太原理工大学毕业设计（论文）
论文正文
超细旦涤纶FDY直接纺丝工艺探讨
FDY（全拉伸丝）的生产，实质上是把常规纺丝和拉伸两个单独工序合并在一台纺丝拉伸机或纺丝—拉伸—卷绕联合机上连续进行。因此，FDY的生产实现了纺丝和拉伸的连续化和自动化，提高了生产效率和纤维质量，降低了成本。
本文在原有熔体直纺生产FDY的基础上通过加装整流器和优化纺丝工艺来生产0.55dpf以下超细涤纶FDY，并对其结构性能进行表征。
一、生产工艺流程
聚酯熔体→增压泵→熔体热交换器→静态混合器→纺丝箱→侧吹风（加整流器）→集束上油→预网络→第一热辊GR1→第二热辊GR2→网络→卷绕→FDY成品
为了将聚合所得的聚酯熔体进入纺丝箱体具有一定的压力，能够顺利纺丝，将终缩聚输送泵输送的熔体通过增压泵进行加压，并且在熔体管道中通过加装热交换器，使得熔体到达纺丝箱体时的温度与纺丝箱体本身的温度相同；同时在熔体输送过程中为了避免管道内壁和管道中心熔体的差异，在熔体管道中加了静态混合器，使管道中的各部位熔体尽量均匀一致，符合条件的聚酯熔体通过喷丝板的挤压和侧吹风的冷却固化后集束上油再进行预网络，使得丝束中的单丝上油均匀，同时提高丝束的抗拉强度、利于后道拉伸。
第一热辊GR1和第二热辊GR2均为电感加热，并设有温度检测装置和保温箱，GR1、GR2线速度不一，使丝束在热态下拉伸和热定型，导丝辊的上方分别设有分丝辊，其作用是通过调整分离辊的角度使丝束分布均匀，使之在热辊上充分加热。经过拉伸的丝束经过网络处理，以增加丝束的抱合力，最终经过断丝检测器分别引入卷绕头，当卷装直径达到设定值时，在计算机指令下，另一只筒管首先自动加速，然后进行自动换筒，在卷绕过程中，若断丝，检测器发出信号，使切断器和吸丝器同时动作，将丝束切断后由吸丝器吸入废丝箱内。FDY纺丝主生产流程见图1。
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图1 FDY纺丝主生产流程
二、加装设备：整流器
整流器为平板式多层铝片或不锈钢片，下图2、图3分别为未加整流器的侧吹风窗和加整流器的侧吹风窗。
图2 未加整流器的侧吹风窗 图3 加整流器的侧吹风窗
（一）整流器对侧吹风的影响
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图4 未加整流器侧吹风风向
图5 加装整流器侧吹风风向
通过图5和图4的对照，加装整流器后，改变了侧吹风方向，强制侧吹风分层垂直作用于丝束，并防止侧吹风直接吹向喷丝板面，以稳定初生纤维的力学性能。对涤纶初生纤维的冷却进行均匀化控制，有效的防止毛丝与断头现象。
（二）整流器对初生涤纶纤维取向度的影响
取向度指大分子或链段沿纤维轴规则排列的程度，是聚合物取向程度的一种度量标准。
结晶性聚合物经过纺丝后，要进行牵伸，以使纤维中的高分子微晶体（或高分子链）沿着纤维轴的方向有一定程度的取向，同时结晶度逐步上升、伸长降低，从而提高纤维的强度。通常，牵伸力越大，取向度也越高，纤维的强度也越大。由此可见，测定纤维取向度具有现实意义。
用SCY—Ⅲ型声速取向测量仪，在一定条件下，随机抽取一定数量的涤纶纤维试样，通过声波在纤维材料中的传播速率的测定，来计算纤维取向度。
从表1中可以看出，整流器的层数越多，初生涤纶纤维的取向度就越低，这可能是由于整流器强制侧吹风分层垂直作用于丝束，降低了沿丝方向的外力，从而降低取向程度,这样也就提高了涤纶纤维的可纺性。
表1 不同层数整流器下初生涤纶的取向度
样品编号 取向度 品种规格 整流器层数 （7-9层/组） 板面温度℃ 1 2 3 4 0.1463 0.0935 0.0796 0.0726 半消光 55.6dtex/144F 未装 一组 两组 三组 278 283 283 284 备注：初生涤纶的取样条件为纤维缠绕在GR1（速度为2000m/min，常温）上
（三）整流器对初生涤纶纤维结晶度的影响
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所谓聚合物结晶度就是聚合物结晶的程度，就是结晶部分的重量或体积对全体重量或体积的百分数。 结晶聚合物的物理和机械性能在相当的程度上受结晶程度的影响。由于结晶作用使大分子链段排列规整，分子间作用力增强，因而使制品的密度、刚度、拉伸强度、硬度等性能提高，而依赖于链段运动的有关性能，如弹性、断裂伸长率、冲击强度则有所下降。因此聚合物结晶度的测量对研究聚合物的物理性能和加工条件有重要的意义。
对于结晶性聚合物，其晶区的密度与非晶区的密度是不同的，一般晶区的密度大于非晶区的密度；对于一给定的聚合物，其在100%完全结晶的情况下密度最高，而100%非晶的情况下其密度最低。由于一般情况下结晶性聚合物并不是100%完全结晶的，也就是说聚合物中存在结晶区域和非晶区域，因此根据结晶聚合物的密度值可以定性或定量的计算该聚合物的结晶度。而密度梯度法是测定其密度的最简单有效方法。用MD—01型密度梯度管测定仪，在25℃时测定初生涤纶纤维的密度值，并计算出初生涤纶纤维的结晶度。
从表2中可以看出，平板式整流器的层数越多，初生涤纶纤维的结晶度就越低，这是由于平板式整流器的安装使得侧吹风的风速均匀化，因而初生纤维的结晶度降低。结晶度越低越有利于纺丝流程中后续的拉伸工序。
表2 不同层数整流器下初生涤纶的结晶度
样品编号 结晶度 品种规格 整流器层数 （7-9层/组） 板面温度℃ 1 2 3 4 37.6% 34.78% 32.9% 30.72% 半消光 55.6/144F 未装 一组 两组 三组 278 283 283 284
（四）整流器对FDY力学性能的影响
单根纤维试样以规定名义隔距长度和拉伸速度在等速伸长型强伸仪上拉伸至断裂，得出断裂强力和断裂伸长值。由断裂强力和线密度计算出断裂强度，由拉伸曲线或专门的测试装置得出定伸长负荷值。
采用YG(B) 021DX 台式电子单纱强力机测定初生涤纶纤维的断裂强度和断裂伸长率。
从表3可以看出，通过改变冷却条件和其它工艺的调整，在原有FDY设备上使用直接纺丝方法成功纺制0.55dpf以下超细涤纶FDY。生产的55.6dtex/144f FDY产品物理指标符合企业标准优等品的要求，产品优等率≥85％，而且该种涤纶纤维的各种性能参数都优于未使用整流器生产的55.6dtex/72f FDY。
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