熔体直纺上纺制多功能聚酯纤维的设备改造

收稿日期：2018-08-08；修回日期：2018-12-20。

作者简介：牛常秋（1982－），男，辽宁朝阳人，工程师，工学学士，现主要从事涤纶长丝化纤生产管理工作。

doi ：10．3969/j．issn．1008-8261．2019．01．014熔体直纺上纺制多功能聚酯纤维的设备改造牛常秋，付晶（江苏恒力化纤股份有限公司，江苏盛泽215226）摘要：介绍了在熔体直纺生产线上，生产在线可控多功能聚酯纤维的生产工艺流程、设备改造，熔体直纺在线添加技术的关键点，采用球窝型动态混合器对添加组分进行均匀混合。

改造后生产高附加值的功能纤维，产品品质达到用户要求。

关键词：聚酯；熔体直纺；功能纤维；设备改造；在线可控中图分类号：TQ323．41文献标识码：B文章编号：1008-8261（2019）01-0049-030前言随着社会的进步，人们对服装穿着舒适性和功能性的要求不断提高。

聚酯纤维吸湿透气性差、织物抗静电性能低、易起球、易沾污的缺点，严重影响了该产品的应用及市场拓展，需通过改性技术开发其新的功能，提高纤维产品的附加值，提升企业的科技水平及经济效益。

本文介绍了采用熔体直纺生产在线可控多功能聚酯纤维的设备改造。

1改造方案1．1改造前产品工艺流程聚酯熔体→增压泵→熔体输送七通→计量泵→组件→侧吹风→上油→卷绕成形→检验→DTY 加工→包装出厂1．2改造后产品工艺流程聚酯熔体→增压泵→熔体输送七通→增压泵→↘→混合器→熔体过滤器→母粒干燥→螺杆挤出机→↗→计量泵→组件→环吹风→上油→卷绕成形→检验→DTY 加工→包装出厂2设备改造及生产流程2．1增加切片结晶干燥系统切片结晶干燥系统采用郑州中远干燥技术有限公司的设备，干燥能力30kg /h 。

在聚酯长丝的生产中，一般要求熔体含水质量分数低于20ˑ10－6，如果过高会造成生产不稳定。

而以PET 为载体的母粒，含水质量分数一般在0．1% 0．3%，不能满足聚酯长丝的生产要求，因此，在熔融注入前，需对母粒切片进行充分的干燥除水。

使用常规小容量的预结晶、干燥设备对切片进行干燥除水，主要设备如图1所示。

图1母粒预结晶、干燥除湿设备示意图Fig．1Schematic diagram of masterbatch pre-crystallization ，drying and dehumidification equipment2．2设备改造后的生产方法及流程在线可控多功能聚酯纤维制备生产流程见图2。

图2在线可控多功能聚酯纤维制备生产流程Fig．2Online controllable multifunctional polyesterfiber production process第32卷第1期2019-01聚酯工业Polyester Industry Vol．32No．1Jan．2019当母料储料仓2缺料时，负压吸料设备将母粒从储料仓1中抽取补充，在重力和下料回转阀的作用下进入预结晶室内进行预结晶，通过热空气除去母粒的分子水，同时进行机械式搅拌，防止母粒黏结。

经过预结晶的母粒进入干燥塔，在干燥空气的作用下进行干燥，除去母粒的结晶水，使母粒含水率控制在20ˑ10－6以下。

干燥后的母粒在重力的作用下，通过管道输送至母粒熔融螺杆挤出机。

2．3设备改造的关键点熔体直纺在线添加技术设备改造的关键点在于如何通过改造的设备与设备间形成的系统动态控制实现添加剂的精确计量及切片熔体与直纺熔体的均匀混合。

在原来熔体管道上加装熔体三通阀，一侧为改造后产品工艺流程生产功能纤维；一侧为改造前产品工艺流程，可以根据生产需要关闭一侧，使用一侧，方便生产调整。

在三通阀后安装增压泵，为熔体输送提供动力；为了使母粒熔体与直纺熔体均匀充分的混合，加装动态混合器。

母粒熔体与直纺熔体进入动态混合器进行高效的搅拌混合，在此过程中，熔体不但受到了较强的剪切作用，还同时受到了分流、剥离配位、挤压捏合等综合作用，不仅得到了较好的混合效果，同时还产生了大量的剪切热。

不同的混合段因剪切作用不一样，产生的热量也不一样，需要对动态混合器的各区温度进行分段控制。

为了使温控更为准确，除在动态混合器上增加散热鼓风机外，针对不同的区域还需要进行温控PLC的PID参数调节。

同时，因动态混合器螺杆具有螺纹型结构，对熔体产生了一定的增压推进作用，一方面使得熔体得以向前运行，另一方面也造成了混合器入口和出口的压力差。

2．4添加组分的均匀混合在线可控多功能聚酯纤维制备的生产流程中，添加组分的均匀混合至关重要，决定了生产的稳定性和产品的功能性。

现有的在线添加混合方式有静态混合方式、动态混合方式及组合式混合方式。

静态混合器的方式，是借助于特殊的结构设计，在很宽的雷诺系数范围内进行流体的混合。

这种方式无转动原件，结构简单，但其剪切能力较弱且不能进行调节［1］。

动态混合器的方式，是使用相对运动的动态混合元件，使混合效果大大提高。

按混合元件的不同，主要有行星齿轮式、动静齿圈式、月牙槽型、球窝型动态混合器。

其中球窝型动态混合器（结构见图3）在对高黏的流体进行混合时，不但对流体具有很强的剪切作用，而且有分流、剥离配位及挤压捏合等作用，达到了高效混合的效果［2］。

图3球窝型动态混合器结构图Fig．3Spherical cavity dynamic mixer structure diagram 在球窝型动态混合器的混合头表面和混合套内壁上沿着圆周方向和轴向上均匀分布有多排半径为Ｒ的半球穴，其断面投影为半圆，混合头和混合套上的相邻球穴沿轴向互相错开Ｒ/2。

混合熔体在混合头和混合套间隙内沿轴向流动时，会产生沿球穴半径方向的流动，在混合头转动时，混合熔体从一个球穴中流出的瞬间，被剥离到另一个球穴中。

因在混合器轴转动时，混合头和混合套上的相对运动的球穴之间，总是处于不断的开闭状态，其互相接通的面积也随之不断变化，所以在高频率的分流、剪切及剥离作用下，产生了强烈的分散混合作用，同时将熔体剥离成了无数个小单元而产生了较强烈的分配混合效应。

即使在熔体中添加小容量且黏度差异较大的添加剂，也能在剪切分散混合及剥离分配混合的作用下使之得以均匀的混合。

2．5设备改造的经济效益本课题新增设备投资200万元左右，产能为1 256t/a，改造后的全消光产品附加值增加了1300元/t，即每年新增利润163．3万元，可在短期内就收回设备固定投资。

采用大容量直纺装置生产功能性、差别化产品，提高了规模经济效益，与现有的切片纺技术相比，减少了多个生产环节，可以节约用水、用电，具有突出的环境友好特点，显著降低了生产成本。

3结论（1）改造后生产高附加值的功能纤维，产品品质达到用户要求。

05聚酯工业第32卷（2）选择分散性能较好的功能性母粒，将其充分干燥，保证含水质量分数低于20ˑ10－6，有利于提高生产状况和产品品质。

（3）使用球窝型动态混合器，并选择合适的动态混合器运行参数，保证其前后压力差相对较小，可以有效地提高混合效果及系统的稳定性。

（4）通过在熔体直纺支线管道进入混合器前位置上增加增压泵，并与熔体过滤器后压力进行联锁，使得整个系统内压力保持稳定，保证了生产的稳定和添加量比例的稳定；同时，将母粒熔融螺杆挤出机转速与母粒注入计量泵前压力联锁，保持母粒注入计量泵前压力稳定，确保了注入量的稳定和准确度。

参考文献：［1］藉原新吾．静态混合器［M ］．王德诚，马保东译．北京：中国纺织工业出版社，1985．［2］赵式英，王宝灵，蒋宝春，等．高粘流体混合用动态混合器［J ］．塑料，1991，20（1）：35-40．Equipment modification of spinning multifunctional polyester fiberon melt direct spinning production lineNIU Chang-qiu ，FU Jing（Jiangsu Hengli Chemical Fiber Co．Ltd．，Shengze 215226，China ）Abstract ：This paper introduces the production technological process and equipment modification of the online con-trollable multi-functional polyester fiber produced in the melt direct spinning production line ，and the key point of the online adding technology of melt direct spinning．The spherical cavity dynamic mixer is used to uniformly mix the added components．High-value-added functional fibers are produced after transformation ，the product quality can meet the customer requirements．Key words ：PET ；melt direct spinning ；functional fiber ；equipment modification ；online controllable櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐殾殾殾殾广告索引1．欧瑞康巴马格惠通（扬州）工程有限公司封面……………………………………………2．上海聚友化工有限公司封二……………………3．蒂森克虏伯工程技术（中国）有限公司（伍德伊文达菲瑟在华机构）封三…………4．扬州普立特化工技术有限公司封底……………5．娄底辰州催化剂销售有限公司前插1…………6．河南安吉塑料机械有限公司前插2……………7．北京航天石化技术装备工程有限公司前插3…8．浙江宇丰机械有限公司前插4…………………9．郑州巴特熔体泵有限公司前插5………………10．郑州沃华机械有限公司前插6………………11．崴特泵业（上海）有限公司前插7……………12．江西二源化工有限责任公司前插8……………13．苏州中太制机有限公司前插9…………………14．吉铨精密机械（苏州）有限公司前插10………15．扬州英赛特化工技术有限公司前插11………16．扬州志成化工技术有限公司前插12…………17．常州能源设备总厂有限公司前插13…………18．扬州瑞邦化工技术有限公司前插14…………19．《聚酯工业》广告刊登启事后插1………………20．欧瑞康巴马格惠通（扬州）工程有限公司后插2…………………………………………21．温州金波阀门有限公司后插3…………………22．大连合成纤维研究设计院股份有限公司后插4 (1)5第1期牛常秋，等：熔体直纺上纺制多功能聚酯纤维的设备改造。