合成纖維具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能

1、合成纖維SFC2007No.12何正鋒（上海聯(lián)吉合纖有限公司，上海201419）世界聚酯纖維自60年代開發(fā)成功以來，大型化生產(chǎn)始終獨占鰲頭。由于聚酯纖維具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，至今仍是最受歡迎、發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的合成纖維品種。但是在最近幾年，由于中國大陸大批聚酯生產(chǎn)線肓目上馬，使大部分聚酯生產(chǎn)商處于虧損狀態(tài)，在2005年，更惡化為全行業(yè)虧損。在此背景下，我公司提出了“目標(biāo)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移”的戰(zhàn)略方針，并在廣大技術(shù)人員的努力下，在未增加設(shè)備的情況下，于2004年11月成功地在240td的半消光聚酯生產(chǎn)線上生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的全消光切片，創(chuàng)國內(nèi)大線生產(chǎn)全消光切片的先河。在此基礎(chǔ)上，于2005年9月在500td的

2、半消光生產(chǎn)線上成功開發(fā)了全消光切片，使我公司成為國內(nèi)最大的全消光切片供應(yīng)商。至今我公司已生產(chǎn)銷售全消光切片超過120kt，占國內(nèi)50的市場份額，取得了巨大的經(jīng)濟效益。據(jù)了解，國內(nèi)同行業(yè)一惠州發(fā)電機環(huán)保消音 東莞發(fā)電機降噪工程 深圳發(fā)電機隔音工程 般多用小裝置生產(chǎn)全消光切片，最大的生產(chǎn)線為30kta的連續(xù)線。所以從全消光生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量來講，我公司的全消光生產(chǎn)在國內(nèi)同行中處于領(lǐng)先地位。1工藝簡介1.1主要原輔料精對苯二甲酸（PTA），主要供應(yīng)商：揚子、日本三井物產(chǎn)、韓國三星、KPC、韓國泰光。纖維級乙二醇（EG），主要供應(yīng)商有：揚子、日本三井石化、加拿大UCC等。乙二醇銻，催化劑，主要供應(yīng)商：

3、大連巨星。二氧化鈦（TiO2），消光劑，主要供應(yīng)商：德國薩哈利本、河北惠爾信、上海千泰。1.2工藝流程（見）主要原輔料PTA、EG及催化劑定量送入漿料配制罐（1101），充分混合后由螺桿喂料泵送入酯化釜（1201），在一定條件下進行酯化反應(yīng)。酯化率達(dá)到規(guī)定值后轉(zhuǎn)入酯化釜（1202），在此酯化率進一步提高，并加入消光劑充分混合。然后，憑借壓差經(jīng)預(yù)縮聚（1203）進入預(yù)縮聚（1204），在真空狀態(tài)下進行預(yù)縮反應(yīng)。在預(yù)縮反應(yīng)進行到一定程度后，物料由輸送泵送入終縮聚釜（1205），在高真空下完成最終縮聚反應(yīng)。物料黏度達(dá)到要求指標(biāo)時，出料、過濾、鑄帶、切粒，部分熔體供短絲直紡。酯化、預(yù)縮產(chǎn)生的副產(chǎn)物（水

4、和乙二醇）經(jīng)工藝塔（1401）精餾后，EG回用，水經(jīng)污水處理站處理后排放，終縮聚的副產(chǎn)物EG直接回用。2生產(chǎn)過程中攻克的幾個難關(guān)作為聚酯生產(chǎn)過程中的一種重要助劑，TiO2具摘要：介紹了在大型半消光聚酯生產(chǎn)線上開發(fā)全消光切片的過程，通過對二氧化鈦配制系統(tǒng)、熔體過濾器、切粒系統(tǒng)、工藝塔的生產(chǎn)工藝及設(shè)備的調(diào)整，使半消光切片生產(chǎn)線滿足全消光生產(chǎn)的要求，并持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格的全消光切片。生產(chǎn)技術(shù)合成纖維SFC2007No.12圖1工藝流程簡圖圖2TiO2配制系統(tǒng)工藝流程生產(chǎn)技術(shù)TechniquesofManufacture有耐熱無毒、折射率高、消色率強、遮蓋率大、白度好、分散性好等優(yōu)點。它可以在用量很

5、少的情況下（0.3）即賦予纖維很高的光散射能力，并且纖維中TiO2含量不同可以使織物具有不同的風(fēng)格。全消光切片正是利用TiO2的此種特性，通過加大TiO2加入量對聚酯進行物理改性，使全消光纖維具備了光澤柔和、深染性好、織物懸垂性高、遮蔽性能強等特點，以滿足人們對高檔服裝的追求。在全消光切片生產(chǎn)前，我們對全消光和半消光切片生產(chǎn)進行了全面的分析，認(rèn)為兩種切片的主要差別在于消光劑的含量不同，半消光切片TiO2的質(zhì)量百分含量為（0.300.05），而全消光切片TiO2含量達(dá)到（2.500.05），為半消光的8倍多。根據(jù)車間十幾年的半消光切片生產(chǎn)經(jīng)驗分析，我們認(rèn)為最關(guān)鍵的瓶頸是TiO2配制系統(tǒng)、熔體過濾

6、器和切粒系統(tǒng)，其次是工藝塔。下面就這些問題的解決，一一加以簡述，而關(guān)于各反應(yīng)釜的工藝控制，由于全消光切片僅是對半消光切片進行了物理改性，而反應(yīng)機理并未改變，反應(yīng)控制基本相同，因此在本文中不另做特別敘述。2.1二氧化鈦配制系統(tǒng)正如上述，全消光切片中，TiO2含量為半消光的8倍多，而我公司TiO2配制系統(tǒng)是按半消光切片生產(chǎn)來設(shè)置的，因此TiO2的配制能力是全消光生產(chǎn)的一個最大瓶頸。我公司TiO2配制系統(tǒng)采用球磨離心工藝，其工藝流程如所示。每批1tTiO2和EG在“1104”中經(jīng)攪拌、分散配制成物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50的懸浮液。經(jīng)球磨機一次研磨后進入“1108”，再經(jīng)球磨機二次研磨后進入“1105”，然后

7、將懸浮液稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10，攪拌分散后經(jīng)離心機離心打入“1106”，靜放10h后用氮氣壓入“1107”，經(jīng)齒輪泵計量打入“1202”。合成纖維SFC2007No.12各工序所需時間如表1所示。表1各工序耗時從表1看出：按常規(guī)配料工藝，最大的配制速度是在一批料二次球磨時“1104”開始配料、打漿，二次球磨結(jié)束后，離心機馬上開始工作，同時下一批料的一次球磨馬上開始，以這種最緊湊的方式進行配制的話，每天的TiO2配制能力為2.4t.而生產(chǎn)全消光切片，按240td產(chǎn)量計算的話，每天需要TiO2的量為6t.配制能力只有需要量的40，缺口是很大的。因此，要生產(chǎn)全消光切片必須調(diào)整TiO2配制工藝。我們對配

8、制系統(tǒng)的各個設(shè)備進行分析，表2是每個設(shè)備的容積及工作能力。表2設(shè)備容積及工作能力在分析的基礎(chǔ)上，我們將配制工藝作了如下調(diào)整：每批2tTiO2和EG在“1104”中攪拌、分散配制成物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55的懸浮液（懸浮液體積為2m3），經(jīng)球磨機球磨后進入“1105”，用EG稀釋為25的懸浮液（懸浮液體積為6m3），經(jīng)離心機離心后進入“1106”靜放，最后用氮氣壓入“1107”，經(jīng)齒輪泵計量打入“1202”。從表3看出：由于“1105”中有一個稀釋過程，所以“1105”不能在進料的同時進行出料，這樣會引起濃度不均，換句話說不能同時進行球磨和離心。因此最有效的配制方法是：一批料在離心時，下一批料在“110

9、4”里打漿，待離心結(jié)束后，馬上啟動球磨機進行球磨，在球磨的同時，離心機進行剝離。這樣的話，每批料耗時為8.2h，每天TiO2的配制能力為5.9t，可基本滿足需求。表3工藝調(diào)整后各工序耗時在試生產(chǎn)運行中，我們發(fā)現(xiàn)以新工藝配制TiO2時存在如下問題：（1）在“1104”打漿2h后，仍有塊狀TiO2存在；（2）離心機運行穩(wěn)定性沒有以前好；（3）離心機剝離比較困難；（4）“1106”“1107”管路上的懸浮液過濾器更換頻率大大增加；（5）計量泵有時會出現(xiàn)出料不暢現(xiàn)象，影響計量。對上述問題我們進行了分析，并采取了如下幾個措施。（1）對于第一個問題，我們認(rèn)為影響分散的主要因素一般有三種：分散器形式；懸浮液

10、的濃度；分散的時間。而在這三種因素中，、未有變化；而對于應(yīng)該也不是關(guān)鍵因素，因為從經(jīng)驗分析，懸浮液濃度越高，外力與TiO2粒子之間以及TiO2粒子之間接觸的機會越多，分散效果也越好。但當(dāng)TiO2懸浮液濃度超過55后，球磨不好控制，因此我們認(rèn)為，引起分散效果不好的主要原因有可能是懸浮液的數(shù)量增加了近一倍。后來我們采取了先將懸浮液配成了70的濃度，攪拌1h，然后再稀釋成55的濃度攪拌1h，結(jié)果效果良好，這樣既避免了球磨機不好控制的后果，又解決了分散不好的問題。（2）對于離心機運行不穩(wěn)定的問題，我們認(rèn)為主要原因是由于懸浮液中二次球磨改為一次球磨，使球磨效果下降引起的。影響球磨效果的主要因素有：懸浮液

11、喂料速度；懸浮液質(zhì)量分?jǐn)?shù)；球磨珠充填量；球磨珠大小。對于懸浮液喂料速度，我們經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)有一最佳狀態(tài)，表4是不同喂料速度下，55懸浮液的過濾量（1mm過濾網(wǎng)抽真空狀態(tài)下）。表4喂入泵轉(zhuǎn)速與過濾量的關(guān)系因此，我們將喂入泵的轉(zhuǎn)速調(diào)高至60rmin的速度，一方面可增加球磨效果；另一方面，使球磨時間降至4h左右，TiO2配制能力上升至7.2t.球磨珠的充填量越多，球磨效果越好。但我們每次的充填量為62kg，在此充填量下，球磨機運行電流投料打漿h一次球磨h二次球磨h離心機工作時間離心h剝離合成纖維SFC2007No.12已較高，因此不能再增加了。關(guān)于懸浮液濃度，我們認(rèn)為在4555范圍內(nèi)比較恰當(dāng)，所以也未作

12、調(diào)整。另外，我們對球磨珠的大小作了調(diào)整。供應(yīng)商認(rèn)為，球磨后的TiO2粒徑為球磨珠直徑的1，因此球磨珠越小，球磨效果越好。但我們考慮到球磨珠太細(xì)，穿過珠磨機出口柵板的量也越多，不僅浪費球磨珠，而且也給離心機帶來負(fù)擔(dān)。因此我們選用了0.8mm的球磨珠。經(jīng)過上面兩項調(diào)整后，離心機的工作狀態(tài)大為改觀。（3）對于離心機剝離比較困難的問題，我們認(rèn)為主要是由于每批TiO2由1t改為2t，殘渣比較多，使離心后留在離心機內(nèi)的濾餅厚而且硬的緣故。離心機的一般工藝是離心后馬上進行剝離，我們將它改為離心后用EG浸泡離心機2h后再剝離，結(jié)果，剝離時難度要小很多。（4）“1106”“1107”管路上懸浮液過濾器在采取了上

13、述三項措施后，更換頻率大為降低，但仍然比平常狀態(tài)要高，這主要是由于懸浮液濃度由10變?yōu)?5引起的。我們將過濾器精度由1m改為3m.另外“1106”由底部出料改為側(cè)面出料，并每批排掉40kg左右的懸浮液重新球磨。經(jīng)此處理后更換頻率恢復(fù)至正常水平。（5）同樣的，對于計量泵有時會出現(xiàn)出料不暢現(xiàn)象，我們認(rèn)為也是因為懸浮液濃度提高引起的，因此也將“1107”出料由底部改為側(cè)面出料，并定期由底部排放一定量懸浮液重新球磨。經(jīng)此措施后，計量泵出料不暢現(xiàn)象不再出現(xiàn)。在經(jīng)過上述工藝改進及優(yōu)化后，TiO2配制系統(tǒng)不僅配制能力上升至7.2td，而且能穩(wěn)定地運行，從而滿足了全消光切片生產(chǎn)的要求。2.2熔體過濾器熔體過濾

14、器主要起去除聚酯熔體雜質(zhì)的作用（雜質(zhì)主要來自于原料內(nèi)的雜質(zhì)、反應(yīng)釜內(nèi)的結(jié)焦物、TiO2凝聚形成的凝聚粒子以及投料時混入的雜物等），如果熔體過濾器過濾效果不好的話，會引起后道紡絲組件壓力上升快、毛絲斷頭明顯增加的后果。我公司生產(chǎn)線上共有兩道熔體過濾器，分別為預(yù)過濾器和終過濾器。其中預(yù)過濾器位于反應(yīng)器“1204”出料泵后，它是由兩個過濾器以串聯(lián)形式工作，精度為20m.終過濾器在反應(yīng)器“1205”出料泵后，精度為15m.在進行半消光切片生產(chǎn)時，預(yù)過濾器的前一個過濾器更換周期為15d，后一個為30d，而終過濾器更換周期為60d.在全消光切片生產(chǎn)前，我們預(yù)計由于全消光熔體中TiO2含量為半消光的8倍多，

15、因此TiO2粒子之間的碰撞加劇，容易發(fā)生二次凝聚，形成凝聚粒子，使熔體過濾器的使用周期縮短。在試生產(chǎn)時，熔體過濾器使用壽命果然如預(yù)料的一樣，使用周期大大縮短，更換周期分別為1.5d、5d、20d.如此頻繁的過濾器更換不僅增加了勞動強度，使生產(chǎn)控制難度加大，而且由于排廢量增加使原料單耗增加。針對此種現(xiàn)象，我們采取了如下措施。（1）優(yōu)化了TiO2配制工藝（在2.1節(jié)中已有闡述，此處不再重復(fù)）。（2）進入反應(yīng)器“1202”的TiO2噴嘴的冷卻介質(zhì)由冷卻水改為冷凍水。此舉主要減少TiO2懸浮液進入“1202”時由于EG蒸發(fā)而使TiO2凝聚的現(xiàn)象。（3）將各反應(yīng)釜的反應(yīng)時間適當(dāng)縮短，減少TiO2在高溫下

16、的停留時間（見表5）。表5各反應(yīng)釜停留時間和各有關(guān)參數(shù)的調(diào)整（4）縮小濾芯的支撐桿，使濾芯面積由原來的27m2增加至37m2。經(jīng)過上述措施后，預(yù)過濾器一、二級濾芯的使用周期分別變?yōu)?d和10d，終過濾器使用壽命達(dá)到45d，大大緩解了全消光切片生產(chǎn)時過濾器頻繁切換的壓力。2.3切粒系統(tǒng)我公司切粒系統(tǒng)熔體自終縮釜經(jīng)出料泵至切粒機，在切粒機上先有鑄帶頭變成帶狀，經(jīng)溢流水、噴淋水冷卻后，由引料棍牽引入切割室，切成粒子后由輸送水冷卻并輸送至干燥機，干燥后經(jīng)振動篩進入中間倉，然后風(fēng)送至料倉。在全消光切片試生產(chǎn)階段，我們認(rèn)為TiO2硬度高，對切粒刀的使用壽命有較大影響，因此預(yù)先提高了噴淋水和溢流水的水溫，使

17、聚酯帶條進入切設(shè)備位號停留時間調(diào)整前調(diào)整后調(diào)整前調(diào)整后調(diào)整前調(diào)整后“1202”割室時硬度降低，從而延長切粒刀使用壽命。但結(jié)果出乎我們預(yù)料的是，切粒刀在生產(chǎn)半消光切片時，使用周期為90d（240td負(fù)荷下），而在同樣負(fù)荷下，在生產(chǎn)全消光時使用周期僅為3d.我們對此情況分析后認(rèn)為，主要由于全消光熔體TiO2含量高，硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于半消光熔體，平常使用的SL03刀硬度不夠，因此僅靠調(diào)節(jié)工藝參數(shù)還達(dá)不到理想狀態(tài)。所以我們選用了硬度更高的CE08陶瓷刀，在試用階段發(fā)覺效果并不好，切出來的切片毛刺現(xiàn)象較嚴(yán)重。這主要是由于陶瓷刀刀口不鋒利，它主要適合于切硬度高，并且脆性的物質(zhì)。因此我們將三股水水溫由28降至24

18、，以增加進入切割室的聚酯帶條脆性，并且將動定刀的間隙由原來的3040m縮小為2025m.經(jīng)此調(diào)整后，陶瓷動刀所切粒子的毛刺現(xiàn)象消失，而它的使用周期超過了30d，大大超過了SL03刀。在全消光切片生產(chǎn)時，切粒系統(tǒng)除了刀的使用周期問題外，脫鹽水循環(huán)系統(tǒng)問題也較為突出。主要是由于全消光熔體切粒時粉末較多，嚴(yán)重影響了水質(zhì)，使三股水濾網(wǎng)堵塞加劇，從而使切粒機無法穩(wěn)定運行。針對此問題，我們采取了如下措施，大大緩解了濾網(wǎng)的堵塞問題：（1）增加脫鹽水槽上非織布的移動頻率；（2）增加了脫鹽水槽新鮮脫鹽水的補加量；（3）適當(dāng)增加了溢流水的進水口間隙；（4）將噴淋水的噴淋由絲口式改為卡口式，使噴淋頭更易于拆卸，便于在不停機情況下更換被堵塞的噴淋頭。2.4工藝塔在生產(chǎn)全