CN1277961C - 一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法 - Google Patents

Abstract

一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法，该方法包括熔融聚酯从喷丝板挤出后经侧吹风冷却成形，冷却后的初生纤维进入热管加热牵伸，然后经集束、上油、网络和卷绕等工序得到聚酯长丝，热管的温度为80～200℃，卷绕速度为2500～5300m/min。而用于牵伸加热的热管由内管组件及电磁感应加热部件组成，电磁感应加热部件为缠绕于内管外壁的耐高温金属导线线圈，线圈中通入电流，电流由一单回路温度控制电路控制。本发明的实质是用于牵伸加热的热管采用电磁感应加热来取代传统的联苯加热，其优点是不需导热介质，不存在联苯的泄漏问题，热管的温度也更易于控制调节，为品种开发提供了更大的空间。

Description

一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法

技术领域

本发明涉及采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法，热管的加热方式为电磁感应加热。

背景技术

热管纺丝技术是由德国巴马格公司于90年代初率先开发成功的纺丝新技术，它特别适宜聚酯熔纺工艺用于制造聚酯细旦长丝。与热辊法不同的是，在热管纺丝工艺中，原丝的第二道拉伸是在一组热管中完成的，其优点是丝束在加热区内受热非常均匀。在现有技术中，热管的加热方式普遍采用夹套式联苯蒸汽加热，通常用电热棒加热联苯槽中的联苯并使其汽化，然后联苯蒸汽通过热管的夹套对热管进行加热。这种加热方式的热管基本能满足热管纺丝技术的要求，但相对而言仍存在以下不足：一、热媒联苯的传热途径较长，热阻大，热效率较低，导致热管的升温时间长，而且对扰动的回调能力较差；二、为保证热管加热温度，联苯蒸汽管内需要一定的真空度，为此热管在调试和维修时需排放高温联苯气体，易对人体产生危害；三、在联苯汽化前，液态联苯沉积在联苯槽中，即使对联苯进行加热，联苯槽中的液态的联苯仍不可能流动，从纺丝工艺控制的角度来说，热管的温度在联苯汽化(93℃)前是不可控制的，故这一温度段是工作死区，这就限制了工艺品种的开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法，其中用于加热牵伸的热管采用电磁感应方式加热，以解决联苯加热方式所存在的缺陷。

以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：

一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法，该方法包括熔融聚酯从喷丝板挤出后经侧吹风冷却成形，冷却后的初生纤维进入热管加热牵伸，然后经集束、上油、网络和卷绕工序得到聚酯长丝，热管的温度为80～200℃，卷绕速度为2500～5300m/min，其特征在于用于牵伸加热的热管由内管组件及电磁感应加热部件组成，电磁感应加热部件为缠绕于内管外壁的耐高温金属导线线圈，线圈中通入电流，电流由一单回路温度控制电路控制，内管壁连接一温度传感器，其温度信号反馈至单回路温度控制电路，线圈的匝数N由下列经验公式确定：

$N=\sqrt{\frac{1600\mathrm{\ηl}}{\mathrm{DP}\sqrt{\mathrm{\ρ\μf}}}}\mathrm{UCos\Φ}$

其中：η为效率；1为所需的有效加热长度，单位为cm；CosΦ为功率因素；D为线圈直径，单位为cm；ρ为内管材料的电阻系数；μ为内管材料的相对磁导率；f为工频；U为电压；P为纺丝工艺确定的单根热管加热功率，单位为kw。

线圈选用的导线截面Sc由下式确定：

Sc＝I/j

其中I为工作电流，j为电流密度。

通常线圈并不直接绕于内管的管壁，而是在内管外壁套有一筒形线圈架，线圈架由耐高温绝缘材料制成，所述的线圈缠绕于筒形线圈架上。所谓的耐高温绝缘材料可以是聚四氟乙烯、有机硅或陶瓷云母。

通常内管长度为0.8～3.5m，内径为20～85mm，内管壁厚度为2～10mm。内管组件一般可选用碳钢制成，绕制线圈的导线必须是耐高温的金属导线，考虑性能及价格等因素，可首选耐高温铜质漆包线。

为了减少热量的损失，热管外应包覆玻璃纤维、石棉、硅酸铝等保温材料，或将热管置于不锈钢罩壳中，罩壳与热管间充填上述保温材料，而不锈钢罩壳则同时起了防止电磁泄漏的作用。

本发明的实质是利用电磁感应能在导电体中产生感应涡流，从而产生焦耳热加热导电体本身的原理，并巧妙地将这种感应涡流具有集肤效应的特点与热管为管状导电体的结构特征相结合，采用电磁感应加热来取代传统的联苯加热。与现有技术相比，其优点是不需导热介质，不存在联苯这种有害气体的泄漏问题。热管的热量直接产生于管壁内部，加热时间短，电/热转换的效率高。另外，由于电磁感应加热比联苯加热更易于温度的控制调节，这不仅有利于纺丝工艺的控制，而且易于实现热管的单根温度控制，给差别化纤维的品种开发提供了更大的空间。

附图说明

附图展示了本发明提供的聚酯长丝制造方法中，用于牵伸加热的热管的一个具体实施方案的剖面结构示意图。

由附图可见，内管组件由内管3、调节管2和接管1依次连接构成，内管3外壁套有一由陶瓷云母制成的筒形线圈架4，耐高温铜质漆包线绕制的线圈5缠绕于线圈架4上。线圈中通入电流，电流由一单回路温度控制电路控制，内管壁连接一铂电阻温度传感器6，其温度信号反馈至单回路温度控制电路。7是压缩空气进口，压缩空气为纺丝生头时用于导丝。热管置于不锈钢罩壳8内，罩壳与热管间充填玻璃纤维。

具体实施方式

在实施例中，采用的热管主要参数如下：

热管组件材料：碳钢(ρ＝38/300℃；μ＝250)

热管长度           1.5m

热管有效加热长度   1m

热管壁厚           3mm

热管内径           34mm

热管加热功率       1kw

线圈匝数           1060匝

线圈导线为聚氨亚胺漆包铜线(直径2.24mm)

电流6.5A；电压220V；频率50Hz

热管的工艺应用试验：

【实施例1～4】

熔融聚酯从喷丝板挤出，纺丝头加热温度为285～295℃，经侧吹风冷却成形，冷却后的初生纤维进入热管加热牵伸，然后经集束、上油、网络和卷绕等工序纺制POY。产品的规格及具体的纺丝工艺见表1，产品的物性指标见表2。

【实施例5～10】

纺制FDY，其余同实施例1～4，产品的规格及具体的纺丝工艺见表1，产品的物性指标见表2。

表1.

	产品规格(dtex/f)	热管温度(℃)	卷绕速度(m/min)
				实施例1	55/72	80	2500
实施例2	55/36	85	2500
				实施例3	83/36	80	3200
实施例4	111/36	85	3300
				实施例5	111/36	160	4200
实施例6	55/36	170	4200
				实施例7	83/36	170	4200
实施例8	111/36	170	4200
				实施例9	83/36	180	5000
实施例10	111/36	200	5300

表2.

	纤度(dtex)	强度(cN/dtex)	伸长(％)	沸水收缩率(％)
					实施例1	55.1	2.45	98.23	46.8
实施例2	55.2	2.23	102.67	45.5
					实施例3	83.3	2.47	112.42	54.6
实施例4	110.8	2.62	118.53	53.8
					实施例5	110.9	3.89	37.34	6.98
实施例6	54.9	3.91	32.25	5.90
					实施例7	82.9	3.84	35.99	6.33
实施例8	111.4	3.91	36.98	6.27
					实施例9	83.3	4.21	33.01	5.67
实施例10	111.5	4.22	33.18	5.22

Claims (6)

1、一种采用热管加热牵伸的聚酯长丝制造方法，该方法包括熔融聚酯从喷丝板挤出后经侧吹风冷却成形，冷却后的初生纤维进入热管加热牵伸，然后经集束、上油、网络和卷绕工序得到聚酯长丝，热管的温度为80～200℃，卷绕速度为2500～5300m/min，其特征在于用于牵伸加热的热管由内管组件及电磁感应加热部件组成，电磁感应加热部件为缠绕于内管外壁的耐高温金属导线线圈，线圈中通入电流，电流由一单回路温度控制电路控制，内管壁连接一温度传感器，其温度信号反馈至单回路温度控制电路，线圈的匝数N由下列经验公式确定：

$N=\sqrt{\frac{1600\mathrm{\ηl}}{\mathrm{DP}\sqrt{\mathrm{\ρ\μf}}}}\mathrm{UCos\Φ}$

其中：η为效率；l为所需的有效加热长度，单位为cm；CosΦ为功率因素；D为线圈直径，单位为cm；ρ为内管材料的电阻系数；μ为内管材料的相对磁导率；f为工频；U为电压；P为纺丝工艺确定的单根热管加热功率，单位为kw。

2、根据权利要求1所述的聚酯长丝制造方法，其特征在于所述的用于牵伸加热的热管中线圈的导线截面Sc由下式确定：

                   Sc＝I/j

其中I为工作电流，j为电流密度。

3、根据权利要求1或2所述的聚酯长丝制造方法，其特征在于所述的用于牵伸加热的热管中内管外壁套有一筒形线圈架，线圈架由耐高温绝缘材料制成，所述的线圈缠绕于筒形线圈架上。

4、根据权利要求1或2所述的聚酯长丝制造方法，其特征在于所述的用于牵伸加热的热管中内管长度为0.8～3.5m，内径为20～85mm，内管壁厚度为2～10mm。

5、根据权利要求1或2所述的聚酯长丝制造方法，其特征在于所述的用于牵伸加热的热管中内管组件由碳钢制成，所述的线圈耐高温金属导线为耐高温铜质漆包线。

6、根据权利要求3所述的聚酯长丝制造方法，其特征在于所述的用于牵伸加热的热管中筒形线圈架由聚四氟乙烯、有机硅或陶瓷云母材料制成。

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