Liczba wyświetleń:0 Autor:Edytuj tę stronę Wysłany: 2025-12-04 Źródło:Ta strona
Metody produkcji i przetwarzania przędzy polarowej z włókna poliestrowego FDY
1. Przyczyny przędzy polarowej w normalnej produkcji włókien poliestrowych FDY
W procesie produkcji zwykłego włókna poliestrowego FDY wytwarzanie przędzy polarowej ma miejsce, gdy prędkość przędzenia i szybkość chłodzenia są bardzo wysokie. W wyniku koncentracji naprężeń warstwa naskórkowa wykazuje znaczne napięcie, przez co jest podatna na pęknięcia, w wyniku których powstaje przędza polarowa. Dlatego kluczowy jest wybór doskonałych warunków chłodzenia w celu utrzymania jednolitej struktury promieniowej. Skutecznym podejściem jest utworzenie efektywnej strefy chłodzenia i zastosowanie bocznego urządzenia nadmuchowego o strukturze plastra miodu w celu wytworzenia przepływu powietrza w celu odpowiedniego chłodzenia stopionego włókna ciągłego.
W procesie rozciągania, wraz ze wzrostem prędkości przetwarzania (tj. szybkości drugiego walca grzewczego), wydajność proporcjonalnie wzrasta, koszty produkcji maleją i poprawia się jednorodność barwienia. Jednakże, jeśli prędkość przetwarzania jest zbyt duża, powoduje to zwiększone pękanie i przędzę polarową, co powoduje konieczność zrównoważenia i określenia odpowiedniej prędkości przetwarzania. Niewystarczające rozciągnięcie, prowadzące do niskiego naprężenia, może również powodować znaczne ruchy przędzy, co skutkuje pękaniem i pękaniem przędzy polarowej. I odwrotnie, zbyt wysokie napięcie negatywnie wpływa na tworzenie i odwijanie przędzy.
Jeśli chodzi o związek pomiędzy adhezją środków olejowych a wytwarzaniem przędzy polarowej, utrzymywanie wyższego stężenia emulsji olejowej i zawartości oleju we włóknie może zmniejszyć produkcję przędzy polarowej. Należy jednak zachować ostrożność, aby uniknąć zbyt wysokiego stężenia oleju, co może zmniejszyć przepuszczalność środka olejowego i pogorszyć jakość włókna. Metody oliwienia FDY mogą obejmować oliwienie dysz i olejowanie wałków. Smarowanie dysz skutecznie zmniejsza naprężenie wirowania, ale powoduje słabą jednorodność, co prowadzi do znacznych wahań naprężenia podczas rozciągania i zwiększenia plam barwnika. Oliwienie wałka zapewnia równomierne nakładanie i lepszą jednorodność barwnika, ale zwiększa naprężenie przędzenia, co zwiększa współczynnik przędzy polarowej i pękania oraz zwiększa zużycie, jednocześnie zmniejszając wydajność nawijania. Można zatem zastosować olejowanie wałka, a dostosowując prędkość wałka i kąt opasania przędzy na wałek, można skutecznie obniżyć naprężenie wirowania, ograniczając pękanie i pękanie przędzy polarowej.
2. Przyczyny przędzy polarowej w produkcji włókien poliestrowych o specjalnym kształcie FDY
Aby nadać włóknom doskonały połysk, wyczucie dłoni i odporność na mechacenie, a także nadać tkaninom niepowtarzalny styl i doskonałe właściwości użytkowe, często istnieje potrzeba wyprodukowania w praktyce przemysłowej pewnego rodzaju włókna poliestrowego o specjalnym kształcie. Jednakże podczas produkcji włókna poliestrowego o specjalnym kształcie często dochodzi do pękania i pękania przędzy polarowej, przy czym konstrukcja dyszy przędzalniczej jest kluczowym elementem wytwarzania włókien kształtowych. Na przykład, podczas wytwarzania płaskich włókien przy użyciu dyszy przędzalniczej z prostokątnymi otworami, nierównomierne naprężenia normalne wzdłuż ścianek otworów prowadzą do nierównomiernego pęcznienia stopu przy wytłaczaniu, co skutkuje częstym występowaniem przędzy polarowej i pękaniem podczas przędzenia i rozciągania. Stosując dyszę przędzalniczą z otworem w kształcie hantli, można skutecznie zminimalizować nierówność pęcznienia wytłoczenia stopu i znacznie poprawić stopień kształtu.
Produkcja włókien o specjalnych kształtach wymaga większej równomierności suszenia płatków i wilgotności niż w przypadku włókien konwencjonalnych, co teoretycznie wiąże się z koniecznością wzmocnionych warunków suszenia. Jednakże płatki o wysokim połysku mają zauważalnie niższą szybkość krystalizacji w porównaniu z płatkami półmatowymi, co ułatwia ich sklejanie, a w ciężkich przypadkach może wystąpić zbijanie się w strefie zasilania przed krystalizacją, zakłócając normalną produkcję. Dlatego prekrystalizację należy prowadzić w łagodniejszych warunkach, odpowiednio obniżając temperaturę prekrystalizacji i wydłużając czas przebywania płatków w prekrystalizacji, aby uzyskać określony stopień krystalizacji, który zapewni, że podczas suszenia nie będą się sklejać.
Jeśli zawartość wilgoci w suchych płatkach jest zbyt wysoka lub jeśli lepkość suchych i mokrych płatków nadmiernie spada, może to prowadzić do wzrostu przędzy polarowej i pękania podczas przędzenia. Temperatura wirowania ma ogromny wpływ na wydajność przetwarzania przędz o specjalnym kształcie. Chociaż obniżenie temperatury przędzenia jest korzystne dla zwiększenia stopnia kształtu, może również zwiększyć efekt wybrzuszenia pod ciśnieniem w otworach dyszy przędzalniczej, prowadząc do większej ilości przędzy polarowej i pęknięcia podczas przędzenia. Wybór odpowiedniej temperatury przędzenia, np. 293°C, jest idealny, ponieważ równoważy stopień kształtu ze stosunkowo niskim występowaniem przędzy polarowej i pękaniem. Warunki chłodzenia podczas kształtowania są krytycznymi parametrami wpływającymi na stopień kształtu i jakość produktów po rozciąganiu; szybsze chłodzenie skutkuje większym stopniem kształtu. Jednakże, ze względu na możliwość tworzenia się struktury rdzeń-osłona pod wpływem wysokiego stopnia kształtu i szybkiego chłodzenia, włókna są bardziej podatne na tworzenie przędzy polarowej i pękanie podczas rozciągania, co może również pogorszyć skuteczność barwienia. Dlatego, aby zmniejszyć ilość przędzy polarowej i jej pękanie, biorąc pod uwagę stopień kształtu, należy, jeśli to możliwe, stosować łagodniejsze warunki chłodzenia.
1. Degradacja termiczna stopionego poliestru
Poliester PET ma doskonałą stabilność termiczną, ale jest wrażliwy na zanieczyszczenia. Czysty PET zaczyna degradować w temperaturach pomiędzy 250-300°C, a powyżej 350°C następuje znaczne uwolnienie lotnego produktu. Proces degradacji obejmuje rozerwanie łańcucha w miejscach estrowych, w wyniku czego powstają kwasy karboksylowe i końcowe grupy estrów winylowych, które mogą ulegać reakcjom wymiany estrów z końcowymi grupami estrów hydroksyetylowych w PET, uwalniając aldehyd octowy jako główny lotny produkt. W wyższych temperaturach można również zaobserwować lotne produkty, takie jak CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4 i benzen, co czyni reakcję bardziej złożoną.
Rurociąg dostarczający stopiony materiał jest podgrzewany za pomocą mediów termicznych w fazie gazowej. Główny rurociąg mediów termicznych w fazie gazowej rozprowadza parę mediów termicznych ze schładzacza do płaszcza rurociągu dostarczającego stopiony materiał, wpływając do najniższego punktu każdego segmentu.
Ogólnie rzecz biorąc, w zależności od rodzaju przędzenia, temperatura pary mediów termicznych w rurociągu dostarczającym stopiony materiał wynosi od 280°C do 290°C. Skrzynia przędzalnicza i jej elementy są podgrzewane za pomocą mediów termicznych w fazie gazowej, w warunkach ogrzewania podobnych do tych panujących w rurociągu dostarczającym stop. Normalny zakres temperatur pracy wirówki wynosi zwykle 275–285°C. Stop jest izolowany za pomocą mediów termicznych z kotła do polimeryzacji końcowej poliestru aż do produkcji surowych włókien ciągłych. Jeśli temperatura izolacji nośnika cieplnego jest zbyt wysoka, a stopiony materiał pozostaje w rurociągu przez dłuższy czas, degradacja makrocząsteczek zachodzi poważniej. Podczas procesu wytłaczania pod ciśnieniem za pomocą pompy dozującej i ciągnienia za pomocą maszyny trakcyjnej, w surowych włóknach mogą powstawać defekty, prowadzące do pękania i wytwarzania przędzy polarowej.
2. Proces chłodzenia wiązki włókien
Urządzenie nadmuchowe znajduje się w komorze ciśnieniowej bezpośrednio pod elementem wirującym. Jego główną funkcją jest wdmuchiwanie powietrza do strumienia stopionego włókna w celu szybkiego schłodzenia stopionego polimeru. Urządzenie nadmuchowe równomiernie rozprowadza powietrze chłodzące do każdej pozycji wirowania, aby zapewnić wysokiej jakości, równomierne chłodzenie wiązki włókien. Jeśli czystość powietrza chłodzącego jest niewystarczająca lub ciśnienie i przepływ powietrza są nieprawidłowo ustawione, może to prowadzić do przylegania i pękania włókien, co skutkuje powstawaniem przędzy polarowej. Rozwiązanie problemów z chłodzeniem wymaga, aby wewnętrzna siatka stalowa nadmuchująca powietrze była wolna od kurzu. Jeśli wystąpi zanieczyszczenie lub jeśli wiązka włókien w pozycji wirowania doznaje turbulencji z powietrza, należy wymienić rurkę nadmuchową. Aby zapewnić jakość normalnego nadmuchu powietrza, wymagana jest regularna wymiana siatki nadmuchowej rury nadmuchowej, aby zapewnić czyste powietrze chłodzące wiązkę włókien i zapobiec problemom z powietrzem dla przędzy polarowej.
3. Proces przejścia wiązki włókien
Po wytłoczeniu stopu z komponentów w wiązkę włókien przechodzi on przez rolki oliwiące, pręty prowadzące, górne i dolne prowadnice czyszczące, kanał wirujący, większe i mniejsze rolki prowadzące, rolki napinające i maszyny trakcyjne. Jeśli ich powierzchnie stykające się z wiązką włókien nie są gładkie lub mają wady, zniszczą wiązkę włókien, w wyniku czego powstanie przędza polarowa. Aby zaradzić brakom w przejściu włókna, należy zwiększyć liczbę dokładnych inspekcji każdej rolki, a także terminowo przeprowadzić naprawę i wymianę wszelkich zidentyfikowanych problemów. Regularna kalibracja luzu pomiędzy płytkami sworzniowymi jest niezbędna, aby zmniejszyć tarcie na wiązce włókienek i zapewnić normalne działanie przejścia włókien, ograniczając w ten sposób wytwarzanie przędzy polarowej.
A. Jeśli rolki w przejściu są nieprawidłowo ustawione lub mają wady powierzchniowe lub zadziory, zwiększone tarcie w momencie zetknięcia się z nimi wiązki włókien prowadzi do wytworzenia przędzy polarowej.
B. Górna i dolna prowadnica czyszcząca składają się z dwóch równoległych płytek kołkowych z niewielką szczeliną pomiędzy nimi, przez które przechodzi wiązka włókien. Szczelinę pomiędzy płytkami sworzni można regulować w zakresie 0,5-1,2 mm. Ich podstawową funkcją jest rozerwanie lub zakleszczenie wiązki włókien w przypadku pojawienia się nadmiaru przędzy polarowej lub uszkodzeń. Jeśli regulacja szczeliny jest niewłaściwa, zwiększone tarcie podczas przechodzenia wiązki włókien może spowodować wytworzenie przędzy polarowej, a nawet może zakleszczyć wiązkę włókien.
Elementy przędzalnicze są kluczowym wyposażeniem urządzeń z krótkimi włóknami i odgrywają kluczową rolę w filtrowaniu i usuwaniu zanieczyszczeń ze stopu, homogenizowaniu stopu poliestru, równomiernym rozprowadzaniu stopu do każdego mikrootworu dyszy przędzalniczej oraz wytłaczaniu wiązki włókien z dyszy przędzalniczej.
A. Nieprawidłowy wzrost ciśnienia w komponentach
Jeśli ciśnienie w komponentach znacznie się waha, gęstość liniowa, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie surowego włókna mogą się znacznie różnić, co może skutkować wiązaniem włókien, pękaniem i wytwarzaniem przędzy polarowej.
B. Wycieki komponentów
Istnieją dwie powszechne formy wycieków komponentów:
Przyczynami wycieków w elementach są wady w precyzji produkcji i materiale uszczelki, co poważnie wpływa na skuteczność uszczelniania wirujących elementów. Prowadzi to do wycieków z powodu złego uszczelnienia po zamontowaniu komponentów. Defekty precyzyjne w uszczelce wewnątrz dyszy przędzalniczej są szczególnie szkodliwe dla produkcji przędzalniczej, ponieważ stop może przedostać się pod ciśnieniem do centralnej strefy braku przepływu na górze dyszy przędzalniczej, tworząc martwą strefę, w której stop nie może płynąć. Ten niepłynący stop stopniowo rozkłada się pod wpływem długotrwałych wysokich temperatur, aż zmieni kolor na żółty lub czarny. Podczas konserwacji rozkładające się gazy mogą wepchnąć rozłożony stop z powrotem do obszaru wylotowego dyszy przędzalniczej, powodując wyłanianie się czarnych włókien podczas pracy, co skutkuje dużą szybkością pękania.
Wyciek z wewnętrznej uszczelki dyszy przędzalniczej może również spowodować wyciek stopu ze środkowej śruby dyszy przędzalniczej. Wyciek ten może stopniowo rozprzestrzeniać się na powierzchnię dyszy przędzalniczej, powodując pojawienie się czarnej zawiesiny na powierzchni, która kapie na dół i przylega do działającej wiązki włókien, powodując uszkodzenia, które skutkują powstawaniem przędzy polarowej i zbrylaniem się zawiesiny. W ciężkich przypadkach normalna produkcja nie jest możliwa.
1. Wyciek zewnętrzny występuje w ciągu 24 godzin od instalacji, kiedy to stop wycieka z wlotu elementu, często powodując dużą ilość wyciekającego stopu w postaci białej zawiesiny kapiącej z zewnętrznej ściany elementu.
2. Opóźniony wyciek następuje tydzień po instalacji, gdy stopiony materiał wycieka ze środkowej śruby dyszy przędzalniczej lub połączenia pomiędzy dyszą przędzalniczą a korpusem komponentu. Wyciekły stop po wystawieniu na działanie wysokich temperatur przez dłuższy czas ulega degradacji i staje się brązowy lub czarny. Zdegradowany stop po wytłoczeniu z dyszy przędzalniczej prowadzi do tworzenia typowych czarnych włókien.
C. Słaba precyzja konserwacji
Urządzenie z krótkimi włóknami poliestrowymi wymaga regularnej konserwacji z 48-godzinną przerwą pomiędzy sesjami konserwacyjnymi. Jeśli konserwacja jest niewystarczająca, wełna może pojawić się w ciągu 48 godzin, a pęknięcia mogą następować nieregularnie.
D. Środki zaradcze
Optymalizacja planu ładowania piasku do komponentów ma kluczowe znaczenie, ponieważ jakość i proporcja metalicznego piasku filtrującego wpływa na skuteczność filtrowania komponentów. Aby spowolnić wzrost ciśnienia komponentów, zapewniając jednocześnie wydajność filtra, zaleca się przejście na piasek filtracyjny odporny na wysokie ciśnienie, który nie odkształca się pod ciśnieniem 25 MPa, wraz z wielokrotną optymalizacją planu ładowania piasku w celu stopniowego zmniejszania szybkości wzrostu ciśnienia. Dodatkowo kontrola wycieków komponentów wymaga poprawy precyzji uszczelniania uszczelek, przy odchyleniach grubości utrzymywanych w granicach 0,02 mm i nie przekraczających 0,04 mm, oraz doboru wysokiej jakości materiałów na uszczelki, aby rozwiązać problemy wycieków.
