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【科技论文】9000吨年粗旦涤纶工业丝车间设计

发布:论文易网2016-1-25 21:16分类: 科技论文 标签: 论文发表 论文写作 科技论文写作 发表论文 科技论文发表

涤纶工业丝是指高强、粗旦的涤纶工业用长丝,其纤度不小于550dtex。根据其性能可分为高强低伸型(普通标准型)、高模低收缩型等。其中高模低收缩型涤纶工业丝由于具有断裂强度大、弹性模量高、延伸率低、耐冲击性好等优良性能,在轮胎和机械橡胶制品中有逐步取代普通标准型涤纶工业丝的趋势。

本设计采用国产高粘聚酯切片为原料,以FDY一步法进行纺丝。设计出一条合理的生产工艺流程,设定各个工艺参数和设备,通过固相缩聚,转鼓增粘,纺丝,卷绕,生产出1100dtex/210F, 1667dtex/192F, 880dtex/210F三种规格的涤纶工业丝,以满足市场需求。

关键词:涤纶工业丝,固相缩聚,转鼓增粘,工艺流程

国外涤纶工业丝的发展

世界涤纶工业丝的生产自20世纪60年代初,美国成功研制涤纶(聚酯)帘线以来,经过四十多年的不断研制和完善,涤纶工业丝从生产工艺、装备及应用日趋成熟[1]。由于涤纶工业丝具有断裂强度高和高模量、低延伸、耐冲击、耐疲劳、耐热性好等优良的物理机械性能,同时生产成本较低,生产环境较好,因而获得了迅速发展。涤纶工业丝[2]已成为橡胶制品的骨架材料之一,在乘用车轮胎、传动带、运输带、安全带、水龙带等方面有着广阔的应用前景。近几年来应用于涂层织物、过滤布、土工布等领域,获得了良好效果。2009年美国涤纶工业丝产量为1170k吨/年,日本156k吨/年,西欧130k吨/年 [3]。

1.4.2 我国涤纶工业丝的发展

我国涤纶工业长丝的发展起步较晚。20世纪80年代中后期,上海化纤14厂、上海化纤l1厂、无锡合成纤维总厂、汪清化纤厂、银川化纤厂、四平化纤厂、抚顺化纤厂、枣庄化纤厂、湖北化纤厂等企业自筹资金相继引进了美国、德国的小规模生产装置,生产线年产能600吨、1200吨、2000吨不等,合计普通型涤纶工业长丝年产能力为13000吨。但在试生产中出现很多问题,产量质量极不稳定[4]。原化工部和纺织部组织当时生产锦纶帘子布的上海化纤14厂、蚌埠帘子布厂、无锡三力帘帆布厂等中小企业捻线、织布、浸胶涤纶帘子布和帆布,希望运输带、三角带等橡胶厂试产使用。这就是涤纶工业长丝国内生产的初始阶段[5]。

20世纪90年代初期。上海石化涤纶厂引进了日本东丽公司涤纶工业长丝年产6000吨成套生产线,成为当时涤纶工业长丝最大的引进项目。因为是软件、硬件成套引进,所以开车投产顺利,产品质量优良,从此拉开了涤纶工业长丝的发展序幕[6]。随后,开平联新公司5000吨/年、无锡太极二期工程7000吨/年等生产线相继建成投产,并均有从国外引进的帘子布、帆布后加工工序相配套。上海金泰帘子布厂引进的捻线、织布、浸胶设备(二浴法),年生产能力达4000~6000吨,山东安丘帘子布厂引进美国、德国的捻线、织布、浸胶设备(二浴法),年生产能力4000 6000吨。这些生产线的建设都有利于涤纶帘子布上下游产品市场的均衡发展。2002年,黑龙江龙涤公司10000吨/年涤纶工业长丝项目、浙江海利得公司15000吨/年和韩国晓星(嘉兴)公司9000吨/年项目相继投产,使我国涤纶工业长丝进人快速发展阶段。2005年,上海石化三期12000吨/年、浙江海利得二期15000吨/年、上海温龙8000吨/年、台湾新光(杭州)华春15000吨/年、浙江古纤道18000吨/年、黑龙江龙涤二期25000吨/年、韩国晓星(嘉兴)二期6000吨/年、无锡太极13000吨/年等生产能力相继投产,涤纶工业长丝的产能几年时间就迅速增加了约14万吨/年。我国涤纶工业长丝经过近5年的高速扩容,总产能已占世界总产能的34.9%,产量已达领先地位[7]。近几年涤纶工业长丝的高速发展,为国内外后加工应用客户提供了充足的货源和选择余地,同时国内涤纶工业长丝的价格走势也影响着周边地区和国家,乃至世界的价格走势。

据中国橡胶工业协会骨架材料专业委员会16家会员企业统计资料显示,2006年生产涤纶普通型工业长丝11.46万吨,涤纶高模低缩工业长丝6.61万吨。2007年,企业计划生产涤纶普通型工业长丝14.15万吨,涤纶高模低缩工业长丝8.95万吨[8]。

因此,涤纶工业丝的开发在我国还是具有一定的发展前景的。

1.5 生产涤纶工业丝的要求

一、原料聚酯切片的要求

1.粘度

聚酯的分子质量在很大程度上决定着纤维的性能。分子质量太高,则大分子链太长,难以展开和伸直,而使分子取向所需的力也大,并有可能导致不完全取向;但分子质量太低,则大分子链短,在喷丝孔挤出和拉伸取向时,在张力下易产生断裂,故其平均分子质量应适中。在纺丝生产中,熔体粘度特指熔体特性粘数。它表征熔体高聚物分子质量的大小和分子质量分布,以η来表示。高聚物的分子质量分布对熔体纺丝性能也有较大的影响,分子质量分布宽的切片含有较多的低分子尾端,使熔体细流强度降低,影响纺丝速度[9]。

2.端羧基含量

端羧基含量是表征PET产品质量的一个重要指标,端羧基来源主要有两种,其一,从预聚物中带来的端羧基;其二,聚酯生产过程中物料降解生成的端羧基,它为热降解和热氧化降解引起的副反应产物[10]。端羧基含量的高低直接影响聚酯产品的热稳定性,并影响纺丝后加工。在熔体直接纺丝生产中,聚酯熔体的端羧基含量波动将引起纺丝部分无油丝中端羧基含量的波动。在直纺生产中发现,将无油丝端羧基含量控制在27~30mol/t,生产状况较稳定,并可以由此来确定聚酯熔体中端羧基含量[11]。

3.二甘醇(DEG)含量

聚酯中二甘醇的含量实质上是指它的醚键含量[12]。聚酯中二甘醇的来源一是聚合过程中二元醇的副反应,由于过量的乙二醇存在而生成二甘醇乃至三甘醇;另一来源是聚合时在缩聚釜中人为地加入二甘醇。直纺生产对二甘醇含量要求高一些,一般要控制在1.0%~1.2%。

二、纺丝温度

聚酯高分子在熔融纺丝中处于粘流态,在正常纺丝时必须处于适宜的温度环境下,要求熔体有良好的流动性能和均匀性[13]。温度过低,熔体流变性能和均匀性差,易造成毛丝和断头,且纤维有较高的强度和较低的伸长。而温度过高时,聚合物会发生较大的热降解,可纺性变坏,甚至不能正常纺丝和卷绕[14]。

1.熔体输送温度

熔体输送部分在直纺生产装置中一般由液相热媒保温加热,也有采用气相热媒加热的。这一段熔体管道长,流量大,热媒温度的选择主要基于3方面:一是无油丝粘度降;二是熔体停留时间[15]。无油丝粘度降是指从聚酯出口取样的熔体粘度与从喷丝板刚挤出的未上油纤维粘度的差值。无油丝粘度降的大小表示熔体在纺丝部分热降解的程度。在涤纶长丝生产中,无油丝粘度降一般控制在0.02左右,它与熔体输送液相热媒温度和纺丝气相热媒温度有直接的关系[16]。为防止在前端出现大的降解,一般设定液相热媒温度稍低,后面纺丝气相热媒温度稍高。熔体停留时间长,在相同的温度下,降解要大一些,因此在直纺熔体管道设计中最小产量时熔体停留时间不超过30min[17]。

2.纺丝温度

由于高速纺丝需要有较好的熔体流动性,因此纺丝温度较高。纺丝温度除了与无油丝粘度降有关外,还与产品规格有关。一般情况下,总线密度越大,纺丝温度越低;单丝线密度越大,纺丝温度越低;但在总线密度较大而单丝线密度较小时,需根据实际生产情况进行微调。纺丝温度一般控制在286~295℃之问,FDY产品的纺丝温度一般略高于POY产品[18]。

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