聚酯纤维doc解析.pptx

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1、第一节第一节 概述概述聚酯聚酯(PET)纤维纤维是由大分子链中的各链节是由大分子链中的各链节通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，英文缩写英文缩写PET。我国将聚对苯二甲酸乙二酯含。我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于量大于85以上的纤维简称为以上的纤维简称为涤纶涤纶。第1页/共89页聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的 一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用原 料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所有品种均 有一个共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酯 基“COO”相联，所以把这类缩聚物通称

2、为聚酯。以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶，是三大合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维，也是到目前为止发展速度最快、产量最高的合成纤维品种。第2页/共89页品种2009年2012 年2013 年化纤总量2726.063820.144121.94合成纤维2494.053486.763731.53涤纶2204.393132.643340.64短纤维789.17939.80948.74长丝1415.222192.862391.90近年全国化纤产量情况 从分省市产量统计看：浙江产量居全国之首。第二到第五位依次是江苏、福建、四川、广东，而上海、山东、河南传统聚酯涤纶大省分居六、七、八位。第3

3、页/共89页早年合成的聚酯大多为脂肪族化合物，不具有纺织纤维的使用价值。1941年，英国人用对苯二甲酸（DMT）和乙二醇（EG）合成了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。1953年，美国首先建厂生产PET纤维，其是大品种合成纤维中发展较晚的一种。近年研发的新聚酯纤维，如聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）纤维，聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）纤维，具有超高强度、高模量的全芳香族聚酯纤维。第4页/共89页聚酯纤维聚酯纤维(涤纶涤纶)的结构和性能的结构和性能一、基本组成一、基本组成 涤涤纶纶的的基基本本组组成成物物质质是是聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二酯酯，分子结构如下：分子结构如下：第5页/共89页3）分子中不

4、含亲水基团，极性小，属疏水性纤维，吸湿性差。结构特点：结构特点：1）是含有苯环的线形大分子，没有大的支链，所有苯环几乎处于一个平面上，因此大分子易于平行排列，有较好的结晶倾向。2）分子中 刚性较大，PET熔点较高；CH2CH2具有柔性，分子链易折叠。第6页/共89页二、涤纶纤维的形态结构 用熔纺法制得的涤纶纤维，在光学显微镜中观察发现它具有圆形的截面和光滑、均匀而无条痕的纵向，见图。第7页/共89页涤纶的超分子结构 涤纶的超分子结构与纤维生产过程中的拉伸和热处理有关。涤纶喷丝成型后的初生纤维是无定形的，取向度很差，需要进一步牵伸取向后方能纺织加工。经过拉伸和热定型处理后的纤维，结晶度约为60%

5、，并有较高的取向度。涤纶的超分子结构称为“折叠链缨状微原纤”第8页/共89页三、涤纶的吸湿性性能 涤纶纤维在标准状态下的吸湿率只有0.4%，即使在100%相对湿度下的吸湿率也仅为0.60.8%。吸湿性低，涤纶纤维在水中的溶胀度小，干、湿强度和断裂延伸度基本相同，导电性差，容易产生静电和沾污现象以及染色困难等。穿着时感觉气闷，但易洗快干。第9页/共89页四、涤纶的热性能涤纶是热塑性纤维。1.涤纶的热性能常数2.热收缩 3.玻璃化温度（Tg）第10页/共89页 涤纶纤维和锦纶6的某些热性能物理常数 纤维纤维 项目项目涤纶涤纶锦纶锦纶6 6熔点（熔点（）25525526026021521522022

6、0软化点（软化点（）238238240240180180 玻璃化温度（玻璃化温度（TgTg）67 67 8181比热（卡比热（卡/克克/）0.320.320.460.46（2525200200）导热系数（卡导热系数（卡/厘米厘米/秒秒/）2102104 44.2104.2104 4涤纶的熔点比较高，涤纶纤维的耐热性和绝热性较好。第11页/共89页 热收缩 在生产过程中没有经过热定型的涤纶纤维，在沸水中或在其它加热的条件下，将会发生剧烈的收缩，经过热定型后将比较稳定。涤纶丝在热空气中，开始时长度发生迅速收缩，30分钟后收缩率不再继续增加，平衡收缩率约为8%。若在热水中进行热处理，只需5分钟便达到

7、了稳定的长度，同时由于水的溶胀作用，使平衡收缩率增大到14%。第12页/共89页 玻璃化温度（Tg）无定形PET：Tg为67；部分结晶PET：Tg为81取向又结晶的：Tg为125PET的结晶度与Tg的关系：当结晶度由零升高到30%时，Tg向较高温度移动,当结晶度进一步升高时，Tg反而向较低温度移动。在低结晶度的情况下,可能产生了众多的小晶体，类似于交链，有阻碍无定形区链段运动的作用；在高结晶度的条件下，可能形成了少而大的结晶，能允许无定形区的链段比较自由一些。第13页/共89页五机械性能（1）强度和断裂伸长率 涤纶的强度和断裂伸长率不仅与其分子结构有关，还与纤维纺丝过程中的拉伸和热处理工艺密切

8、相关。经拉伸后，大分子链按一定方向排列，取向度提高，使其能均匀承受外力，故强度提高。在适当的热处理条件下，涤纶在纺丝过程中拉伸程度愈高，则纤维的取向度愈高，纤维的断裂强度也愈高，而断裂伸长率却较低；反之，则可能获得低强高伸的纤维。即改变拉伸和热处理条件，可制成高强低伸或低强高伸等不同品种的纤维。第14页/共89页图5-7 部分纤维的强度-伸长率曲线 1-羊毛 2-腈纶 3-黏胶纤维 4-锦纶 5-涤纶 6-棉 第15页/共89页（2 2）弹性涤纶具有优良的弹性，在较小的外力作用下不易变形，当受到较大外力作用而产生形变时，取消外力后，其回复原状的能力也较强，其形变回复能力与羊毛相近。第16页/共

9、89页涤纶弹性好的原因有两方面：一方面涤纶具有较大的弹性模量，这表明纤维的刚性强，受外力时不易产生形变；一旦产生形变，由于回弹率较高，又易回复。另一方面，从涤纶的微结构来看，存在无定形区、结晶区和取向度高的部位，分子间有比较牢固的联结点，分子间作用力较大，受外力时不易产生形变。涤纶在一定外力作用下产生的形变是可复形变，但在高度拉伸时，回复性能显著变差。具有“洗可穿”性能第17页/共89页（3 3）耐磨性涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。黏第18页/共89页3 3化学性能 耐酸性较好 对碱的稳定性稍差“剥皮现象”利用这一方法处理涤纶织物，可使纤维变得细而柔软，增加了纤维在纱线中的活动性，使涤

10、纶织物获得仿真丝效果。第19页/共89页涤纶对氧化剂和还原剂均具有良好的稳定性。涤纶的耐溶剂性较好。酚类化合物常用作涤纶染色的载体。涤纶的吸湿性低，染色困难，易起球，易产生静电。第20页/共89页涤纶靠近火焰时会收缩熔化为黏流状，接触火焰即燃烧，并形成熔珠而滴落，熔珠为硬的黑色小球。燃烧时有芳香气味并产生黑烟。离开火焰后能继续燃烧，但易熄灭。第21页/共89页第二节 对苯二甲酸乙二酯一、对苯二甲酸乙二酯的制备1合成的工艺路合成的工艺路线酯交换法 （DMTDMT法）间接法直接酯化法（PTAPTA法）直接加成法（EOEO法）直接法直接法第22页/共89页PET纤维生产路线第23页/共89页（1）酯

11、交换法（DMTDMT法）间接法将对苯二甲酸二甲酯与乙二醇按12.5（摩尔比）比例混合，在醋酸锌、醋酸锰和醋酸钴催化剂的作用下，发生酯交换反应，生成对苯二甲酸乙二酯。H3COOCCOOCH3 2HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH+2CH3OH对苯二甲酸乙二酯（BHET）Zn（CH2COO）2 Mn,Mg,Co对苯二甲酸二甲酯（对苯二甲酸二甲酯（DMT）乙二醇（乙二醇（EG）第24页/共89页（2）直接酯化法（PTAPTA法）直接法HOOCCOOH2 HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH对苯二甲酸（对苯二甲酸（TPA）乙二醇（乙二醇（E

12、G）对苯二甲酸乙二酯（BHET）直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低，直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低，反应时间短，生产效率高，自反应时间短，生产效率高，自2020世纪世纪8080年代起已成年代起已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。为聚酯的主要工艺和首选技术路线。第25页/共89页（3）直接加成法（EOEO法）直接法HOOCCOOH 2 CH2CH2 OHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH对苯二甲酸（对苯二甲酸（TPA）环氧乙烷（环氧乙烷（EO）对苯二甲酸乙二酯（BHET）第26页/共89页酯交换法：历史悠久，技术成熟，产品质量好而稳定，目前仍广泛采用，但其 工艺过程

13、长，设备多，投资大，且需要大量甲醇，甲醇和乙二醇回收量大，增加设 备和能量消耗。主要是法国罗纳普良克和日本帝人公司的技术。直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低，反应时间短，生产效率高，生产过程无需使用甲醇，乙二醇的耗用量少，可简化回收过程和设备，并能减少环境污染，已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。直接加成法：此法在理论上最为合理，但由于环氧乙烷沸点低(10.7)，常温下为气体，容易着火、爆炸，运输、贮存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。第27页/共89页二、聚对苯二甲酸乙二酯的生产1.生产原理用精制后的对苯二甲酸乙二酯在缩聚反应催化剂和稳定剂作用下进行缩聚反应，分离出乙二醇后即得

14、聚对苯 二甲酸乙二酯，其反应如下：第28页/共89页由于缩聚反应属于可逆反应，为了使缩聚反 应进行完全，必须排出反应生成的低分子物质（乙 二醇），为此必须采用真空及强力搅拌，缩聚反应 最终压力不大于266.6Pa，才能获得高相对分子质量的聚酯，一般产品的平均相对分子质量不低于 20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。第29页/共89页聚酯的生产可采用间歇法缩聚和连续连续法缩聚。相比较而言，直接酯化法连续法比间歇法的成本低 20%；酯交换法连续比间歇的成本低10%。PET生产中大规模生产线均为连续生产工艺。半连续及间歇生产工艺适合于中小型多品种生产。第30页/共89页连续缩聚

15、是物料在连续流动过程中完成缩聚反应，而且 物料的性质和状态随反应进行的程度而连续变化，所以连续缩聚易获得高相对分子 质量的 PET，可用于生产轮胎帘子线及其它工业用纤维。进入缩聚工序的物料酯交换率要求大于 99；随着缩聚反应进行，物料的性 质和状态发生连续变化，需分段进行工艺控制，采用多个反应器串联设备。生产通常分三阶段进行，第一段是脱除在酯化或酯交换过程中多余的 EG；第二段是物料在 低真空、低粘度下缩聚；第三段是在高粘度、高真空下完成缩聚过程。第31页/共89页涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二酯）的结构无定形无定形 PET PET 为顺式构象：为顺式构象：结晶时，即转变为反式构象结晶时，即转变为

16、反式构象第32页/共89页相对分子质量及其分布 高聚物相对分子质量的大小直接影响其加工性能和纤维质量。PET 的耐热、光、化学稳定等性质及纤维的强度均与相对分子质量有关，如 PET 相对分子质量小于 1104 时，就不 能正常加工为高强力纤维。工业控制通常采用相对粘度和特性粘数作为衡量相对分子质量大小的尺度。民用成纤 PET 切片的相对粘度r 至少为 1.301.36，相当于 0.55 0.65dLg（分升每克），或相当于MW (重均相对分子质量)2200027000Mn (数均相对分子质量)1600020000第33页/共89页相对分子质量分布缩聚反应制得的 PET 树脂是从低相对分子质量到

17、高相对分子质量的分子集合体，对于每一种 PET 切片，均存在相对分子质量分布问题。PET 相对分子质量分布对纤维结构的均匀性有很大影响。PET 的相对分子质量可用相对分子质量 分布指数来表征。=Mw Mn式中的值越小，表示相对分子质量分布越窄。对于高速纺丝，PET 的2.02 时，其可纺性较好。第34页/共89页熔点：纯 PET 的熔点 267，工业 PET 熔点略低，一般在 255264之间。熔点是 PET 切片的一项重要指标。如果切片熔点波动较大，则需对熔融纺丝温度作适当调整，但熔点对成形过程的影响不如特性粘数(相对分子质量)的影响大。熔体粘度：熔体纺丝时，聚合物熔体在一定压力下被挤出喷丝

18、孔，成为熔体细流并冷却成形。熔体粘度是熔体流变性能的表征，与纺丝成形密切相关。第35页/共89页第三节 聚酯切片的干燥1、切片干燥的目的和要求切片在熔融纺丝之前必须进行干燥。干燥的目的是除去切片中的水分，并提高切片的结晶度和软化点。酯基，在熔融时极易水解，使相对分子质量下降，影响纺丝质量。即使切片中含有微量水分，在纺丝时也会汽化而形成气泡丝，造成纺丝 断头或毛丝，甚至使纺丝无法进行。第36页/共89页干燥，使切片含水率从 0.4下降到 0.01以下。切片是无定形结构，软化点较低。如不经干燥，进入螺杆挤出机后，会很快软化粘结，造成环结阻料。提高切片干燥质量，使其含水量尽可能低并力求均匀，以减少纺

19、丝过程中相对分子质量下降，从而可使纺丝、拉伸等过程顺利进行。第37页/共89页2、切片干燥的工艺控制切片干燥过程实质上是一个同时进行的传热和传质 过程，并伴随着高聚物结构(结晶)与性质(软化点等)的变化。温度：通常预结晶温度控制在 170以下，干燥温度 控制在 180以下。时间：干燥时间取决于采用的干燥方式和设备风速：风速的选择也与所用设备尺寸、料柱高度、生产能力等有关。通常风速为 810ms风湿度：热风含湿率越低，则干燥速度越快，切片平衡水分越少。第38页/共89页3 3、切片干燥设备PET切片干燥设备分为间歇式和连续式两大类。间歇式设备有真空转鼓干燥机；连续式设备有回转式、沸腾式和充填式等

20、干燥机，也有用多种形式组合而成的联合干燥装置。第39页/共89页间歇式干燥设备真空转鼓干燥机是应用已久的间歇式干燥设备，如图3-5。设备主要由转鼓、真空系统和加热系统所组成。图图3-5 VC353真空干燥机示意图真空干燥机示意图1-冷却桶冷却桶 2-除尘桶除尘桶 3-加热夹套加热夹套 第40页/共89页由于倾角的存在，转鼓运转时切片翻动良好，不需搅拌也能达到均匀干燥的目的。真空转鼓干燥机能较充分地排除水分，且在真空下可防止氧化降解和加速干燥速度。但这种干燥形式不适合连续生产，单机生产能力小，适合中、小型企业使用。采用真空转鼓干燥时，干燥温度一般选择在115150左右，真空转鼓干燥工作周期一般为

21、812h，其中包括进出料1.52h，升温2.33.5h，保温34h，冷却1h。第41页/共89页连续式干燥设备 回转圆筒-充填干燥机回转圆筒-充填二级干燥是组合干燥的一种形式。此装置是与VD406涤纶短纤维纺丝机配套的切片干燥设备。前段是切片输送和回转圆筒干燥机，后段由切片输送系统和充填干燥机等部分组成。其工艺流程如图3-6。图图3-6 回转圆筒回转圆筒-充填组合干燥工艺流程图充填组合干燥工艺流程图1-混合料仓混合料仓 2-上部切片料斗上部切片料斗 3-回转干燥机回转干燥机 4-下部切片料斗下部切片料斗 5-旋风分离器旋风分离器 6-第三料斗第三料斗 7-充填式干燥机充填式干燥机 第42页/共

22、89页第四节 聚酯纤维的纺丝聚对苯二甲酸乙二酯属于结晶性高聚物，其熔点 Tm 低于分解温度 Td，因此常采用熔体纺丝法纺丝。可以直接纺丝，也可以采用切片纺丝。熔体纺丝的基本过程包括：熔体的制备-熔体自喷丝孔挤出-熔体细流的拉长变细同时冷却固化-纺出丝条的上油和卷绕。第43页/共89页PETPET纤维纺丝技术路线的类型划分：纤维纺丝技术路线的类型划分：以纺丝速度的高低来：以纺丝速度的高低来：常规纺丝：纺丝速度10001500m/min，其卷绕丝为未拉伸丝，通称UDY（undraw yarn）。中速纺丝：纺丝速度为15003000m/min。其卷绕丝具中等取向度，为中取向丝，通称MOY（mediu

23、m orented yarn）。高速纺丝：纺丝速度为30006000m/min。纺丝速度为4000m/min以下的卷绕丝具有较高的取向度，为预取向丝，称POY（pre-oriented yarn）。若在纺丝过程中引入拉伸作用，可获得具有高取向度和中等结晶度的卷绕丝，为全拉伸丝FDY（full draw yarn）。超高速纺丝：纺丝速度为60008000m/min。卷绕丝具有高取向和中等结晶结构，为全取向丝，通称FOY（fully oriented yarn）。第44页/共89页聚合物熔体高聚物切片熔体制备熔体过滤及分配纺丝后加工纤维螺杆熔融熔体纺丝过程纺丝箱体分配 组件过滤喷丝板成型第45页/

24、共89页1.1.纺丝熔体的制备纺丝熔体可由缩聚釜或用连续缩聚制得的，也可以切片再熔融制备用于熔纺合成纤维生产的主要是单螺杆挤出机，其结构见图。单螺杆挤出机结构简图单螺杆挤出机结构简图 1-螺杆螺杆 2-套筒套筒 3-弯头弯头 4-铸铝加热圈铸铝加热圈 5-电热棒电热棒 6-冷却水管冷却水管 7-进料管进料管 8-密封部分密封部分 9-传动及变传动及变速机构速机构 单螺杆挤出机结构简图第46页/共89页第47页/共89页采用螺杆挤出机熔融高聚物具有以下显著优点：由于螺杆不断旋转，推料前进，传热面不断更新，提高了传热系数，使切片熔融过程强化，从而提高了劳动生产率。螺杆挤出机能将各种粘度较高的熔体强

25、制输送。螺杆旋转输送熔体，熔体被塑化搅拌均匀，在机内停留时间较短，一般为510min，大大减小了热分解的可能性。物料在螺杆挤出机中的状态是连续变化的，不能机械的认为某种变化会截然局限于在某段发生。第48页/共89页2.2.纺丝机的基本结构基本结构：高聚物熔融装置：螺杆挤出机。熔体输送、分配、纺丝及保温装置：包括弯管、熔体分配管、计量泵、纺丝头组件及纺丝箱体部件。丝条冷却装置：包括纺丝窗及冷却套筒。丝条收集装置：卷绕机或受丝机构。上油装置：包括上油部件及油浴分配 循环机构。第49页/共89页纺丝箱体第50页/共89页VD405高压纺丝头组件1 1喷丝板座喷丝板座22铝垫圈铝垫圈33喷丝板喷丝板4

26、4耐压板耐压板55滤网托板滤网托板 6 6组合多层海砂组合多层海砂(20(20、4040、60 60 目目/2.54cm)/2.54cm)77分配板分配板88密封圈密封圈 9 9压盖压盖1010铝垫圈铝垫圈1111熔体进口接头熔体进口接头1212压力传感器接口压力传感器接口 13 13定位块定位块1414包边滤网包边滤网(400(400、60006000、10000 10000 孔孔/cm2)/cm2)第51页/共89页v纺丝头组件的基本结构包括两部分：喷丝板、熔体分配板和熔体过滤材料等零件；容纳和固定上述零件的组装套。v纺丝头组件的作用：熔体过滤；使熔体能充分混合；把熔体均匀地分配到喷丝板的

27、每一小孔，形成熔体细流。第52页/共89页3.3.纺丝过程中的主要工艺参数按工艺过程生产中控制的主要纺丝参数:熔融条件喷丝条件固化条件卷绕条件第53页/共89页熔融条件螺杆区：预热段：物料有一较大的升温梯度,但基本低于熔点，即基本保持固体状态。在预热段内切片不应过早熔化，但到压缩段时应达到熔融温度，因此预热段就必须保持一个合适的温度。压缩段：切片在该区内要吸收熔融热并提高熔体温度，该区温度可高一些，根据生产实践经验，可按下式确定：t=tm+(2733)计量段：使切片进一步熔化，保持一定的熔体温度和粘度，并确保在稳定的压力下输送熔体。对熔点在255以上的PET切片，该区温度为285左右。2）熔体

28、输送过程中温度的选择与控制法兰区：螺杆通过法兰与弯管相连，其温度可与计量段相等或略低一些。弯管：较长，对PET降解影响较大，温度可接近或略低于纺丝熔体温度。箱体：通常箱体温度为285288，并依纺丝成型情况而定。第54页/共89页喷丝条件 泵供量：泵供量的精确度和稳定性直接影响成丝的线密度及其均匀性。熔体计量泵的泵供量除与泵的转数有关外，还与熔体粘度、泵的进出口熔体压力有关。当螺杆与纺丝泵间的熔体压力达2MPa以上，泵供量与转速成直线关系，而在一定的转速下，泵供量为一恒定值，不随熔体压力而改变。第55页/共89页丝条冷却固化条件丝条冷却固化条件对纤维结构与性能有决定性的影响，为控制PET熔体细

29、流的冷却速度及其均匀性，生产中普遍采用冷却吹风。冷却吹风可以加速熔体细流冷却速度，有利于提高纺丝速度；而且加强了丝条周围的空气的对流，使内外层丝条冷却均匀，为采用多孔喷丝板创造了条件；冷却吹风时初生纤维质量提高，拉伸性能好，又有利于提高设备的生产能力。冷却吹风工艺条件主要包括风温、风湿、风速（风量）等。第56页/共89页卷绕工艺条件纺丝速度卷绕线速度通称为纺丝速度，致使卷绕丝分子取向度高，后拉伸倍数降低。上油、给湿上油、给湿上油给湿的目的是为了增加丝束的集束性、上油给湿的目的是为了增加丝束的集束性、抗静电和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。高速抗静电和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要

30、求。高速纺丝对上油的均匀性要求高于常规纺丝。上油方式一般可采纺丝对上油的均匀性要求高于常规纺丝。上油方式一般可采用由齿轮泵剂量的喷嘴上油，或油盘上油，以及喷嘴和油盘用由齿轮泵剂量的喷嘴上油，或油盘上油，以及喷嘴和油盘兼用等三种形式。兼用等三种形式。第57页/共89页卷绕车间的温湿度为确保初生纤维吸湿均匀和卷绕成型良好，卷绕车间的温湿度控制在一定范围内。一般生产厂卷绕车间温度冬天控制在20左右，夏天控制在2527；相对湿度控制在60%75%范围内。第58页/共89页4.聚酯短纤维的纺丝工艺PET短纤维的纺丝，按其使用的原料状态不同，可 分为切片纺丝和直接纺丝两类。切片纺丝工艺流程：PET切片干燥

31、熔融纺丝后处理成品纤维 直接纺丝工艺流程：PET熔体一纺丝一后处理一成品纤维。第59页/共89页工艺特点直接纺丝大型PET短纤维厂几乎全部采用连续聚合、直接纺丝工艺，大大提高了过程的连续化和自动化程度。纺丝设备大型化现代PET短纤维生产线的生产能力大多为日产2050t，最大规模为日产100t，甚至可达200t以上；纺丝采用大型喷丝板，其孔数达500050000孔；纺丝线集束线密度达30000dtex以上品种多样化第60页/共89页常规纺丝工艺纺丝温度：螺杆各区温度：290300，纺丝箱体温度：285310。温度过高：热降解，熔体粘度下降，产生气泡丝；温度过低，则熔体粘度增高，熔体输送困难，出现

32、漏浆现象。纺丝温度过高或过低均会 导致成形时产生异常丝。生产要求纺丝温度波动范围越小越好，一般不超过土 2。纺丝压力PET短纤维熔体纺丝压力为0.50.9MPa称为低压纺丝；15MPa以上为高压纺丝。丝条冷却固化条件PET短纤维生产中，环形吹风的温度一般为30 2、风的湿度为7080。纺丝速度PET短纤维纺丝速度为1000m/min时，后拉伸倍数约4倍；当纺丝速度增大到1700m/min时，后拉伸倍数只有3.5倍。第61页/共89页五、聚酯长丝的纺丝工艺变形丝 未拉伸丝（常规纺丝）UDF 半预取向丝（中速纺丝）MOY聚酯长丝拉伸丝预取向丝（高速纺丝）POY高取向丝（超高速纺丝）HOY低速拉伸丝

33、 DY全拉伸 丝（纺丝拉伸一步法）FDY常规变形丝 TY 拉伸变形丝 DTY 空气变形丝 ATY初生丝第62页/共89页聚酯长丝纺丝工艺特点对原材料的质量要求高：含水率不大于8010-6(纺短纤维时切片含水率为20010-6)。干切片中粉末和粘结粒子少；干燥过程中的粘度降小；干燥均匀性好。工艺控制要求严格长丝生产中，为了保证纺丝的连续性和均一性，工艺参数需严格控制。如熔体温度波动不超过1，侧吹风风速差异不大于0.1m/s，纺丝张力要求稳定等。高速度、大卷装第63页/共89页长丝纺丝工艺流程图第64页/共89页生产中主要控制的工艺参数：纺丝温度：熔体纺丝温度一般控制在280290范围内，视切片粘

34、度和挤出量进行调节。螺杆挤出压力：实际生产中螺杆挤出压力控制为6.57.5MPa，而纺丝组件的压力则控制在9.824.5MPa范围内。冷却条件：一般采用侧吹风的冷却形式。冷却吹风温度一般控制在2030，常采用28。冷却风湿通常控制在70%左右。风速对卷绕丝的结构和性能有较大影响，吹风速度随丝条线密度增大而提高。常规纺丝的冷却风速采用0.30.5m/min。卷绕速度卷绕速度是影响卷绕丝预取向度的重要因素。卷绕速度越高，卷绕丝预取向度越高，后拉伸倍数越低。常规纺长丝的最佳纺丝速度为9001200m/min。第65页/共89页第五节聚酯纤维的高速纺丝调整纺丝与常规纺丝工艺过程基本相似，但由于纺丝速度

35、提高，卷绕丝的性能发生变化，如取向度高、结晶度不高，纤维柔软，易染色等。1.短纤维高速纺丝图-PET短纤维高速短程纺丝工艺流程示意图第66页/共89页2.长丝高速纺丝PET预取向丝的生产 全拉伸丝的生产 全取向丝的生产第67页/共89页第六节 纤维后加工作用纤维后加工是指对纺丝成型的初生纤维（卷绕丝）进行加工，以改善纤维的结构，使其具有优良的使用性能。后加工包括拉伸、热定型、加捻、变形加工和成品包装等工序。第68页/共89页 纤维后加工有如下作用：（1）将纤维进行拉伸（或补充拉伸），使纤维中大分子取向，并规整排列，提高纤维强度，降低伸长率。（2）将纤维进行热处理，使大分子在热作用下，消除拉伸时

36、产生的内应力，降低纤维的收缩率，并提高纤维的结晶度。（3）对纤维进行特殊加工，如将纤维卷曲或变形、加捻等，以提高纤维的摩擦系数、弹性、柔软性、蓬松性，或使纤维具有特殊的用途及纺织加工性能。第69页/共89页一、聚酯短纤维的后加工 图-15 PET短纤维后加工工艺流程示意图PET短纤维后加工主要由集束、拉伸、定型、卷曲、上油、切断和打包等短纤维后加工主要由集束、拉伸、定型、卷曲、上油、切断和打包等工序组成。典型的工艺流程示如图工序组成。典型的工艺流程示如图 3-15。第70页/共89页工艺过程讨论 初生纤维的存放及集束 刚成形的初生纤维其预取向度不均匀，需经存放平衡，使内应力减小或消除，预取向度

37、降低，卷绕时的油剂扩散均匀，改善纤维的拉伸性能。存放平衡后的丝条进行集束。所谓集束是把若干个盛丝筒的丝条合并，集中成工艺规定线密度的大股丝束，以便进行后处理。第71页/共89页拉伸 在短纤维生产中，拉伸工艺采用集束拉伸，拉伸是靠各拉伸机之间的速度差异来完成的。拉伸又称为纤维的“二次成形”。拉伸是后加工过程中最重要的工序，拉伸方式分一级和二级拉伸，目前涤纶短纤维生产通常采用间歇集束两级拉伸工艺。其工艺条件包括拉伸温度、拉伸介质、拉伸速度、拉伸倍数及其分配、拉伸点的控制等。第72页/共89页热定型热定型的目的是消除纤维内应力，提高纤维的尺寸稳定性，并且进一步改善其物理机械性能。热定型可使拉伸、卷曲

38、效果固定，并使成品纤维符合使用要求。热定型可以在张力下进行，也可以在无张力下进行，前者称紧张热定型(包括定张力热定型和定长热定型)，后者称松弛热定型。生产不同品种和不同规格的纤维，往往采用不同的热定型方式。影响热定型的主要工艺参数是定型温度、时间及张力。第73页/共89页卷曲涤纶截面近似圆形，表面光滑，纤维间的抱合力较小，不易与其它纤维抱合在一起，必须进行卷曲，使其具有与天然纤维相似的卷曲性。工业上都用填塞箱型机械卷曲。涤纶短纤维的卷曲数要求为：棉型 57个/cm毛型 35个/cm为使卷曲稳定，卷曲加工应在玻璃化温度以上进行。卷曲前丝束应先预热，在卷曲箱中直接通入蒸汽效果更好。影响卷曲的主要因

39、素有丝片密度、丝片温度、丝片张力、填塞箱压力及热定型条件。第74页/共89页切断和打包棉型涤纶短纤维名义长度为38mm，毛型为90120mm，中长纤维为5176mm。也有根据用户要求切成不等长（如分布在51114mm范围）短纤维。根据切断方式，有经拉伸卷曲后的湿丝束先切断再干燥热定型以及湿丝束先干燥热定型再切断两种形式。切断纤维主要控制长度偏差，超倍长纤维量以及粘结丝(或称并丝)量等几个指标。打包是涤纶短纤维生产的最后一道工序，将短纤维打成一定规格和重量的包，以便运送出厂。成包后应标明批号、等级、重量、时间和生产厂等。第75页/共89页PET短纤维后处理设备目前国内使用较广泛的PET短纤维后处

40、理设备是LVD802短纤维后加工联合机，它具有高速度和可处理高线密度丝束的特点。设备包括七辊拉伸机并有紧张热定型装置。后加工过程中，在切断前以丝束形式输送，切断后则用机械输送或气流输送。国内一些大型化纤企业如天津石油化纤厂等引进日本东洋纺设备，工艺先进、自动化程度高，操作方便，产量大且产品质量好。第76页/共89页二、聚酯长丝的后加工PET长丝后加工工艺流程比短纤维简单，但长丝的规格繁多，其后加工流程也不尽相同。常规纺卷绕丝与高速纺卷绕丝的后加工过程基本相同，区别仅在于常规纺卷绕丝需要进行高倍拉伸，而高速纺卷绕丝则只需进行补充拉伸(或不需拉伸)的后加工。以POY为原料经后加工制得的产品，主要有

41、普通长丝、假捻变形丝(低弹丝)和空气变形丝以及其它差别化长丝，如网络丝、混纤丝等。第77页/共89页近年来，将长丝后加工与纺织加工联合，在拉伸整经机上将12001600根POY集中拉伸为全取向丝（FOY），进而制成经轴或经片的WDS工艺（拉伸、整经、上浆、射频干燥）和WDZ工艺（拉伸、整经），在我国正在发展中。第78页/共89页聚酯长丝拉伸加捻机示意图聚酯长丝拉伸加捻机示意图1-筒子架筒子架 2-卷绕丝卷绕丝 3，8-导丝器导丝器 4-喂入辊喂入辊 5-上拉伸盘上拉伸盘 6-加热器加热器 7-下拉伸盘下拉伸盘 9-钢领钢领 10-筒管筒管 11-废丝轴废丝轴 12-钢丝圈钢丝圈 第79页/共8

42、9页普通长丝又称拉伸丝，主要用常规纺的UDY进行加工。PET长丝后加工主要工艺参数如下。拉伸倍数：拉伸倍数由冷拉伸盘和热盘的线速度之比确定，要大于卷绕丝的自然拉伸比，小于最大拉伸比，一般为3.54.2倍。拉伸温度：拉伸温度指热盘温度，要高于纤维玻璃化温度1020，一般控制在809010。在此范围内温度变化对纤维强度无明显影响；但随温度升高，拉伸倍数可以增大、结晶度升高、拉伸应力下降、毛丝减少、染色不匀率增加。拉伸速度：拉伸速度一般在800m/min左右，过高的拉伸速度容易出现毛丝。定型温度；定型温度指热板或狭缝温度，一般控制在180左右。第80页/共89页三、假捻变形丝的加工弹力丝：以长丝为原

43、料，利用纤维的热塑性，经过“变形”和热定型而制得的高度卷曲蓬松的新型纱。在长度方向，伸缩性相当于原长的数倍。在蓬松性方面较原丝提高数十倍，使长丝的外观和性能都有很大改变。第81页/共89页假捻变形丝是弹力丝的一大品种，是将加捻、热定型、解捻这三个过程在同一台机器上完成，生产效率大大提高。第82页/共89页在众多的变形法中，假捻法的应用遥遥领先。以假捻变形法生产的弹力丝，其产量约占PET弹力丝的90以上。PET弹力丝具有优异的蓬松性、覆盖能力和某些短纤维的外观特性；改进了PET长丝的外观、蜡状手感等不足，又保留了PET纤维固有的高强度、挺括等优良性能；织物美观，花式品种繁多，适用于针织或机织。弹

44、力丝品种很多，按其弹性大小区分，有高弹丝和低弹丝。PET弹力丝按其弹性大小可分为低弹丝和中弹丝；弹性回复率在35以下的称为低弹丝，在35以上的称为中弹丝。第83页/共89页PET弹力丝的加工方法弹力丝的加工方法(a)交络法交络法 (b)填塞法填塞法 (c)赋型法赋型法 (d)擦边法擦边法(e)空气变形法空气变形法 (f)转子式假捻法转子式假捻法 (e)摩擦式假捻法摩擦式假捻法 弹力丝的制造方法与品种弹力丝的制造方法与品种第84页/共89页四、网络丝的加工网络丝：是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。特点：可改进长丝的极光效应和蜡状感。用途广泛，可免上浆，代替并

45、捻和加捻提高卷绕丝的加工性能，改善卷装或用于制造不同类型的混纺丝。网络加工可在多道工序中进行。多用于POY、FDY、DTY的加工。第85页/共89页五、空气变形丝的加工空气变形又称喷气变形，产品称为空气变形丝（ATY）。空气变形丝以POY或FOY为原丝，通过一个特殊的喷嘴。在空气喷射作用下单丝弯曲形成圈状结构，环圈和绒圈缠结在一起，形成具有高度蓬松性的环圈丝。第86页/共89页若将部分丝圈拉断，则变形表面可见圈圈和细纱尖，具有类似短纤纱的某些特征。因此空气变形丝又称为仿短纤纱。近年来，由于喷气变形装置的不断改进，能量消耗降低，变形加工速度不断提高，使空气变形丝成本大大降低。同时，采用不同的变形工艺，可以制出具有仿毛、仿纱、仿麻效果的空气变形丝。由于空气变形不要求纤维具有热塑性，因此可加工的原丝品种多，线密度范围广，并且拉伸、变形、混纤可同时进行，为合成纤维长丝产品的多样化和高档化开辟了新途径。第87页/共89页第七节聚酯纤维的改性和新型聚酯纤维易染色聚酯纤维抗静电导电聚酯纤维阻燃聚酯纤维仿天然纤维吸湿排汗聚酯纤维负离子纤维蓄光纤维聚酯复合纤维皮芯复合芳香纤维第88页/共89页感谢您的观看。第89页/共89页