提高涤纶POY含油率均匀性的技术改造及效果_陈郭兰.pdf

实践与经验合成纤维工业，2023，46(2):71CHINASYNTHETICFIBEINDUSTY收稿日期:2022-06-30;修改稿收到日期:2023-01-28。作者简介:陈郭兰(1994)，女，工程师，现从事涤纶长丝生产技术工作。E-mail:1625704384 qqcom。提高涤纶 POY 含油率均匀性的技术改造及效果陈郭兰1，卢新宇2，兰金良2，潘子刚1，潘国华1(1江苏桐昆恒欣新材料有限公司，江苏 宿迁 223800;2桐昆集团股份有限公司，浙江 嘉兴 314500)摘要:针对熔体直纺 430 dtex/288 f 涤纶预取向丝(POY)含油率不稳定的状况，从上油系统的油嘴型号、油剂泵规格、油剂管道管径等方面分析 POY 含油率均匀性的影响因素，并提出技术改造措施。结果表明:更换油嘴型号、油剂泵规格对提高 POY 含油率均匀性的作用不明显，油剂管道管径偏小是 POY 含油率不匀的关键因素;对油路和丝路进行了改造，将原油剂管道用内径 32 mm、外径 42 mm 的 DN32 无缝不锈钢管更换为内径 40 mm、外径 48 mm 的 DN40 无缝不锈钢管，同时在卷绕路径上加装了分丝板和定位瓷件;改造后，生产中断头和毛丝毛圈现象明显减少，POY 产品含油率变异系数从 895%降低至 098%，条干不匀率从127%降低至 098%，断裂强度变异系数及断裂伸长率变异系数均降低了约 10%;改造后，丝束上油时喷油、滴油现象得到明显改善，减少了油剂的浪费，每年可节约油剂费用 14 235 元。关键词:聚对苯二甲酸乙二酯纤维预取向丝熔体直纺上油系统含油率技术改造中图分类号:TQ342+21文献标识码:B文章编号:1001-0041(2023)02-0071-04在涤纶预取向丝(POY)的生产过程中，纺丝上油系统的平稳运行对生产及产品质量起着决定性作用1。POY 上油量过高，后道加弹时会出现大量白粉，丝条易在假捻器中打滑，出现僵丝;POY 上油量过低(油剂质量分数低于 03%)或上油不均匀，丝饼外观出现毛丝、毛圈，后道加弹时会出现断头、毛丝，影响低弹丝染色均匀性23。涤纶 POY 含油率不匀的原因主要有油嘴堵塞、油管断裂、油嘴角度导致油嘴喷油、丝路不正、油剂泵齿轮腐蚀等45。目前，提高涤纶 POY 含油率均匀性的方法主要是改造上油系统变频器，提高上油稳定性6，定期检查更换油泵齿轮7，日常作业巡检维护油嘴、油管等。作者根据江苏桐昆恒欣新材料有限公司熔体直纺涤纶 POY 装置生产现状，为了提高产品含油率的均匀性，减少油剂的浪费，节约生产成本，对产品含油率不匀的因素进行分析，并进行了相应的技术改造。1涤纶 POY 装置生产工艺流程熔体直纺涤纶 POY 生产线由北京中丽制机工程技术有限公司(简称北京中丽)制造，采用每锭每转熔体挤出量为 55 mL 的计量泵，计量泵的熔体挤出孔为 10 孔，日产量为 254 t，目前生产的涤纶 POY 品种为 368 dtex/288 f、400 dtex/288 f、430 dtex/288 f、480 dtex/288 f 和 530 dtex/288 f，生产工艺流程见图 1。PTA、EG、助剂 酯化釜 预聚反应釜输送泵 过滤器 终聚反应釜 熔体泵熔体过滤器 增压泵 冷却器 分配泵纺丝箱体 计量泵 组件 风箱 上油系统预网络器 卷绕机 成品图 1熔体直纺涤纶 POY 生产工艺流程Fig1Production process of melt direct spun polyester POY2上油系统现状及产品含油率不匀的原因分析该 POY 生产线产量大，油剂需求多，丝束上油时，油剂从油嘴涌出后呈现出喷雾状，在油嘴下方大量聚集滴落，因此 POY 产品含油率的均匀性不能达到产品质量要求。在生产现场，纺丝停位修板时，油剂泵关停的条件下，油剂仍会从油嘴向外出油，顺着纺丝甬道滴到一楼地面、卷绕导丝盘与卷绕机上，造成油剂的浪费，同时腐蚀机械部件。装置上油系统工艺流程见图 2。油配 输送管道 油箱 线后油剂管道油剂泵 油管 油嘴 丝束上油图 2上油系统工艺流程Fig2Process flow of oiling system生产线的油剂型号、油剂配比相同，输送管道、油剂泵与油嘴之间连接油管都是相同的管径与材质，显然，这些因素都不是产品含油率不匀的原因。因此，在不影响生产的情况下，先从油嘴型号、油剂泵规格进行试验，分析产品含油率不匀的原因。21油嘴型号北京中丽生产线与日本 TMT 公司生产线产能相近，上油工艺流程相同，因此选取北京中丽生产线 2 个纺位(11#、12#)与 TMT 生产线 2 个纺位(28#、29#)的 POY 含油率变异系数进行比较，试验品种为 430 dtex/288 f。生产现场使用油嘴为小马鹿油嘴，上油方式为双油嘴上油，考虑可能因油杆油嘴出油孔偏小导致产品含油率不匀，所以更换油嘴进行对比试验，4 种不同结构的油嘴见图 3，试验结果见表 1。图 34 种油嘴示意Fig3Schematic diagram of four types of nozzles表 1不同油嘴不同纺位的 POY 含油率变异系数对比Tab1Contrast of oil content variation coefficient of POYprepared by using different nozzles at different spinning position油嘴POY 含油率变异系数/%11#12#28#29#小马鹿937876217203大马鹿900788223215京瓷618536176210多喜乐707627149107从表 1 可知:使用不同油嘴时，TMT 生产线POY 含油率的变异系数没有明显差异，产品含油率均匀性好;北京中丽生产线 POY 含油率的变异系数均较高，为 536%937%，产品含油率均匀性差，使用京瓷和多喜乐油嘴时，产品含油率均匀性有所提升，但在丝束上油时，喷油、滴油的情况没有改善，含油率均匀性未达到产品质量要求。由此可见，对于北京中丽生产线，油嘴不是影响产品含油率均匀性的主要因素。22油剂泵规格将产品含油率不匀的纺位的油剂泵拆下检查，未发现有齿轮磨损、腐蚀等情况，使用京瓷油嘴、更换不同规格的油剂泵进行对比试验，油剂泵规格分别为 01020、01220、01620，即油剂泵出油孔均为 20 孔，油剂泵每个出油孔出油量分别为 010，012，016 mL/r。选取北京中丽生产线 2个纺位(11#、12#)与 TMT 生产线 2 个纺位(28#、29#)的 POY 含油率变异系数进行比较，试验品种为 430 dtex/288 f，结果见表 2。表 2不同油剂泵不同纺位的 POY 含油率变异系数对比Tab2Comparison of oil content variation coefficientof POY prepared by using different oiling pump atdifferent spinning position油剂泵规格POY 含油率变异系数/%11#12#28#29#010208988761491190122074580812317201620655755162190从表 2 可以看出:使用 3 种规格的油剂泵上油时，TMT 生产线的 POY 含油率变异系数没有明显差异，产品含油率均匀性好，都在产品质量要求范围;北京中丽生产线的 POY 含油率变异系数均较高，为 655%898%，产品含油率均匀性差，更换油剂泵规格对产品含油率均匀性没有明显提升，且在丝束上油时喷油、滴油状况没有发生明显改善。由此可见，对于北京中丽生产线，油剂泵规格也不是影响产品含油率均匀性的主要因素。23线后油剂管道对比 TMT 生产线的上油系统，TMT 生产线线后连接油剂泵的不锈钢油剂管道的直径为 DN40(内径40 mm，外径48 mm)，而北京中丽生产线线后不锈钢油剂管道的直径为 DN32(内径 32 mm，外径42 mm)，分析上油效果发现原来设计的线后油剂管道不符合生产需求。北京中丽生产线原设计生产纤维线密度 200250 dtex，日产量为150 t，而目前生产纤维线密度 400500 dtex，日产量为250 t，对油剂的需求量大幅提高，这要求连接油剂泵的油剂管道的管径应比生产 200 250 dtex的油剂管道的管径大一些，而现在使用的油剂管27合成纤维工业2023 年第 46 卷道与生产 200250 dtex 的管道管径一样，显然已不符合生产需求。因此，可以确定北京中丽生产线 POY 含油率不匀的关键因素是线后油剂输送管道管径不符合要求。3技术改造措施及效果31改造措施对北京中丽生产线连接油剂泵的油剂管道进行改造，涉及到线后油剂管道、油剂管道上 DN15(内径 15 mm，外径 21 mm)的不锈钢管与阀门8。线后油剂管道原使用 DN32 无缝不锈钢管，现采用 DN40 无缝不锈钢管进行重新焊接、安装。技术改造后的上油系统如图 4 所示。图 4改造后的上油系统Fig4Modified oiling system1油箱;2油箱阀门;3带钢圈油管;4三通;5线后油剂管道;6DN15 不锈钢管与阀门;7油管;8油剂泵(1)纺丝工段油路改造。生产线共有 16 个区域，每 2 个区域使用一个油箱，油箱的油管通过三通管道连接 2 个区域后的油剂管道。原油剂管道与油剂泵之间，承联接作用的是 DN15 不锈钢管与阀门，油剂管道阀门与油剂泵之间由一根PVC 油管连接。停车后，将油箱阀门与线后油剂管道阀门全部关闭，拆下油管，将油剂管道内剩余油剂排入备用桶中。快速将 DN40 无缝不锈钢管油剂管道进行安装、排油，检查油管内有无气泡、杂质，防止不能正常上油。检查完毕后，迅速恢复正常生产。(2)卷绕工段丝路改造。在卷绕过程中发现，丝束经过升降导盘时，会发生相邻的丝束互相碰撞、交叠，导致丝饼出现毛丝毛圈和断头，因此在固定升降导盘的钢材上安装分丝板，安装位置选择在丝束经过两个导盘间的卷绕路径上，在距离升降导盘中心轴 15 cm 的下方使用钻孔机打两个螺丝固定孔，用来安装分丝板和定位瓷件。32改造效果321POY 含油率均匀性在设定工艺要求 POY 中油剂质量分数为043%的前提下，油剂管道改造后上油试验结果见表 3。表 3油剂管道改造前后 POY 含油率对比Tab3Contrast of oil content of POY before andafter oil agent pipeline transformation锭位油剂质量分数/%改造前改造后12#-103904312#-204004312#-304304412#-404204312#-504804312#-604804312#-703804312#-804404312#-904904412#-10044043从表 3 可知:油剂管道改造前，POY 产品的含油率易出现单锭偏大或偏小的情况，通过计算其含油率变异系数为 895%，远远超出了产品质量的要求范围;油剂管道改造后，POY 产品的含油率较稳定，通过计算其含油率变异系数仅098%，POY 产品的含油率均匀性得到大幅提高。322POY 产品质量由表 4 可知，油剂管道改造后，POY 产品的断裂强度变异系数及断裂伸长率变异系数都降低了约 10%，条干不匀率降低至098%，产品质量更加均匀稳定。表 4油剂管道改造前后 POY 产品质量对比Tab4Contrast of POY quality before and afteroil agent pipeline transformation项目参数改造前改造后线密度/dtex42944298线密度变异系数/%038024断裂强度/(cNdtex1)247251断裂强度变异系数/%372294断裂伸长率/%13141325断裂伸长变异系数/%343202条干不匀率/%127098注:POY 产品规格为 430 dtex/288 f。323生产工况在 430 dtex/288 f 涤纶 POY 生产过程中，油剂管道改造前生产断头为 52 次/d，毛丝毛圈丝饼数量为 61 只/d;改造后，生产断头为 14 次/d，毛37第 2 期陈郭兰等提高涤纶 POY 含油率均匀性的技术改造及效果丝毛圈丝饼为 18 只/d，断头、毛丝毛圈现象明显减少，断头次数减少了 730%，毛丝毛圈降等丝饼减少了 705%;加装分丝板和定位瓷件后，丝条在运动过程中未发生互相碰撞交叠，进一步减少了断头次数及毛丝毛圈降等丝饼，提高了优等品产量。324经济效益油剂管道改造前，生产时滴油和停纺滴油浪费油剂约 156 kg/d，改造后喷油、滴油状况得到明显改善。车间 调 配 好 的 油 剂 价 格 约 为 25元/kg，每年可节约油剂费用 14 235 元。滴油状况的改善，减少了油剂的浪费，降低了生产成本，同时减少了对卷绕机、导盘电机的腐蚀，延长机器的使用寿命，也减少了对生产环境的污染。4结论a 北京中丽生产线 POY 产品含油率不匀的关键因素是线后油剂输送管道管径不符合要求。原来的油剂输送管道为 DN32 无缝不锈钢管，现改用 DN40 无缝不锈钢管进行重新焊接、安装，并在卷绕路径上加装了分丝板和定位瓷件。b 线后油剂管道改造后，丝束上油时，喷油、滴油现象得到明显改善，430 dtex/288 f 涤纶 POY产品含油率变异系数从改造前的 895%降低至 098%，含油率均匀性得到了大幅提高。c 油剂管道改造后，生产430 dtex/288 f 涤纶POY 过程中断头和毛丝毛圈现象明显减少，产品断裂强度变异系数及断裂伸长率变异系数都降低了约 10%，条干不匀率降低至 098%，产品质量更加均匀稳定，提高了优等品产量。d 油剂管道改造后，减少了油剂的浪费，每年可节约油剂费用 14 235 元。参考文献 1卢书辉，王小花，喻德峰 涤纶 POY 油剂配方与性能的构效关系J合成纤维工业，2022，43(6):7073 2彭国萍，陈志明，沈红仙，等 涤纶 POY 对 DTY 产品质量的影响J 化工管理，2019(1):7172 3王延伟，张晓峰，张建丽 涤纶 POY 对 DTY 产品质量影响因素的探讨J 河南纺织高等专科学校学报，1999(4):1012 4周召勇 POY 含油率不匀对后加工的影响 J 纺织科技进展，2007(3):4849 5谷国文，肖花花 POY 含油不足对 DTY 生产的影响J 聚酯工业，2004，17(3):5354 6严冠豪，刘园 纺丝上油系统原理分析及改造J 设备管理与维修，2014(1):6062 7杨建良 油泵对 POY 含油稳定性的影响 J广东化纤技术通讯，1991(3):4547 8陈郭兰，蒋德敢，邵敏捷，等 一种环保涤纶长丝丝路上油设备:216473601UP 20220510Technical transformation and improvement effect of oilcontent uniformity of polyester POYCHEN Guolan1，LU Xinyu2，LAN Jinliang2，PAN Zigang1，PAN Guohua1(1Jiangsu Tongkun Hengxin New Material Co，Ltd，Suqian 223800;2Tongkun Group Co，Ltd，Jiaxing 314500)Abstract:In view of the unstable oil content of direct melt spun 430 dtex/288 f polyester pre-oriented yarn(POY)，the factorsaffecting the oil content uniformity of POY were analyzed from the aspects of nozzle type of oiling system，specification of oilingpump，diameter of oiling pipe，etc And the technical transformation measures were put forward The results showed that thechange of nozzle type and oil agent pump specification had no obvious improvement effect of the oil content uniformity of POY，and the small diameter of oil agent pipeline was the key factor for the uneven oil content of POY;the oil way and yarn path hadbeen reformed by replacing DN32 seamless stainless steel pipe with an inner diameter of 32 mm and an outer diameter of 42 mmby DN40 seamless stainless steel pipe with an inner diameter of 40 mm and an outer diameter of 48 mm for the oil agent pipelineand installing a split plate and positioning porcelain on the winding path at the same time;the broken ends，filaments and loopswas significantly reduced，the oil content variation coefficient of POY products was reduced from 895%to 098%，the yarn un-evenness was decreased from 127%to 098%，and the variation coefficients of breaking strength and elongation at break was re-duced by about 10%after the transformation;and the phenomenon of oil injection and dripping was significantly improved duringthe oiling of the tow after the transformation，thus the waste of oil agent was depressed and the cost of oil agent was saved by 14235 MB yuan annuallyKey words:polyethylene terephthalate fiber;pre-oriented yarn;direct melt spinning;oiling system;oil content;technicaltransformation47合成纤维工业2023 年第 46 卷