新型涤纶2222dtex/384f工业丝生产工艺探索

于剑平

(中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部， 200540)

工业化应用

新型涤纶2222dtex/384f工业丝生产工艺探索

于剑平

(中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部， 200540)

基于高强工业丝产品的生产工艺，对螺杆温度、罗拉温度、松弛率等技术参数进行优化，生产出强度≥8.00 cN/dtex、伸度中心值(17.0±2.0)%和干热指标≤5.0%的2222dtex/384f规格的涤纶工业丝产品。

工艺优化 螺杆温度 罗拉温度 松弛率

在激烈的竞争环境下，市场对涤纶工业长丝不断提出新的品种要求，以满足在不同使用领域中体现出不同特性。粗旦涤纶工业长丝用于重量级的吊装带，具有织造强度损失小、重量轻、价格低、耐水、耐光、耐腐蚀等特点，用于港口、码头集装箱货物装卸，更显示其优越性而被广泛应用，从而替代钢丝和绳缆。

粗旦涤纶工业长丝经织造、沥青涂层处理后制成的土工格栅已被广泛应用于高速公路、铁路的路基增强和江河湖海的防洪堤坝的加固。由于涤纶工业长丝经高温沥青涂层处理后，或经长时间使用后，其强度、抗蠕变性、抗老化性都远远超过聚丙烯、聚乙烯等材料制成的土工格栅，因此越来越多地被众多用户所接受，市场的份额也将越来越大。中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部积极开发满足客户要求的产品，以提高装置竞争力。通过优化高强产品的生产工艺，对螺杆温度、侧吹风、总倍率、罗拉温度、松弛率等工艺参数进行调整试验，最终摸索出了1套合适的工艺，生产出符合客户要求的产品。

1 2222dtex/384f工业长丝的技术指标

1.1 技术路线

以现装置固相聚合增黏后的切片(特性黏度为1.060±0.020 dL/g)为原料，采用2222dtex/384f并股生产工艺，生产符合各项质量指标的2222dtex/384f涤纶工业长丝(见表1)。

丝束上油后合股的重叠性是满足拉伸卷绕的首要条件，也是本产品生产的关键，直接影响到产品的物理性能。

表1 2222dtex/384f涤纶工业长丝质量指标

1.2 生产工艺流程

(1)固相聚合:大有光聚酯湿切片(PD切片)→混合料仓→预结晶料斗→固相聚合塔→高黏度切片(FD切片)。

(2)纺丝卷绕:FD切片→螺杆挤压机→纺丝箱体→侧吹风→牵伸(GR)→卷绕成型。

2 牵伸工艺条件的探索

2.1 纺丝速度

熔体细流被拉长和固化的过程，也就是纤维的结构形成和发展的过程。它是纺丝过程中流变学因素、纺程上的传热和高聚物结晶动力学之间相互作用的结果。取向和结晶是纤维的主要结构因素，它们对产品的质量有重要的影响［1］。

高聚物中大分子或链段在外力作用下沿作用力方向(纤维轴向)排列的现象称为大分子取向。在应力场中，结构单元沿外力作用方向进行择优排列，这种排列是大分子结构单元对外力作用的响应。由于在以后的牵伸过程中还有一次取向，故把纺丝过程中的取向称为预取向［2］。

纺丝过程中的取向有两种:一种是处于熔体状态下的流动取向，另一种是纤维固化之后的形变取向。熔体的牵伸流动取向，主要受轴向速度梯度控制，所以纺丝速度高，纤维成形过程的稳定性好，且质量好。但是纺丝速度过高，丝条张力就会大幅度增加，从而导致纺丝断头率急剧上升。

2.2 纺丝温度的确定

螺杆前三区温度控制主要是起到混合熔融作用，稳定螺杆压力，减少熔体温度波动;螺杆后三区温度主要是调节熔体的特性黏度，提高其流变性能［3］。由于2222dtex/384f生产时是并股丝，纺丝挤出量未发生变化，所以纺丝温度未做调整。实际生产中，则根据高黏度切片黏度的变化来控制后三区温度，使熔体塑化均匀，减少热分解的可能性。最终后三区温度控制在314～320℃时，丝束的特性黏度在0.80～0.90范围内(见图1)。

图1 螺杆温度与成品丝特性黏度关系

2.3 纺丝冷却条件的确定

熔体纺丝成形过程中的传热是对流传热，生产中采用侧吹风(QS)进行强制对流传热，侧吹风冷却条件是成形过程中的决定因素，使初生纤维冷却凝固点一致，单丝内外层凝固均匀，最终使非晶区的取向度降低，未拉伸丝的取向度均匀。侧吹风风速过低会造成单丝内外层凝固不均匀，使拉伸中单丝断裂频率高;侧吹风风速过高时，由于风速与雷诺数成正比，当雷诺数增大时，成形中的丝束受到侧吹风给予附加张力波动也就随之增大，容易造成熔体破裂，观察可发现丝束晃动加剧，单丝断裂频率高。所以选择合适的风速，避免由于未拉伸丝的取向度不一致，而导致拉伸过程中的单丝断裂。侧吹风风速为30～45 m/min时，纺丝的制丝性能处于最佳状态。

2.4 拉伸定型条件的控制

2.4.1 拉伸点温度的影响

关于拉伸点处温度的工艺讨论已经有很多结论，初生纤维的应力－应变性质对温度非常敏感，在拉伸过程中，为提高纤维的强度和其他机械性能，必须使结构单元(链段、大分子链、链束等)沿纤维轴取向。为此，要提高温度供给结构单元以足够的热运动能量。实际拉伸过程还会产生热效应，使温度上升，使得拉伸点也会发生移动。一般设置在玻璃化温度附近80℃左右。

2.4.2 拉伸倍率的影响

总拉伸倍率、各段拉伸倍率的配比涉及到稳定控制拉伸点和防止丝束在拉伸区域内过度结晶。拉伸点的漂移和丝束在拉伸区域内产生不必要的结晶都会产生大量的毛丝。本装置从1GR－4GR共经历了3级拉伸:1GR－2GR之间为预拉伸，2GR－3GR之间为一级拉伸，3GR－4GR之间为二级拉伸。并股后丝束张力增大，拉伸形变比原先困难，为了保持指标所要求的高断裂强度要求，要适当提高拉伸倍数。拉伸倍率与原丝特性关系见图2。从图2可以看出，总拉伸倍率在5.85～6.05之间，丝束能保持较高的断裂强度和较低的伸长，单丝断裂次数最少。

图2 拉伸倍率与原丝特性关系

2.4.3 定型条件的探索

(1)4GR温度的控制。4GR主要起到对纤维进行热定型作用，为了保持较低的干热收缩率，使产品具有很好的热稳定性，找到最佳的4GR控制温度。当4GR温度控制在230～236℃时，干热收缩率控制在质量指标范围内。而我们将4GR温度设置为228～236℃(见图3)。

图3 4GR温度与干热收缩率的关系

(2)松弛率的调整。松弛区(4GR－5GR)，随着纤维的结构变得规整，纤维的形变剧烈下降，拉伸作用停止。在此区内纤维不再发生形变。松弛即解取向，松弛率的大小与内应力的消除程度有很大关系，松弛使内应力大部得以消除，大分子链的联结点得到加固，在很大程度上改善了纤维的品质［4］。松弛率与卷绕丝的特性见图4。

图4 松弛率与原丝特性关系

由图4可以看出，随着松弛率的上升，干热收缩率下降，强度有所下降，最终该品种的松弛率范围控制为2.0%～3.5%。

2.4.4 网络器的控制

为提高丝束的抱合性，二束丝束并股后需要调节网络器的工作压力，以提高丝束的网络度，当网络器压力提高到0.55～0.60 MPa时，由于网络器工作室较窄，容易造成丝束碰壁而产生毛丝，所以必须适当调整丝束经过工作室的中心位置，防止丝束的分叉。

3 质量统计

试生产的产品质量及其性能指标见表2。通过数据可以看出，工艺探索获得了成功，满足了用户的要求。通过表2的检测项目可知，在控制产品断裂强度和断裂伸长率的同时，其干热收缩率同样得以有效控制且仅为3.5%。

表2 2222dtex/384f产品质量汇总

4 结语

(1)通过对并股丝道的调整，以及纺丝、卷绕工艺条件的摸索和试验，确定了生产2222dtex/384f中收缩型涤纶工业长丝的生产工艺，并实现了批量生产。

(2)松弛率对断裂强度和干热收缩率有着较大的影响，但对断裂伸长的影响不明显。

(3)以新工艺生产涤纶2222dtex/384f工业丝，单丝断裂和毛丝发生率相对较低，相关物试指标达到试验目标。

［1］ 吉振坡，石相如，曲振峰．涤纶工业丝的生产现状和发展前景［J］．河南化工，2005，22(5):10 －12．

［2］ 周松亮，周维主编．涤纶工业长丝的生产与应用［M］．北京:中国纺织出版社，1998．

［3］ 李允成，徐心华．涤纶长丝生产［M］．2版．北京:中国纺织出版社，1995．

［4］ 李旭，王鸣义．直接纺丝法制备超高强度涤纶短纤维的工艺研究［J］．合成纤维，2008(10):37－39．

Exploration on Production Process of New Type 2222dtex/384f Polyester Industrial Filament

Yu Jianping
(Polyester Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co．，Ltd．200540)

Based on the production process of high － strength industrial filament products，the technical parameters such as screw temperature，roller temperature and relaxation rate were optimized，so that the 2222dtex/384f polyester industrial filament product with strength ≥8．00 cN/dtex，extension center value(17．0 ±2．0)%and dry heat index ≤5．0%was produced．

process optimization，screw temperature，roller temperature，relaxation rate

1674－1099 (2012)04－0038－03

TQ342+.2

A

2012-03-27。

于剑平，男，1979年出生，毕业于四川大学化学纤维专业，工程师，从事涤纶工业长丝研发和生产管理工作。