涤纶纤维生产过程中毛丝的产生缘由与应对措施分析

 　　涤纶纤维生产过程中毛丝的产生缘由与应对措施分析

　　一、前言

　　在涤纶长丝的生产过程中，毛丝无时无刻不伴随左右，成为一个令人头痛的问题，毛丝的出现直接影响加工性能，对产品形象以及用户的使用均会造成一定影响，因而，对毛丝的分析与消除是涤纶长丝生产技术管理的一项重要内容。毛丝的形态各异，产生原因也各不相同，正确的判断会产生事半功倍的效果。在生产中，厂家为增加产量、降低成本，在保证较高的纺丝速度的前提下，把毛丝数降至最低，甚至以零毛丝数为目标，就成为涤纶长丝生产过程中的努力目标之一。同时，在涤纶短纤生产过程中，毛丝现象也依然会存在的，涤纶短纤纺丝时毛丝的产生与熔体输送过程中的热降解、组件的工况、丝束冷却方式、丝道光滑度等有关系，纺丝熔体的热降解、组件工况是纺丝毛丝的产生最主要的因素。

　　二、涤纶长丝与涤纶短纤毛丝产生的缘由与应对措施分析

　　1.涤纶长丝毛丝产生的原因与对策

　　1.1普通涤纶长丝FDY生产过程中毛丝的产生

　　聚酯熔体经增压泵的作用流入纺丝箱体，然后经纺丝、冷却、上油、拉伸、定型等工序卷取成型，所得产品为皮芯结构均一的全拉伸丝FDY。在纺速和冷却速率非常高的情况下，由于应力集中，使皮层承受较大的张力，纤维的皮层容易产生裂痕而导致毛丝，故选择优良的冷却条件保持径向结构均匀就显得十分重要。成功的做法是建立一个有效的缓冷区，以及使用带有蜂窝状的侧吹风装置，可产生平流风，实现对熔体细流的良好冷却。在拉伸过程中，随着加工速度(即第二热辊速度)的提高，产量成比例增加，生产成本下降，并且染色均匀性有所提高。但是加工速度过高时，产品断头和毛丝随之增加，因此必须权衡确定合适的加工速度。如果拉伸不足而使张力低下，使丝条的摇动幅度增大，也会造成毛丝和断头，但张力过高会对丝饼成型及退绕产生负作用。从油剂的附着性与纤维起毛的关系来讲，维持较高的油剂乳液的浓度及丝质含油率，可使得纤维的毛丝减少，但也要防止油剂浓度过高而导致油剂渗透性下降而使得丝质降低。FDY上油方式可选择油嘴上油和油轮上油。采用油嘴上油可有效降低纺丝张力，但上油的均匀性不好，导致丝条在拉伸过程中张力波动大，产品染斑多。采用油轮上油，虽然上油均匀、染色均匀性好，但纺丝张力大，从而使毛丝和断头率增加，使消耗增加，满卷率下降。为此，可采用油轮上油，并且通过调整油轮转速和丝条与油轮包角的大小来有效地降低纺丝张力，减少毛丝和断头的出现。

　　1.2异形涤纶长丝FDY生产过程中毛丝的产生

　　为了赋予纤维以优良的闪光性、手感和抗起球性，并赋予织物独特的风格和优异的性能，工业上常需生产一类异形涤纶长丝，但在实践中经常发现异形涤纶长丝生产过程中毛丝和断头现象比较普遍，其中喷丝板的设计是制造异形纤维的关键部件。比如，采用矩形孔形的喷丝板生产扁平长丝时，由于熔体流经孔壁的法向应力不均匀，因此熔体的挤出胀大也不均匀，从而使纤维在纺丝和拉伸过程中容易产生大量的毛丝和断头。采用哑铃形孔形的喷丝板可有效减小熔体挤出胀大的不均匀性，并且可有效提高异形度。异型丝的生产对切片的干燥均匀性和含水率的要求均比常规纤维要高，因此理论上应该强化干燥条件。但大有光切片与半消光切片相比，结晶速度明显偏低，切片容易发生粘连，严重时在预结晶进料处发生结块堆积，使生产无法正常进行，故预结晶应采用较缓和的条件，适当降低预结晶温度，延长切片在预结晶中的停留时间，使切片达到一定的结晶度以确保切片在干燥过程中不发生粘连。如果干切片含水率过高，或干、湿切片的粘度降过大，都会引起纺丝过程中毛丝和断头现象的增加。

　　纺丝温度对于异形丝加工性能影响较大，降低纺丝温度虽有利于异形度的增加，但会增加熔体喷丝孔的膨化效应，引起纺丝过程中毛丝和断头现象的增加，选择合适的纺丝温度比如293℃较为理想，因为既可兼顾异形度，同时毛丝和断头的产生相对较少。冷却成形的条件是影响异形度和后拉伸产品质量的关键参数，冷却越快，异形度越高。但是由于高异形度和急剧冷却可能产生的皮芯结构，使纤维在拉伸过程中容易出现毛丝和断头，同时使染色性能变差，因此，为减少毛丝和断头，在兼顾异形度的前提下应尽量采用缓和的冷却条件。

　　1.3涤纶低弹丝DTY生产过程中毛丝的产生

　　在涤纶低弹丝的加工过程中，大多采用叠盘式摩擦牵伸假捻机，能达到高速、易于操作、维修费用低。假捻器是牵伸假捻机的心脏，其材质对假捻效果和丝条的质量影响较大。通常摩擦片的材质有硬质和软质两大类，硬质盘常用全陶瓷盘、等离子喷涂陶瓷盘等，软质盘有聚氨酯盘(简称PU盘)，硬质盘虽然使用寿命长，但打滑系数大，假捻效果不如软质盘。在生产中，由于陶瓷盘对丝的损伤较大，使产品的毛丝较多。通过PU盘与陶瓷盘的有机组合，可有效地解决毛丝问题，产品质量得以提高。原料采用涤纶预取向丝(POY)，在拉伸变形过程中，丝条在假捻器前后的最佳加捻张力和解捻张力是确保生产正常进行的重要因素。加捻张力应尽量控制得低些，因为在第一热箱中，丝条的张力愈低，变形效果愈好，变形丝的内应力也愈低，制得的低弹丝捻缩增大、集束性好。但张力太低会使丝条在第一热箱中的气圈不稳定，使丝条接触不良，不利于变形加工。解捻张力必须大于加捻张力，否则摩擦盘间的丝条呈松弛状态，造成假捻度不匀，使DTY产生紧点僵丝。但解捻张力与加捻张力的比值必须适当，比值过低，则假捻效果差，加捻不匀；比值过大，摩擦阻力增大，易产生毛丝和解捻不完全，并形成紧点僵丝。PU盘的加入主要影响DTY的卷曲性能和毛丝、僵丝的控制，其他性能指标和全陶瓷盘基本一致，这是由假捻盘材质引起的。PU盘属软质盘，在加工过程中，其打滑系数比陶瓷盘小。假捻效果好。其加工的DTY卷曲收缩率较高，对加工的丝条损伤较小，因此，其加工的DTY外观毛丝较少，但如果PU盘与陶瓷盘的组合不当，会出现大量的紧点僵丝。通过陶瓷盘与PU盘的有机结合，能大幅度地减少DTY的毛丝，提高产品质量，降低成本，对提高企业的经济效益具有重要意义。

　　1.4涤纶设备改纺锦纶高弹丝DTY生产过程中毛丝的产生

　　近年来，由于聚酯行业的规模迅速扩张，使得涤纶生产能力过剩，整个市场呈现供过于求的状况。涤纶长丝虽然总体上需求量较大，但经济效益有所下滑，部分企业已出现亏损现象。部分企业由于生产成本较高，从而导致企业经济效益下滑。但也有少数企业前几年陆续将涤纶长丝生产设备改纺锦纶纤维，从而取得不错的收益。涤纶设备改纺锦纶，设备状况变化不大，投资费用也较低，何况在改造后根据需要仍可生产涤纶长丝，生产的灵活性较大，可根据市场的变化调整生产品种，企业自由度较高，具有一定的价值。涤纶设备改纺锦纶高弹丝DTY，以其高强度和柔软的绒感而广泛应用于包芯丝领域，但在后加工的过程中由于卷曲刚性的影响容易出现毛丝现象，因此要保证POY的质量，并适当加大POY的上油。单丝纤度较细的POY具有一定的结晶度，强度较高，伸长较低，在加工过程中如果速度过于激烈，容易破坏它原有的结构产生大量的毛丝，尤其是高弹DTY抗弯强度较低，这样就决定了单丝纤度较细的POY在低张力、低速度中充分变形。另一方面，在不产生毛丝的情况下，应尽可能的提高拉伸倍数以增大丝条与摩擦盘的接触压力，减少逃捻现象。假捻张力的控制对DTY 的蓬松性、织物的手感具有重要的意义，尤其是细旦多孔高弹DTY较为蓬松、抱合性差，因而假捻度相对大一些有益，假捻张力不宜太大。另外多孔丝柔性好，在选择摩擦盘时尽量使用摩擦系数小一些的材质，可有效控制毛丝的形成。对于多孔丝而言，由于单丝纤度细，丝条松散，传热效果较好，在拉伸时变形温度对其影响较大，温度过高，丝条局部软化、粘连易产生紧点，强度下降，因此变形温度不宜太高。另一方面，温度对DTY的卷曲性能、手感有重要意义，这一点对产品的使用性能和毛丝的控制有重要意义，织成织物后具有良好的弹性回复率可以弥补织物上的一些“疵点”。

　　1.5涤纶设备改锦纶长丝FDY生产过程中毛丝的产生

　　对涤纶设备改纺锦纶长丝FDY生产过程中出现的毛丝现象，在物料指标及工艺条件符合要求的情况下，应从设备方面去解决生产中的毛丝问题。首先是组件的影响，组件的使用周期长短及过滤效果、喷丝板的清洁程度对毛丝的产生起着至关重要的作用。组件的更换周期如果过长，组件内杂质就将不断增加，过滤效果就会变差，引起纺丝压力增大，甚至会造成部分喷丝孔堵塞，纺丝时就会飘细丝、断头而产生毛丝。另外，组件预热不够，喷丝板板面温度低，铲板不彻底，板面不清洁也会产生毛丝。丝路及导丝系统中，从喷丝到横动系统，中途丝束经过甬道、集束、上油、导丝等过程，这中间的任何一道环节都有可能造成毛丝生成，而从设备系统来说，就是要保证这些静态的设备无任何细小缺陷，特别是导丝钩不得松动、磨损，要精心调好各导丝钩的角度，避免丝束抖动过大，造成张力不稳定或张力过大而产生毛丝。如果拉伸辊表面有划伤、碰伤则易引起毛丝，拉伸辊擦拭不及时，其表面较脏、积碳较多，也易引起毛丝的产生。另外，若拉伸辊长期使用后，其表面的粗糙度较低，使其与丝束的摩擦系数减小，易造成丝束打滑现象，必使卷绕张力偏高，使丝条与各个导丝钩及横动导丝器的摩擦力增大，丝束中单根纤维就易断裂，从而产生毛丝。当丝束的上油量不均匀及油剂含量过少时，表面不能均匀地形成油膜，摩擦阻力增大，集束性差，易产生毛丝。生产中使用的卷绕头的性能好坏对毛丝的产生也有着至关重要的影响，其中兔子头、横动槽辊、导轨等表面的损伤、划伤，都易引起毛丝。另外，上下导轨的间距、平行度及其在运行横槽内的磨损和与机架接触面的密实度等也会形成毛丝的产生。应从各个环节上逐一排查，发现问题及时解决，以大大减少毛丝的产生。

　　2.涤纶短纤毛丝产生的缘由与应对措施

　　2.1聚酯熔体的热降解

　　聚酯PET的热稳定性很好，但对杂质很敏感。纯PET在250-300℃开始降解，但在350 ℃以上才明显释放出挥发性产物。降解的引发过程中包括酯部位的异裂，生成羧酸和乙烯基酯端基，后者可与聚酯PET中的羟乙基酯端基发生酯交换反应放出乙醛，它是最主要的挥发性产物。在更高的温度下还可观测到CO。CO2，CH4，C 2H2 ，C2H4 和苯等挥发性产物，因此实际反应更加复杂。熔体输送管线，用气相热媒加 。气相热媒总管把热媒蒸气自脱过热器分配到熔体输送管线夹套，由各段的最低点进入。通常。根据纺丝生产的品种不同，熔体输送管线的热媒蒸气温度为 280℃-290℃纺丝箱体及其中的纺丝组件是由气相热媒加热的。加热情况与熔体输送管道相似，纺丝箱体通常的操作温度范围是275-285℃。熔体从聚酯终聚釜至生成原丝之前。都是由热媒保温的。如果热媒保温温度过高。熔体输送停留时间较长，熔体大分子降解相对就严重。在经过计量泵增压挤出、经牵引机牵引形成原丝时，原丝就有缺陷。易拉断，产生毛丝。

　　2.2丝束冷却过程

　　环吹装置位于纺丝组件正下方的压力风室中，其主要的作用是通过把空气吹入熔体细流而使熔融聚合物快速冷却。环吹装置均匀地分配进入各个纺位的冷却风以保证得到高品质的冷却均匀的丝束。如果丝束冷却吹风洁净度不够、风压及风量设置失当。就会出现并丝、断头。产生毛丝。而针对冷却存在问题，要求环吹内置钢网必须是无尘的，如果发生污染或该纺位的丝束因吹风发生涡旋，则要更换环吹筒；为从制度上保证正常吹风品质，规定环吹筒吹风网必须定期更换，以保证清洁的丝束冷却吹风，避免因吹风原因产生的毛丝。

　　2.3丝束经过丝道过程

　　熔体从组件挤出丝束后，要经过上油辊、导丝棒、上下清洁导丝器、纺丝甬道、大小导辊、转向辊、并向辊、牵引机等，如果它们与丝束接触的表面不光滑、有缺损，必对丝束造成伤害，产生毛丝。而针对丝道缺陷，必须加大各辊巡检力度，发现问题，及时处理和更换，经常校正销片间隙，减少对丝束的摩擦，保证丝道处于正常运行状态，减少毛丝的产生。

　　2.3.1丝道各辊

　　如果丝道各辊安装不中正。辊表面有缺陷或毛刺，丝束与它们接触时，摩擦加剧，产生毛丝。

　　2.3.2上下清洁导丝器

　　上下清洁导丝器是由2个平行的、中间有一小的缝隙的销片组成的，丝束便由这2个销片中间通过。销片间隙可以在O.5-1.2 mm范围内调节。其主要作用是：一旦有较多毛丝或疵点出现，就会把丝束撕破或卡断。如果销片间隙调整不当，丝束经过时与它摩擦增大，产生毛丝，甚至把丝束卡断。

　　2.4纺丝组件工况差

　　纺丝组件是短纤维装置的关键设备，在短纤维生产中起着过滤清除熔体杂质、混合匀化聚酯熔体、将熔体均匀分配到喷丝板上的每一个微孑L、并从喷丝板挤出形成丝束的作用。

　　2.4.1组件压力非正常上升

　　如果组件压力升降剧烈，则原丝纤度、断裂强度和伸长率就会发生较大变化甚至会出现竹节丝，产生断头，出现毛丝。

　　2.4.2组件漏浆

　　组件漏浆常见形式有2种：一种是刚上位24 h内外漏，熔体从组件入口处渗出，因渗漏量往往较大，熔体呈白色浆液从组件外壁滴下；另一种是上位一周后。熔体从喷丝板中心螺栓处或喷丝板与组件本体结合处渗出，因渗漏熔体经长时间高温滞留后降解，熔体呈褐色或黑色，降解熔体从喷丝板挤出，便形成常见的黑丝。组件漏浆的原因：密封垫圈制作精度及材质缺陷严重影响纺丝组件密封性能。造成组件上机后因密封不严漏浆；喷丝板内密封垫圈制作精度缺陷对纺丝生产影响尤为严重，熔体在组件压力作用下渗入喷丝板上部中心无孑L区，形成熔体死角，这部分不能流动的熔体在经长时间高温，逐渐裂解直至发黄变黑。停位修板时，在裂解气推动下，裂解熔体反渗到喷丝板出丝区，造成纺丝位出黑丝，运行过程中断头率高。喷丝板内密封垫圈泄漏还会造成熔体从喷丝板中心螺栓处渗出。再逐步扩散到喷丝板面，使板面也出现黑浆，黑浆下滴，黏附在运行的丝束上，对它造成损伤，产生毛丝和浆块，严重时。无法进行正常生产。

　　2.4.3修板精度差

　　涤纶短纤维装置采取定期修板作业，修板间隔为48 h。如果修板精度差，在48 h之内就出现毛丝，甚至不定期断头。

　　2.4.4解决对策

　　优化组件装砂方案，金属过滤砂品质及配比影响着组件过滤性能，为了在保证组件过滤性能前提下减缓组件升压速度，改用耐压强度高，在25MPa高压下受压不变形的过滤砂，并对装砂方案多次优化，逐步降低组件升压速度；其次，控制组件漏浆，只有提高密封垫圈精度，把密封垫圈厚室偏差控制在O.02 mm，最大不超过O.04 mm，并选用较好材质的密封垫圈才能解决组件漏浆问题。

　　三、结束语

　　涤纶长丝或涤纶设备改纺锦纶长丝的生产过程中，毛丝的出现会直接影响后道工序的加工，带来断头率的增加，甚至形成织疵等质量问题。因此，快速准确找出生产中毛丝产生的原因，在最短时间内排除故障，对企业降低生产成本、提高经济效益具有重要意义。 要想把毛丝消除在萌芽中，就应该建立科学、完善的工艺、设备管理制度，工艺参数要保持合理和稳定，设备管理要规范，其中组件的更换周期、喷丝板板面的清洁、摩擦辊的擦拭、各导丝钩的检查、油轮的检查、卷绕头的保养及检修等，均应严格按规程进行，要不断提高检修人员的各项素质，提高检修质量和水平。涤纶短纤维生产过程中毛丝出现的时候，就可以通过严格控制熔体输送过程中的停留时间和温度、解决组件压力非正常上升和漏浆问题、优化丝束冷却方式和纺丝丝道，就可以实现减少毛丝产生的目标，保证原丝品质