化纤基础知识

POY制DTY工艺探究一工艺基础知识1工艺介绍1.1涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。

它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。

（1）化纤按形态结构分类按照化学纤维的形态结构特征，通常分成长丝(Continuous filament)和短纤维(staple fibre)两大类。

长丝在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。

化纤长丝可分为单丝(Monofils)、复丝(Multi-filament)、捻丝、复捻丝、帘线丝和变形丝(Textured filament)。

单丝：长度很长的连续单根纤维。

复丝：两根或两根以上的单丝并合在一起组成的丝条。

化学纤维的复丝一般由8～100根以下单纤维组成。

捻丝：复丝加捻成为捻丝。

复捻丝：两根或两根以上的捻丝再合并加捻就成为复捻丝。

帘线丝：由一百多根到几百根单纤维组成，用于制造轮胎帘子布的丝条。

变形丝：化学纤维原丝经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝称为变形丝。

（2）化学纤维命名根据我国有关部门规定，人造纤维的短纤维一律叫“纤”（如粘纤、富纤），合成纤维的短纤维一律叫“纶”（如锦纶、涤纶）。

如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（如粘胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。

（3）化学纤维的制造可概括为以下四个工序：A原料制备。

高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化学、物理处理和机械加工。

B纺丝流体（液）的制备。

纺丝熔体或纺丝溶液的制备。

C化学纤维的纺丝成型。

纤维的成型。

D化学纤维的后加工。

纤维的后处理（4）化学纤维的后加工纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。

初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。

为了完善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。

后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉伸和热定型。

1.2涤纶长丝的分类1.2.1. 初生丝：未拉伸丝（常规纺丝）（UDY）、半预取向丝（中速纺丝）（MOY）、预取向丝（高速纺丝）（POY）、高取向丝（超高速纺丝）（HOY）1.2.2. 拉伸丝：拉伸丝（低速拉伸丝）（DY）、全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）（FDY）、全取丝（纺丝一步法）（FOY）1.2.3.变形丝：常规变形丝（TY）、拉伸变形丝（DTY）、空气变形丝（ATY）。

1.3 POY制DTY所经历的过程就是假捻1.3.1（1）假捻变形原理：①假捻：固定丝的两端，握住其中间加以旋转，在握持点上、下两端的丝条捻向相反而捻数相等→整根丝捻度为零丝条以一定速度v运行，则在握持点以前的捻数为n/v，在握持点以后，以相反捻向（n/v）移动，因此，在握持点以后区域内的捻数为零。

②加热和冷却：合成纤维假捻变形必要条件～加热和冷却高弹丝（一次热处理）；低弹丝（两次热处理）*加热：加捻阶段加热→分子热运动→消除加捻扭曲而产生的扭曲应力→加捻形变不可恢复→丝条受热后塑性↑→刚性↓→加捻张力↓→便于加捻*冷却：丝条→冷却到Tg（80℃）→假捻器→加捻后的形变已固定，虽经解捻，但每根单丝仍保留原有的卷曲状态（膨松、有弹性）*再加热：（高弹丝）一次加热的假捻丝（弹性大，扭矩大，不经并捻合股，很难上机织造→解捻后第二次加热定型→低弹性：残留扭矩小，卷曲稳定，弹性降低图1.假捻模型图2.图假捻变形工艺流程及其相应的纤维表观形态示意图1—预取向丝（POY）；2—张力器；3—喂入辊； 4—第一加热器；5—假捻器；6—传送辊；7一第二加热器；8—卷绕辊；9一低弹丝；10—卷绕筒子（2）假捻变形工艺路线：常规变形法：以拉伸丝为原丝的假捻变形外拉伸变形法：以未拉伸丝或预取向丝为原丝，拉伸和假捻变形分别在两个区域内连续进行内拉伸变形法：以预取向丝或中取向丝为原丝，拉伸和假捻变形在同一区域内连续进行（1）常规变形法（2）外拉神变形法（3）内拉伸变形法图3.各种假捻变形法示意图1—原丝；2—喂入辊；3—热辊；4—拉伸辊；5—第一加热器；6—假捻器；7—中间辊； 8—第二加热器；9—输出辊；10—变形卷装丝（3）拉伸变形机（弹力丝机）结构及工艺流程：弹力丝机：英国SCRAGG（SDS600型）、德国Barmag（FK6Uf-700或FK6Uf-900型）、日本村田机械公司（333-Ⅲ型）、法国ARCT（FTF55型）图4.图FK6Uf－900拉伸变形机1—原丝筒子架；2—第一热箱；3—操作杆；4—冷却板； 5—假捻器；6—第二拉伸辊；7—第二热箱；8—卷绕丝； 9—喂人辊；10—断丝器；11—第三辊；12—探丝器；13一上油辊拉伸变形区、定型区、卷绕区（POY丝→原丝架→断丝器→第一喂入罗拉→第一热箱→冷却板→假捻器→第二拉伸辊）→（第二热箱→第三喂入罗拉）→（断丝传感器→上油罗拉→卷绕罗拉）*原丝架：放置原丝筒子；导丝管（丝条分别导入喂入罗拉）*剪丝器：剪断喂入丝条（由断丝传感器给信号），防止喂入罗拉缠辊；电磁铁+一对刀片*第一喂入罗拉（喂入辊）：将丝连续不断喂入第一热箱～皮圈式、皮辊式*第一热箱（变形热箱）：拉伸、变形、定型；真空密封联苯蒸汽加热；接触式加热；双凹槽金属板/热箱；两根丝条/热箱；清除油剂（1次）/2～3周冷却板：将丝冷到80℃→固定变形→调节假捻张力→控制丝条假捻温度→变形均匀→赋予丝条进假捻器丝的刚度→粘数传递好金属板空气冷却；600m/min～1.5m板长*摩擦假捻器：加捻和解捻→假捻——叠盘式摩擦假捻器：图5.摩擦盘式假捻器1—丝条2—摩擦圆盘；3—导丝管摩擦盘：软盘（聚氨酯盘）～摩擦系数高、表面柔软、对丝条损伤小、“雪花少”但使用寿命短；加工低纤度变形丝硬盘（全陶瓷盘、金刚砂盘、喷涂陶瓷盘）～与软盘相反——皮圈式假捻器：——磁性转子式假捻器：*第二拉伸辊：拉伸（它与第一喂入罗拉间的速度差）第二热箱（定型热箱）：直接电加热（SDS）或密闭的导生蒸汽（联苯）加热（FK）；非接触式热管；热定型→卷曲内应力↓→热收缩率↓→卷曲稳定第三喂入罗拉：它与第二拉伸辊间的速度差控制第二热箱中丝条的张力断丝传感器：发出丝条断头信号给剪丝器动作；非接触电容传感器上油罗拉：油轮上油，三油轮转速0～40r/min卷绕罗拉：使丝条卷绕成双锥形筒子；摩擦辊+摇架（筒子座）、横动导丝器+筒管（3）工艺控制：①摩擦盘：*材质：——硬质盘：全陶瓷（K）盘——雪花较少、全刚砂盘（D74、D70）、等离子喷涂陶瓷盘：使用寿命长，但打滑系数大，对丝条损伤大，雪花多——软质盘：聚氨酯（PU）盘——雪花极少；与硬质盘相反，假捻效果最好，强伸度高*组装：——三轴叠盘式假捻器：摩擦盘组合数A—B—C（A、C盘均为金属光盘）A：起导丝作用的盘数；B：实际工作盘数；C：消除紧点盘数——加工范围：0—9—0：适宜加工POY线密度220～280dtex0—8—1：适宜加工POY线密度135～220dtex0—7—1：适宜加工POY线密度83～135dtex0—6—1：适宜加工POY线密度50～83dtex0—6—0：适宜加工POY线密度50～83dtex②变形加工速度：500～700m/min（叠盘摩擦式：500～580m/min；皮圈摩擦式：550～650m/min）速度↑→丝条假捻张力↑→丝条与摩擦盘接触压力↑→丝盘间滑移↓→弹力丝卷曲率（KE）和卷曲稳定性（KB）↑速度↑↑→假捻张力↑→DTY毛丝↑速度↓↓→生产量↓③变形温度和定型温度：A：变形温度：第一加热箱温度；接触式加热；180～225℃；密闭的导生蒸汽（联苯）加热变形温度↑→变形阻力↓→假捻张力↓→纤维变形充分→蓬松性↑→＞225℃→变形温度接近软化点→纤维塑性太强→变形差→卷缩率↓→强度↓、韧性↓、粘并丝↑B：定型温度：第二加热箱温度；非接触式空气加热；第一加热箱温度-（15～30）℃；丝条→第一热箱→第二拉伸辊→高弹丝→由于涤纶大分子刚性大，变形时的纤维内应力加大→高弹丝尺寸稳定性↓→使用中弹性逐渐↓→第二热箱（松弛热定型）→纤维内应力↓→部分高能链段解取向→纤维结构稳定↑→低弹丝（卷缩率15～25%）定型温度↑↑→DTY卷缩率↓↓→纤维大分子解取向→强度↓、伸长↑定型温度↓↓→不能起到松弛内应力的作用④加热时间和冷却时间：A：加热时间：0.4～0.6s（第一热箱：0.2～0.5s；第二热箱：≥0.15s）——由加热器长度和丝速调节加热时间↑→毛丝、断头↑、纤维发黄加热时间↓→变形和热定型效果差B：冷却时间：≥0.1s——由冷却区长度和丝速调节（保证冷却到Tg(80℃)以下）冷却时间↓→丝条能不到80℃以下冷却时间↑→需降低生产速度或增加冷却区长度→生产效率↓或厂房层高增加⑤拉伸倍数：第二拉伸辊线速度/第一喂入罗拉线速度POY的应力-应变曲线求出的最大拉伸比的（0.7～0.75）倍拉伸倍数↓↓→假捻张力↓（主要是解捻张力↓）→拉伸变形体系不稳定→丝条在假捻器下方捻度不能全部消除→纤维粘在一起形成紧点→膨松性↓拉伸倍数↑↑→假捻张力↑（主要是解捻张力↑）→丝条在假捻器下方松散→毛丝和断头↑⑥D/Y比： *定义：摩擦盘（假捻器）的表面线速度/丝条离开摩擦盘（假捻器）速度*影响：D/Y↑→DTY丝假捻度↑→低弹丝卷缩率↑、卷曲模量↑→随D/Y ↑↑纤维打滑→低弹丝卷缩率、卷曲模量不再改变 D/Y↑↑→握持力↓→打滑→紧点、毛丝 D/Y↓↓→假捻张力↓→假捻效果差*选择：——理论上：假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1→确定D/Y；——工艺上：假捻张力比=解捻张力/加捻张力=1.05～1.3→确定D/Y （要防止摩擦盘间的丝条呈松散状态，以及摩擦盘与丝条之间的打滑，造成假捻数不匀，并防止DTY产生紧点）；最理想工作区（图中两条直线交点之前：解捻张力/加捻张力=1.05～1.3），最佳D/Y=2.2 ——大小：全陶瓷盘1.9～2.1；全刚砂盘2.1～2.3；等离子喷涂陶瓷盘1.8～2.0；聚氨酯盘（PU）1.8～2.1；⑦假捻张力：假捻张力比=解捻张力/加捻张力稍＞1（否则摩擦盘间丝条松弛→摩擦盘与丝条间打滑→假捻度不匀→DTY紧点→染色袜筒上出现条纹丝）假捻张力比↑↑→丝条在假捻器下方松散→毛丝和断头↑假捻张力比↓↓→捻度在假捻器下方不能完全消除→单丝粘在一起形成紧点→蓬松↓假捻张力↓↓→接触不良→假捻数↓↓→卷曲性能差假捻张力↑↑→毛丝和断头↑假捻张力调节：拉伸比R、丝的速度、D/Y比（摩擦盘的圆周线速度/丝条通过摩擦盘速度）最佳假捻张力纤度（dtex） 82.5 148.5 167张力（ cN）加捻张力 25～30 45～58 50～60T1 28～37 48～68 53～75解捻张力T2 1.05～1.20 1.10～1.25 1.10～1.30T1／T2⑧假捻度：影响卷曲效果定义：假捻器计算转速r/min与假捻机中输出辊表面线速度m/min之比影响：假捻度↑→单丝形成的螺旋线圈和轴向夹角↑→卷曲频率↑、弹性回复率↑→假捻受热↑→分子部分解取向→强度↓假捻度↑↑→变形丝圈太紧→皱缩→捻度不匀、膨松性↓假捻度↓↓→变形丝没有充分扭曲圈紧→皱缩→膨松性↓→弹性↓大小：纤度↓（丝条越细）→假捻度↑ T：假捻度（捻/m）；α：捻度系数（0.85～1.0） D：补充拉伸后的纤度（dtex）⑨超喂率：影响纤维强伸度、卷曲率定义：牵伸罗拉（第二罗拉）的圆周线速度/喂入罗拉线速度；以牵伸罗拉（第二罗拉）的圆周线速度为中心计算超喂率第一超喂率：第二罗拉圆周线速度/第一罗拉圆周线速度——拉伸倍数（+）第二超喂率：第三罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——稳定超喂率（-）卷绕超喂率：卷绕罗拉圆周线速度/第二罗拉圆周线速度——卷绕超喂率（-）影响：第一超喂率↑→拉伸倍数第二超喂率绝对值↑→丝条在第二热箱中补充热定型充分→纤维内应力消除完全→卷曲稳定性↑卷绕超喂率：决定卷装成形好坏大小：FK6UF型DTY机纺制167dtex/30f低弹丝：第一超喂率+1.66倍；第二超喂率-8.5%；卷绕超喂率-7.4%⑩拉伸变形机上输送辊——皮辊式罗拉：金属罗拉+覆有橡胶的夹持罗拉耐磨，当表面磨出凹槽后打磨后可继续使用；握持力不够时可在罗拉上将时多绕几圈——皮圈式罗拉：主动罗拉+皮圈+皮圈架○11车间空调：——范围：夏季28±3℃，RH70±5%；冬季22±3℃，RH70±5% ——影响：温度偏高→丝条在第一加热箱后进入加捻器时冷却差→变形加工中生产出 L丝（染色浅丝）、D丝（染色深丝）、F丝（染色不均匀丝）、K丝（染色不均匀丝）湿度偏低→丝束蓬松1.4化学纤维质量指标及其检测方法1.4.1纤度（线密度、细度）（1）．定义：纤维粗细程度（2）．表示法：a公制支数Nm：1克重的纤维所具有的长度米数；Nm↑→纤维越细b旦D：9000米长的纤维所具有的重量克数；D↑→纤维越粗c特Tex：1000米长的纤维所具有的重量克数；D↑→纤维越粗.。