粗旦涤纶POY侧吹风纺丝生产线的设备改造及工艺调整

我公司2001年投产一条连续法聚酯生产线，长丝配套为7条POY生产线，单丝纤度均在1.5 dtex以上。在前几年市场对粗旦丝需求大的情况下，取得了较好的经济效益。但随着市场对织物风格、手感、吸湿透气性能的要求越来越高，细旦丝就正好适应这一发展趋势，所以对细旦大股丝的需求日益增加，纺制纤度较粗的长丝品种，已不具有竞争力。因此，我公司为适应市场变化，对北京中丽化纤机械有限公司的侧吹风纺丝线(简称L12)进行了环吹风改造，成功开发出0.8dpf的细旦涤纶POY(134dtex/144f)，丝条质量稳定，断头少、消耗低。在此后DTY加工中，张力均匀、染色性能好，满足了后纺加工的需要。本文根据我公司的改造实践，介绍没备的技术改造和0.8dpf POY的纺丝工艺。

1、设备现状及测试仪器和原料
纺丝机，北京中丽化纤机械有限公司生产，2位/箱体，型号KU746L-7400，容积0.42 m3；卷绕机，Toray Engineering Co.Ltd产，型号Tw716/8-40-RBD，卷绕头机械速度2500~4000m/min。
条干仪，USTERR TESTER4(瑞士制)；强伸仪，USTERR TENSPORAPID3(瑞士制)；缕纱测长机，YG086C型(常州市第二纺织机械厂)。
从聚合输送来的半消光PET、熔体，特性黏度为0.640～0.645 dL/g，熔点261~262℃。
2、设备改造
1、冷却吹风方式由侧吹风改造为环吹风
侧吹风冷却生产的0.8 dpf细旦POY产品，表现为在后纺加工中张力不稳定，C级切断多，纺丝过程中的自然断头多。同时因为侧吹风生产的0.8 dpf POY细旦丝条干大，在后纺加工中的染色疵点多，是制约面料难以高档化、产品附加值上不去的重要因素。尽管在侧吹风丝室中增加了一些辅助设备，如层流板、风筒等，但因侧吹风是共用一个丝室，始终未解决不同锭之间冷却风的相互干扰问题。另外就是纽旦丝根数多、单丝细，相比粗旦丝来说，比表面积大，因此丝条冷却成形时，需要的风速、风量较小，外界环境风也会对丝室的侧吹风气流造成不同程度的干扰，致使侧吹风冷却方式纺制的细旦丝品质达不到一个理想的要求。环吹风纺丝技术日趋成熟，POY产品在后加工中的优点日益突显出来，DTY加工张力稳定，染色均匀，定重率高。我公司根据市场的需求，及时进行纺丝线的改造，将冷却吹风方式由侧吹风改为环吹风，以适应不断变化的市场。
2、空调改造
我公司L12生产线配置的是金陵空调，因为当初设计是纺常规粗旦产品，风量选择为：侧吹风13×10的4次方 m3/h，环境风6×10的4次方m3/h。侧吹风改为EVO环吹风后，因品种结构发生了大的变化，主要生产134 dtex/144f POY，因此丝条冷却成形需要的风量只为侧吹风的三分之一。为了降低能源消耗，对空调侧吹风和环境风进行了改造。侧吹风的改造为在满足环吹工艺要求的情况下对送风机及所配电机、变频器重新选型，使改造后冷却风的风量为5×10的4次方m3/h，送风余压为(600±10)Pa。环境风的改造是在保持风量不变的情况下，进行风管的改造，使一条环境风机的风量供给多条线的环境使用，达到了较小的投入就解决了环境风过剩的问题。
侧吹改环吹后，虽然冷却风的使用量减少了，但对冷却风的要求提高了。因此对原初效、中效空调过滤进行了升级改造，提高了过滤精度等级。同时为了稳定环吹风速，减少空调风压波动对细旦丝品质的影响，通过提高空调过滤袋的过滤等缓，将空调风压提高到了(600±10)Pa(原常规丝空调风压为450Pa)，达到了稳定细旦丝内在品质的作用。
L12线原纺丝楼层未配置环境风，在纺粗旦丝时，因产品规格较粗，侧吹风速较大，冷却丝条后溢出风窗的风，使L12线纺丝现场环境温度保持在30℃左右，能满足现场操作员工作业的需要。但设备改造后，因冷却细旦丝的环吹风量很小，且溢出风窗的风也很少，同时纺丝间有大量的余热放出，致使纺丝环境温度达42℃。不利于员工的生产操作和身体键康。因此，我们在纺丝层顶部吊置环境送风管，使纺丝环境风温度降到了33℃，满足了生产的需要。
3、油剂管道的改造
L12生产线改造后纺制dpf约0.8的纲旦POY，细旦丝的比表面积大，纤维与纤维、纤维与金属的摩擦因数加大，因此纺细旦丝时油剂的选择非常重要。L12线改造前使用的是竹本F-2169油剂。改造后纺细旦丝，对油剂的渗透性、抗静电性、平滑性有更高的要求，因此纺丝油剂改成了适合细旦丝要求的F-2597，以减小细旦丝运行过程中与丝路上各部件的摩擦，减少毛丝，改善细旦丝在后加工中的退绕性。为了防止细旦丝油剂与常规品种油剂相混，对L12线细旦丝的纺丝供油管进行了单独供油改造。
4、热媒及熔体管道的改造
L12线的原熔体及热媒管道为中国纺织设计院设计，18个位面对面，生产品种设计为111~222dtex。管道设汁的熔体停留时间约为15 min。改造为纺细旦丝后停留时间约为27min。熔体在静道中停留时间的延长，使之在管道中的降解随之增大，对细旦丝的正常纺丝造成了较大的影响。为此对L12线的热媒管道进行了改造。原设计为一个汽化炉同时供给箱体和管道加热。这种设计已不适应纺制细旦丝的要求，为此，将箱体和管道的供热分隔开来，增加汽化炉单独对管道进行供热。这样方便了管道温度和纺丝箱体温度的单独调节。
因熔体在管道中的流动过程基本上是层流传送，而且供热热媒与管道中的熔体存在着温差，因此不同断面上的熔体温度分布有差异。静态混合器具有很高的传热系数和对流动熔体的充分混合作用，因此我们在每个箱体入口处增加静态混合器，很好地解决了进入箱体中熔体的均匀性。
5、组件的改造
喷丝组件在涤纶纺丝过程中的作用至关重要，对纺细旦丝而言更是关键，是细旦丝品质的保证。L12线改造过程中因纺丝箱体保持了原始的状态，所以组件的外部尺寸没有变化，以保持箱体与组件之间的连接不受影响。但是纺细旦丝又区别于常规丝的生产，纺制细旦丝泵供量小，组件腔体的压力不易建立，组件压力偏低，致使细旦丝的生产非常困难。故对组件的滤材进行了改造，除将海砂更换成过滤效果和使熔体温度均匀性更好的金属砂外，增加金属无纺布层来进一步达到建立组件压力，提高熔体在组件中的温度均匀性，改善组件中的熔体流动性，以提高细旦丝可纺性的目的。另外细旦丝的直径在7.2～11.5μm的范围内，通过增加金属无纺布层，同时达到了提高组件过滤效果，增加了细旦丝可纺性。
6、网络器的改造
L12线卷绕部分的网络配置中只有预网络，主要起匀油的作用。东丽TW716卷绕机在纺常规品种时底层丝退绕就不太理想，改为纺细旦丝后，因细旦丝摩擦因数大，退绕更加困难。为了改善细旦POY在后加工中的退绕性能，增加二网络就非常有必要。二网络能增加细旦POY的网络点数量和抱合性，可很好地改善POY的退绕性。实践证明，增加二网络后底层过尾有很大提高，后纺正常，生产过程中的断丝明显减少，能提高DTY定重率约8％～10％。
3、设备改造后的纺丝生产
1、工艺流程
聚合PET熔体→熔体输送泵→熔体过滤器→纺丝增压泵→熔体冷却器→计量泵→组件→EVO环吹冷却→上油→预网络→导丝盘→主网络→卷绕成型。
2、POY生产工艺参数的选择
1、纺丝速度
从后纺的可加工性和纺丝产量综合考虑，我们选择纺丝速度为2600～2800m/min，可生产出满足后加工要求的内在质量稳定的细旦POY产品。
2、纺丝温度
改造后的生产线中，管道部分与箱体部分已分隔开来，所以箱体温度控制在290-298℃之间，以改善熔体通过喷丝孔时的流动性能，延缓熔体的冷却以及保持较高的喷丝板面温度。
3、管道温度
设备改造生产134dtex/144f品种后，熔体细流在管道中的停留时间明显延长。为控制熔体黏度降在0.025 dL/g范围内，选择管道温度在285～295℃之间是适宜的。
4、组件压力
细旦丝纺丝过程中增加过滤精度，会使组件压力提高，熔体流过过滤层时产生的压力降，将机械能转化成热能，均匀提高了组件中熔体的温度，改善了熔体在组件中的流动性，利于细旦丝的正常纺丝。故选组件压力在15～17MPa间。
3、POY物理指标及产品生产状况指标
经过改造后的纺丝设备生产134dtex/144f品种的各项指标达到了国标的要求，尤其是条干值较小且均匀，提高了后纺DTY加工的张力均匀性和染色均匀性。POY物理指标如表1所示。
L12生产线改造生产134dtex/144f及其DTY后，统计生产状况(表2)结果表明，各项指标均达到了较高的水平，尤其纺丝过程中的断头少，达到了预期的改造目的。

134dtex/144f POY后纺加工83dtex/144fDTY过程中（FK6-1000型巴马格加弹机)，整机张力均匀，达到了较好的水平。
4、结语
(1)在箱体入口增设静态混合器，提高了熔体的均匀性，为细旦丝的成功纺丝提供了保证。
(2)充分考虑了细旦丝的生产特性，并据此对热媒管道进行了重新设计和改造，使熔体输送温度、纺丝温度参数可分别合理调整。
(3)工艺参数优化选择，确保了134dtex/144f生产中毛丝、断头少，P0Y定重率高，DTY加工性能达到了较高的水平。
(4)设备改造后，生产线晶种结构改变，生产细旦丝的效益得到了大幅提升。