高效短流程多头纺PET POY成型工艺技术研究

摘要

本文以德国巴马格公司WINGS POY纺丝设备为平台，以经典的熔融纺丝成形理论为指导，通过解析该纺丝设备基本原理和工艺流程，建立WINGS POY同轴卷绕不同丝饼纺丝成形模型，分析同一纺丝位(同一卷绕轴)上不同丝饼间成形纤维的超分子结构及其热力学性能间的差异，并与传统ACW POY纺丝工艺进行对比分析，分析产生差异的主要因素，并得到一些有效的结果，可为减小丝饼间的结构与性能的差异，提高产品品质、改进设备和优化工艺提供理论指导。　　 本文选取PET POY(277dtex/288f)长丝为研究对象，以所建立的模型为基础，结合纺丝成形理论对同一卷绕轴不同丝饼纤维的结晶取向结构及热力学性能进行测试分析。通过声速法测试试样的取向度；利用差热分析仪测试了试样的结晶度；利用条干均匀度分析仪测试试样条干不匀率；利用电子单纱强力仪测试了试样的断裂强度、断裂伸长率、初始模量、60％伸度时强力波动值等力学性能指标；以及测试试样沸水收缩率等指标，综合分析同一纺丝位不同丝饼试样的结构性能的差异，发现：　　 (1)同一纺丝位不同丝束由于在纺丝过程中各自的纺丝路径不同，外部丝饼丝束的纺程长度大于中间丝束，且外部丝束与导丝钩的包覆角大于中间丝束，导致丝束在纺丝线上所受到的张力以及波动情况不同，使得最终形成的纤维在结构性能及结构性能的稳定性上存在差异。　　 (2)同轴卷绕中间丝饼的取向度低于外部丝饼，结晶度也是中间丝饼低于外部丝饼，但是中间丝饼结晶的结构的均匀性规整性优于外部丝饼。　　 (3)在丝束宏观形态方面，同一纺丝位外部丝饼试样的条干不匀率高于中间丝饼。同轴卷绕的不同丝饼，中间丝饼虽然取向度与结晶度略低于外部丝饼，但中间丝饼的微观结构的规整性好于外部丝饼，使得中间丝饼的拉伸断裂强度、断裂伸长率以及沸水收缩率均大于外部丝饼，且各值的波动性也是中间丝饼低于外部丝饼，表征POY结构均匀性的60%伸度强力波动值也是中间丝饼低于外部丝饼。　　 (4)WINGS系统由于将传统POY纺丝系统中的导丝辊、网络空气喷嘴等部件都集合到卷绕头上，使得纺程大大缩短，减少了车间内空气流动对纺丝线上丝束的扰动；又在丝路上丝束与导丝辊的包覆角减小，减少了丝束与导丝辊的接触面积，降低了纺丝线上导丝辊等部件由于机械振动对丝束的影响，使得所生产同轴卷绕不同丝饼的POY长丝具有更均一的微观结构，中间丝饼与外部丝饼结构与性能各项指标的差异小于传统POY工艺，力学性能指标均优于传统工艺，且各项指标的波动值(CV值)小于传统工艺，使得WINGSPOY工艺产品品质总体优于传统工艺。