双收缩混纤复合丝技术总结报告.ppt

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1、,一步法双收缩涤纶多异复合丝工艺及装备,浙江省重大科技专项,技 术 总 结 报 告,承担单位：桐昆集团股份有限公司 合作单位：嘉兴学院 东华大学,桐昆集团,桐昆是一家以聚酯和涤纶纤维制造为主营业务的现代化大型民营股份制企业,企业规模,2009年主营业务收入150亿元，利税9 .0亿元 综合产能150万吨 其中：涤纶长丝总产量120万吨 切片总产量30万吨 涤纶产能名列全国第一,嘉兴学院,嘉兴学院是浙江省教育厅直属的综合性地方本科院校，在校学生21000人，专任教师928人，博士137人，教授87人。纺织科学与工程学科是学校优先发展的特色学科。,一.项目的背景,化纤工业实现由“数量型”向“技术型

2、”战略转变。提出了发展高新技术纤维、生物质纤维以及差别化纤维方向 异收缩混纤复合丝是一种具有特殊风格的差别化纤维，是长丝类化纤仿毛仿真丝仿天然纤维的重要技术手段。,双收缩多异复合丝是通过将具有两种不同潜在收缩率的长丝，即高收缩丝与低收缩丝经混纤加工组成，混纤纱内部纤维的旦数、截面形状、结晶取向结构均不相同，在微细结构与形态结构上存在多异特性，故称为双收缩多异复合丝，英文简称为BSY（bi-shrinkage yarns）。,双收缩多异复合丝的概念,异收缩混纤复合丝加工方法的分类,1. 两步法: （1）纺丝;（2）拉伸-加弹-混纤复合加工 2. 一步法： （1）纺丝-拉伸-混纤复合加工一步完成,

3、一步法异收缩混纤复合丝加工方法的分类,一步法冷管热管纺丝法 一步法热辊拉伸纺丝法,1. 一步法冷热辊拉伸纺丝法,2. 一步法冷管热管纺丝法,二、本项目的主要研究内容,一步法双收缩涤纶多异复合丝项目是桐昆集团股份有限公司在化纤多元化、功能化趋势下提出并实施的。该项目主攻一步法复合纺丝的创新加工工艺和自主知识产权的生产设备，以形成多异复合涤纶纤维新产品。,一步法复合涤纶丝加工关键成形部件、组件及其可产业化成套设备； 双收缩特征复合涤纶丝的一步法成形工艺技术及其参数优化方案； 高品质、多异化的普通、异形、异性涤纶复合丝的双收缩一步法加工产品的设计、成形与开发； 加工成形中产品的特征及品质客观准确表征

4、方法与技术。,1. 主要研究内容：,三本项目完成的主要工作,(一) 一步法双收缩涤纶多异复合丝纺丝成型装置的改造； (二)一步法双收缩涤纶多异复合丝纱线规格的设计； (三) 一步法成型工艺对双收缩涤纶多异复合丝纤维取向结构及热性能的影响； (四)一步法双收缩涤纶多异复合丝纱线多异特征的设计； (五)热处理对一步法双收缩多异复合丝形态结构及力学性能的影响； (六)结论 (七)新产品开发案例,(一) 一步法双收缩涤纶多异复合丝纺丝成型装置的改造；,1. 纺丝系统的改造 使用两只变频器分别控制投纺高收缩组分和低收缩组分的计量泵转速，有效控制高收缩组分和低收缩组分纺丝泵的流量和比例； 安装了FDY导丝

5、分丝装置和POY喷油集束装置，并实现两个组份纺丝过程互不干涉，提高纺丝的稳定性。 2牵伸卷绕系统的改造 将牵伸热辊的第一组双热辊改造成一组带分丝辊的单热辊和一只凹槽型导丝盘，通过单热辊与凹槽型导丝盘之间的速度差对低收缩组分进行牵伸，高收缩组分经凹槽导丝盘转向后与低收缩组分丝束合并，实现同时投纺两种组分和复合牵伸的目的。 3网络装置的改造 将网络装置的改造为预网络、中网络和主网络三种网络装置。,(一) 一步法双收缩涤纶多异复合丝纺丝成型装置的改造,a.改造前的第一组热辊 b.改造后的第一组热辊 c.凹槽导丝盘,改造前后热辊纺丝装置对比,热辊GR2,单热辊）GR1,凹槽导丝盘,(一) 一步法双收缩

6、涤纶多异复合丝纺丝成型装置的改造,(一) 一步法双收缩涤纶多异复合丝纺丝成型装置的改造；,本项目通过对纺丝、牵伸、网络和卷绕系统的创新设计与系统改造，将纺-牵一步法（FDY）纺丝设备改造成能实现一步法高效率、高品质地生产具有高、低两种不同潜在收缩率的混纤复合纱的装备。,一步法涤纶FDY成型流程 一步法双收缩涤纶多异复合混纤丝成型流程,(二)一步法双收缩涤纶多异复合丝纱线规格的设计,按双组分纺丝工艺流程，熔融的聚合物经螺杆箱体及各自喷丝板挤出后，高收缩组分的线密度为：,且高收缩组分单纤线密度为：,(1),(2),低收缩组分经过纺丝卷绕后其线密度为：,低收缩组分单纤线密度为：,(3),(4),高、

7、低收缩组分在凹槽导丝盘混纤后其总的线密度为：,(5),1. 线密度的计算,热处理前混纤复合丝中高收缩组分在混纤复合纱中所占的比例为：,热处理前混纤复合丝中低收缩组分在混纤复合纱中所占的比例为：,(7),(6),2. 组分比例的计算,、,热处理前混纤复合丝中高、低收缩组分纤维线密度的差异率为：,(8),3. 组分间纤度差异率的计算,或：,(9),双收缩丝的收缩率差可通过下式计算： S=（高收缩组分的收缩率A）-（低收缩组分的收缩率B） 其中：A为在20mg/D预加张力下高收缩组分长丝的沸水收缩率； B为无张力及160干热条件下低收缩组分的收缩率；,4. 双组份收缩差的计算,5. 一步法双收缩多异

8、混纤复合丝的多异特征设计,(三)一步法成型工艺对双收缩涤纶多异复合丝纤维结晶取向结构及热、力学性能的影响,涤纶熔融纺丝的理论基础,取向度结晶度与纺丝工艺的关系,PET 熔融纺丝示意图,使用特性粘度=0.648dl/g的切片进行纺丝；根据经典纺丝理论，影响BSY混纤复合丝高收缩组分与低收缩组分结晶取向结构、收缩差及混纤复合纱物理力学性能等的主要工艺参数主要有：,研究的前提条件,实验与测试方法,形态结构：美国科视达三维视频显微镜 KH7700 取向度：声速取向法SCY- 结晶度：DSC法，NETZSCH DSC-2000PC 沸水收缩率：GB/T6505-2001 拉伸力学性能：YG061FQ型电

9、子单纱强力仪,卷绕速度（V0）；牵伸倍数（DR=V2/V1）；拉伸温度（H1）；定型温度（H2）；,1. 纺丝速度对高收缩组分结晶取向、热及力学性能的影响,使用改造后的纺丝系统，单独纺制高收缩组分，改变GR2的速度V2从1000米/分至9000米/分变化，工艺参数见下表。,不同纺丝速度纤维的DSC曲线,纺丝速度与纤维双折射率及沸水收缩率关系,1. 纺丝速度对高收缩组分结晶取向、热及力学性能的影响,不同纺丝速度纤维的拉伸变形曲线,断裂强度、伸长与纺丝速度的关系,1. 纺丝速度对高收缩组分结晶取向、热及力学性能的影响,使用改造后的纺丝系统，单独纺制低收缩组分，改变GR1的速度V1由小变大，拉伸倍数

10、由小变大，工艺参数见下表。,2. 拉伸倍数对低收缩组分结晶取向、热及力学性能的影响,不同拉伸倍数纺制的低收缩组分DSC曲线及结晶取向度,拉伸倍数对低收缩组分力学性能及沸水收缩率的影响,使用改造的纺丝系统，纺制高收缩与低收缩组分混纤的复合丝BSY。如下表所示，GR2的速度V2不变，改变GR1的速度V1，探讨GR1辊的速度大小对BSY丝的结构和性能的影响。,3.拉伸倍数对BSY丝结晶取向、热及力学性能的影响,不同拉伸倍数纺制BSY的热性能,拉伸倍数对BSY丝力学性能及沸水收缩率的影响,4.热辊GR1温度对BSY结晶取向结构及热和力学性能的影响,使用改造的纺丝系统 ，如下表所示，改变GR1温度H1的

11、大小，纺制双收缩混纤复合丝BSY，探讨GR1温度H1大小对BSY丝的结构和性能的影响。,不同拉伸温度H1纺制BSY的热性能,拉伸温度对BSY力学性能及沸水收缩率的影响,5.热辊GR2温度对BSY结晶取向结构及热和力学性能的影响,使用改造的纺丝系统 ，改变GR2温度H2的大小，纺制双收缩混纤复合丝BSY。如下表所示，探讨GR2温度H2大小对BSY丝的结构和性能的影响。,不同定型温度H2纺制BSY的热性能,定型温度H2对BSY丝力学性能及沸水收缩率的影响,1热处理前后BSY形态结构对比,(四)热处理对一步法双收缩混纤复合丝形态结构及力学性能的影响,根据GB/T6505-2001规定的方法，对BSY

12、 155dtex/48f 进行热处理，使用美国科视达三维视频显微镜 KH7700观测啥样的形态结构。,2沸水处理前后BSY混纤复合纱拉伸曲线比对,沸水处理前,沸水处理后,沸水处理前后BSY混纤复合纱拉伸曲线,对于高收缩组分来说，其结晶取向结构主要取决于它的卷绕速度，当纺丝速度在25004000m/min时，其热收缩率最大可达50%60%，且随着定型温度的提高，其热收缩率降低。 对于低收缩组分来说，结晶取向结构主要取决于拉伸倍数、拉伸温度和定型温度，当纺丝卷绕速度在3000m/min时，随着第一热辊速度的降低，拉伸倍数的增大，其热收缩率逐步降低约5%7%。 用本项目研制的一步法混纤复合丝纺丝设备

13、生产的BSY丝，当卷绕速度在3000 m/min，DR=3.6，第一热辊速度V1 =820m/min，第二热辊速度V2=2950 m/min，第一热辊温度 H1=85，第二热辊温度H2=110时，BSY混纤复合纱双组分收缩差38%左右，纱体的蓬松性与综合力学性能较好。 BSY混纤复合纱的拉伸力学性能具有两次断裂的特征，表现为在拉伸变形初期具有丝的变形特征；在拉伸变形后期具有变形特征。 在FDY设备上经改造，将相邻喷丝板挤出的聚合物分别经由POY和UDY-FDY路线分别成型再汇合成一束混纤复合丝，加工方法可行。,(五) 结论,(六)新产品开发案例,该项目产品为细旦复合纤维，作为针织布的原料，该产

14、品规格150dtex/108F（135D/108F）半消光白色复合丝，由FDY56dtex/36f和POY94dtex/72f复合混纺而成，为一步法混纺型产品。,重要工艺选择与优化,1. 纺丝喷丝板设计与选用,FDY喷丝板规格为： FDY36F20.18型 POY喷丝板规格为：POY72F20.18型,卷绕速度V = 3000 m/min，V1 =820m/min，V2=2950 m/min， DR=3.6，H1=85，H2=110,2. 纺丝拉伸定型工艺,3. 纺丝计量泵吐出量,FDY组分计量泵吐出量： 16.8g POY组分计量泵吐出量： 28.2g,4. 产品规格,BSY产品规格150d

15、tex/108F（135D/108F）; 由FDY56dtex/36f和POY94dtex/72f复合混纺而成， 其中FDY占37.33%，POY占62.67%。,产品达到的主要技术指标,产品：线密度75-185dtex/108f；纤度cv0.8%； 断裂强度1.90 cN/dtex， cv6.0%； 断裂伸长率45.0%8.0%， cv9 % ； 沸水收缩率35.0%7.0%； 含油率1.00%0.35%； 网络度30.012.0个/米； 染色均匀度均匀灰卡4级； 设备：纺丝速度2000-4000m/min； 适于普通、异形和异旦混纤复合涤纶丝的加工,一步法与两步法品质比较,一步法和两步法的

16、经济效益比较,主要成果,申请了有关新工艺和装备的国家专利2项； 完成工业化生产的加工设备一台； 开发一步法双收缩涤纶多异复合丝2-3个品种，并形成产业化生产； 对应产品的评价标准1项； 相关质量、性能、影响因素及其成形机理的研究论文4-5篇。,主要创新点之一：技术创新,通过对纺丝、牵伸、网络和卷绕系统的创新设计与改造，实现了一步法生产具有高、低两种不同潜在收缩率的混纤复合纱，具有工艺流程短、生产效率高、系统集成度高、易于管理等特征；,主要创新点之二：设备创新,对纺丝、牵伸、网络和卷绕系统进行了创新设计与系统改造 ； 安装了FDY导丝分丝装置和POY喷油集束装置； 使用两只变频器分别控制投纺高收

17、缩组分和低收缩组分的计量泵转速，有效控制高收缩组分和低收缩组分纺丝泵的流量和比例，实现两个组份纺丝过程互不干涉，提高纺丝的稳定性； 对牵伸热辊的第一组双热辊改造成一组带分丝辊的单热辊和一只凹槽型导丝盘，并使导丝盘具有纺丝和复合牵伸的双重功能；增设了预网络、中网络和主网络等三种网络装置。,主要创新点之三：工艺创新,在理论上明晰了高、低两种收缩率组分结晶取向结构、热收缩率及其力学性能的调控机理与方法； 在纱线设计与工艺优化方面，实现了混纤纱内部纤维的旦数、截面形状和结晶取向结构的多异性以及双组份的比例和收缩差的可控性；,发明专利 发明名称： 涤纶中速混纺型氨替纤 维的混纺方法及其装置,后道针织现场,整经织造现场,左节麻 （加捻直接做经纱）,水晶绒(s、z加捻，大圆机针织）,艳丽舒绒（阳离子氨替纤维加捻后，上大圆机织造）,专家组现场考察指导,桐昆集团欢迎各位领导专家批评指正！,谢谢大家!,