺丝；压洗 ；丝饼乱丝

R535型纺丝机是原产于德国的半连续纺黏胶长丝纺丝机[1]，对于R535型纺丝机半连续纺黏胶纺丝工艺[2]，在后处理压洗工艺中，极易出现丝饼内层塌陷或乱丝的现象，这种现象在下文中一般简称为 “丝饼塌陷”。该问题轻则造成后纺废丝增多，重则易造成整压洗车压洗质量下降，并造成丝饼降等的严重后果。为了解决该问题，本文主要从乱丝原因及实际解决办法两个方面进行分析讨论。

1 丝饼塌陷原因分析

1.1 前纺丝丝饼成形不良的影响

采用的半连续纺设备为R535型纺丝机，其升降机构为凸轮顶杆机构。该机构包含一个主要部件差微箱，它使升降机构产生了一个周期性的加减速转动。在此种加减速工况下，升降机构极易出现各种设备问题，比如：机台飞轮及升降主轴的转速差值超标，升降机构主轴连轴节松动等。

升降机构的设备问题，极易造成丝饼出现各种问题，最主要就是产生丝饼的 “大小头”，即丝饼上端面大，下端面小或者上端面小，下端面大。另外，漏斗下端面与离心罐底面的距离不符合标准，也会产生丝条分布不均匀，产生丝饼的大小头现象。

“大小头”丝饼与正常丝饼一起上压洗车压洗时，在同一压洗车层上， “大小头”丝饼端面的过流阻力远小于正常丝饼。因此在压洗车停车落液时，大小头丝饼内柱流过的压洗液体或空气流量远大于正常丝饼，其内部丝条所受到的流体摩擦力较大，因此极易发生丝饼内部丝条塌陷的现象。

1.2 离心罐转速的影响

在半连续纺丝工艺中，离心罐高速转动会产生离心力，丝饼在该作用力下卷绕成形。其中离心罐转速为8 000～8 300 r/min。离心力的大小可用公式 （1）表示：

其中，m—质量，kg；

r—圆周运动半径，m；

w—圆周运动的角速度， （°）/s。

根据公式 （1）可得出：在离心罐转速不变的情况下，随着丝条沿离心罐内壁卷绕，其卷绕半径会逐渐减小，离心力会随之减小。随着离心力的变化，丝条间的间隙会发生变化。离心力大，丝条间的间隙小，丝饼表现得越紧密；而离心力小，丝条间的间隙会变大，丝饼就会疏松。由于离心力的变化,丝饼从外层到内层，丝条间隙会由小逐渐变大，丝饼的外在表现为：外层紧密，内层疏松。

正常转速的离心罐，其丝饼在后处理压洗中所产生 “丝饼塌陷”现象较少。如果离心罐的转速低于8 000 r/min，丝饼内层丝条间隙会明显增大，在后处理压洗过程中极易出现丝条塌陷现象。

1.3 压洗车托盘间距的影响

在丝饼的后处理工序中，压洗车的间距是一个非常重要的设备参数。压洗车为一个多层设备，一般为六或九层。随着压洗车层数的增加，丝饼内压会逐渐变小。为保证丝饼的透液量均匀一致，压洗车层距，从下到上是逐层增加的。

压洗车各层层距尺寸如表1所示。

表1 压洗车各层间距标准mm

压洗车使用时间较长而未及时检修，会出现托盘固定螺栓或间距螺栓松动等问题，造成托盘间距发生变化以及托盘局部变形。如果出现这种情况，会造成同一层压洗丝饼的压缩量不一致。对于丝饼压缩量小于正常值的，其丝饼及其端面的透液量会增大，其端面及内层丝条所受的液体摩擦力相应增大，极易被压洗液体冲乱并产生丝饼端面及内层乱丝。

与正常压洗丝饼相比，端面被冲坏的丝饼流体阻力减少，在压洗车停车时，其端面及内部的压洗液及空气的回流速度加快，对丝饼内层摩擦力增大，导致内层塌陷的可能性大大增加。

1.4 压洗停车时丝饼内吸的影响

在压洗车停车时，丝饼柱内部、压洗车水箱以及上液管路中的压洗液体需要回流到循环地槽中。在回流过程中，丝饼柱内会出现 “负压”，丝饼端面及内层表面会受到压洗液体及空气气流的摩擦，从而导致丝饼内层出现塌陷或乱丝等问题。其示意图如图1所示，图中箭头表示流体流动方向。

图1 压洗停车时丝饼内流体流向图

2 丝饼塌陷解决方案

2.1 减少升降系统故障

对于升降系统，差微箱部件的主要作用是产生一个周期性的加减速运动。此运动特性导致了该系统受到作用力为 “双向”的，容易出现传动系统故障。

升降系统故障是造成丝饼成形问题的主要原因之一。因此及时处理该系统故障，可以有效减少丝饼成形问题。另外也可以通过设备改进的办法减少设备故障。例如用短轴替代差微箱。

升降系统差微箱部件的作用为改变丝条的缠绕角度及减少条纹丝。为验证如上观点，进行了如下对比实验。首先将正常纺丝机所纺丝饼进行折开观察分析，其条纹丝是有规律地分布在丝饼的某几个缠绕直径的圆周表面。然后，将差微箱去掉，用短轴代替，其丝饼条纹丝出现的圆周面的直径大小发生了变化，但条纹丝的数量并没有减少。

通过如上对比后发现，升降系统差微箱的作用是仅仅改变了丝条在丝饼圆周的缠绕角度，有利于减少压洗处理时液体的渗透阻力。但在实际生产中，将未安装差微箱的纺丝机所生产的丝饼进行压洗后，相对正常丝饼其质量指标并没有明显的变化。

具体质量指标对比如表2所示，以133 dtex /30 f常规丝为例。

表2 丝饼对比试验数据

在生产中，由于差微箱的作用对产品质量指标影响较小，将其用短轴代替也可有效减少升降系统的故障，减少问题丝饼的数量。

2.2 减少离心罐的转速异常

对于离心罐，其正常转速为8 000～8 600 r/min。当转速低于8 000 r/min时，所得丝饼属于异常锭。

造成离心罐转速异常的原因很多，主要原因有：电锭锭子线包卷绕不合格，电锭转子部件阻力增大，电锭运行电压偏低等原因。

异常锭丝饼壁厚会明显大于正常丝饼。在纺丝时凡是发现壁厚明显大于其它锭的异常锭，要及时检查电锭转速，不合格的要及时检查检修电锭部件。

2.3 减少因操作造成的问题丝饼

在实际生产中，各种问题丝饼的产生除了设备原因以外，还有操作工操作等其它原因。比如纺丝过程中，升降漏斗位置过高或过低等，均会造成丝饼的成形不良。漏斗过高，轻则产生上端面大下端面小的问题，重则出现 “疵点”丝饼；漏斗过低，丝饼则会出现下端面大上端面小的问题。

对于漏斗的高低位置问题，理论上要求漏斗端面与离心罐中心的最小距离为3～5 mm。在实际生产中，比较普遍的做法是用手指进行测量。即用小手手指放在漏斗与离心罐的中间，漏斗头部轻压手指时即为合格。

在生产中，也可采用固定厚度的基准板来保证漏斗位置的高低。在平漏斗时，将一定厚度的基准板放在离心罐中心，当漏斗降到最低位置时，与基准板相碰。该法虽然较为精确，缺点是在操作上不太方便。

另外也可加工一个平漏斗专用工具，示意图如图2所示。

图2 平漏斗工具

工作原理：基准块通过O形圈与漏斗固定在一起，基准块与漏斗下端面齐平，将定位螺栓的尺寸A调整为要求距离。

在使用时，要求保持机台升降系统运行，当漏斗运行到最低端时，调整升降漏斗高低，要求定位螺栓1刚好保持不动。此时漏斗底面与离心罐底面间尺寸刚好为尺寸A。

2.4 合理调整托盘间距

在压洗车托盘的间距调整中，应按照标准进行调整。其标准参考表1。在实际调整时，还应考虑托盘局部变形的问题。对于托盘的变形情况有如下几种：中间上凸，中间下凹等，如图3、图4所示。

图3 托盘中间上凸

图4 托盘中间下凸

对于托盘中间上凸的 （如图3所示），应适当调小托盘的间隔距离，将该层间距向层距标准 （如表1）的下限调整。对于托盘中间下凹的（如图4所示），应适当调大托盘间隔距离，将该层间距向层距标准值 （如表1）的上限调整。对于变形较为严重的托盘，还可以通过增加加强筋的方法，减少变形。

2.5 在压洗车上增加防内吸装置

造成丝饼内层丝条塌陷的主要原因，是压洗停车时压液及空气对丝饼内层的摩擦力。因此可以通过减小该摩擦力，达到减少或避免丝饼内层丝条的塌陷及乱丝。

在实际生产中，通过设计了一种压洗车用回气管，以达到减少压洗液体及回流气体对丝饼内层的摩擦力，如图5所示。

图5 压洗回气管安装示意图

该方案工作原理：

该装置安装在压洗车水箱上，并保证单向阀高度大于等于压洗车高度。在压洗车正常压洗时，单向阀关闭，压洗回流管不通液体，压洗正常压洗；当压洗车停车时，单向阀打开，回流管回气，空气回流进入水箱，减少丝饼柱内的回气量。

该方案工作过程：

当压洗车停车时，压洗水泵停车，压洗液体在重力作用下回流，此时，回气管单向阀打开，丝饼上端面及回气管进气。在丝饼柱内、压洗水箱以及上液管中压洗液体全部回流到循环水槽中后，回气管回气补偿工作结束。

设压洗车总回流量 （包括丝饼柱、压洗水箱以及上液管内的压洗液体体积）为Q1，回流管的回气量 （主要回流的流体为空气）为Q2，压洗车丝饼内部回流量 （主要回流流体为空气）为Q3，Q1=Q2+Q3，在压洗车总回流量Q1不变的情况下，加大Q2，则Q3相应减小。因此增加回流管的回气量Q2，在压洗停车时，可以减少丝饼内孔的回流量Q3，以此减少液体及空气流对丝饼内层的冲击摩擦。

如果将回流管的回气量Q2加大到与Q1相等，则Q3等于零。因此在实际生产中，可通过适当调整回气管管径，增大回气量，当回气管的回气量等于压洗车总回气量时，丝饼柱内层的损坏会降到最低。

2.6 丝饼分类处理

将不同类型的丝饼分类进行处理，如将丝饼分为正常丝饼、中型丝饼及小型丝饼等。

对于正常丝饼采用正常压洗的方法进行处理。对于中型丝饼可以采用自制小压洗车进行处理。在压洗时，由于丝饼小于正常丝饼，其压洗压力应适当降低，应在0.02～0.04 MPa。对于小型丝饼，可采用小型淋洗车进行处理。

分类处理的优点是：可对不同厚度的丝饼进行有针对性的处理，避免中小型丝饼对大丝饼的压洗造成影响。各种丝饼处理质量也可得到相应提高。

3 结语

针对丝饼内层塌陷的处理解决措施较多，除了上文介绍的方案外，还有其它方案，如可在成形不良丝饼内部增加相应特制内撑等方法避免内层塌陷等。

总的来说，处理该问题首先要加强工艺及设备管理，在前纺丝工序减少因操作原因造成的问题丝饼。如果设备维护不到位，在前纺中会造成各种问题丝饼，如大小头丝饼以及疵点丝饼等，在后处理工序中会造成丝饼漏液并损坏丝饼，甚至影响整压洗车的压洗质量。其次有针对性地进行设备技术改造，如增加职工可操作性的工具，针对压洗车内吸固有缺陷，增加回流管，制作针对各种问题丝饼的专用压洗车或淋洗车，对各种丝饼进行分类处理等。

综上所述，造成丝饼乱丝的原因是多方面的，要想减少丝饼塌陷数量甚至杜绝其发生，就要在前纺及后处理两个工序上进行综合治理，工艺管理与设备改造相结合才能达到预期效果。

[1] 李桂埠.适用于R535型纺丝机的丝距梳 [J].人造纤维，2001，31（6）:11-12.

[2] 李乃迪.半连续式纺丝机空气浴对黏胶长丝染色性能的影响 [J].人造纤维，2016，46（3）:14-15.

ANALYSISOF SPINNING CAKE COLLAPSE AND SOLUTION DISCUSSION

SHAOMing-li,SU Hai-xia,CHENG Xin-wei
(Xinxiang Chemical Fiber Co.,Ltd.,Xinxiang Henan 453011,China)

Analyzed themain reasons for spinning cake collapse in semi-continuous viscose rayon spinning process,including bad shape in pre-spinning,tray deformation in post-process,fluid friction caused by backflow in pressure washing downtime.Discussed the corresponding solutions,for example,reducing bad shaped cakes during pre-spinning,handling the deformed trays,improving equipment.

pre-spinning,pressure washing,spinning cake collapse

TQ341.1

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.02.003

1672-500X(2017)02-0010-05

2017–05–09

邵明礼 (1977-)，男，河南新乡人，工程师，从事化纤设备开发及管理工作。