第三章 聚酯纖維

第三章聚酯纖維化纖工藝學(xué)第三章聚酯纖維化纖工藝學(xué)

聚酯纖維具有一系列優(yōu)點(diǎn)：

1、斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型優(yōu)異，耐熱和耐光性好。

2、熔點(diǎn)約255℃，玻璃化溫度約70℃，形狀穩(wěn)定，織物具有洗可穿性。

3、具有優(yōu)秀的阻抗性(諸如，抗有機(jī)溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑)以及較好的耐腐蝕性，對(duì)弱酸、堿等穩(wěn)定。

4、原料豐富、廉價(jià)、生產(chǎn)過程簡單。

缺點(diǎn)：1、染色性差、吸濕性低、易積累靜電、易起球.2、用作簾子線時(shí)與橡膠的粘接性差改性方法分為兩類:1、化學(xué)改性2、物理改性

聚酯纖維的品種多樣性的確令人驚嘆，它的應(yīng)用面很廣泛，到目前為止可以說是舉世無雙的。

聚酯纖維中常用的英文縮寫：

PET聚對(duì)苯二甲酸乙二酯Polyethlene

terephthalateTPA對(duì)苯二甲酸t(yī)erephthalicDMT對(duì)苯二甲酸二甲酯Dimethyl

terephthalateEG乙二醇EthyleneglycolBHET對(duì)苯二甲酸乙二酯Bishydroxyethyl

terephthalateEO環(huán)氧乙烷Ethyleneoxide一、對(duì)苯二甲酸及乙二醇的制備1.對(duì)苯二甲酸及對(duì)苯二甲酸二甲酯的制備目前工業(yè)制取對(duì)苯二甲酸及其二甲酯的方法主要有

高溫氧化法、低溫氧化法氧化酯化法。第二節(jié)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯

(1)高溫氧化法：此法以醋酸為溶劑，醋酸鈷或醋酸錳為催化劑，溴化物為促進(jìn)劑，在高溫下以對(duì)二甲苯為原料，經(jīng)空氣液相氧化將對(duì)二甲苯一步氧化為對(duì)苯二甲酸：

優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快、流程簡單，收率在90％以上，適合大型化生產(chǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的方法。缺點(diǎn)：設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，反應(yīng)溫度較高，并需用溴化物作促進(jìn)劑。

Co(CH3COO)2KBr?￠Mn(CH3COO)2

160~230

oC1.5~3.0MPaCH3CH3+

3O2COOHCOOH+

2H2O

(2)低溫氧化法：此法以醋酸為溶劑，以甲乙酮為促進(jìn)劑，醋酸鈷為催化劑，在130℃、1.5MPa壓力下，以純氧為氧化劑，用對(duì)二甲苯制對(duì)苯二甲酸。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)溫度、壓力較低，操作簡便，產(chǎn)品純度高，收率亦高；缺點(diǎn)：需用氧化促進(jìn)劑且副產(chǎn)品醋酸需專門處理，反應(yīng)時(shí)間長，動(dòng)力消耗大。

(3)氧化酯化法:

此法用對(duì)二甲苯分步氧化、酯化，直接制取對(duì)苯二甲酸二甲酯。優(yōu)點(diǎn)：不必分步制取TPA和DMT，而是將氧化和酯化過程兩步合并，故稱氧化合并酯化法。此法反應(yīng)不需用醋酸作溶劑，反應(yīng)條件溫和；缺點(diǎn)：反應(yīng)收率偏低，僅為85％左右，對(duì)二甲苯單耗大。

2.乙二醇的制備生產(chǎn)PET纖維用乙二醇(EG)，通?？捎脙煞N方法制備：

(1)環(huán)氧乙烷(EO)水解法：優(yōu)點(diǎn)：所得EG純度高，缺點(diǎn)：EO容易著火、爆炸、貯存和運(yùn)輸困難。

此外還有二氯乙烷水解法等。粗制的EG，需經(jīng)進(jìn)一步精制提純。

(2)氯乙醇水解法：

對(duì)苯二甲酸乙二酯的制備方法主要有三種：

酯交換法（間接法）Transesterification直接酯化法Directesterification直接加成法DirectAddition二、對(duì)苯二甲酸乙二酯的制備（直接法）見圖3-1。圖3-1PET纖維生產(chǎn)路線

1.酯交換法

(1)酯交換原理：純對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇反應(yīng)可生成對(duì)苯二甲酸乙二酯(BHET)，釋出甲醇。酯交換反應(yīng)是在催化劑（Mn、Zn、Co、Mg等的醋酸鹽）存在下加熱至150～220℃進(jìn)行的均相反應(yīng)，乙二醇與對(duì)苯二甲酸二甲酯中的甲氧基(—OCH3)交換，生成BHET，被取代的甲氧基和乙二醇中的氫結(jié)合生成甲醇，其反應(yīng)式如下：

COOCH3CH3OOC

COOCH2CH2OHHOCH2CH2OOC+

2CH3OH+

2HOCH2CH2OH

上述反應(yīng)本質(zhì)上相似于酯化反應(yīng)或皂解反應(yīng)，是一個(gè)可逆平衡反應(yīng)。為使正反應(yīng)程度盡量完全，生產(chǎn)上通常采用增加反應(yīng)物濃度和減少生成物濃度兩種方法。因此，在酯交換反應(yīng)的配比中加入過量的乙二醇；或者把所生成的甲醇從體系中排除，從而抑制逆反應(yīng)。生產(chǎn)中為了增加BHET的收率，通常將以上兩種方法同時(shí)采用即加入過量的EG，并從體系中排除反應(yīng)副產(chǎn)物甲醇。

酯交換反應(yīng)過程中可發(fā)生副反應(yīng)：生成低聚物，它們可能是二聚、三聚或四聚體，利用熔點(diǎn)不同，可將這些低聚體分離；生成對(duì)苯二甲酸甲乙酯，這是縮聚反應(yīng)的鏈轉(zhuǎn)移劑，會(huì)使BHET的縮聚反應(yīng)終止，致使PET的聚合度下降；生成環(huán)狀低聚物，這些環(huán)狀低聚物會(huì)影響B(tài)HET的縮聚反應(yīng)，使PET的相對(duì)分子質(zhì)量下降，熔點(diǎn)波動(dòng)；生成二甘醇，使PET熔點(diǎn)下降，顏色發(fā)黃，樹脂質(zhì)量下降，紡絲困難；生成乙醛，它是BHET縮聚過程的鏈終止劑，使PET相對(duì)分子質(zhì)量降低，此外醛類又是發(fā)色基團(tuán)，會(huì)使切片變黃。

（2）間歇法酯交換工藝：

間歇法酯交換一般是與間歇縮聚相配套，工藝流程比較簡單，主機(jī)只有一臺(tái)酯交換釜和一臺(tái)縮聚釜(見圖3—2)。間歇法酯交換生產(chǎn)操作簡單，對(duì)于改性PET或變換生產(chǎn)品種較為方便。圖3-2間歇法酯交換縮聚工藝流程圖

①工藝流程：如圖3-2。a.原料DMT、EG以及配制好的催化劑等經(jīng)計(jì)量后加入酯交換釜;b.甲醇相階段:升溫到200℃，酯交換反應(yīng)生成的甲醇經(jīng)酯交換釜上部的蒸餾塔餾出，當(dāng)甲醇餾出量達(dá)到理論生成量(按理論計(jì)算，每噸DMT生成甲醇約417升)的90％時(shí)，認(rèn)為酯交換反應(yīng)結(jié)束。酯交換反應(yīng)通常在常壓下進(jìn)行。c.乙二醇相階段:物料繼續(xù)升溫，蒸出多余的EG，并進(jìn)行初期縮聚反應(yīng)，反應(yīng)程度根據(jù)蒸出的EG量來確定。酯交換過程蒸出的甲醇或EG蒸汽，先后經(jīng)蒸餾塔和冷凝器冷凝，收集的粗甲醇或粗EG，送去蒸餾提純后回收再用。

②酯交換反應(yīng)主要工藝參數(shù)的討論：

a.單體配料比：按理論計(jì)算，酯交換反應(yīng)的配料比為DMT：EG＝1：2(摩爾比)。但為了增加BHET收率，必須使用過量的EG，通常DMT：EG＝1：2.3～2.5。EG量過少：未反應(yīng)的DMT被帶入縮聚階段進(jìn)行酯交換反應(yīng)，會(huì)生成低聚物而堵塞管道，并影響PET的聚合度EG量偏多：過量的EG會(huì)自聚生成多縮乙二醇，并嵌入PET的大分子鏈中，影響PET的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，使大分子鏈柔性增加，熔點(diǎn)降低，亦會(huì)增加EG的回收量，而增加生產(chǎn)成本。

b.催化劑的種類和用量：

酯交換催化劑應(yīng)也是縮聚反應(yīng)的催化劑。目前大多采用錳、鈷、鋅、鎂、鈣等鹽類(醋酸鹽或氯化物)作為酯交換反應(yīng)的催化劑。催化劑用量一般在0.05％(對(duì)DMT重量)左右。

c.反應(yīng)溫度：是吸熱反應(yīng)，溫度過低，反應(yīng)緩慢，適當(dāng)提高溫度有利于反應(yīng)進(jìn)行和甲醇蒸氣排出，但溫度過高，尤其在200℃以上時(shí)，副反應(yīng)顯著，且DMT會(huì)升華而阻塞分餾柱，甚至產(chǎn)生氣阻和液泛現(xiàn)象，使乙二醇和甲醇一起蒸出，物料倒流。溫度在甲醇相階段控制在乙二醇沸點(diǎn)左右，即180～200℃；在乙二醇相階段溫度逐漸升高至230—240℃。

d.反應(yīng)時(shí)間：在生產(chǎn)中，甲醇相階段約需3h，乙二醇相階段約需1.5h，總反應(yīng)時(shí)間為4～6h。

e.酯交換率：酯交換率越高越好，一般要求在99％以上，過低時(shí)縮聚的聚合度下降，影響成品質(zhì)量。

(3)連續(xù)酯交換工藝：連續(xù)酯交換反應(yīng)中，一面進(jìn)料，一面出料，物料在連續(xù)流動(dòng)和攪拌過程中完成酯交換反應(yīng)。連續(xù)酯交換裝置有多種形式，如多個(gè)帶攪拌的立式反應(yīng)釜串聯(lián)式，多個(gè)帶攪拌的臥式反應(yīng)釜串聯(lián)式和多層泡罩式，但這些裝置都是根據(jù)反應(yīng)物濃度的變化，分成幾個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)而成的。

2．直接酯化法

所謂直接酯化法，就是TPA與EG直接進(jìn)行酯化反應(yīng)，一步法制得BHET。由于TPA在常態(tài)下為無色針狀結(jié)晶或無定形粉末，其熔點(diǎn)（425℃）高于升華溫度（300℃），而EG的沸點(diǎn)（197℃）又低于TPA的升華溫度。因此，直接酯化體系為固相TPA與液相EG共存的多相體系，酯化反應(yīng)只發(fā)生在已溶解于EG中的TPA和EG之間，反應(yīng)式如下

溶液中反應(yīng)消耗的TPA，由隨后溶解的TPA補(bǔ)充。由于TPA在EG中的溶解度不大，所以在TPA全部溶解前，體系中的液相為TPA的飽和溶液，故酯化反應(yīng)速度與TPA濃度無關(guān)，平衡向生成BHET方向進(jìn)行，此時(shí)酯化反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)。

直接酯化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，但熱效應(yīng)較小，為4.18KJ/mol。因此，升高溫度，反應(yīng)速度略有增加。與酯交換法一樣，直接酯化法亦有兩種，一種為間歇法，另一種為連續(xù)法。目前工業(yè)生產(chǎn)多用連續(xù)法。

3.直接加成法近年來，化學(xué)工作者們正致力于用環(huán)氧乙烷(EO)代替乙二醇直接合成BHET的工作。此法較直接酯化法具有成本更低、反應(yīng)更快的優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)式如下：該反應(yīng)副產(chǎn)物BHET的雙分子縮合物是一種膠狀物，會(huì)影響精制與過濾，因而必須嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，減少副反應(yīng)的發(fā)生。H2COCH2

COOHHOOC+

COOCH2CH2OHHOCH2CH2OOC酯交換法：歷史悠久，技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量好而穩(wěn)定，目前仍廣泛采用，但其工藝過程長，設(shè)備多，投資大，且需要大量甲醇，甲醇和乙二醇回收量大，增加設(shè)備和能量消耗。

三種工藝路線各有特點(diǎn)比較:直接酯化法：流程短，投資少，效率高，無需使用甲醇；乙二醇耗用量少，可簡化回收過程和設(shè)備，減少環(huán)境污染，特別適合制造高聚合度PET。缺點(diǎn)是TPA和EG在多相體系中反應(yīng)，反應(yīng)不易均勻，容易生成較多二甘醇，影響PET的質(zhì)量。近年來，研究開發(fā)的中純度TPA與EG酯化制取BHET的工藝方法，省去TPA的精制，縮短了生產(chǎn)過程，大大降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

直接加成法：理論上最為合理。優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)過程短，原料低廉，產(chǎn)品純度高。但環(huán)氧乙烷沸點(diǎn)低(10.7℃)，常溫下為氣體，容易著火、爆炸，運(yùn)輸、貯存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。三、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的生產(chǎn)1.生產(chǎn)原理

用精制后的對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯在縮聚反應(yīng)催化劑和穩(wěn)定劑縮聚反應(yīng)，分離出乙二醇后即得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其反應(yīng)如下：

PET生產(chǎn)可采用間歇法縮聚和連續(xù)法縮聚。2.間歇法縮聚工藝

(1)工藝流程：間歇法縮聚通常與間歇法酯交換流程配合(見圖3—2)。在間歇酯交換生成的BHET中加入縮聚催化劑和熱穩(wěn)定劑，并經(jīng)高溫(230～240℃)常壓蒸出EG(實(shí)際是常壓縮聚)后，用N2氣壓送入縮聚釜進(jìn)行縮聚反應(yīng)。

兩段控制:前段是低真空(余壓約5.3kPa)縮聚，250～260℃后段是高真空(余壓小于6.6Pa)縮聚。270～280℃取樣測定聚合物特性粘數(shù)達(dá)到一定值(通常為0.64一0.66dL／g)，即可打開縮聚釜出料，熔體經(jīng)鑄帶頭鑄條、冷卻后由切粒機(jī)切成一定規(guī)格的PET粒子供紡絲用。(2)縮聚反應(yīng)主要工藝參數(shù)的討論：①縮聚反應(yīng)溫度：從化學(xué)平衡考慮，縮聚是放熱反應(yīng)，升高溫度使反應(yīng)平衡常數(shù)略降，對(duì)提高PET的平均聚合度不利，但在一定溫度范圍內(nèi)升高溫度能降低物料的表觀粘度，易于排除體系中的EG，故有利于提高聚合度。根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，升高溫度使鏈增長的反應(yīng)速度加快，但大分子鏈熱降解的反應(yīng)速度隨溫度升高而加快的速度更大，使所得PET的聚合度最大值變小。

從副反應(yīng)考慮，溫度過高，除了使大分子裂解反應(yīng)加速外，還可使生成環(huán)狀低聚物以及端羧基、端醛基、乙二醇醚等反應(yīng)加快，使最終產(chǎn)物PET的熔點(diǎn)降低，色澤變黃，可紡性變差。綜上所述，隨反應(yīng)溫度升高，PET的達(dá)到最大值的時(shí)間縮短，但所得數(shù)值變小，產(chǎn)物雜質(zhì)含量增加。溫度過低，不僅縮聚反應(yīng)速度變慢，且體系中EG的排除困難，也不能獲得高相對(duì)分子質(zhì)量的PET。故通?？刂瓶s聚溫度在低真空階段為250～260℃，高真空階段為270～280℃。②縮聚反應(yīng)真空度：影響生成物的相對(duì)分子質(zhì)量和質(zhì)量。抽真空將縮聚體系中生成的EG不斷排除。真空度越高，殘存的EG越少，PET的聚合度值越高。真空度不高，縮聚時(shí)間過長，PET熔體粘度低，色黃?？s聚反應(yīng)初期，物料粘度低，EG排出量亦多，這時(shí)真空度不宜過高(通常余壓5.3kPa)；反應(yīng)后期，EG排出量減少，且物料粘度激增，故要求體系真空度高(余壓小于6.6Pa)。③縮聚的催化劑及穩(wěn)定劑：金屬催化劑，其催化活性和金屬離子與BHET羰基氧的配位能力有關(guān)。目前，普遍使用的是Sb2O3，用量是DMT重量(酯交換法)的0.03％一0.04％，與在酯交換時(shí)加入的酯交換反應(yīng)催化劑如Mn、Co、Zn的醋酸鹽同時(shí)起催化縮聚作用。為提高PET的熱穩(wěn)定性，減少熱降解、改善制品的色澤，在縮聚過程中常加入熱穩(wěn)定劑亞磷酸三苯酯，用量為DMT重量的0.015％～0.03％。④縮聚時(shí)間：縮聚反應(yīng)的時(shí)間與真空度、溫度和催化劑有關(guān)，當(dāng)這些因素不變時(shí)，主要取決于聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的大小。在縮聚過程中，聚合物熔點(diǎn)、熔體粘度隨反應(yīng)時(shí)間增加而不斷升高，攪拌電動(dòng)機(jī)功率也逐漸增加，但達(dá)到一定時(shí)間后粘度不再增加，此時(shí)攪拌功率達(dá)到極大值，即為縮聚終點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)出料，否則粘度會(huì)因熱降解而下降。一般縮聚反應(yīng)時(shí)間為4-6h。出料時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以免釜內(nèi)高聚物熔體受熱時(shí)間過長而使相對(duì)分子質(zhì)量下降。間歇法生產(chǎn)PET因熔體停留時(shí)間不一致，聚合度不均勻，再熔融后紡絲易發(fā)生熱降解。連續(xù)法可避免聚合物熱降解，因?yàn)檫B續(xù)縮聚是物料在連續(xù)流動(dòng)過程中完成縮聚反應(yīng)，而且物料的性質(zhì)和狀態(tài)隨反應(yīng)進(jìn)行的程度而連續(xù)變化，所以連續(xù)縮聚易獲得高相對(duì)分子質(zhì)量的PET，可用于生產(chǎn)輪胎簾子線及其它工業(yè)用纖維。連續(xù)法的勞動(dòng)生產(chǎn)率較高，產(chǎn)品成本低，且產(chǎn)品質(zhì)量均勻、穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。但由于連續(xù)生產(chǎn)規(guī)模大，不宜于更換品種，也因需用反饋控制裝置等，使連續(xù)法投資較高。3．連續(xù)法縮聚工藝圖3-4連續(xù)縮聚工藝(1)工藝流程：在實(shí)際生產(chǎn)中，連續(xù)法縮聚工藝流程因設(shè)備選型以及縮聚分段方法和相互銜接方式等不同，差異很大，但各種連續(xù)縮聚流程都有其共同特點(diǎn)。酯交換率>99%

連續(xù)縮聚可以分為三個(gè)階段第一階段除去酯交換多余EG,第二階段物料在低粘度下縮聚,第三階段在高真空粘度下縮聚.初期縮聚階段由于物料粘度小可用釜式塔式多種形式。4.后縮聚必須獨(dú)立出來以適應(yīng)高粘度,高真空的要求.圖3-4中，連續(xù)縮聚裝置與連續(xù)酯交換相銜接，物料在該裝置內(nèi)進(jìn)行脫EG、預(yù)縮聚、前縮聚和后縮聚過程。從EG脫除塔至后縮聚釜出料，均用機(jī)械泵強(qiáng)制輸送。各反應(yīng)器均用多級(jí)蒸汽噴射泵抽真空。脫EG塔抽出的EG蒸氣由兩個(gè)串聯(lián)的冷凝器回收，其余反應(yīng)器抽出的EG蒸氣分別由相應(yīng)的EG洗滌塔噴淋冷凝。(2)連續(xù)縮聚工藝：連續(xù)縮聚過程和間歇縮聚一樣，也需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、真空度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑和穩(wěn)定劑的種類和數(shù)量等。但連續(xù)縮聚的進(jìn)行方式不同于間歇縮聚，它的工藝通常是根據(jù)物料性質(zhì)和狀態(tài)分三段控制。①EG的脫除：由酯交換或直接酯化工段來的BHET中過量的EG，以及在脫EG塔(或釜)內(nèi)BHET生成低聚物時(shí)釋放出的EG，被大量蒸發(fā)除去。EG脫除塔內(nèi)物料粘度較低，余壓20kPa即可，反應(yīng)溫度通常控制在235～250℃。②預(yù)縮聚和(或)前縮聚：物料的表觀粘度增大，EG不易逸出。要升高溫度，提高真空度和加強(qiáng)物料翻動(dòng)或形成薄的料層，以促使EG蒸發(fā)，加速縮聚反應(yīng)。預(yù)縮聚時(shí)間1～1.5h，溫度273～280℃，余壓小于6.6kPa；前縮聚1.5～3h，275～282℃，余壓小于400Pa。有些裝置有前縮聚但無預(yù)縮聚，而某些裝置既有預(yù)縮聚，又有前縮聚。。

③后縮聚：此為最終完成縮聚反應(yīng)的階段，此時(shí)物料粘度高，EG氣泡難以形成和排除，故要求真空度很高。通?？刂茰囟?75～285℃，余壓100—300Pa，物料平均停留1.5～5h。三、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的結(jié)構(gòu)與性能

PET是具有對(duì)稱性芳環(huán)結(jié)構(gòu)的線型大分子，無支鏈，分子線型好，易于沿纖維拉伸方向取向;分子鏈中的基團(tuán)剛性大，熔點(diǎn)較高(約267℃)；

1.分子結(jié)構(gòu)由于分子內(nèi)C—C鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，故分子存在兩種空間構(gòu)象。無定形PET為順式構(gòu)象：結(jié)晶時(shí)，即轉(zhuǎn)變?yōu)榉词綐?gòu)象：分子鏈具有高度的立體規(guī)整性，結(jié)晶傾向；PET相鄰分子的原子間距，均是正常的范德華距離，其單元晶格屬三斜晶系，大分子幾乎呈平面構(gòu)型；PET的分子鏈節(jié)是通過酯基()相互連接起來的，故其許多重要性質(zhì)均與酯鍵的存在有關(guān)。如在高溫和水分存在下，PET大分子內(nèi)的酯鍵易于發(fā)生水解，使聚合度降低，因此紡絲時(shí)必須對(duì)切片含水量嚴(yán)加控制。(1)相對(duì)分子質(zhì)量PET相對(duì)分子質(zhì)量小于1×104時(shí)，就不能正常加工為高強(qiáng)力纖維。工業(yè)控制通常采用相對(duì)粘度和特性粘數(shù)作為衡量相對(duì)分子質(zhì)量大小的尺度。特性粘數(shù)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系：[η]＝KMa民用成纖PET切片的相對(duì)粘度ηr至少為1.30～1.36，相當(dāng)于[η]＝0.55～0.65dL／g，或相當(dāng)于

(重均相對(duì)分子質(zhì)量)＝22000～27000(數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量)＝16000～200002.相對(duì)分子質(zhì)量及其分布(2)相對(duì)分子質(zhì)量分布相對(duì)分子質(zhì)量分布寬會(huì)使纖維加工性能變壞，拉伸斷頭率急劇增加，并影響成品纖維的性能。

PET的相對(duì)分子質(zhì)量分布常采用凝膠滲透色譜法(GPC)測定，可用相對(duì)分子質(zhì)量分布指數(shù)α來表征。對(duì)于高速紡絲，PET的α≤2.02時(shí)，其可紡性較好。（1）熔點(diǎn)：純PET的熔點(diǎn)267℃，工業(yè)PET熔點(diǎn)略低，一般在255—264℃之間。熔點(diǎn)是PET切片的一項(xiàng)重要指標(biāo)。如果切片熔點(diǎn)波動(dòng)較大，則需對(duì)熔融紡絲溫度作適當(dāng)調(diào)整，但熔點(diǎn)對(duì)成形過程的影響不如特性粘數(shù)(相對(duì)分子質(zhì)量)的影響大。（2）熔體粘度：熔體紡絲時(shí)，聚合物熔體在一定壓力下被擠出噴絲孔，成為熔體細(xì)流并冷卻成形。熔體粘度是熔體流變性能的表征，與紡絲成形密切相關(guān)。影響熔體粘度的因素是溫度、壓力、聚合度和切變速率等。隨著溫度的升高，熔體粘度依指數(shù)函數(shù)關(guān)系降低。3.流變性質(zhì)纖維級(jí)PET的相對(duì)分子質(zhì)量 15000～22000玻璃化溫度／℃無定形 67

晶態(tài) 81

取向態(tài)結(jié)晶 125

熔點(diǎn)／℃ 264

熔體密度／g／cm-3 1.220(270℃),1.117(295℃)熔融熱／J·g-1 130～134導(dǎo)熱系數(shù)／W·(cm·K)-1 1.407×10-3折光指數(shù) 2.480(2℃),1.574(25℃)體積膨脹系數(shù) 1.6×l0-4(-30～60℃) 3.7×10-4(90～190℃)體積電阻／Ω·cm-1(250℃，RH65%)1.2×10194.物化性質(zhì)第三節(jié)聚酯切片的干燥一、切片干燥的目的和要求

①除去切片中的水分聚酯切片的含水率一般在0.4%為防止紡絲時(shí)發(fā)生水解（另外少量的水還會(huì)生成氣泡）、干燥后要求含水率在0.01%以下。②提高切片的軟化點(diǎn)和結(jié)晶度干燥后的切片由于產(chǎn)生結(jié)晶，切片也變得堅(jiān)硬，且熔程狹窄，熔體質(zhì)量均勻，軟化點(diǎn)得到提高，可以防止切片進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)后會(huì)很快軟化粘合，造成環(huán)結(jié)阻料。

切片干燥過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)同時(shí)進(jìn)行的傳熱和傳質(zhì)過程，并伴隨著高聚物結(jié)構(gòu)(結(jié)晶)與性質(zhì)(軟化點(diǎn)等)的變化。

1.溫度：溫度高則干燥速度加快，干燥時(shí)間縮短，干燥后濕切片的平衡含水率降低。但溫度太高，則切片易粘結(jié)，大分子降解，色澤變黃。在180℃以上易引起固相縮聚反應(yīng)，影響熔體均勻性。因此，通常預(yù)結(jié)晶溫度控制在170℃以下，干燥溫度控制在180℃以下。

二、切片干燥的工藝控制

2.時(shí)間：干燥時(shí)間取決于采用的干燥方式和設(shè)備。對(duì)于同一設(shè)備，則干燥時(shí)間取決于干燥溫度。在同一溫度下，干燥時(shí)間延長則切片含水率下降，均勻性亦佳；但時(shí)間過長則PET降解嚴(yán)重，色澤變黃。

3.風(fēng)速：風(fēng)速提高則切片與氣流相對(duì)速度大，干燥時(shí)間可縮短；但風(fēng)速太大，則切片粉塵增多。風(fēng)速選擇還與干燥方式有關(guān)?？捎?0m／s以上的風(fēng)速。而充填干燥的風(fēng)速為8～10m／s。風(fēng)速的選擇也與所用設(shè)備尺寸、料柱高度、生產(chǎn)能力等有關(guān)。

4.風(fēng)濕度：熱風(fēng)含濕率越低，則干燥速度越快，切片平衡水分越少。因此必須不斷排除循環(huán)熱風(fēng)中的部分含濕空氣，并不斷補(bǔ)充經(jīng)除濕的低露點(diǎn)空氣。如BM型干燥機(jī)所補(bǔ)充的新鮮空氣含濕量小于8g／kg。PET切片干燥設(shè)備分為間歇式和連續(xù)式兩大類。間歇式設(shè)備有真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)；連續(xù)式設(shè)備有回轉(zhuǎn)式、沸騰式和充填式等干燥機(jī)，也有用多種形式組合而成的聯(lián)合干燥裝置，如德國的KF、BM，吉瑪和日本的鐘紡、奈良等干燥裝置。三、切片干燥設(shè)備

圖3-5VC353真空干燥機(jī)示意圖

1—冷卻桶2—除塵桶3—加熱夾套

真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)是應(yīng)用已久的間歇式干燥設(shè)備，如圖3—5。設(shè)備主要由轉(zhuǎn)鼓、真空系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)所組成。(一)間歇式干燥設(shè)備由于傾角的存在，轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)切片翻動(dòng)良好，不需攪拌也能達(dá)到均勻干燥的目的。真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)能較充分地排除水分，且在真空下可防止氧化降解和加速干燥速度。但這種干燥形式不適合連續(xù)生產(chǎn)，單機(jī)生產(chǎn)能力小，適合中、小型企業(yè)使用。采用真空轉(zhuǎn)鼓干燥時(shí)，干燥溫度一般選擇在115～150℃左右，真空轉(zhuǎn)鼓干燥工作周期一般為8～12h，其中包括進(jìn)出料1.5～2h，升溫2.3～3.5h，保溫3～4h，冷卻1h。1.回轉(zhuǎn)圓筒一充填干燥機(jī)：回轉(zhuǎn)圓筒--充填二級(jí)干燥是組合干燥的一種形式。此裝置是與VD406滌綸短纖維紡絲機(jī)配套的切片干燥設(shè)備。前段是切片輸送和回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)，后段由切片輸送系統(tǒng)和充填干燥機(jī)等部分組成。其工藝流程如圖3—6。(二)連續(xù)式干燥設(shè)備圖3-6回轉(zhuǎn)圓筒一充填組合干燥工藝流程圖

1—混合料倉2—上部切片料斗3—回轉(zhuǎn)干燥機(jī)4—下部切片料斗5—旋風(fēng)分離器6—第三料斗7—充填式干燥機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，干燥切片能滿足短纖維紡絲要求，最高日產(chǎn)量可達(dá)28～29t。缺點(diǎn)：干燥流程長，設(shè)備龐大，由于無余熱回收裝置，能耗較高，并要求有較高壓力的蒸汽，切片產(chǎn)生的粉末也較多。

2.KF式干燥設(shè)備：

KF式干燥設(shè)備是德國KARLFISCHER公司生產(chǎn)的連續(xù)式氣流干燥設(shè)備。KF式干燥設(shè)備的干燥流程如圖3—7所示，主要由干燥塔和熱風(fēng)系統(tǒng)組成。自80年代以來，我國從國外引進(jìn)了幾種PET切片干燥設(shè)備及技術(shù)，現(xiàn)簡單介紹如下。圖3-7KF式干燥工藝流程

1-料倉2—干燥塔3—干空氣加熱器4—進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)5—吸風(fēng)風(fēng)機(jī)6—旋風(fēng)分離器7—熱交換器8—脫濕器9—水分離器10—空氣冷凍器11—空氣過濾器

干燥塔的特點(diǎn)是預(yù)結(jié)晶器與干燥器均為充填式，安裝在一個(gè)塔上，設(shè)備簡單、管道少，占地和空間小。干燥塔內(nèi)操作壓力很低，有利于螺桿排氣。預(yù)結(jié)晶器接近負(fù)壓操作，攪拌產(chǎn)生的粉末可以被吸出。熱風(fēng)系統(tǒng)均采用新鮮風(fēng)，設(shè)備簡單。預(yù)結(jié)晶直接采用干燥器的回風(fēng)，流程短。干燥熱風(fēng)經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、熱交換器內(nèi)預(yù)熱等三次利用后，排出溫度為60～70℃，熱能利用充分。

3.BM式干燥設(shè)備：該設(shè)備由德國BUHLERMIAGGMBH公司制造。預(yù)結(jié)晶有間歇式和連續(xù)式兩種，結(jié)晶器與干燥器分開安裝。圖3—8是間歇式預(yù)結(jié)晶和BM式干燥工藝流程圖。圖3-8間歇式預(yù)結(jié)晶和BM式干燥工藝流程圖

1—批量槽2—進(jìn)料閥3—換向閥4—預(yù)結(jié)晶器5—干燥塔6—旋風(fēng)分離器7—預(yù)結(jié)晶風(fēng)機(jī)8—預(yù)結(jié)晶加熱器9—熱交換器10—脫濕器11—干燥風(fēng)機(jī)12—過濾器13—干燥加熱器14—粉末收集桶

BM式干燥裝置的優(yōu)點(diǎn)如下：①預(yù)結(jié)晶溫度高(切片140～150℃)，速度快(10～15min)，切片表層堅(jiān)硬。②氣縫式充填干燥器設(shè)計(jì)合理，切片干燥均勻，熱風(fēng)阻力小，可用中低壓熱風(fēng)。③熱氣流循環(huán)使用，熱能回收率較高。缺點(diǎn)是熱風(fēng)中粉塵較多，易在加熱器上結(jié)焦，增加能耗。4.Zimmer公司預(yù)結(jié)晶一干燥設(shè)備：該裝置采用臥式連續(xù)沸騰床預(yù)結(jié)晶機(jī)和充填干燥機(jī)組合(圖3-9)。結(jié)晶機(jī)內(nèi)有一塊裝于振動(dòng)彈簧上的臥式不銹鋼多孔板，板面具一定傾斜度，170℃熱氣流自下部通過多孔板向上吹，使切片翻動(dòng)呈沸騰狀以防止粘結(jié)。預(yù)結(jié)晶切片通過振動(dòng)器，不斷送到充填干燥機(jī)中。充填干燥機(jī)主體為圓柱體，底部為錐形，熱氣流分別從底部和中上部進(jìn)入，通過氣流分配環(huán)在塔內(nèi)均勻分布。圖3-9沸騰床式預(yù)結(jié)晶和充填干燥1—空氣冷卻器2—氯化鋰去濕機(jī)3—干燥風(fēng)機(jī)4—省熱器5—電加熱器6—干料倉7—空氣脫濕器8—充填干燥機(jī)10—預(yù)結(jié)晶風(fēng)機(jī)9、11—電加熱器12—預(yù)結(jié)晶機(jī)13—振動(dòng)管14—料斗15—旋風(fēng)分離器此外還有鐘紡公司預(yù)結(jié)晶--干燥裝置、帝人公司預(yù)結(jié)晶--干燥裝置、奈良公司切片干燥裝置等，這些裝置技術(shù)較先進(jìn)，可以大大縮短干燥周期，但也都各自存在不足之處。第四節(jié)聚酯纖維的紡絲

切片紡絲直接紡絲

工藝流程示意圖→料斗→螺桿擠壓機(jī)→→熔體分配管→計(jì)量泵→紡絲組件→聚合物細(xì)流→冷卻成形→絲條→上油→卷繞→再上油→牽引→喂入→成束→聚合物切片聚合物熔體聚合物細(xì)流絲條供拉伸用絲束聚對(duì)苯二甲酸乙二酯采用熔體紡絲法紡絲。

PET纖維一般以紡絲速度的高低來劃分紡絲技術(shù)路線的類型:①常規(guī)紡絲：紡絲速度1000～1500m／min，其卷繞絲為未拉伸絲，通稱UDY（undrawyarn）。②中速紡絲：紡絲速度為1500～3000m／min。其卷繞絲具中等取向度，為中取向絲，通稱MOY（mediumorentedyarn）。③高速紡絲：紡絲速度為3000～6000m／min。紡絲速度為4000m／min以下的卷繞絲具有較高的取向度，為預(yù)取向絲POY（pre—orientedyarn）。若在紡絲過程中引入拉伸作用，可獲得具有高取向度和中等結(jié)晶度的卷繞絲，為全拉伸絲FDY（fulldrawyarn）。④超高速紡絲：紡絲速度為6000～8000m／min。卷繞絲具有高取向和中等結(jié)晶結(jié)構(gòu)，為全取向絲，通稱FOY（fullyorientedyarn）。

PET纖維紡絲技術(shù)在近年來得到迅速發(fā)展。今后仍將沿著高速、高效、大容量、短流程、高度自動(dòng)化的方向發(fā)展，并將加強(qiáng)差別化、功能化纖維紡制技術(shù)的開發(fā)。一、紡絲熔體的制備

PET纖維熔融紡絲廣泛采用螺桿擠出紡絲機(jī)進(jìn)行紡絲。采用螺桿擠出機(jī)熔融高聚物具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)。(1)由于螺桿不斷旋轉(zhuǎn)，推料前進(jìn)，使傳熱面不斷更新，大大提高了傳熱系數(shù)，使切片熔融過程強(qiáng)化，從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。(2)螺桿擠出機(jī)能將各種粘度較高的熔體強(qiáng)制輸送。(3)螺桿旋轉(zhuǎn)輸送熔體，熔體被塑化攪拌均勻，在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間較短，一般為5～lOmin，大大減小了熱分解的可能性。圖3-10單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

1—螺桿2—套筒3—彎頭4—鑄鋁加熱圈5—電熱棒

6—冷卻水管7—進(jìn)料管8—密封部分9—傳動(dòng)及變速機(jī)構(gòu)

事實(shí)上，物料在螺桿擠出機(jī)中的狀態(tài)是連續(xù)變化的，不能機(jī)械的認(rèn)為某種變化會(huì)截然局限于在某段發(fā)生。進(jìn)料段物料主要處于固體狀態(tài)，但在其末端已開始軟化并部分熔化；而在計(jì)量段主要是熔融狀態(tài)，但在開始的幾節(jié)螺距內(nèi)還可能繼續(xù)完成熔化作用。二、紡絲機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

我國熔體紡絲采用的螺桿擠出紡絲機(jī)有多種型號(hào)，這是根據(jù)紡制纖維的類別來編制的。如:VC型為長絲紡絲機(jī)，VD型為短纖維紡絲機(jī)。近年來從國外引進(jìn)各種類型、規(guī)格的螺桿擠出紡絲機(jī)，能適應(yīng)多品種熔紡合成纖維生產(chǎn)的要求，改變品種時(shí)，只需將螺桿的操作工藝條件加以適當(dāng)調(diào)整即可?；窘Y(jié)構(gòu)

(1)高聚物熔融裝置：螺桿擠出機(jī)。

(2)熔體輸送、分配、紡絲及保溫裝置：包括彎管、熔體分配管、計(jì)量泵、紡絲頭組件及紡絲箱體部件。

(3)絲條冷卻裝置：包括紡絲窗及冷卻套筒。

(4)絲條收集裝置：卷繞機(jī)或受絲機(jī)構(gòu)。

(5)上油裝置：包括上油部件及油浴分配循環(huán)機(jī)構(gòu)。為制取高質(zhì)量的卷繞絲，紡絲機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)仍在不斷改進(jìn)。

紡絲頭組件的基本結(jié)構(gòu)包括兩部分：

1.噴絲板、熔體分配板和熔體過濾材料等零件；

2.容納和固定上述零件的組裝套。

紡絲頭組件的要求:

確保熔體過濾、分配和紡絲成形，高度密封、拆裝方便和固定可靠。紡絲頭組件的作用:1.熔體過濾

2.使熔體能充分混合

3.把熔體均勻地分配到噴絲板的每一小孔，形成熔體細(xì)流。紡絲頭組件有常壓和高壓兩種組裝形式圖3-11

VD405高壓紡絲頭組件

1—噴絲板座2—鋁墊圈3—噴絲板4—耐壓板5—濾網(wǎng)托板

6—組合多層海砂(20、40、60目/2.54cm)7—分配板8—密封圈

9—壓蓋10—鋁墊圈11—熔體進(jìn)口接頭12—壓力傳感器接口

13—定位塊14—包邊濾網(wǎng)(400、6000、10000孔/cm2)

三、紡絲過程中的主要工藝參數(shù)

熔法紡絲過程中的參變數(shù)決定纖維成形的歷程和紡出纖維的結(jié)構(gòu)和性能，下面就按工藝過程把生產(chǎn)中控制的主要紡絲參數(shù)歸納成熔融條件、噴絲條件、固化條件、繞絲條件等項(xiàng)加以討論。

(一)熔融條件

主要指高聚物切片熔融及熔體輸送過程的條件。

1.螺桿各區(qū)溫度的選擇與控制

(1)預(yù)熱段(進(jìn)料段）溫度：

在預(yù)熱段內(nèi)，物料有一較大的升溫梯度(50℃→265℃),但基本低于熔點(diǎn)，即基本保持固體狀態(tài)。溫度過高，切片在達(dá)到壓縮段前就過早熔化，由于在螺槽等深的預(yù)熱段無法壓縮，無法往前推進(jìn)，造成“環(huán)結(jié)”阻料。溫度過低，切片在進(jìn)入壓縮段后還不能熔融，也必然造成切片在壓縮段內(nèi)阻塞。壓縮段:切片在該區(qū)內(nèi)要吸收熔融熱并提高熔體溫度，故該區(qū)溫度可高一些，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可按下式確定：加熱溫度的確定除需依據(jù)熔點(diǎn)tm

及螺桿的擠出量外，還應(yīng)考慮切片的特性粘數(shù)與尺寸等因素。計(jì)量段:使切片進(jìn)一步熔化，使其保持一定的熔體溫度和粘度，并確保在穩(wěn)定的壓力下輸送熔體。對(duì)熔點(diǎn)在255℃以上的PET切片，該區(qū)溫度為285℃左右。切片特性粘數(shù)較大時(shí)，溫度要相應(yīng)提高。

t=tm+(27～33)螺桿通過法蘭與彎管相連，一般法蘭區(qū)溫度可與計(jì)量段相等或略低一些。彎管則起輸送熔體及保溫作用，由于彎管較長，對(duì)PET降解影響較大。一般彎管區(qū)溫度可接近或略低于紡絲熔體溫度。箱體是對(duì)熔體、紡絲泵及紡絲組件保溫及輸送并分配熔體至每個(gè)紡絲部位的部件，此區(qū)溫度直接影響熔體紡絲成型。適當(dāng)提高箱體溫度，有利于紡絲成型，并改善初生纖維的拉伸性能，但也不宜過高，以免特性粘數(shù)明顯下降。通常箱體溫度為285～288℃，并依紡絲成型情況而定。

2.熔體輸送過程中溫度的選擇與控制1.泵供量泵供量的精確度和穩(wěn)定性直接影響成絲的線密度及其均勻性。熔體計(jì)量泵的泵供量除與泵的轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)外，還與熔體粘度、泵的進(jìn)出口熔體壓力有關(guān)。當(dāng)螺桿與紡絲泵間的熔體壓力達(dá)2MPa以上，泵供量與熔體壓力無關(guān)。(二)噴絲條件要求：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、噴絲板清潔干凈。為使纖維成型良好，就應(yīng)使熔體均勻穩(wěn)定地分配到每一個(gè)噴絲孔中，這個(gè)任務(wù)由噴絲頭組件內(nèi)耐壓板、分配板及粗濾網(wǎng)、濾砂來完成，且盡可能使組件內(nèi)儲(chǔ)存的空腔加大，保證噴絲頭組件內(nèi)熔體壓力均勻，噴絲良好。

2.噴絲頭組件結(jié)構(gòu)對(duì)纖維結(jié)構(gòu)與性能有決定性的影響，為控制熔體細(xì)流的冷卻速度及其均勻性，普遍用冷卻吹風(fēng)。冷卻吹風(fēng)可以加速熔體細(xì)流冷卻速度，有利于提高紡絲速度；而且加強(qiáng)了絲條周圍的空氣的對(duì)流，使內(nèi)外層絲條冷卻均勻，為采用多孔噴絲板創(chuàng)造了條件；冷卻吹風(fēng)時(shí)初生纖維質(zhì)量提高，拉伸性能好。又有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。冷卻吹風(fēng)工藝條件主要包括風(fēng)溫、風(fēng)濕、風(fēng)速（風(fēng)量）等。(三)絲條冷卻固化條件

(四)卷繞工藝條件

1.紡絲速度卷繞線速度通稱為紡絲速度，紡絲速度越高，紡絲線上速度梯度也越大，且絲束與冷卻空氣的摩擦阻力提高，致使卷繞絲分子取向度高，雙折射率增加，后拉伸倍數(shù)降低。

2.上油、給濕上油給濕的目的是為了增加絲束的集束性、抗靜電和平滑性，以滿足紡絲、拉伸和后加工的要求。上油方式一般可采用由齒輪泵劑量的噴嘴上油，或油盤上油，以及噴嘴和油盤兼用等三種形式。紡絲油劑是由多種組分復(fù)配而成，其主要成分有潤滑劑、抗靜電劑、集束、乳化劑和調(diào)整劑等。此外對(duì)于高速紡的紡絲油劑還要求具有良好的熱穩(wěn)定性。

3.卷繞車間的溫濕度為確保初生纖維吸濕均勻和卷繞成型良好，卷繞車間的溫濕度控制在一定范圍內(nèi)。一般生產(chǎn)廠卷繞車間溫度冬天控制在20℃左右，夏天控制在25～27℃；相對(duì)濕度控制在60%～75%范圍內(nèi)。切片紡絲工藝流程：PET切片→干燥→熔融→紡絲→后處理→成品纖維。直接紡絲工藝流程：PET熔體→紡絲→后處理→成品纖維。

四、聚酯短纖維的紡絲工藝

直接紡絲60年代工業(yè)化與切片紡絲相比有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)省投資，降低能耗（2)省去了鑄帶、切粒、包裝運(yùn)輸和干燥等程序，不易混入異物（3)對(duì)工藝控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量都是有利的缺點(diǎn)：（1）生產(chǎn)不平衡不易解決（2）生產(chǎn)管理嚴(yán)格

切片紡絲的優(yōu)點(diǎn)：（1）紡絲靈活性大，更換品種方便,有必要時(shí)在一定溫度下補(bǔ)充縮聚,提高其相對(duì)分子質(zhì)量（2）在質(zhì)量要求較高的場合用切片紡絲，如長絲，丙綸。

1.聚酯短纖維的紡絲工藝

PET短纖維在我國產(chǎn)量較大，約占PET纖維總量的60％，其技術(shù)路線仍以常規(guī)紡絲法為主?，F(xiàn)代PET短纖維生產(chǎn)技術(shù)的特點(diǎn)是大型化、高速化、連續(xù)化。(1)工藝特點(diǎn)

①直接紡絲：大型PET短纖維廠幾乎全部采用連續(xù)聚合、直接紡絲工藝，大大提高了過程的連續(xù)化和自動(dòng)化程度。②紡絲設(shè)備大型化：現(xiàn)代PET短纖維生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力大多為日產(chǎn)20～50t，最大規(guī)模為日產(chǎn)100t，甚至可達(dá)200t以上；紡絲采用大型噴絲板，其孔數(shù)達(dá)5000～50000孔；紡絲線集束線密度達(dá)30000dtex以上；短纖維常規(guī)紡絲速度在1500～2000m／min之間，高速紡絲已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，紡絲直接制條技術(shù)也得到推廣應(yīng)用。③品種多樣化：PET短纖維的品種繁多，除棉型、毛型、中長型、高強(qiáng)低伸型外，還有異形纖維、有色纖維、超細(xì)纖維、三維卷曲纖維等品種，使紡織原料多樣化，產(chǎn)品高檔化，以提高短纖維產(chǎn)品的附加值。

PET短纖維多采用臥式螺桿擠出熔融紡絲，其常規(guī)紡絲工藝流程如圖1—切片料桶2—螺桿擠出機(jī)3—螺桿擠出機(jī)和計(jì)量泵傳動(dòng)裝置4—紡絲箱體5—吹風(fēng)窗6—甬道7—上油輪8—導(dǎo)絲器9—繞絲輥10—總上油輪1l—牽引輥12—喂入輪13—受絲桶14—總繞絲輥(2)常規(guī)紡絲工藝

①紡絲溫度：螺桿各區(qū)溫度:290～300℃，紡絲箱體溫度:285～310℃。

溫度過高:熱降解，熔體粘度下降，氣泡絲；

溫度過低:熔體粘度增高，熔體輸送困難,漏漿現(xiàn)象。紡絲溫度過高或過低均會(huì)導(dǎo)致成形時(shí)產(chǎn)生異常絲。

紡絲溫度波動(dòng)范圍越小越好，一般不超過±2℃。②紡絲壓力：PET短纖維熔體紡絲壓力為0.5～0.9MPa稱為低壓紡絲；低壓紡絲時(shí)需升高紡絲溫度，以改善熔體的流變性能，但易引起熱降解；15MPa以上為高壓紡絲。高壓紡絲時(shí)由于組件內(nèi)濾層厚而密，熔體在高壓下強(qiáng)制通過濾層會(huì)產(chǎn)生大的壓力降，使熔體溫度升高。壓力每升高10MPa，熔體溫度約升高3～4℃。因此采用高壓紡絲可降低紡絲箱體的溫度。在紡絲過程中，必須建立穩(wěn)定的壓力。③絲條冷卻固化條件：PET短纖維生產(chǎn)中，環(huán)形吹風(fēng)的溫度一般為30土2℃、風(fēng)的濕度為70％一80％。吹風(fēng)速度對(duì)纖維成形的影響比風(fēng)溫和風(fēng)濕更大。隨著紡絲速度的提高或孔數(shù)增多，吹風(fēng)速度應(yīng)相應(yīng)加大，生產(chǎn)上一般為0.3～0.4m／s。吹風(fēng)速度的分布可為弧形或直形分布，均能達(dá)到良好的冷卻效果。一般在噴絲板下10cm處開始吹風(fēng)，其目的是使熔體細(xì)流在其上一段距離內(nèi)保持靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)避免冷卻氣流影響噴絲板面的溫度。④紡絲速度：PET短纖維紡絲速度為1000m／min時(shí)，后拉伸倍數(shù)約4倍；當(dāng)紡絲速度增大到1700m／min時(shí)，后拉伸倍數(shù)只有3.5倍。后拉伸倍數(shù)的選擇一般根據(jù)紡織加工的需要來確定，而其可拉伸倍數(shù)則取決于紡絲速度。為保證卷繞絲具有良好的后加工性能，常規(guī)紡短纖維的紡絲速度控制不超過2000m／min。

五、聚酯長絲的紡絲工藝1.聚酯長絲的發(fā)展概況PET長絲包括普通長絲(復(fù)絲)、工業(yè)用長絲、彈力絲、空氣變形絲等品種。工業(yè)化晚于短纖維，初期發(fā)展建設(shè)較短纖維慢。上世紀(jì)60年代后，得到了迅速發(fā)展，1960—1985年，長絲產(chǎn)量平均年遞增314％，而短纖維僅為178％。80年代后期，PET長絲產(chǎn)量的增長又明顯減慢。目前在PET纖維中，長絲產(chǎn)量占42％。國外PET長絲的發(fā)展趨勢是生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，拉伸絲和變形絲同時(shí)發(fā)展，產(chǎn)品以高線密度絲為主，單絲線密度日趨細(xì)化，用途日益廣泛，遍及工業(yè)、裝飾、衣著等領(lǐng)域。

PET長絲得到迅速發(fā)展的原因：①不必紡紗、混紡，可直接用于織造。新型織機(jī)及后整理設(shè)備的配套開發(fā)，大大提高了長絲后加工的生產(chǎn)效率。②長絲的基建投資雖高于短纖維，但可以省去紡織加工的投資，二者之和相差不大，而前者的定員比后者少2—3倍，人均利潤高4—5倍。③長絲的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，紡絲速度已由1000m／min提高到3500m／min以上。工業(yè)路線已由“低速紡絲--拉伸加捻--變形加工”的三步法，簡化為“高速紡絲--拉伸變形”的二步法，進(jìn)而又發(fā)展到“紡絲--拉伸”一步法，從而降低了投資和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。④長絲的品種繁多，易于生產(chǎn)差別化纖維。長絲的各種優(yōu)異性能決定了它的廣泛用途，這是短纖維無法比擬的。2．聚酯長絲的生產(chǎn)工藝路線

聚酯長絲

初生絲

拉伸絲

變形絲

未拉伸絲（常規(guī)紡絲）—

UDY

半預(yù)取向絲（中速紡絲）—

MOY

預(yù)取向絲（高速紡絲）—

POY

高取向絲（超高速紡絲）—

HOY

低速拉伸絲—

DY

全拉伸絲（紡絲拉伸一步法）—

FDY

常規(guī)變形絲—

TY

拉伸變形絲—

DTY

空氣變形絲—

ATY

聚酯長絲分類三步法二步法一步法長絲的生產(chǎn)工藝種類常規(guī)紡絲中速紡絲高速紡絲按紡絲速度分按工藝流程分①常規(guī)紡絲：常規(guī)紡絲又稱低速紡絲。紡絲速度1000～1500m／min，拉伸加捻速度600～1100m／min，假捻變形速度120～160m／min。可紡制33～167dtex的長絲。②中速紡絲：紡絲速度為1500～3000m／min。卷繞絲稱半預(yù)取向絲(MOY)。a．MOY—DY工藝：此工藝采用中速紡絲和低速拉伸。拉伸加捻速度為800～1200m／min?？杉徶?3～167dtex的拉伸絲。b．MOY—DTY工藝：此工藝采用中速紡絲和高速拉伸MOY的剩余拉伸倍數(shù)為2.1～2.4倍，拉伸變形的速度為400～500m／min。可紡制55～88dtex的變形絲。③高速紡絲：紡絲速度為3000～6000m／min。卷繞絲為預(yù)取向絲(POY)。在高速下，纖維產(chǎn)生一定的取向度，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。a．POY—DTY工藝：采用高速紡絲和高速拉伸變形，是典型的二步法工藝路線。POY的后加工速度通常為450～700m／min?？杉徶?0～167dtex的變形絲(DTY)。其特點(diǎn)是工藝流程短，生產(chǎn)效率高，基建投資省，是變形絲生產(chǎn)的發(fā)展方向。b．POY—DY工藝：采用高速紡絲和低速拉伸加捻?？杉徶?5～110dtex的拉伸絲。拉伸比為1.3～1.7。④全拉伸絲(FDY)：低速紡絲、高速拉伸，且兩道工序在一臺(tái)紡絲拉伸聯(lián)合機(jī)上完成。紡絲速度為900m／min，拉伸速度為3200m／min，拉伸比為3.5?？杉徶?5～167dtex的拉伸絲。全拉伸絲質(zhì)量較穩(wěn)定，毛絲斷頭較少。⑤高取向絲(HOY)：亦稱全取向絲(FOY)。紡絲速度為6000～8000m／min。由于大幅度提高了噴絲頭拉伸比，卷繞絲的取向度大大提高，但微晶尺寸較大，非晶區(qū)取向度較低，目前尚處于研究階段。3．聚酯長絲紡絲工藝特點(diǎn)

①對(duì)原材料的質(zhì)量要求高：含水率不大于80×10-6(紡短纖維時(shí)切片含水率為200×10-6)。干切片中粉末和粘結(jié)粒子少；干燥過程中的粘度降??；干燥均勻性好。②工藝控制要求嚴(yán)格：長絲生產(chǎn)中，為了保證紡絲的連續(xù)性和均一性，工藝參數(shù)需嚴(yán)格控制。如熔體溫度波動(dòng)不超過±1℃，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速差異不大于0.1m／s，紡絲張力要求穩(wěn)定等。③高速度、大卷裝：PET長絲的紡絲卷繞速度為1000～8000m／min。在不同卷繞速度下制得的卷繞絲具有不同的性能，目前長絲的紡絲速度趨向高速化，工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)普遍采用5500m／min的紡速。隨著紡絲速度的提高，長絲筒子的卷裝重量越來越大，卷繞絲筒子的凈重從3～4kg增至15kg。卷裝重量增長后，對(duì)高速卷繞輥的材質(zhì)、精度和運(yùn)轉(zhuǎn)性能要求大大提高。對(duì)筒子內(nèi)外層質(zhì)量的均一性、原絲的退卷、筒子的裝箱運(yùn)輸?shù)纫嘤休^高的要求。4.常規(guī)紡絲工藝

1—切片料倉2—切片干燥機(jī)3—螺桿擠出機(jī)4—箱體

5—上油輪6—上導(dǎo)絲盤7—下導(dǎo)絲盤8—卷繞筒子

9—摩擦輥10—卷繞機(jī)11—紡絲甬道12—冷卻吹風(fēng)

長絲紡絲工藝流程圖

與高速紡絲、紡絲拉伸一步法技術(shù)相比，常規(guī)紡絲的紡絲速度較低，生產(chǎn)變形絲時(shí)，拉伸與變形要分兩步進(jìn)行，工藝流程長，生產(chǎn)效率較低。但常規(guī)紡絲的設(shè)備制造要求低，一次性投資少，生產(chǎn)技術(shù)易于掌握，尤其是在拉伸絲的生產(chǎn)上更顯示出其優(yōu)越性，因此在PET長絲生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)重要的地位。(1)紡絲溫度：一般控制在280～290℃范圍內(nèi)，視切片粘度和擠出量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(2)螺桿擠出壓力：用于克服熔體在管道和混合器等設(shè)備內(nèi)的阻力，以保證計(jì)量泵有一定的入口壓力。實(shí)際生產(chǎn)中螺桿擠出壓力控制為6.5～7.5MPa，而紡絲組件的壓力則控制在9.8～24.5MPa。生產(chǎn)主要控制的工藝參數(shù)(3)冷卻條件：一般采用側(cè)吹風(fēng)的冷卻形式。冷卻吹風(fēng)溫度一般控制在20～30℃，常采用28℃。冷卻風(fēng)濕通?？刂圃?0%左右。風(fēng)速對(duì)卷繞絲的結(jié)構(gòu)和性能有較大影響，吹風(fēng)速度隨絲條線密度增大而提高。常規(guī)紡絲的冷卻風(fēng)速采用0.3～0.5m／min。(4)卷繞速度：影響卷繞絲預(yù)取向度的重要因素。卷繞速度越高，卷繞絲預(yù)取向度越高，后拉伸倍數(shù)越低。常規(guī)紡長絲的最佳紡絲速度為900～1200m／min。(5)上油量：決定成品絲的含油量。油劑濃度越高，卷繞絲的上油量亦越高。上油量視絲的最終用途而定。機(jī)織用絲為0.6％～0.7％，針織用絲為0.7％～0.9％，加彈用絲為0.5％～0.6％，油輪轉(zhuǎn)速10～20r／min，油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～16％。第五節(jié)聚酯纖維的高速紡絲

生產(chǎn)能力比常規(guī)紡絲高6～15倍。紡絲和拉伸合并，減少工藝損耗。高速紡絲技術(shù)在PET纖維生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，近年新建的PET長絲廠大多采用高速紡絲技術(shù)。

紡絲速度提高，卷繞絲的性能發(fā)生根本變化。如：纖維的取向度高，但結(jié)晶度不高，纖維柔軟，易染色等，這是由于卷繞絲性能對(duì)紡絲速度的依賴性所致。一、短纖維高速紡絲

以往的短纖維生產(chǎn)是采用一對(duì)喂入齒輪將纖維束貯于條筒中,當(dāng)紡絲速度高于2500m／min時(shí)，喂入齒輪會(huì)使絲束產(chǎn)生毛絲，且由于兩只喂入齒輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣渦流，將絲束纏繞在喂入輪上。因此對(duì)于短纖維的高速紡絲，由于缺少完善的圈條裝置而發(fā)展緩慢，最高的紡絲速度也只有2000m／min左右。近年來，絲束落入條筒的沉降速度問題已通過采用螺旋圈狀沉降式布絲器而獲得解決，促進(jìn)了短纖維高速紡絲的工業(yè)化。①短纖維高速紡絲的特殊要求：由于短纖維在紡絲機(jī)上進(jìn)行多位集束并喂入受絲機(jī)構(gòu)，因此，高速化必須解決絲束喂入問題。由于短纖維紡絲的泵供量大，纖維凝固時(shí)散熱量也大，為了使絲條凝固均勻，一般采用環(huán)形吹風(fēng)或徑向吹風(fēng)，以提高冷卻的均勻性。同時(shí)還要控制風(fēng)速、風(fēng)溫、風(fēng)濕等。②高速條筒布絲器：螺旋圈狀沉降式、簾子緩沖式、圓網(wǎng)緩沖式等。高速紡絲的絲束以螺旋線圈的形式盤卷在條筒內(nèi)，欲使絲束在條筒內(nèi)充填密度均勻，可將圈條按心形曲線在條筒內(nèi)盤卷，或圈條按偏心圓運(yùn)動(dòng)，均能達(dá)到均勻的充填密度，這不僅可簡化傳動(dòng)裝置，且可節(jié)省設(shè)備投資。③PET短纖維高速短程紡絲工藝：80年代出現(xiàn)的先進(jìn)紡絲技術(shù)之一，其特點(diǎn)是高速、多孔、短程、連續(xù)和高速自動(dòng)化。我國引進(jìn)的高速一步法短程紡絲工藝，紡絲速度可達(dá)2000～3000m／min，噴絲板孔數(shù)為2860孔，采用熱輥拉伸、中壓蒸汽卷曲和高速切斷，產(chǎn)品呈立體卷曲，其工藝流程如圖PET短纖維高速短程紡絲工藝流程示意圖

1—切片干燥機(jī)2—螺桿擠出機(jī)3—紡絲箱4—環(huán)吹風(fēng)套5—紡絲甬道6—上油輪7—蒸汽加熱器8—拉伸輥9—卷曲器10—定型裝置11—切斷機(jī)12—打包機(jī)高速短程紡絲與常規(guī)紡絲的主要區(qū)別是：凝固絲條在紡絲機(jī)上經(jīng)二道油輪上油后，立即進(jìn)行二級(jí)熱輥拉伸和中壓蒸汽卷曲、松弛熱定型、噴油，并連續(xù)切斷成為三維立體卷曲的短纖維。從原料切片到短纖維的生產(chǎn)過程連續(xù)一步完成。紡絲速度為2000～3000m／min，具有高速高效的優(yōu)點(diǎn)。二、長絲高速紡絲

高速紡絲是利用紡絲過程中，大變形和大應(yīng)力使從噴絲孔擠出的高聚物熔體冷卻、固化的同時(shí)，發(fā)生取向、結(jié)晶化的近代紡絲法。國外至今已有90％以上的長絲采用高速紡絲技術(shù)生產(chǎn)。我國從80年代初開始引進(jìn)高速紡絲生產(chǎn)技術(shù)和主要設(shè)備，目前約有60～80家工廠投入生產(chǎn)，初步形成每年200～300kt的生產(chǎn)能力。高速紡絲的主要特點(diǎn)如下

(1)提高紡絲機(jī)的產(chǎn)量:由于高速紡絲比普通紡絲的紡速高2～4倍，因此噴絲孔的吐出量大，單機(jī)生產(chǎn)能力高。PET長絲隨紡速增加，產(chǎn)量的遞增率見表3-l。為隨紡速的提高，雖然卷繞絲的長度按比例增加，但卷繞絲的后拉伸倍數(shù)卻隨紡速的增加而下降，為了得到一定線密度的成品絲，就必須降低卷繞絲的線密度，使其變細(xì)，因此產(chǎn)量不呈線性增加。紡絲速度與產(chǎn)量的遞增率

紡速／m.min-1剩余拉伸倍數(shù)／倍產(chǎn)量遞增率／％10003.6—15003.02520002.51125002.1530001.8335001.6340001.4—

(2)預(yù)取向絲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好：常規(guī)紡的UDY隨放置時(shí)間的增加，纖維的性質(zhì)發(fā)生很大的變化，而POY由于有一定的取向度，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，隨放置時(shí)間和條件的變化，其性質(zhì)變化甚微。

(3)紡絲中抗外界干擾性強(qiáng)：隨著紡絲速度的增加，紡絲張力增大，紡絲過程受外來的干擾相對(duì)減少，有利于提高成品纖維的均勻性，從而改進(jìn)了纖維的力學(xué)性質(zhì)和染色性質(zhì)。

(4)POY適合用內(nèi)拉伸法生產(chǎn)DTY

：由于POY的預(yù)取向度比較高，后拉伸倍數(shù)較小，這樣可以省去投資多、占地大、用人多的拉伸加捻工序?？梢詫⒗旌妥冃卧诶熳冃螜C(jī)中一步完成得到DTY。由于減少了半成品絲的卷繞和退卷，不但降低了生產(chǎn)成本，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量。POY—DTY技術(shù)是生產(chǎn)PET低彈絲的方向。目前，PET預(yù)取向絲的生產(chǎn)、全拉伸絲的生產(chǎn)、全取向絲的生產(chǎn)成為PET長絲生產(chǎn)的主流。第六節(jié)聚酯纖維的后加工

纖維后加工是指對(duì)紡絲成型的初生纖維（卷繞絲）進(jìn)行加工，以改善纖維的結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)良的使用性能。后加工包括拉伸、熱定型、加捻、變形加工和成品包裝等工序。

纖維后加工作用：（1）纖維進(jìn)行拉伸（或補(bǔ)充拉伸），使大分子取向，規(guī)整排列，提高纖維強(qiáng)度，降低伸長率。（2）進(jìn)行熱處理，消除大分子在拉伸時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低纖維的收縮率，提高纖維的結(jié)晶度。（3）對(duì)纖維進(jìn)行特殊加工，如將纖維卷曲或變形、加捻等，以提高纖維的摩擦系數(shù)、彈性、柔軟性、蓬松性，或使纖維具有特殊的用途及紡織加工性能。一、聚酯短纖維的后加工

(1)工藝流程：視纖維品種不同，后加工流程和設(shè)備均有差異。目前國內(nèi)生產(chǎn)的PET短纖維有普通型和高強(qiáng)低伸型，相應(yīng)后加工也有兩種流程。PET短纖維后加工主要由集束、拉伸、定型、卷曲、上油、切斷和打包等工序組成。典型的工藝流程示如圖3-15。

圖3-15

PET高強(qiáng)低伸型短纖維后加工工藝流程示意圖

1—集束架2—八輥導(dǎo)絲機(jī)3—導(dǎo)絲架4—道七輥5—油劑浴加熱器6—二道七輥

7—熱水或過熱蒸汽加熱器8—三道七輥9一緊張熱定型機(jī)10—油冷卻槽

1l—四道七輥12—重疊架13—二輥牽引機(jī)14一張力架15—卷曲機(jī)16一皮帶輸送機(jī)

17—松弛熱定型機(jī)18—捕結(jié)器19一牽引機(jī)20—切斷機(jī)21一打包機(jī)

集束熱定型拉伸卷曲上述工藝流程適用于高強(qiáng)低伸型短纖維的生產(chǎn)，若生產(chǎn)普通型纖維，則不需要經(jīng)過緊張熱定型機(jī)和油冷卻槽部分。(2)工藝過程討論①初生纖維的存放及集束：存放目的：剛成形的初生纖維其預(yù)取向度不均勻，需經(jīng)存放平衡，使內(nèi)應(yīng)力減小或消除，預(yù)取向度降低，卷繞時(shí)的油劑擴(kuò)散均勻，改善纖維的拉伸性能。存放平衡后的絲條進(jìn)行集束。所謂集束是把若干個(gè)盛絲筒的絲條合并，集中成工藝規(guī)定線密度的大股絲束，以便進(jìn)行后處理。

②拉伸：在短纖維生產(chǎn)中，拉伸工藝采用集束拉伸，拉伸是靠各拉伸機(jī)之間的速度差異來完成的。拉伸又稱為纖維的“二次成形”。拉伸是后加工過程中最重要的工序，拉伸方式分一級(jí)和二級(jí)拉伸，目前滌綸短纖維生產(chǎn)通常采用間歇集束兩級(jí)拉伸工藝。工藝條件包括拉伸溫度、拉伸介質(zhì)、拉伸速度、拉伸倍數(shù)及其分配、拉伸點(diǎn)的控制等。③熱定型：熱定型的目的是消除纖維內(nèi)應(yīng)力，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，并且進(jìn)一步改善其物理機(jī)械性能。熱定型可使拉伸、卷曲效果固定，并使成品纖維符合使用要求。熱定型可以在張力下進(jìn)行，也可以在無張力下進(jìn)行，前者稱緊張熱定型(包括定張力熱定型和定長熱定型)，后者稱松弛熱定型。生產(chǎn)不同品種和不同規(guī)格的纖維，往往采用不同的熱定型方式。影響熱定型的主要工藝參數(shù)是定型溫度、時(shí)間及張力。④卷曲：滌綸截面近似圓形，表面光滑，纖維間的抱合力較小，不易與其它纖維抱合在一起，必須進(jìn)行卷曲，使其具有與天然纖維相似的卷曲性。工業(yè)上都用填塞箱型機(jī)械卷曲。滌綸短纖維的卷曲數(shù)要求為：棉型5～7個(gè)/cm,毛型3～5個(gè)/cm為使卷曲穩(wěn)定，卷曲加工應(yīng)在玻璃化溫度以上進(jìn)行。卷曲前絲束應(yīng)先預(yù)熱，在卷曲箱中直接通入蒸汽效果更好。影響卷曲的主要因素有絲片密度、絲片溫度、絲片張力、填塞箱壓力及熱定型條件。⑤切斷和打包：棉型滌綸短纖維名義長度為38mm，毛型為90～120mm，中長纖維為51～76mm。也有根據(jù)用戶要求切成不等長（如分布在51～114mm范圍）短纖維。根據(jù)切斷方式，有經(jīng)拉伸卷曲后的濕絲束先切斷再干燥熱定型以及濕絲束先干燥熱定型再切斷兩種形式。切斷纖維主要控制長度偏差，超倍長纖維量以及粘結(jié)絲(或稱并絲)量等幾個(gè)指標(biāo)。打包是滌綸短纖維生產(chǎn)的最后一道工序，將短纖維打成一定規(guī)格和重量的包，以便運(yùn)送出廠。成包后應(yīng)標(biāo)明批號(hào)、等級(jí)、重量、時(shí)間和生產(chǎn)廠等。

(4)PET短纖維后處理設(shè)備：目前國內(nèi)使用較廣泛的PET短纖維后處理設(shè)備是LVD802短纖維后加工聯(lián)合機(jī)，它具有高速度和可處理高線密度絲束的特點(diǎn)。設(shè)備包括七輥拉伸機(jī)并有緊張熱定型裝置。后加工過程中，在切斷前以絲束形式輸送，切斷后則用機(jī)械輸送或氣流輸送。國內(nèi)一些大型化纖企業(yè)如天津石油化纖廠等引進(jìn)日本東洋紡設(shè)備，工藝先進(jìn)、自動(dòng)化程度高，操作方便，產(chǎn)量大且產(chǎn)品質(zhì)量好。目前國產(chǎn)設(shè)備中最先進(jìn)的要屬LHV902型滌綸短纖維后處理聯(lián)合機(jī)，它是引進(jìn)日本東洋紡公司的圖紙，根據(jù)我國具體情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的。這套聯(lián)合機(jī)具有規(guī)模大、產(chǎn)量高、自動(dòng)化程度高、操作方便、安全措施和勞動(dòng)條件較好、占地面積較小、能源消耗低等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界上同等規(guī)模的大型直接紡PET纖維后處理設(shè)備中較好的一種，具有國際70年代末、80年代初的水平。二、聚酯長絲的后加工

PET長絲后加工工藝流程比短纖維簡單，但長絲的規(guī)格繁多，其后加工流程也不盡相同。長絲后加工過程取決于原絲的生產(chǎn)方法和產(chǎn)品的最終用途。常規(guī)紡卷繞絲與高速紡卷繞絲的后加工過程基本相同，區(qū)別僅在于常規(guī)紡卷繞絲需要進(jìn)行高倍拉伸，而高速紡卷繞絲則只需進(jìn)行補(bǔ)充拉伸(或不需拉伸)的后加工。

以POY為原料經(jīng)后加工制得的產(chǎn)品，主要有普通長絲、假捻變形絲(低彈絲)和空氣變形絲以及其它差別化長絲，如網(wǎng)絡(luò)絲、混纖絲等。近年來，將長絲后加工與紡織加工聯(lián)合，在拉伸整經(jīng)機(jī)上將1200～1600根POY集中拉伸為全取向絲(FOY)，進(jìn)而制成經(jīng)軸或經(jīng)片的WDS工藝(拉伸、整經(jīng)、上漿、射頻干燥)和WDZ工藝(拉伸、整經(jīng))，在我國正在發(fā)展中。普通PET長絲的后加工設(shè)備—拉伸加捻機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1－筒子架2—卷繞絲3，8—導(dǎo)絲器4—喂入輥5—上拉伸盤

6—加熱器7—下拉伸盤9—鋼領(lǐng)10—筒管11—廢絲軸12—鋼絲圈

普通長絲又稱拉伸絲，主要用常規(guī)紡的UDY進(jìn)行加工。PET長絲后加工主要工藝參數(shù)如下。(1)拉伸倍數(shù)：拉伸倍數(shù)由冷拉伸盤和熱盤的線速度之比確定，要大于卷繞絲的自然拉伸比，小于最大拉伸比，一般為3.5～4.2倍。(2)拉伸溫度：拉伸溫度指熱盤溫度，要高于纖維玻璃化溫度10～20℃，一般控制在80～90℃。在此范圍內(nèi)溫度變化對(duì)纖維強(qiáng)度無明顯影響；但隨溫度升高，拉伸倍數(shù)可以增大、結(jié)晶度升高、拉伸應(yīng)力下降、毛絲減少、染色不勻率增加。(3)拉伸速度：拉伸速度一般在800m／min左右，過高的拉伸速度容易出現(xiàn)毛絲。(4)定型溫度；定型溫度指熱板或狹縫溫度，一般控制在180℃左右。

三、假捻變形絲的加工彈力絲：以長絲為原料，利用纖維的熱塑性，經(jīng)過“變形”和熱定型而制得的高度卷曲蓬松的新型紗。在長度方向，伸縮性相當(dāng)于原長的數(shù)倍。在蓬松性方面較原絲提高數(shù)十倍，使長絲的外觀和性能都有很大改變。假捻變形絲是彈力絲的一大品種，是將加捻、熱定型、解捻這三個(gè)過程在同一臺(tái)機(jī)器上完成，生產(chǎn)效率大大提高。上世紀(jì)70年代初，美國使拉伸假捻法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，簡化了工藝流程，減少了基建投資，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，在眾多的變形法中，假捻法的應(yīng)用遙遙領(lǐng)先。以假捻變形法生產(chǎn)的彈力絲，其產(chǎn)量約占PET彈力絲的90％以上。

PET彈力絲具有優(yōu)異的蓬松性、覆蓋能力和某些短纖維的外觀特性；改進(jìn)了PET長絲的外觀、蠟狀手感等不足，又保留了PET纖維固有的高強(qiáng)度、挺括等優(yōu)良性能；織物美觀，花式品種繁多，適用于針織或機(jī)織。（1）彈力絲的制造方法與品種：PET彈力絲的加工方法

(a)交絡(luò)法(b)填塞法(c)賦型法(d)擦邊法

(e)空氣變形法(f)轉(zhuǎn)子式假捻法(e)摩擦式假捻法

物理化學(xué)變形法，如在成形過程中實(shí)現(xiàn)變形，制出具有不同外觀性能的彈力絲。PET彈力絲按其彈性大小可分為低彈絲彈性回復(fù)率在35％以下中彈絲彈性回復(fù)率在35％以上捻向示意圖

假捻原理示意圖

（2）假捻變形原理：紗線加捻方向(通稱捻向)分有左捻(S捻)和右捻(Z捻)是將纖維生產(chǎn)過程中的拉伸和假捻變形加工相結(jié)合，在同一臺(tái)機(jī)器上一次完成的方法。用這種方法生產(chǎn)的彈力絲稱為拉伸變形絲——DTY。

拉伸假捻法分為兩類：一類是拉伸和假捻變形分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)相繼完成，即二步法拉伸變形。由于這種方法的拉伸發(fā)生在變形區(qū)外，所以又稱為外拉伸假捻變形法。另一類是拉伸和變形不但在同一機(jī)器上完成，而且發(fā)生在同一時(shí)間、同一區(qū)域內(nèi)，即一步法拉伸變形。又稱為內(nèi)拉伸假捻變形法。PET預(yù)取向絲不僅可以順利地用內(nèi)拉伸假捻法進(jìn)行變形加工，而且變形絲的某些性能如染色均勻性、后加工性也得到明顯改善。

(3)拉伸假捻變形：網(wǎng)絡(luò)絲：是指絲條在網(wǎng)絡(luò)噴嘴中，經(jīng)噴射氣流作用單絲互相纏結(jié)而呈周期性網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的長