聚酯纖維生產(chǎn)工藝SichuanUniversity第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五課程介紹第一節(jié)概論

重點內(nèi)容：聚酯纖維的發(fā)展簡史與產(chǎn)品分類。第二節(jié)聚酯原料生產(chǎn)工藝及技術(shù)

重點內(nèi)容：聚酯原料的生產(chǎn)技術(shù)與工藝。第一章聚酯纖維生產(chǎn)工藝SichuanUniversity第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)對稱，線性好，易于平行排列分子鏈中含酯基，剛性大，熔點高（267oC)兩種構(gòu)象(順式和反式)立構(gòu)規(guī)整度高，所有芳環(huán)處在同一平面上，能形成緊密堆積結(jié)構(gòu)，結(jié)晶能力強。分子間作用力強許多重要的性質(zhì)與酯基相關(guān)有少量的羧基和醚鍵存在分子量通常在15000~22000之間分子量分布越小可紡性越好1.2.2聚酯分子結(jié)構(gòu)特征SichuanUniversity第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五PET的物理性質(zhì)SichuanUniversity第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五課程介紹第三節(jié)聚酯纖維的生產(chǎn)技術(shù)及工藝

重點內(nèi)容：聚酯纖維的的生產(chǎn)技術(shù)與工藝。第一章聚酯纖維生產(chǎn)工藝SichuanUniversity第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五1.3聚酯纖維的生產(chǎn)技術(shù)及工藝聚酯纖維的紡絲-采用熔體紡絲技術(shù)。根據(jù)原料的狀態(tài)不同，可以將聚酯的紡絲工藝分為直接紡絲和切片紡絲兩類。直接紡絲工藝流程：聚合物熔體→紡絲→后處理→成品切片紡絲工藝流程：聚合物切片→干燥→熔融→紡絲→后處理→成品SichuanUniversity第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五直接紡絲與切片紡絲技術(shù)比較直接紡絲切片紡絲優(yōu)點：

工藝流程短：可省去切片的生產(chǎn)、運輸、混合、干燥、熔融等工序

設(shè)備投入小：單位產(chǎn)量建設(shè)資金投入小原料單耗及能耗低缺點：要求聚酯的聚合工序與紡絲工序配合緊密，一體化程度高聚合工序的故障或熔體的供應(yīng)不足均會影響紡絲工序，紡絲工序的嚴(yán)重故障也可能會影響到聚合工序，因此要求工藝和設(shè)備十分穩(wěn)定應(yīng)用范圍：適合于產(chǎn)品單一、生產(chǎn)規(guī)模大、連續(xù)化程度高的情況下使用優(yōu)點：聚合與紡絲相互獨立，有利于紡絲廠的合理布局紡絲品種可根據(jù)市場的變化做出快速改變，靈活性大缺點：工藝流程長原料消耗和能耗高單位產(chǎn)量的建設(shè)資金投入大

應(yīng)用范圍：適合小品種、多功能、差別化纖維的生產(chǎn)，適合于長絲的生產(chǎn)SichuanUniversity第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五切片的干燥干燥的目的（普通聚酯切片含水率通常約為0.4％）干燥的目的是除去切片中的水分提高聚酯的軟化點；切片中水的危害聚酯分子鏈在紡絲過程中產(chǎn)生劇烈的水解，造成分子量降低；形成所謂“氣泡絲”、毛絲和飄絲；切片含水量的差異，造成的纖維染色不勻。含水的聚酯切片軟化點較低，造成“環(huán)結(jié)”堵塞現(xiàn)象不同聚酯纖維對切片含水的要求長絲：含水率應(yīng)小于50ppm，最好小于30ppm。短纖維：含水率應(yīng)小于80ppm。1.3.1原料的紡前準(zhǔn)備及處理SichuanUniversity第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五干燥的工藝原理切片干燥是一個傳熱、傳質(zhì)的物理過程。未干燥切片中的含水W=Wf+We

式中W表示切片的含水量，Wf自由含水量，We平衡含水量。自由水分屬于表面吸附水分，存在于切片表面或孔隙之中。平衡含水屬于分子間結(jié)合水，其中部分水分子與聚酯大分子形成氫鍵，很難完全脫除。水分的平衡：切片內(nèi)部和表面的平衡、切片表面與干燥介質(zhì)的平衡。這一平衡過程對干燥的條件有很大的依耐性。我們可以用亨利分壓定律來簡單地描述平衡含水量與水汽分壓的之間的關(guān)系：We=KP，式中，K為平衡常數(shù)，P為平衡蒸汽壓。升高溫度和增加干燥介質(zhì)的流動有利于干燥過程。SichuanUniversity第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五干燥過程干燥分為兩個階段，即預(yù)結(jié)晶階段和高溫干燥階段預(yù)結(jié)晶溫度和時間沸騰床：溫度可高至160~180oC，時間8~15min。攪拌式充填：溫度120~140oC，時間1~l.5小時。轉(zhuǎn)鼓干燥時，在120℃以下緩慢升溫，預(yù)結(jié)晶時間應(yīng)控制為4~5小時。高溫干燥階段轉(zhuǎn)鼓真空干燥溫度為120~140oC。熱風(fēng)干燥一般在160℃以上。SichuanUniversity第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五聚酯切片的干燥有真空干燥和氣流干燥兩種。由于干燥方式或設(shè)備的不同，工藝流程、工藝條件及操作規(guī)則方面會有差異，但干燥的原理基本相同。真空干燥（進(jìn)出料1.5-2h，升溫2.5-3.5h，保溫3-4h，冷卻1h）VC353真空干燥機示意圖1-冷卻桶、2-除塵桶、3-加熱夾套SichuanUniversity第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五連續(xù)式氣流干燥

SichuanUniversity第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五回轉(zhuǎn)圓筒-充填組合干燥（熱空氣介質(zhì)加熱，165-180℃）SichuanUniversity第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五SichuanUniversity第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五SichuanUniversity第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五紡絲熔體的制備的輸送熔融裝置：螺桿擠出機熔體輸送、分配：彎管、熔體分配管保溫裝置：紡絲箱體計量裝置：計量泵紡絲：紡絲組件絲條冷卻裝置：紡絲窗、側(cè)吹風(fēng)絲條收集裝置：卷繞機SichuanUniversity第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五紡絲熔體的制備紡絲熔體的制備-連接切片干燥和紡絲兩個重要的工序。紡絲熔體是通過熔融過程制備的，它是將切片在加熱下由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的一個過程。主要有兩種熔融方式，即采用爐柵或采用螺桿擠出機熔融。螺桿擠出機的優(yōu)點傳熱效率高,能擠出高粘度的熔體熔體在螺桿中塑化攪拌均勻,能形成均勻的熔體聚合物在螺桿中停留時間短,減小分解的可能,停留時間一般為5~10minSichuanUniversity第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)SichuanUniversity第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五熔體制備中經(jīng)常遇到的問題（1）熔體均勻性差；（2）降解程度高；（3）環(huán)結(jié)堵料。切片熔融溫度通常在熔點以上20℃左右，低于其分解溫度。螺桿分3~6區(qū)加熱。聚酯熔融溫度的選擇SichuanUniversity第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五SichuanUniversity第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五熔體的混合用機械方式將螺桿出口的熔體混合均勻的過程。早期的混合是采用靜態(tài)混合器，使用靜態(tài)混合器可以達(dá)到強化熔體均勻性的目的，同時可以減少熔體通過彎管時，管壁與管中心溫度及停留時間的差別。在較新型的螺桿擠出機中，往往采用特殊設(shè)計的混煉頭來代替靜態(tài)混合器。混煉頭的主要作用是改變螺桿溝槽中擠出的熔體的流線，使熔體進(jìn)一步均勻化SichuanUniversity第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五熔體的計量（計量泵、高溫齒輪泵）計量的目的是保持絲束纖度均勻，同時使熔體增壓，以保證穩(wěn)定紡絲。泵供量取決于齒輪齒谷的容積和齒輪的轉(zhuǎn)速工作原理：兩個齒輪轉(zhuǎn)動→吸入孔1成低壓→熔體有吸入孔1進(jìn)入→充滿齒輪的齒隙→隨齒輪的轉(zhuǎn)動→在孔2處形成壓力→將熔體從壓出孔壓出（齒隙容積恒定，精確計量）

1—熔體進(jìn)口；2—熔體出口；3—主動齒輪；4—被動齒輪5—上板；6—中板；7—下板；8—聯(lián)軸節(jié)SichuanUniversity第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五過濾過濾的目的是除去熔體中的雜質(zhì)SichuanUniversity第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)：導(dǎo)孔+毛細(xì)孔圖噴絲孔的幾何形狀

a—圓筒漏斗形；b—圓筒平底形；c—圓錐形；d—雙曲面形導(dǎo)孔：圓筒漏斗形、圓筒平底形、圓錐形、雙曲面形毛細(xì)孔：圓柱形，孔徑0.20～0.45mm，長徑比1～2（比值↑→熔體在毛細(xì)管內(nèi)應(yīng)力松弛↑→出口膨化↓→紡絲有利→機械加工困難）孔數(shù)：短纖維（500孔、600孔、900孔、1120孔、3600孔、2400孔）長絲：幾～幾十孔排列：同心圓、菱形、星形噴絲板質(zhì)材：耐熱不銹鋼1Cr18Ni9Ti噴絲板噴絲板SichuanUniversity第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五1.3.2聚酯短纖維的生產(chǎn)聚酯短纖維紡絲的特點：大型化、高速化、連續(xù)化單線日產(chǎn)20~50噸，最大規(guī)模為日產(chǎn)200噸大型噴絲板，其孔數(shù)達(dá)5000～50000孔紡絲線集束線密度達(dá)30000dtex以上較高紡絲速度1500~2500m／minSichuanUniversity第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五5萬t/年聚酯短纖維T-16N紡絲機SichuanUniversity第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五聚酯短纖維的后加工高強低延伸聚酯短纖維后加工的集束、拉伸、緊張熱定型、上油、卷曲工序流程示意圖

SichuanUniversity第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五聚酯短纖維后加工的干燥、切斷、打包工序流程示意圖

SichuanUniversity第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五SichuanUniversity第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五聚酯短纖維的后加工工藝討論存放與集束：初生纖維的預(yù)取向度不均勻，有內(nèi)應(yīng)力，需經(jīng)存放平衡，以減小或消除內(nèi)應(yīng)力，降低預(yù)取向度，使油劑擴散均勻，從而改善纖維的拉伸性能。存放平衡后的絲條進(jìn)行集束。所謂集束是把若干個盛絲筒的絲條合并，集中成工藝規(guī)定線密度的大股絲束，以便進(jìn)行后處理。SichuanUniversity第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五聚酯短纖維的后加工工藝討論拉伸：拉伸是靠各拉伸機之間的速度差異來完成的。拉伸又稱為纖維的“二次成形”。拉伸是后加工過程中最重要的工序，拉伸的工藝條件包括拉伸溫度、拉伸介質(zhì)、拉伸速度、拉伸倍數(shù)及其分配。國內(nèi)外大多數(shù)公司采用水浴、水浴或水浴-蒸汽2道拉伸。對于紡速超過2000m/min的高速紡聚酯初生纖維，已具有一定取向度，因此后處理的拉伸倍數(shù)可降低。通常卷繞速度每提高100m/min，最大拉伸倍數(shù)可降低15%~20%。T-16N紡絲機的紡速比其他紡絲機速度高500~800m/min，所以其后加工拉伸工序可以采用較簡單的干熱拉伸裝置。這樣可以使操作簡便，也使廢水排出量大大減少。SichuanUniversity第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五熱定型：熱定型的目的是消除纖維內(nèi)應(yīng)力，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，并促進(jìn)結(jié)晶化，進(jìn)一步改善其力學(xué)性能。熱定型可使拉伸、卷曲效果固定，并使成品纖維符合使用要求。熱定型可以在張力下進(jìn)行，也可以在無張力下進(jìn)行，前者稱緊張熱定型（包括定張力熱定型和定長熱定型），后者稱松弛熱定型。生產(chǎn)不同品種和不同規(guī)格的纖維，往往采用不同的熱定型方式。影響熱定型的主要工藝參數(shù)是定型溫度、時間及張力。上油：為了防止纖維在后加工過程摩擦產(chǎn)生靜電以及使纖維在棉紡廠加工時改善其紡織加工性能還需再次上油。卷曲：賦予纖維的彈性聚酯短纖維的后加工工藝討論SichuanUniversity第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五切斷：短纖維的長度由纖維的品種決定。通常，棉型聚酯短纖維名義長度為38mm，毛型為90~120mm，中長纖維長度介于棉型與毛型之間，一般為51~76mm。切斷纖維主要控制長度偏差，超倍長纖維量以及粘結(jié)絲（或稱并絲）量等幾個指標(biāo)。切斷機采用壓切式，可按照纖維品種對長度的不同要求，安裝不同數(shù)量的刀片。打包機為油壓式箱式打包機。聚酯短纖維的后加工工藝討論SichuanUniversity第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五1.3.3聚酯長絲的生產(chǎn)按紡絲速度可分為常規(guī)紡絲中速紡絲高速紡絲。按工藝流程又可分為三步法二步法一步法。SichuanUniversity第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五常規(guī)紡絲常規(guī)紡絲-低速紡絲紡絲速度低：1000~1500m/min采用紡絲卷繞-拉伸加捻-假捻變形的三步法工藝路線(UDY-DY-TY)。拉伸加捻速度為600~1000m/min。假捻變形的速度為120~160m/min。可生產(chǎn)33~167dtex的聚酯長絲。常規(guī)紡絲工藝既可生產(chǎn)拉伸絲，又能生產(chǎn)變形絲。其特點是工藝成熟、設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、技術(shù)容易掌握、產(chǎn)品質(zhì)量較好。SichuanUniversity第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五工藝的流程為：干切片→熔融擠出

→混合

→計量

→過濾

→紡絲→冷卻成型

→

上油

→卷繞→

UDY筒子（未拉伸絲）SichuanUniversity第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五UDY絲的拉伸加捻拉伸加捻機從結(jié)構(gòu)上可以分為三部分，即原絲架、拉伸機構(gòu)、卷繞成型機構(gòu)

SichuanUniversity第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五拉伸絲假捻變形SichuanUniversity第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五中速紡絲工藝中速紡絲采用二步法工藝紡絲速度為1800~2500m/min，得到半預(yù)取向絲(MOY)中速紡絲有兩種工藝路線：（1）MOY-DY工藝：此工藝采用中速紡絲和低速拉伸，拉伸加捻的速度為800~1200m/min，可紡制33~167dtex的拉伸絲，常見的是75dtex和50dtex。（2）MOY-DTY工藝:

此工藝采用中速紡絲和高速拉伸變形，MOY的剩余拉伸倍數(shù)為2.1~2.4倍，拉伸變形的速度為400~500m/min。可紡制55~88dtex的變形絲，超過110dtex時，需將兩根絲條合股成一個筒子。此工藝的生產(chǎn)效率不如POY-DTY工藝路線。SichuanUniversity第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五高速紡絲高速紡絲的紡絲速度為3000~3500m/min。制得的纖維為預(yù)取向絲(POY)。POY主要用于變形絲的生產(chǎn)。SichuanUniversity第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期五POY的后加工（1）POY-DTY工藝此工藝采用高速紡絲和高速拉伸變形，后加工速度通常為450~700m/min。可紡制50~167dtex的變形絲(DTY)。其特點是工藝流程短，生產(chǎn)效率高，基建投資省。（2）POY-TY工藝此工藝采用高速紡絲和低速假捻變形(轉(zhuǎn)子式假捻法)。可紡制167dtex的變形絲。這種工藝路線在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理，是一種權(quán)宜的做法。我國有一些中小型彈力絲廠采用此法。（3）POY-DY工藝此工藝采用高速紡絲和低速拉伸加捻，可紡制55~110dtex的拉伸絲。拉伸比為1.3~1.7倍。日本東麗公司和瑞土伊文塔公司曾介紹過這種工藝路線，我國也有少數(shù)工廠采用此工藝。