CN1089380C - 高速、低成本全牵伸长丝纺丝工艺及其设备 - Google Patents
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本发明涉及一种熔融纺牵伸长丝的工艺及设备。是将聚酯切片进行熔融纺丝，再经前、后拉伸机构进行拉伸，前拉伸机构的第一辊为冷辊，温度为常温，后拉伸机构的第二辊的温度为120℃-150℃，该后、前拉伸机构的第二辊与第一辊的速度比为1.1-2.5∶1。本发明的工艺操作简单，消耗低，而且工艺参数调节范围大。本发明的设备投资少，并使成本降低，速度高，品种适应范围大。
Description
本发明涉及一种熔融纺牵伸长丝的工艺及设备。
熔融纺牵伸长丝是纺织业中重要的原材料之一，牵伸长丝的生产，除了采用常规的两步法外。目前，有多种不同的一步法设备及其工艺，如：热导丝盘牵伸法(MG-FDY)、冷导丝盘牵伸法(HAS)、热管纺丝(TCS)、超高速纺丝(HOY)等。上述各种长丝生产工艺各有优缺点。因此这几种工艺目前都具有一定的生命力。上述几种工艺可以分为两大类。一类为：生产品种适应范围较广，质量指标如强、伸度、沸水收缩率等可调范围比较大的，但设备投资费用相对比较高的工艺。如二步法工艺和热导丝盘牵伸法(MG-FDY)。另一类为：设备投资费用相对比较低，但品种适应范围较小，质量指标可调范围较小的工艺。如TCS、HOY等工艺。热导丝盘牵伸法(MG-FDY)的工艺为：丝条经过侧吹风成形后再经前、后拉伸机构进一步热拉伸，前、后拉伸机构分别是由一个热辊加一个分丝辊构成，第一热辊的温度为75℃-100℃，第二热辊的温度为120℃-150℃，两辊牵伸速度比一般为2.0-3.5∶1。最后卷绕成形。该工艺主要优点：丝的质量与两步法相同，丝的强伸度及沸水收缩率可调范围较大。主要缺点：设备投资费用大，管理费用及能耗较多。虽然热导丝盘牵伸法设备投资费用较高，但由于它具有品种适应范围广及质量指标可调性强，而得到更多用户的偏爱。因此，仍成为目前化纤生产厂首选的工艺路线。尽管如此在化纤市场竞争日益激烈的情况下，化纤生产厂更希望能得到一种两全齐美的工艺设备，即能适应各种品种范围长丝的生产，质量指标可调范围较大，设备投资费用相对又较小，速度高、易操作、管理费用低的这种更为理想的设备工艺路线。
本发明的目的就是提供一种高速、低成本全牵伸长丝纺丝工艺及其设备。该工艺操作简单，工艺参数调节范围大，消耗低，不但可以提高生产速度，还可以适应更宽的品种范围。该设备投资少，设备简化，成本低。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种高速、低成本全牵伸长丝纺丝工艺是将聚酯切片在285℃-300℃的温度范围内进行熔融纺丝，经喷丝板喷出，并通过侧吹风冷却定形成为丝条，再经过前、后拉伸机构进行拉伸，最后卷绕成形，前拉伸机构的第一辊的温度为常温，后拉伸机构的第二辊的温度为120℃-150℃，该后、前拉伸机构的第二辊与第一辊的速度比为1.1-2.5∶1。本发明的工艺改变目前国际生产FDY普遍采用的用双热辊牵伸的工艺，本发明的工艺在熔融纺丝、侧吹风冷却定形的工艺步骤中和国际生产FDY的普通工艺是一样的，只是在拉伸工艺上进行改进，也就是前拉伸机构的第一辊不需要加温而为常温，即为冷辊，而第二辊与第一辊的速度比为1.1-2.5∶1，第一辊速度为1200-5000M/min。因此该工艺与普通工艺相比，操作简单，消耗低，而且工艺参数调节范围大。
在本发明的工艺中，所述拉伸过程中，所述丝条绕所述第一辊的下半部半圈，所述丝条绕所述第二辊和分丝辊数圈。一般情况下，丝条绕第二辊和分丝辊的圈数为4-10圈。由于丝条不需要在第一辊上绕很多圈，只与第一辊有半圈的接触，这样在第二辊与第一辊的一定速度比的情况下，可以使第一辊与喷丝板之间的张力、第二辊与第一辊之间的张力相互补偿。
本发明所使用的设备是由螺杆挤压机、侧吹风风窗、拉伸装置、卷绕装置构成，所述拉伸装置是由前、后拉伸机构构成，该拉伸装置的前拉伸机构是由一个冷辊构成，即为第一辊，其后拉伸机构是由一个热辊加一个分丝辊构成，该热辊即为具有温度控制系统的第二辊。本发明的设备是在目前国际生产FDY普遍采用的，用双热辊牵伸的MG-FDY设备基础上进行改进的。即螺杆挤压机、侧吹风风窗、卷绕装置都是和普通的MG-FDY设备是一样的，只是在拉伸装置上进行改进，即去掉前拉伸机构的第一分丝辊和第一辊的温度控制系统；而该拉伸装置中的传动机构、后拉伸机构及其温度控制系统都未改变。由于去掉前拉伸机构的第一分丝辊和第一辊的温度控制系统，因此简化了设备，减少投资，并使成本及能耗降低。
在本发明的设备中，所述第一辊的外表面有涂层，该涂层是由碳化钨、氧化铬和三氧化二铝中的任一种材料制成，该涂层的粗糙度Rz为0.5-4。由于涂层具有一定粗糙度，可以控制丝条在第一辊上的打滑程度，这样更有利于第一辊与喷丝板之间的张力、第二辊与第一辊之间的张力相互补偿。
下面用实施例结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明工艺的拉伸示意图
图2为普通工艺的拉伸示意图
图3为本发明的拉伸装置图
图4为普通工艺所用的拉伸装置图
实施例。生产30d、72孔的涤纶长丝。将聚酯切片投入料斗，通过螺杆挤压机进行挤压，螺杆挤压机的各区温度为：I区：285℃、II区：287℃、III区：289℃、IV区：290℃，纺丝箱体熔体温度为294℃。聚酯熔体从72孔的喷丝板喷出，然后通过侧吹风冷却定形成为丝条。侧吹风的温度为20℃，湿度为70％，风速为0.44m/sec。如图1、图3所示，丝条1通过集束装置2后进行拉伸，丝条绕第一辊3(即冷辊)下半部半圈后，到第二辊4(即热辊)和分丝辊5上绕6-8圈，完成拉伸。第一辊速度为3950m/min，第二辊速度为4500m/min，第二辊与第一辊的速度比为1.14∶1。第二辊温度为130℃。最后在卷绕装置6上卷绕成形。卷绕速度为4300m/min。
利用本发明的工艺和设备可以生产各种规格的涤纶长丝，见表1
表1
利用本发明的工艺和设备所生产出规格为30d/72f、50d/48f、75d/24f、100d/96f、150d/48f、200d/196f、400d/144f的涤纶长丝，其物捡指标见表2。
表2
| FDY规格 | 卷绕速度(m/min) | 物检指标 | |||||
| 强度(CN/dcex) | CV％ | 伸度(％) | CV％ | U％ | 染色 | ||
| 30d/72f | 4300 | 3.0 | 0.78 | 33 | 3.54 | 2.5 | 4级 |
| 50d/48f | 4850 | 3.9 | 2.9 | 34 | 5.5 | 0.8 | 4级 |
| 75d/24f | 5800 | 4.25 | 2.1 | 29.6 | 5.1 | 1.0 | 4级 |
| 100d/96f | 5200 | 3.9 | 2.9 | 27 | 8.9 | 2.3 | 4级 |
| 150d/48f | 5800 | 4.1 | 2.2 | 29.8 | 5.1 | 1.4 | 4级 |
| 200d/196f | 5200 | 3.4 | 1.6 | 25 | 4.8 | 1.9 | 4级 |
| 400d/144f | 5500 | 3.4 | 1.7 | 38 | 3.8 | 1.6 | 4级 |
如图4所示，普通工艺所用的拉伸装置是由前、后拉伸机构构成。前拉伸机构是由第一热辊21加一个第一分丝辊22构成。后拉伸机构是由第二热辊23加一个第二分丝辊24构成。和该普通拉伸装置相比，本发明的设备少一套前拉伸机构的第一分丝辊和第一热辊的温度控制系统，因此，本发明的设备要简化多了，可以减少设备投资，使成本及能耗降低。
如图2所示，普通工艺中的丝条1要在第一热辊21和第一分丝辊22上绕数圈后，再到第二热辊23和第二分丝辊24上绕数圈，进行拉伸，而且第一热辊21的温度为75℃-100℃，第二热辊23的温度为120℃-150℃。和该普通拉伸工艺相比，在本发明的工艺方法中，操作简单、容易升头、运行稳定，断头少，消耗低。
综上所述，采用本发明的工艺和设备可降低设备的制造费用(如昂贵的热辊及其温控系统费用)及设备维修保养费用。并降低能耗，同时，可以提高设备的生产速度，以减少产品的相对投资及成本，使设备投资成本降低15-20％，生产速度提高10-20％。本发明的工艺是目前生产品种适应最广泛的工艺路线，可适用于总纤度为30d-400d，单丝纤度为0.4-5dpf(如30d/72f，200d/36f)。同时断裂、伸长可在15％-50％范围内调节。沸水收缩也可通过后拉伸机构的热辊的温度调节达到用户所需要的指标。本发明还具有如下特点：1、操作简单，容易升头。2、运行稳定，断头少，消耗低。3、工艺参数调节范围大。4、此工艺可进一步发展为全自动质量控制生产线，以保证丝的高速稳定生产。5、对现有的POY生产线比较容易进行改造。
Claims (4)
1、一种高速、低成本全牵伸长丝纺丝工艺，该工艺是将聚酯切片在285℃-300℃的温度范围内进行熔融纺丝，经喷丝板喷出，并通过侧吹风冷却定形成为丝条，再经过前、后拉伸机构进行拉伸，最后卷绕成形，其特征在于：前拉伸机构的第一辊的温度为常温，后拉伸机构的第二辊的温度为120℃-150℃，该后、前拉伸机构的第二辊与第一辊的速度比为1.1-2.5∶1。
2、根据权利要求1所述的高速、低成本全牵伸长丝纺丝工艺，其特征在于：在所述拉伸过程中，所述丝条绕所述第一辊的下半部半圈，所述丝条绕所述第二辊和分丝辊数圈。
3、一种权利要求1所述的工艺所使用的设备，该设备是由螺杆挤压机、侧吹风风窗、拉伸装置、卷绕装置构成，所述拉伸装置是由前、后拉伸机构构成，其特征在于：该拉伸装置的前拉伸机构是由一个冷辊构成，即为第一辊，其后拉伸机构是由一个热辊加一个分丝辊构成，该热辊即为具有温度控制系统的第二辊。
4、根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述第一辊的外表面有涂层，该涂层是由碳化钨、氧化铬和三氧化二铝中的任一种材料制成，该涂层的粗糙度Rz为0.5-4。
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