FDY技術(shù)的關(guān)鍵在于紡絲之后的連續(xù)拉伸
發(fā)布時(shí)間：2017-11-07 09:28
全拉伸絲即FDY是近年發(fā)展起來的，并正在發(fā)展中的高效率、高水平紡絲加工技術(shù)。它將常規(guī)紡和高速紡二步法制造全拉伸絲的工藝路線(UDY-D丁，POY-D丁)變?yōu)榧徑z拉伸連續(xù)進(jìn)行的一步法工藝路線，不僅工藝流程縮短、基建投資降低，而且產(chǎn)品質(zhì)量提高、生產(chǎn)成本降低、生產(chǎn)效率提高等。一步法制造全拉伸絲的工藝路線有許多，目前形成工業(yè)化生產(chǎn)的主要有五條。FDY技術(shù)的關(guān)鍵在于紡絲之后的連續(xù)拉伸。
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熱輥拉伸工藝路線
熱輥拉伸工藝路線是指紡絲成形之后立即用熱輥進(jìn)行拉伸和定型的工藝路線。這是開發(fā)最早、應(yīng)用最多的一條工藝路線。20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)低速紡絲熱輥連續(xù)拉伸工藝，以后紡速不斷增加，到20世紀(jì)80年代發(fā)展到高速紡絲熱輥連續(xù)拉伸工藝。典型的工藝流程如圖12-1所示。該工藝路線靈活，可以生產(chǎn)任何不同特性的全拉伸絲。
由圖12-1可看出，熱輥拉伸紡絲工藝路線中，螺桿擠出機(jī)、箱體、紡絲窗等與常規(guī)紡或高速紡相同，所不同的是熔體細(xì)流固化成纖維后要馬上進(jìn)行拉伸，且拉伸在卷繞機(jī)上進(jìn)行。
實(shí)現(xiàn)拉伸由熱輥承擔(dān)，一般有兩個(gè)熱輥。從甬道下來的絲先在第一熱輥(下熱盤)上繞8～10圈，以便對(duì)絲進(jìn)行充分加熱、防止拉伸時(shí)打滑。第一個(gè)熱輥起拉伸加熱的作用，其溫度、速度較低，它的速度即為紡絲速度第二熱輥起定型加熱的作用，其溫度、速度較第一個(gè)熱輥高，絲在上面繞6～8圈，同樣是為了充分加熱定型和防止拉伸時(shí)打滑。拉伸在兩個(gè)熱輥之間完成。
根據(jù)生產(chǎn)品種的需要，可以在第一熱輥之前或第二熱輥之后安裝網(wǎng)絡(luò)噴嘴。在第一熱輥之前加網(wǎng)絡(luò)噴嘴可使未拉伸的絲束具有良好的抱合力，從而減少拉伸時(shí)產(chǎn)生毛絲和斷頭，提高拉伸性能。
在第二熱輥之后安裝網(wǎng)絡(luò)噴嘴可提高成品絲的繞、織造等使用性能，作經(jīng)紗使用時(shí)可免漿或輕漿。為了穩(wěn)定熱輥溫度、降低散熱能耗和改善環(huán)境，通常每個(gè)熱輥都帶有保溫箱，生頭時(shí)打開，正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉。卷繞頭的速度一般略低于第二熱輥速度。
絲束經(jīng)過拉伸和緊張熱定型以后，會(huì)產(chǎn)生收縮。卷繞頭可設(shè)計(jì)成半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種形式。全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)換筒可以得到長(zhǎng)度完全相同的筒子，并能適應(yīng)機(jī)器人操作的無人車間。
根據(jù)紡絲和拉伸速度不同，熱輥拉伸工藝路線可分為三種形式，每一種形式具有不同特點(diǎn)。
1.低速紡絲拉伸
低速紡絲拉伸的干燥、紡絲設(shè)備與常規(guī)紡相同。第一熱輥的速度為1000m/min左右，拉伸和卷繞速度在4000m/min以下(3200～3600m/min)。這是最早開發(fā)的紡絲拉伸工藝路線。其特點(diǎn)是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，易于制造和維修管理，造價(jià)低，操作方便但效率較低。
2.中速紡絲拉伸
中速紡絲拉伸的紡絲速度為1400～1900m/min，拉伸和卷繞速度在SOOOm/min以下(4200～4800m/min)。其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率提高，對(duì)設(shè)備的要求適中，投資較低，運(yùn)行和管理比較方便。
3.高速紡絲拉伸
高速紡絲拉伸的干燥、紡絲設(shè)備基本與高速紡相同。紡絲速度在3200m/min左右，拉伸速度大于5000m/min。其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，同時(shí)對(duì)設(shè)備的要求高，投資較大，但比較靈活，降低速度可生產(chǎn)諸如低線密度絲等不同特性的拉伸絲，基至可生產(chǎn)POY.
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水膜拉伸工藝路線
水膜拉伸又稱流體動(dòng)態(tài)阻力拉伸，簡(jiǎn)稱HDS.該工藝路線由德國Nordfaser公司開發(fā)，除適用紡滌綸外，還適用于紡錦綸。
水膜拉伸工藝路線中的干燥、紡絲設(shè)備與高速紡絲相同，拉伸裝置包括一套HDS和一個(gè)熱輥。HDS裝置由一組水平安裝的陶瓷棒組成，作為拉伸握持點(diǎn)用(見圖12-2)。
從甬道中下來的絲束先通過水嘴上水，在絲上形成水膜。接著每根絲分別進(jìn)入各自的HDS裝置，熱輥將絲束拉曳通過HDS,對(duì)絲進(jìn)行常溫拉伸。拉伸時(shí)握持絲條的力是絲束表面的水膜與陶瓷之間的流體動(dòng)態(tài)阻力。
熱輥對(duì)經(jīng)過拉伸的絲進(jìn)行定型。由于是常溫拉伸，工藝上采用增加繞絲圈數(shù)來強(qiáng)化定型效果，一般繞絲12圈左右。與其他工藝路線不同的是絲束在拉伸定型以后進(jìn)行上油。
水膜拉伸工藝路線中采用一個(gè)熱輥，設(shè)備投資低，既可生產(chǎn)FDY,又可生產(chǎn)POY。由于靠流體阻力進(jìn)行拉伸，若阻力發(fā)生變化，易使絲的不勻率增大，必須經(jīng)常檢査和調(diào)整拉伸張力。
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熱管法紡絲拉伸工藝路線
熱管法紡絲拉伸工藝是指在甬道的位置上裝有熱管(熱箱)，對(duì)完成冷卻成形的絲束進(jìn)行再加熱，利用受熱絲束的熱塑性和慣性，在較高的紡速下對(duì)絲束進(jìn)行拉伸和定型。這種工藝路線簡(jiǎn)稱TCS（見圖12-3）。
熱管法紡絲拉伸工藝路線中的紡絲和冷卻部分與一般高速紡相同。熱管安裝的位置必須在絲束冷卻到玻璃化溫度Tg(80℃)以下的地方。卷繞機(jī)一般帶有導(dǎo)絲盤，可以比較方便地調(diào)節(jié)卷繞張力，卷繞速度在4000m/min以上。
TCS工藝路線的拉伸效果取決于單絲線密度、噴絲板至上油嘴的距離、卷取速度、熱管的長(zhǎng)度、位置和溫度等。熱管法紡FDY是依靠熱空氣來拉伸絲條；而熱輥法是通過兩個(gè)拉伸熱輥機(jī)構(gòu)來拉伸定型絲條，拉伸變形可單獨(dú)控制，合理控制兩個(gè)熱輥的溫度、卷繞速度、拉伸比，可紡出高質(zhì)量的FDY絲條。
與熱輥法相比，熱管法加大了噴絲板部分的拉伸，其拉伸變形作用較小，適合單絲線密度較小的滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)；若熱管不加熱，可用來生產(chǎn)POY。
熱管法紡絲拉伸工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)單，投資較低，操作和維修管理方便。可以利用高速紡設(shè)備改造而成，而且改造幅度小。采用熱管法紡絲拉伸工藝路線制得的成品絲的染色性能好于全拉伸絲，但纖維的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與全拉伸絲相比有差異。
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紡絲冷盤拉伸蒸氣定型工藝路線
高速紡絲冷盤拉伸蒸汽定型工藝由瑞士英文塔工程公司開發(fā)成功，主要用于錦綸生產(chǎn)，也可用于滌綸長(zhǎng)絲的生產(chǎn)。該工藝路線簡(jiǎn)稱H4S(見圖12-4)。
高速紡絲冷盤拉伸蒸汽定型工藝路線中的干燥、紡絲部分與高速紡相同。從甬道下來的絲由兩組成對(duì)的常溫拉伸輥拉伸，然后進(jìn)人蒸汽箱進(jìn)行熱定型，消除冷拉伸產(chǎn)生的應(yīng)力，并產(chǎn)生結(jié)晶。
絲在每一組拉伸輥上繞3～4圈，防止打滑。蒸汽箱中裝有網(wǎng)絡(luò)噴嘴，用蒸汽對(duì)絲進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)加工。離開網(wǎng)絡(luò)噴嘴的蒸汽作為定型蒸汽使用。第一對(duì)導(dǎo)輥的速度約4000m/min，第二對(duì)導(dǎo)輥的速度約5300m/min；卷繞速度約5000m/min。
蒸汽箱(汽室)上設(shè)有排氣口，可把過量蒸汽和揮發(fā)出來的紡絲油劑油霧抽走，可改善操作環(huán)境，減少空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷。高速紡絲冷盤拉伸蒸汽定型工藝路線使用冷拉伸盤，設(shè)備投資較低，維修管理比較簡(jiǎn)單。
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超高速紡工藝路線
紡絲速度在6000m/min以上的稱為超高速紡。6000m/min的紡絲速度制得的高取向絲(HOY)，伸長(zhǎng)仍較大，其結(jié)構(gòu)與FDY相差較大。而7000m/min以上的紡絲速度制得的全取向絲(FOY)，其結(jié)構(gòu)與FDY基本相同。
超高速紡絲技術(shù)是最新型的紡絲技術(shù)，對(duì)原料切片、熔融擠出、預(yù)過濾和紡絲、油劑、卷繞都有較高的要求。由于速度較高，為減少空氣阻力、降低紡絲張力，整套設(shè)備設(shè)計(jì)為超短程(見圖12-5)。超高速紡絲工藝路線的工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率極高，是非常有發(fā)展前途的工藝路線。
超高速紡得到的FDY(國內(nèi)習(xí)慣稱FOY)產(chǎn)品易染色，幾乎在常溫常壓條件下就可染色，模量極低，適宜于制作起絨織物和其他柔軟性織物。
