從紡絲流程入手淺談控制繞輥

孫文專(中國石油化工股份有限公司天津分公司化工部，天津 300270）

從紡絲流程入手淺談控制繞輥

孫文專(中國石油化工股份有限公司天津分公司化工部，天津 300270）

紡絲繞輥一直是制約紡絲廠家生產(chǎn)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，每個紡絲企業(yè)都在致力于控制、解決繞輥問題，本文針對紡絲流程中主要影響繞輥的因素進行分析，以便達到控制繞輥的目的。

繞輥；紡絲流程

1 紡絲原理

1.1 熔體紡絲構(gòu)成：

熔體紡絲注意由以下四個基本部分構(gòu)成：1、紡絲熔體在噴絲毛細孔中流動。2、基礎(chǔ)細流的內(nèi)應(yīng)力松弛和流動體系的流場轉(zhuǎn)化，即從噴絲孔中的剪切流動向紡絲線上的拉伸流動轉(zhuǎn)化。3、流體絲條的單軸拉伸流動。4、纖維的固化。

1.2 熔體紡絲原理

在上述這些過程中，成纖高聚物發(fā)生幾何形態(tài)、物理狀態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。幾何形態(tài)的變化時指成纖高聚物熔體經(jīng)噴絲孔擠出和在紡絲線上轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢〝嗝嫘螤畹摹㈤L徑比無限大的連續(xù)絲條。紡絲中化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化是很重要的，但在熔體紡絲中只有很少的裂解和氧化等副反應(yīng)發(fā)生，因此通常不予考慮。紡絲中物理狀態(tài)的變化，即先將固態(tài)高聚物變?yōu)橐子诩庸さ囊簯B(tài)，擠出后為了保持已經(jīng)改變的幾何形態(tài)和取得一定的纖維結(jié)構(gòu)。這一變化雖然在宏觀上用溫度、組成、應(yīng)力和速度等幾個物理量就能加以描述，但整個紡絲過程涉及高聚物的溶解和熔化，紡絲熔體的流動和形變，絲條固化過程中的膠凝、結(jié)晶、二次轉(zhuǎn)變和拉伸流動中的大分子取向，以及過程中的傳熱等。

2 熔體紡絲工藝流程及影響繞輥因素分析

熔體紡絲流程主要包括：

利用聚酯裝置送來的聚酯物通過聚合物供給輸送工序→紡絲工序→卷繞工序→橫動工序并在輔助的組件工序、熱媒循環(huán)工序、空調(diào)工序等的幫助下，使聚酯熔體轉(zhuǎn)變?yōu)闇炀]原絲，以供后加工裝置紡成滌綸短絲。

2.1 熔體輸送工序：

在聚酯裝置終聚釜排料泵后熔體排放管線上的三通閥出口處，接受聚對苯二甲酸乙二酯，經(jīng)過主熔體管線和熔體三通閥，熔體被分別送到A線和B線紡絲。為保證紡絲所需要的最佳熔體溫度和壓力，同時可以獨立調(diào)節(jié)聚酯裝置來的熔體溫度，熔體輸送管道上設(shè)有熱媒循環(huán)系統(tǒng)。

紡絲過程中，由于聚酯原料時常有波動，所有為保證穩(wěn)定生產(chǎn)，控制繞輥，應(yīng)及時根據(jù)原料指標(biāo)調(diào)節(jié)熱媒循環(huán)溫度。

2.1.1熱媒循環(huán)系統(tǒng)對繞輥的影響

熱媒系統(tǒng)分為熔體管道保溫和紡絲箱體保溫兩大部分。其中熔體輸送管道用液相熱媒保溫，紡絲箱體使用液相熱媒保溫。

紡絲溫度應(yīng)根據(jù)熔體的特性粘度及熔點確定。一般聚酯發(fā)生塑性流動或通過工藝加工形成紡絲狀態(tài)穩(wěn)定在250℃-263℃，實際生產(chǎn)工藝中溫度要在280℃-190℃之間。

針對熱媒系統(tǒng)特點，為穩(wěn)定生產(chǎn)，控制繞輥，應(yīng)做到以下幾點：1、熔體溫度過高，熔體粘度降低，會造成由于熔體自重引起的拉伸超過噴絲頭的拉伸，出現(xiàn)毛絲、斷頭、甚至無法紡絲。針對這一情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔體粘度偏低時，應(yīng)及時適當(dāng)降低熔體管線溫度，或提高冷卻器后壓力，以便增大噴絲拉伸效果。2、熔體溫度過低時，熔體粘度增大，紡絲困難，異狀絲增多，纖維均勻性差，針對這一情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔體粘度偏高時，應(yīng)及時適當(dāng)提高熔體管線溫度，保證出絲穩(wěn)定，但同時要注意，當(dāng)熔體溫度超過290℃時，聚酯熔體內(nèi)部結(jié)果分子鏈開始斷裂，可順其放流口或不嚴(yán)緊的法蘭口、閥門處泄流，斷頭增多，也不利于生產(chǎn)。

2.2 紡絲工序

紡絲工序主要包括紡絲箱體（紡絲組件、紡絲泵）和紡絲甬道（油劑系統(tǒng)、側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)、絲道）三大部分，其中存在多個影響繞輥的因素。

2.2.1 紡絲組件對繞輥的影響：

紡絲組件的作用是將計量泵送來的熔體經(jīng)過去除雜質(zhì)、混合均勻后，在一定壓力下，從噴絲板微孔中均勻的噴出細流。組件內(nèi)過濾層的作業(yè)是清楚熔體中微笑的雜質(zhì)和粉碎殘留在熔體中的氣泡等。所以，為了保證生產(chǎn)穩(wěn)定，控制繞輥，組件上機質(zhì)量至關(guān)重要，同樣下機組件拆解后的跟蹤分析，也能對近期熔體物理狀況有一定的驗證作用。

如何檢測組件上機后運行情況，來判斷組件是否已經(jīng)需要下機，主要從以下及方面著手：1、定期檢查噴絲板狀況，發(fā)現(xiàn)噴絲板不好清潔的，要考慮下機清洗。2、每天關(guān)注計量泵泵后壓力，發(fā)現(xiàn)壓力有異常變化時，要對相應(yīng)組件進行檢查，確定是否由于過濾砂雜質(zhì)多導(dǎo)致壓力異常，考慮下機處理。3、觀察組件是否存在清裂解、漏漿現(xiàn)象，如存在較嚴(yán)重以上現(xiàn)象，考慮下機處理。4、觀察噴絲板出絲狀態(tài)，如存在歪絲現(xiàn)象，考慮下機處理。

2.2.2 計量泵對繞輥的影響

計量泵的作用是將紡絲熔體定量地輸送至噴絲板原件，通過噴絲板小孔噴出絲束，以保證紡絲纖度的均勻。

計量泵不能穩(wěn)定工作或運轉(zhuǎn)有異常時，會導(dǎo)致熔體從噴絲板噴出時壓力有所波動，導(dǎo)致出絲狀態(tài)不穩(wěn)定，容易引起斷絲、噴絲板粘板等現(xiàn)象，從而引發(fā)繞輥，所以關(guān)注計量泵運行狀態(tài)，并定期對計量泵進行校對，同樣有利于生產(chǎn)平穩(wěn)，控制繞輥。

2.2.3 紡絲油劑系統(tǒng)對繞輥的影響

油劑調(diào)配是為了紡絲和紡織工序的正常生產(chǎn)提供所需油劑。使用油劑的目的在于調(diào)節(jié)纖維的摩擦性能，紡織或消除靜電積累，賦予纖維平滑、柔軟的特性，使纖維順利地通過紡絲、拉伸及紡紗工序。

2.2.3.1 油劑質(zhì)量對繞輥的影響

紡絲油劑要有以下特點：1、可溶于水或分?jǐn)?shù)在水中。2、能形成穩(wěn)定的乳液。3、表面活性好。4、無泡沫。5、低揮發(fā)性。6、耐熱吸濕、7、不易產(chǎn)生腐敗物。

紡絲油劑如果不能滿足以上特點就會導(dǎo)致絲束浸油不充分，發(fā)生出油設(shè)備堵塞等現(xiàn)象，導(dǎo)致絲束不穩(wěn)定，最終繞輥。所有選擇一款合適的油劑是控制繞輥的有效方法。

2.2.3.2 紡絲油劑濃度對繞輥的影響

在紡絲過程中，油劑濃度要調(diào)配適中，如果油劑濃度過低，將導(dǎo)致纖維之間摩擦力增大，導(dǎo)致靜電積聚，使得絲束發(fā)散，最終導(dǎo)致絲束通過導(dǎo)向輥進入喂入輪時，因絲束發(fā)散產(chǎn)生繞輥。如果油劑濃度過高，則會導(dǎo)致絲束抱合力變低，使得絲束發(fā)散，最終引起繞輥。所有適當(dāng)?shù)挠蛣舛葘刂评@輥非常重要。針對這一情況，及時現(xiàn)場取得油劑樣品，做好油劑濃度跟蹤。

2.2.3.3 油棒出油狀態(tài)對繞輥的影響

在紡絲過程中，油棒出油狀態(tài)、出油均勻度同樣是控制油劑系統(tǒng)的重點工作。如果出油不均勻或不能正常出油，將導(dǎo)致絲束不穩(wěn)定，導(dǎo)致繞輥。

針對油棒特點，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定，控制繞輥必須做到以下幾點：1、定期對油棒出油狀況進行巡檢，發(fā)現(xiàn)出油不勻的，要及時進行更換。2、定期更換油棒，保證出油狀態(tài)。3、針對油劑產(chǎn)生腐敗物堵塞油棒情況，建議在計量表前加裝小型過濾器，可以直觀觀察油劑狀況，發(fā)現(xiàn)腐敗物后也可以方便取出，減少更換油棒次數(shù)，確保油棒出油狀態(tài)。4、定期對油劑管線進行清洗。

2.2.4 側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)對繞輥的影響。

側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)作用是將從噴絲板微孔噴出的熔體細流進行強制冷卻，使熔體細流在短時間內(nèi)固化成絲條。側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)是影響繞輥因素最容易波動的。因為它涉及熔體絲條自身傳熱、絲條擾動和環(huán)境空氣影響，但側(cè)吹風(fēng)是導(dǎo)致熔體固化的決定因素，風(fēng)溫、風(fēng)速不穩(wěn)極容易引起卷曲絲纖度不均勻、高分子取向結(jié)晶不均勻而產(chǎn)生質(zhì)量問題。同時導(dǎo)致絲束運行不穩(wěn)，容易引起繞輥。

針對側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)特點，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定，控制繞輥，要做的一下幾點：1、加強工藝空調(diào)巡檢，確保噴淋、風(fēng)閥開度正常。2、關(guān)注原絲指標(biāo)，針對原絲指標(biāo)變化，及時調(diào)整風(fēng)溫、風(fēng)濕、風(fēng)速。如原絲粘度降低，應(yīng)適量降低風(fēng)溫、提高風(fēng)速。3、如遇特殊情況，如增減負荷也要及時調(diào)整風(fēng)溫、風(fēng)濕和風(fēng)速。如增加負荷，噴絲板熔體吐出量大，則要增加送風(fēng)量。

2.2.5 紡絲絲道對繞輥的影響

紡絲絲道是紡絲時絲束所走的甬道，主要作用是給予絲束一定距離、張力確保絲條在高速運行情況下發(fā)生纖維固化后的取向、結(jié)晶。如果不能保證絲道平穩(wěn)，將導(dǎo)致絲條疊壓不均勻形成薄厚不勻的絲束，在進入喂入輪時，導(dǎo)致咬合不吻，引起繞輥。

針對紡絲絲道特點，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定，控制繞輥，應(yīng)做到以下幾點：1、定期調(diào)整絲道，確保絲道鋪絲均勻。2、如遇特殊情況，如增、減負荷、切換品種等，要及時調(diào)整絲道，確保絲道鋪絲均勻。

2.3 卷繞工序

卷繞工序主要作業(yè)是使冷卻后的絲條達到應(yīng)有的飽和含水值、粘附適當(dāng)?shù)挠蛣⑾o電、增加潤滑、是纖維集合成絲束，便于后加工。卷繞工序主要包括卷繞面板、牽引器、喂入裝置三部分。

2.3.1 卷繞面板對繞輥的影響

卷繞面板主要包括廢絲擋板、上油輪、吸絲口、網(wǎng)絡(luò)器、導(dǎo)向輪等設(shè)備。應(yīng)為卷曲面板是絲束經(jīng)過的、并產(chǎn)生拉伸的重要環(huán)節(jié)，所以保持卷曲面板清潔、防止掛絲，纏絲導(dǎo)致繞輥非常重要。

針對卷曲面板特點，為了穩(wěn)定生產(chǎn)，控制繞輥，應(yīng)做到以下幾點：1、及時巡檢，確保卷曲面板整潔。2、及時對卷曲面板主要設(shè)備進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。

2.3.2 牽引機對繞輥的影響

牽引機的作用是使初生纖維獲得拉伸，以獲得取向度。牽引機的牽引速度影響纖維的取向度。同時因毛絲上牽引輥、或牽引速度不穩(wěn)定引起繞輥，導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定。

針對牽引機特點，為了穩(wěn)定生產(chǎn)，控制繞輥，應(yīng)做到以下幾點：1、隨時檢查導(dǎo)向輥絲束狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)毛絲要及時處理。2、關(guān)注牽引機各牽引輥速度、電流，確保牽引器運行正常。3、定期對牽引機進行隱患排查。

2.3.3 喂入裝置對繞輥的影響

喂入裝置為兩個相互咬合的齒形輪和一個附加牽引輥，其作用是握持絲束將其匯集成束的絲條喂入絲桶中。

喂入裝置引起繞輥的主要因素是喂入輪間隙。它的作用主要是和牽引輥形成一定張力，確保絲束平穩(wěn)進入絲桶中。如果喂入輪間隙調(diào)節(jié)不到位，將導(dǎo)致喂入輪和牽引輥張力過大或過小，使得絲束不能正常進入絲桶，引起繞輥。

針對喂入裝置特點，為穩(wěn)定生產(chǎn)，控制繞輥，應(yīng)做到以下幾點：1、對喂入輪進行定期檢查，確認其位置、工作狀態(tài)是否正常。2、運行過程中，對喂入輪電流進行定期關(guān)注，以便獲得間接喂入輪間隙信息，做好調(diào)節(jié)。3、隨時觀察喂入輪與牽引輥減張力，發(fā)現(xiàn)張力異常時，要根據(jù)具體情況，對喂入間隙進行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

2.4 由于橫動工序?qū)@輥影響不大，在此不予討論。

3 結(jié)語

綜上所述，在紡絲生產(chǎn)中，影響繞輥的因素很多，但都有章可循，只要掌握了原絲的狀態(tài)、紡絲設(shè)備的運行狀態(tài)，再根據(jù)具體現(xiàn)場情況進行分析，逐個排除繞輥因素，總能找到繞輥的真正原因，進行針對解決。

孫文專（1984-）,男，漢，籍貫：河北淶源人，學(xué)歷：碩士研究生。