任務(wù)6 滌綸短纖的后加工

主講人：陳曉玲滌綸短纖的后加工目錄CONTENT后加工工藝流程第一章后加工工藝控制第二章第三章后加工目的1后加工目的初生纖維取向度和結(jié)晶度很低，甚至是無定形的，不具有紡織加工性能，使用價值低，且強度也低，伸長率大，尺寸穩(wěn)定性差，抱合性不佳。后加工拉伸：能使卷曲的大分子伸直，并沿著纖維軸向整齊排列，使分子間的作用力增強，同時產(chǎn)生部分結(jié)晶，從而促使纖維結(jié)構(gòu)緊密、強度提高、伸長減少。熱處理：一方面使纖維凍結(jié)的內(nèi)應(yīng)力消除，降低纖維收縮率；另一方面提高纖維的結(jié)晶度并使晶體取向，這樣便能得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的纖維，改善服用性能，從而使其具有良好的使用價值；卷曲：可提高纖維摩擦系數(shù)、彈性、手感和保暖性能等；切斷：可滿足工藝長度的要求。后加工的拉伸是為了提高纖維強度；熱定型是為了穩(wěn)定纖維結(jié)構(gòu);卷曲是為了增強纖維間的抱合力。后加工就是把前紡工序中的卷繞絲通過拉伸、卷曲、熱處理和切斷等工序，使纖維.結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)發(fā)生改變，從而具有良好的物理性能，以滿足紡織加工的需要。2后加工流程聚酯短纖維后加工主要由集束、拉伸、定型、卷曲、上油、切斷和打包等工序組成。目前我國典型的聚酯短纖維工藝流程如下:1-集東架；2一八輥導(dǎo)絲機；3一導(dǎo)絲架；4-道七輥；5-油劑浴加熱器；6-二道七輥；7-熱水或過熱蒸汽加熱器；8-三道七輥；9-緊張熱定型機；10-油冷卻槽；11-四道七輥；12-重疊架；13-輥牽引機；14-張力架；15-卷曲機；16-皮帶輸送機；17-松弛熱定型機；18-捕結(jié)器；19-牽引機；20-切斷機；21-打包機3后加工工藝控制(一)拉伸工藝控制拉伸是通過外界機械的強制作用，迫使初生纖維在一定的溫度下產(chǎn)生單軸形變的過程。通過拉伸使纖維的結(jié)構(gòu)單元獲得穩(wěn)定的取向結(jié)構(gòu)，從而達到提高成品纖維強度的目的。拉伸是化學(xué)纖維制造中必不可少的工序，常被稱為化學(xué)纖維的第二階段，或稱二次成型。高速紡絲由于紡速高達4000m/min，甚至6000m/min以上，在克服氣流對絲條摩擦阻力的同時，絲條已經(jīng)受到了充分的拉伸，可以省去后拉伸工序，而直接用于變形絲加工，或可使紡絲、拉伸、變形三道工序連續(xù)進行。干拉伸（空氣浴）拉伸時初生纖維處于空氣保衛(wèi)之中，纖維與空氣介質(zhì)及加熱體之間有熱量傳遞。分為室溫拉伸和熱拉伸，熱拉伸加熱方式有熱盤、熱板和熱想加熱。蒸汽浴拉伸蒸汽浴拉伸拉伸時以飽和水蒸氣(或過熱水蒸氣)為介質(zhì)，包圍被拉伸的纖維，由于加熱和水分子的增塑作用，使纖維的拉伸應(yīng)力有較大的下降。濕拉伸纖維被液體介質(zhì)(水、油劑浴或溶劑與沉淀劑的混合液)所包圍，不但有熱量傳遞，也可能發(fā)生傳質(zhì)過程，甚至化學(xué)反應(yīng)。濕拉伸分為兩種方式:液浴法和噴淋法。以普通纖維為例，其工藝流程如下所示:上油→八輥導(dǎo)絲機→一道七輥+油水浴槽→二道七輥→過熱蒸汽箱→三道七輥聚酯短纖維的質(zhì)量除了主要取決于拉伸工藝和運轉(zhuǎn)操作外，拉伸設(shè)備的性能也是很重要的因素。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的聚酯短纖維，拉伸工序的設(shè)備應(yīng)具備以下的性能：能夠均勻地供給未拉伸絲，并給予均勻拉伸；運轉(zhuǎn)操作方便，控制容易，運轉(zhuǎn)性能良好；運轉(zhuǎn)費用低，生產(chǎn)能力大；要有安全保護措施，如繞輥檢測等。3后加工工藝控制上油的目的是為了補充油劑，因為在存放過程中，有部分油劑蒸發(fā)。它是為了使油的濃度不變而進行的油劑循環(huán)。分絲架的作用是為了把纖維分成片狀。導(dǎo)絲輥的作用是給纖維一定的張力，均勻喂人拉伸輥。第一道七輥與導(dǎo)絲機速比為1.0202~-1.0408，如1.03063后加工工藝控制拉伸輥按單機輥數(shù)不同可分為五輥拉伸機和七輥拉伸機，目前以七輥拉伸機最為普遍。第一道拉伸機里有一個冷卻輥，第二道拉伸機里的第一個輥上有毛刷，來清理廢絲，第三道拉伸機上裝有導(dǎo)絲板。為了減少打滑現(xiàn)象，導(dǎo)絲輥上一般還裝有橡膠壓輥。油水浴槽的目的是加熱絲條，所用設(shè)備與上油槽一樣。只是油水浴槽油循環(huán)的作用是保持溫度相同，而上油槽油循環(huán)的作用是保持油的濃度不變。過熱蒸汽箱過熱蒸汽箱的作用是進一步加熱絲條，過熱蒸汽箱的管尺上有小孔，蒸汽不直接噴向絲束，這樣就能保證溫度的均勻。3后加工工藝控制（1）拉伸溫度拉伸溫度與介質(zhì)對拉伸點的控制有較大的影響，隨著拉伸溫度的提高，絲條的屈服應(yīng)力和拉伸應(yīng)力減小，有利于拉伸。拉伸屈服應(yīng)力隨溫度升高而下降，且在高聚物的玻璃化溫度以上時下降尤為明顯。在拉伸溫度低于Tg時，拉伸性能不高，甚至不能正常操作，因此第一級拉伸溫度一般控制在Tg以上，但不應(yīng)過高地超過Tg，以防止發(fā)生流動變形，實際控制在70~90℃之間最好。當(dāng)纖維經(jīng)過第一級拉伸后，已有一定程度的取向，結(jié)晶度也有所提高，Tg也隨之提高。進行第二級拉伸時，就必須采取更高的拉伸溫度，目前某些工廠中采用過熱蒸汽加熱，溫度控制在150(棉型)~180°C(毛型)之間，使絲束表面溫度達到95~100°C。2.拉伸速度在二級拉伸工藝中，絲束的拉伸是通過三臺拉伸機來完成的。目前滌綸短纖維生產(chǎn)中拉伸時絲束喂入速度V一般為30~45m/min，出絲速度的(一般為三道七輥拉伸機的線速度)為140~180m/min，也有達到280m/min，如儀征化纖。3.拉伸倍數(shù)拉伸倍數(shù)與成品絲強度要求、原絲質(zhì)量以及紡絲速度等因素有關(guān)。對于高強低伸型成品絲，拉伸倍數(shù)要求大，而對于低強高伸型成品絲，拉伸倍數(shù)則應(yīng)小些；從紡速上講，紡速越快，拉伸倍數(shù)越小，紡速每增加100m/min，拉伸倍數(shù)則下降0.1%。如常規(guī)紡速為1000m/min,則后拉伸倍數(shù)為3~4倍；高紡速為3200m/min,則后拉伸倍數(shù)為1.8倍；超高速紡紡速為6000m/min則后拉伸倍數(shù)為1倍，即不需要后拉伸。因此，正確地設(shè)定拉伸倍數(shù)，是保證拉伸絲質(zhì)量和拉伸進程能否順利進行的關(guān)鍵。3后加工工藝控制采用二級拉伸工藝時，在總拉伸倍數(shù)基本不變的情況下，隨著一級拉伸倍數(shù)的增加，二級拉伸倍數(shù)縮小，纖維的斷裂強度有所提高，伸長率與沸水收縮率也隨之下降；當(dāng)一級拉伸倍數(shù)提高到某一定值時，即占總拉伸倍數(shù)的90%時，再繼續(xù)提高，則纖維性能變差，表現(xiàn)為斷裂強度下降，伸長率和沸水收縮率上升。目前生產(chǎn)中當(dāng)總拉伸倍數(shù)為4.0~4.4倍時，第一級拉伸倍數(shù)控制在總拉伸倍數(shù)的85%為好。4.拉伸介質(zhì)的選用拉伸是在傳熱物質(zhì)中進行的，該傳熱物質(zhì)稱為拉伸介質(zhì)。滌綸短纖維后加工過程中，拉伸介質(zhì)為熱水(油浴)或蒸汽。拉伸介質(zhì)的作用主要有兩方面，一是起導(dǎo)熱作用，快速而均勻地加熱絲束，并帶走拉伸產(chǎn)生的熱量；二是起膨潤增塑的作用，降低拉伸應(yīng)力，改善拉伸性能。水對纖維有增塑作用，且加熱均勻，又能很好地吸收拉伸放出的熱量，用于第一級拉伸的較多。第二級拉伸由于溫度要求高，而水溫一般只能控制在90C左右，又由于拉伸速度比第一級更快，水容易被帶出、飛濺。因此，第二級拉伸介質(zhì)大多用蒸汽。3后加工工藝控制（二）卷曲工藝控制化學(xué)纖維的卷曲可以分為三種類型：化學(xué)卷曲、物理卷曲及機械卷曲?；瘜W(xué)卷曲：是在紡絲中形成卷曲的一種方法，其原理是利用特殊的紡絲成型條件造成纖維截面的不對稱性而獲得卷曲。（成本高、污染嚴重）物理卷曲：改變分子間的作用力來處理已紡織的纖維而造成卷曲。如滌綸并列型復(fù)合纖維，由于兩種聚合物的收縮性不同，故在熱處理前后兩側(cè)內(nèi)應(yīng)力不同，形成卷曲。機械卷曲：施加機械力使已紡制的纖維形成卷曲。填塞箱式卷曲的效果顯著，而被廣泛應(yīng)用。3后加工工藝控制生產(chǎn)中，用于表征纖維的卷曲性能的主要是卷曲數(shù)和卷曲度以及卷曲回復(fù)率。卷曲數(shù)是指一定長度(25mm或1cm)的纖維上波紋的數(shù)目，一般化學(xué)纖維的卷曲一峰數(shù)為4~6個/cm。(三)熱定型工藝控制熱定型可以在張力作用下進行，也可以在無張力作用下進行。根據(jù)張力的大小，纖維熱定型時可以完全不發(fā)生收縮或部分發(fā)生收縮。1.根據(jù)熱定型時纖維的收縮狀態(tài)區(qū)分若根據(jù)熱定型時纖維的收縮狀態(tài)來區(qū)分，則有下列四種熱定型方式:(1)定張力熱定型。熱定型時張力恒定，纖維不收縮，而略有伸長(如1%左右)。(2)定長熱定型。熱定型時纖維既不收縮，也不伸長，對纖維所施加的張力則是遞減的。以上兩種方式統(tǒng)稱為無收縮熱定型，或緊張熱定型。(3)部分收縮熱定型。也可稱控制收縮熱定型，通過調(diào)節(jié)輥簡速度，纖維在定型中有一定的收縮。(4)自由收縮熱定型。也可稱松弛熱定型，纖維處于松弛狀態(tài)。3后加工工藝控制2.根據(jù)熱定型時所在介質(zhì)或加熱方式區(qū)分若按熱定型時所在介質(zhì)或加熱方式來區(qū)分，則有以下幾種方式：干熱空氣定型、接觸加熱定型、水蒸氣濕熱定型、浴液(水、甘油等)定型等。3.根據(jù)使用效果區(qū)分若根據(jù)使用效果分，則有以下幾種方式:(1)暫時熱定型。在纖維使用過程中，稍經(jīng)濕熱和機械作用，定型效果就會消失；(2)永久熱定型。在纖維使用過程中，稍經(jīng)濕熱和機械作用，定型效果不會消失。3后加工工藝控制(1)干燥溫度。因在干燥區(qū)采用的是熱風(fēng)干燥，即利用熱空氣使絲束中的水分汽化而干燥，故干燥區(qū)溫度必須設(shè)定在100°C以上。干燥溫度的設(shè)定還必須考慮到油劑的耐熱性不超過定型溫度，因此松弛熱定型干燥區(qū)的溫度為110℃為宜。(2)熱定型溫度。松弛熱定型溫度是決定成品纖維質(zhì)量的重要因素之一，熱定型溫度與纖維卷曲度、沸水收縮率密切相關(guān)。纖維的卷曲度和定型溫度相互制約，熱定型溫度在100~160℃范圍內(nèi)，卷曲度隨著定型溫度升高而減小，且纖維強度下降，伸長率增大，染色性也差，甚至引起油劑的揮發(fā)，影響纖維的紡織加工性能，因此，定型溫度不宜太高，約在115~125℃之間。(3)冷卻溫度。絲束冷卻溫度在40~50°C以下即可。絲束若不能充分冷卻，則在輸送過程中產(chǎn)生靜電效應(yīng)，影響切斷的正常運轉(zhuǎn)。(4)松弛熱定型時間。10~30min3后加工工藝控制（四）切斷工藝控制作為紡織纖維來說，滌綸短纖維根據(jù)不同纖維或織物的要求，有不同的切斷長度。棉型纖維用于和棉花混紡，其切斷長度要求為38mm；中長纖維用于和黏膠、腈綸等其他化學(xué)纖維混紡，其切斷長度要求為51~76mm；毛型纖維用于和羊毛混紡，其切斷長度要求為70~110mm。（五）打包工藝控制打包(Packing)是滌綸短纖維生產(chǎn)的最后一道工序，即把纖維打成一定重量的包，以便入庫、出廠。打包工序所進行的各個過程對纖維的物理化學(xué)性質(zhì)無任何影響，是一個單純的機械加工過程。切斷后的滌綸短纖維由于自重而落人打包機