初生纤维区生产设备及技术要点

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：加工PA和PET时，一般为280～300℃。歧管同时还是一个压力容器，必须符合有关规定和标准。泵与泵之间的计量误差必须限制在0.5%之内。而对于工业纤维，冷却长度可达2m。成型PP纤维，冷却空气的温度一般设置为13～18℃；成型PA、PET纤维时，冷却空气的温度大部分采用20～22℃。在挤出机与歧管之间设置熔体过滤器的目的是排除凝胶料与杂质。生产实践表明，纺纱腔的寿命在使用过滤器后可延长3～5倍，并减少了断丝量，提高了生产效率。

（1）混合及着色系统纤维对颜色的均匀性要求非常严格，因此，各组分混合必须非常均匀。3DD混合着色系统如图7-10所示。

在另一根小型螺杆中熔融的色母料通过安装在挤出机头部的计量齿轮泵打入动态混合器中。当各组分比例设定后，若有一个纺丝腔关闭，一整套的控制系统仍然可保证其各组分配比的稳定。因此，纺丝挤出机不仅仅是一个熔融和泵出系统，而且还能够实现不同聚合物与所添加的稳定剂及抗静电剂等组分之间的混合、纤维着色等功能。

（2）挤出机一般选用螺杆直径为90mm、120mm、150mm的单螺杆挤出机，长径比为24、30等。有的生产线带有混合器，有的不带。

（3）歧管从挤出机出来的熔体通过歧管进入各个纺丝腔，并保证流入各个纺丝腔内的熔体性能完全相同。为了达到这一要求，必须使熔体从挤出机出口处流到各个纺丝腔相应位置所需时间完全相等，所有纺丝腔全长上熔体的温度分开而又必须一致，而且可以调整。图7-11所示为两种不同的流道分布形式。

图7-9 合成纤维挤出成型生产设备

1—挤出机 2—过滤器 3—歧管 4—带有熔体泵和喷丝板的喷丝头组件 5—冷却系统 6—偏转装置 7—牵引系统 8—助管 9—牵引机

图7-10 3DD混合着色系统

1—颜料加入 2—颜料分散 3—主原料加入 4—喂料量控制系统 5—计量泵 6—3DD熔体混合型挤出机 7—丝束

图7-11 两种不同的流道分布形式

a）双分叉形式 b）星形分布形式

这两种流道形式都能保证挤出机出口到纺丝腔流道长度完全相等。星形分布形式的优点是当一个或几个喷丝头关闭时，其余喷丝头中的熔体的停留时间仍保持一致。所以，一般更趋向于用星形结构的歧管。歧管的温度取决于所加工的树脂，如加工PP时为230～250℃。加工PA和PET时，一般为280～300℃。歧管同时还是一个压力容器，必须符合有关规定和标准。歧管是双层的，内层管中流动的是聚合物熔体，外层管中流动的是“导热姆”，又叫“换热剂”，是二苯及二苯氧化物的混合物。

（4）喷丝头组件喷丝头组件包括熔体泵和纺纱腔，其结构如图7-12所示。

可以看出，每个纺纱位包含四个纺纱腔，每个纺纱腔通过一个熔体泵供料，并形成一股纤维，每股纤维中又包含数根原丝。传动轴3通过斜齿轮2运转，联轴器1可随时切断泵的运转。

图7-12 喷丝头组件的结构

1—联轴器 2—斜齿轮 3—传动轴 4—绝热层 5—齿轮泵

①熔体泵。熔体泵实际就是齿轮泵，其结构如图7-13所示

从歧管出来的熔体沿着喷丝头内的流道进入熔体泵，泵将熔体以一定的速率送入纺纱腔，并最终挤出形成纤维。泵与泵之间的计量误差必须限制在0.5%之内。

熔体进入纺纱腔并从喷丝板挤出所需要的压力为45MPa，而熔体在泵内入口处的压力只有5MPa，所以由熔体泵可得到40MPa的增压。

②喷丝机头。喷丝机头的结构如图7-14所示。

图7-13 熔体泵的结构

1—进料口 2—驱动轮 3—排料口

图7-14 喷丝机头结构

1—过滤板 2—分流板 3—喷丝板 4—喷丝孔

从挤出机挤出的熔体经歧管分为与喷丝头数目所对应的几股相同的熔体流，每一股熔体流又要根据喷纱腔的数目进一步分流，在高压下进入喷纱腔。喷丝孔内表面质量要求非常高，而且其出口必须保证与喷丝板表面平齐。当发现喷丝孔有磨损时必须马上更换。

（5）冷却装置冷却的目的就是使纤维冷却固化并能够被拉伸。冷却系统的工作过程如图7-15所示。

冷空气通过过滤器包进入冷却室，冷却室前部敞开或装有可通气的门。喷丝板成型的纤维在冷却室中被直接向下牵引并冷却。

为了保证每根纤维都能达到相同的冷却效果，要求冷却介质稳定且没有脉动。空气过滤器包或类似的装置可以保证空气压力的均匀分布。

冷空气的流量是靠限流阀来控制的，冷却室中冷却气流的速度一般为1～1.5m/s。

对于服装纤维，其冷却长度为1～1.5m。而对于工业纤维，冷却长度可达2m。喷丝板表面与开始冷却的位置之间的距离为50～150mm。

成型PP纤维，冷却空气的温度一般设置为13～18℃；成型PA、PET纤维时，冷却空气的温度大部分采用20～22℃。

（6）加热系统为了保证从挤出机出口到喷丝头之间所有熔体流经部件的温度均匀一致，先进的纺丝生产线均采用Dowtherm蒸气进行加热。当聚合物处于230～290℃的加工温度区时，只需对Dowtherm蒸气系统施加很小的压力就能完成均衡的加热；而当温度达290℃时，则需对系统施加0.11MPa的压力；当加工温度低于Dowtherm蒸气的沸点时，Dowtherm蒸气就会凝结，凝结所放出的热量能使整个系统温度保持均匀，所以Dowtherm蒸气系统需在负压下工作。Dowtherm蒸气凝结后通过回流管进入Dowtherm锅炉。一条纺丝生产线的加热系统如图7-16所示。

图7-15 冷却系统的工作过程

1—喷丝头 2—喷丝板 3—纤维 4—过滤器包 5—空气入口

图7-16 纺丝生产线的加热系统

1—挤出机 2—喷丝板 3—冷却系统 4—Dowtherm蒸气锅炉 5—连接到真空泵 6—歧管

（7）过滤器熔体过滤器已经越来越多地应用于熔融纺丝挤出生产线中，配有中央过滤器的熔融纺丝挤出生产线如图7-17所示。在挤出机与歧管之间设置熔体过滤器的目的是排除凝胶料与杂质。过滤质量在很大程度上决定丝的质量或纺丝过程的可靠性。在加工PET和PA纤维时，一般使用孔径为20～30μm的较细的过滤器，过滤器的流量为200kg/（h·m²），过滤材料一般选用纱。过滤器的主要形式是过滤柱，其表面积一般为0.1～0.5m²，并采用Dowtherm蒸气加热，可实现不停机更换。

生产实践表明，纺纱腔的寿命在使用过滤器后可延长3～5倍，并减少了断丝量，提高了生产效率。

初生纤维区生产设备及技术要点

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