滌綸工業絲條干不勻的因素分析及改進措施

唐斌

摘要：影響工業絲條干均勻性的因素很多。傳統紡絲設備在生產工業絲時，側吹風甬道較寬，受到后加熱器熱輻射和絲束本身熱量的影響，垂直濾網出來的側吹風使從組件出來的絲束冷卻不勻，容易造成條干不勻。經實踐改造，通過在垂直濾網前方加裝冷卻整流框，可使側吹風速均勻分布，可有效克服熱輻射造成的條干不勻，使工業絲條干質量有較大改善。

關鍵詞：滌綸工業絲；側吹風冷卻；熱能平衡

中圖分類號：TQ342+.21 文獻標志碼：B

Ways to Improve the Evenness of PET Industrial Filament Tow

Abstract： Evenness of PET industrial filament tow can be affected by many factors. When produced by regular spinning machine， the cross flow air from vertical filter can not quench the filament tow uniformly， thus the evenness of the filament tow is affected negatively. Based on practice， this article introduced a way to improve this situation. By adding a rectifier box in front of vertical filter， the distribution and speed of cross-flow cooling air will be more uniform， thus the evenness of PET industrial filament tow can be improved.

Key words： PET industrial fiber； cross-flow quench； thermal energy balance

當前，產業用合成纖維產量不斷增加。但相對于國外先進水平，現階段我國滌綸工業絲的技術含量和檔次較低，一些常規品種已呈現出供大于求的局面，同時高端產品的生產設備和技術仍未完全實現國產化。在這一現實下，本項目與國內某紡絲廠在生產工業絲時，在保證常規物性正常的情況下，通過改善條干不勻率，間接改善了由于單絲斷裂導致的毛絲、斷頭以及拉伸不勻導致的強伸、干熱不勻等問題，對實際生產具有一定的指導意義。

1 工業絲條干不勻的因素分析

紡絲過程中的結構控制首先是均勻性的控制。滌綸工業絲的均勻性包括：（1）纖維的線密度、斷裂伸長等的差異，即通常說的條干不勻；（2）單絲不勻率；（3）單絲徑向不勻率，即一根絲自截面中心（芯層）至外緣（皮層或鞘層）的徑向上在特性粘數、聚集態結構（結晶和取向）上的差異。若條干不勻率過大，絲束會斷裂；若單絲不勻率過大，則部分絲會斷裂，產生通常所說的“毛絲”。因此，滌綸工業絲的均勻性成為其工業化生產中一個至關重要的問題。

條干不勻率是反映滌綸工業絲品質的一個重要指標。條干不勻率太高，對于民用絲而言，在染色過程中會出現條紋絲；對于工業絲來說會產生強不勻、纖不勻，而且斷頭與毛絲會增加。影響纖維條干均勻性的因素主要有以下幾點。

1.1 側吹風冷卻條件

冷卻成形是紡絲的重要過程。理想的冷卻吹風條件是使熔體細流在冷卻過程中得到均勻冷卻，使每根絲條的冷卻速度一致，凝固點穩定，絲條的徑向差異小，條干均勻。側吹風主要有溫度、風速、濕度等 3 個參數，下面分別進行討論。

1.1.1 側吹風速度

側吹風速度對絲條的條干不勻率影響很大，而且條干不勻率又是產生纖不勻、強伸度不勻的重要原因之一。當風速增大時，冷卻效果好，凝固點上移，形變區縮短，有利于改變條干不勻率；但如果風速過大，絲條冷卻過快，使絲條表層和內層的溫差過大，產生應力不勻，易形成皮芯結構，還會造成絲條搖晃與湍動，并造成噴絲板板面過冷，導致成品質量指標不勻率的上升。若風速過小，絲條冷卻速度緩慢，容易受到外來風的影響，絲條晃動幅度大，成形不勻，導致絲條的條干不勻率變大。只有當風速適中時，氣流的流動呈層流狀態，對絲條的擾動最小，并且能恰當地將絲條冷卻凝固。故因針對不同品種選擇最佳風速。

我們采取的措施是：（1）首先保證側吹風送風風壓的控制精準，設定為800 Pa，實際分壓波動越小越好，太小則無法保證足夠的送風量，風速達不到要求，太大容易引起湍流，風速不穩定。另外定期更換側吹風空調的過濾袋，保證送風的空氣質量，減少前后壓差。（2）利用風速儀對各線各位的側吹風風速進行檢查，消除位與位、錠與錠之間的差異，針對風速分布不勻，定期安排更換側吹風水平濾網和垂直濾網。

1.1.2 側吹風溫度

側吹風溫度一般在18 ～ 23 ℃之間，當風溫過低時，易使絲條手感發硬，在徑向易形成皮芯結構；溫度過高，對絲條冷卻效果不明顯。當風溫異常，波動范圍增加時，會使絲條的條干不勻率變大。因此，保持側吹風溫度的穩定非常重要。

1.1.3 側吹風濕度

紡絲過程中，一定的濕度可防止絲束在紡絲甬道中摩擦帶電，減少絲束抖動。空氣含濕可提高側吹風的比熱容和給熱系數，有利于紡絲間溫度恒定和絲條及時冷卻。

1.2 樓層壓差

紡絲間的風壓應大于環境風壓和卷繞間風壓，防止風倒灌。二樓紡絲和一樓卷繞的樓層風壓也是控制側吹風控制的重點，最主要就是保證二樓風能順甬道口向一樓走。否則紡絲甬道向上反風，和絲束逆向運行，若風量大且不穩定波動時，容易造成絲條冷卻成形過程中搖晃、湍動，嚴重時會造成絲條條干長片段不勻。

1.3 預網絡

預網絡又叫均油器，其作用是提高絲束上油的均勻性，增加絲束的抱合性，使絲束在熱輥上穩定運行，減小跳動。預網絡的大小也是影響絲束條干不勻率的主要因素之一。根據經驗，預網絡越大，絲束的條干不勻率就越大；預網絡越小，絲束的條干不勻率也越低，但如果預網絡過低，會使絲束上油不均勻，毛絲增加，同樣斷頭也會增加，因此產品品種不同時，預網絡選擇也不一樣。

1.4 其他

除上述因素之外，以下幾個方面也會影響絲束的條干不勻率：

（1）絲路：絲路不好，絲束在熱輥上抖動較厲害，容易產生毛絲，條干不勻率會上升；

（2）網絡：如果主網絡壓力不穩定，絲束在網絡中產生的網絡就會不均勻，條干不勻率會增大；

（3）熱輥：熱輥表面有損傷或結垢較多，絲束在運行過程中易斷頭、產生毛絲，條干不勻率會上升，因此在平時操作過程中要保護好熱輥不受損傷。

表 1 以低收縮（LS）550 dtex/96 f滌綸工業絲為例，測試了洗輥前后條干的相關質量數據并進行了對比。

2 現有設備存在問題及改進措施

2.1 生產中的結構控制及傳統設備存在的缺陷

熔融紡絲工藝中，絲條凝固過程相當復雜，沿紡程各質點，其運動速度、直徑、截面積、溫度、粘度、所受力及內部結構不斷發生變化，而這些因素同時又相互影響。由于熔體溫度較周圍空氣溫度高很多，微細旦絲條又對外界環境極為敏感，因此環境變化會立即影響初生纖維質量的均勻性，如纖維的強度、伸長性能等。由于空氣的狀態和流動很容易發生變化，隨著紡絲技術向微細旦、多孔、高速方向發展，冷卻成形裝置的設計和控制顯得日益重要。

普通切片紡過程中，絲的徑向溫度分布差異很大，這種不均勻性在距離噴絲板越近的地方越明顯，因此，在滌綸工業絲的生產過程中普遍采用緩冷裝置，也稱為后加熱裝置。當使用傳統設備生產時可以發現，由于從紡絲組件出來的絲束經過特定的緩冷裝置后，絲束溫度仍然較高，加上后加熱器產生大量的熱輻射以及絲束本身從組件帶出的熱量，易使絲束受熱不均，冷卻不勻，從而導致絲束徑向不勻率增加，影響生產。

2.2 整流框的改善均勻原理及安裝分析

2.2.1 整流框的工作原理及安裝

傳統紡絲設備中紡絲箱下方一側的側吹風窗的風扇上設有垂直濾網，新加裝的這種冷卻裝置整流框，設在所述側吹風窗前方，層流冷卻框為由多根豎直導風片和多根水平導風片構成的多層框架機構，豎直導風片與水平導風片垂直交叉焊接固定，使冷卻風在垂直和水平方向上均勻分離。相鄰水平導風片的間隔距離為10 ～ 15 mm，相鄰豎直導風片的間隔距離為20 ～ 25 mm。水平導風片的寬度從上述層流冷卻框的頂部往下逐步減小，由于側吹風氣流受影響程度隨著溫度的升高而影響程度加大，因此水平導風片在設計寬度時遵循由上到下均勻減小的方法，以減小溫度影響。

冷卻風經上述垂直濾網、層流冷卻框導風后吹向絲束。將多層框架結構的層流冷卻框設于側吹風窗前方，層流冷卻框頂部通過螺栓連接在側吹風窗上，將層流冷卻框安裝于側吹風垂直濾網前方，緊貼濾網，緊靠上方固定，從垂直濾網吹出的風經均勻分布的水平導風片水平引導至絲束四周，豎直導風片保證出來的風被均勻分隔成多股，這樣就能保證每束絲在水平及垂直方向得到基本相同的冷卻效果。

通過加裝以上整流框進行改善，使側吹風出垂直濾網后在同一水平線及垂直線上均勻流動，克服了原有設備中側吹風由于樓層壓差及局部風溫不一致易沿著絲束向下方流動的缺陷，從根本上解決了工業絲加工過程中絲條的冷卻均勻性問題，在改善低工業絲的強伸、纖度及干熱收縮等物性方面效果顯著。

2.2.2 整流框部件（圖 1、圖 2）

2.2.3 參數設置及應用效果

實際生產中一般通過調節紡絲側吹風的速度、溫度和濕度來穩定紡程中絲束的均勻性。一般紡絲溫度在295 ～300 ℃之間，風溫控制在20 ～ 22 ℃之間，風濕控制在80%左右，風速在周圍環境溫度為29 ℃時根據品種不同控制在0.4 ～ 0.8 m/s之間。

以LS 056（550 dtex/96 f）為例進行條干試驗數據分析，測試條件：200 m/min，2 min，1 000捻，結果如表 2 所示。

3 結論

合理的生產工藝、優良的裝備以及嚴格的生產管理是控制滌綸工業絲品質的關鍵所在。通過上述分析可知：

（1）要達到良好的條干不勻率，需加強對側吹風的控制和檢查，發現問題及時處理；保證設備正常運作，并對在線機臺加強巡檢，對故障早發現早處理；加強對員工操作的規范和監督，避免損壞設備；

（2）通過在側吹風窗垂直濾網前方加裝整流框，可使纖維的條干有較大改觀；

（3）實踐發現，對大部分滌綸工業絲品種加裝整流框后，基本都能改善其條干不勻率，能使工業絲條干CV值控制在0.5% ～ 1.7%之間，從根本上解決了制取工業絲時絲條的冷卻均勻性問題，彌補了原有側吹風系統絲條冷卻條件不一致的缺陷，這對工業絲生產非常有利。

參考文獻（略）

1.3 預網絡

預網絡又叫均油器，其作用是提高絲束上油的均勻性，增加絲束的抱合性，使絲束在熱輥上穩定運行，減小跳動。預網絡的大小也是影響絲束條干不勻率的主要因素之一。根據經驗，預網絡越大，絲束的條干不勻率就越大；預網絡越小，絲束的條干不勻率也越低，但如果預網絡過低，會使絲束上油不均勻，毛絲增加，同樣斷頭也會增加，因此產品品種不同時，預網絡選擇也不一樣。

1.4 其他

除上述因素之外，以下幾個方面也會影響絲束的條干不勻率：

（1）絲路：絲路不好，絲束在熱輥上抖動較厲害，容易產生毛絲，條干不勻率會上升；

（2）網絡：如果主網絡壓力不穩定，絲束在網絡中產生的網絡就會不均勻，條干不勻率會增大；

（3）熱輥：熱輥表面有損傷或結垢較多，絲束在運行過程中易斷頭、產生毛絲，條干不勻率會上升，因此在平時操作過程中要保護好熱輥不受損傷。

表 1 以低收縮（LS）550 dtex/96 f滌綸工業絲為例，測試了洗輥前后條干的相關質量數據并進行了對比。

2 現有設備存在問題及改進措施

2.1 生產中的結構控制及傳統設備存在的缺陷

熔融紡絲工藝中，絲條凝固過程相當復雜，沿紡程各質點，其運動速度、直徑、截面積、溫度、粘度、所受力及內部結構不斷發生變化，而這些因素同時又相互影響。由于熔體溫度較周圍空氣溫度高很多，微細旦絲條又對外界環境極為敏感，因此環境變化會立即影響初生纖維質量的均勻性，如纖維的強度、伸長性能等。由于空氣的狀態和流動很容易發生變化，隨著紡絲技術向微細旦、多孔、高速方向發展，冷卻成形裝置的設計和控制顯得日益重要。

普通切片紡過程中，絲的徑向溫度分布差異很大，這種不均勻性在距離噴絲板越近的地方越明顯，因此，在滌綸工業絲的生產過程中普遍采用緩冷裝置，也稱為后加熱裝置。當使用傳統設備生產時可以發現，由于從紡絲組件出來的絲束經過特定的緩冷裝置后，絲束溫度仍然較高，加上后加熱器產生大量的熱輻射以及絲束本身從組件帶出的熱量，易使絲束受熱不均，冷卻不勻，從而導致絲束徑向不勻率增加，影響生產。

2.2 整流框的改善均勻原理及安裝分析

2.2.1 整流框的工作原理及安裝

傳統紡絲設備中紡絲箱下方一側的側吹風窗的風扇上設有垂直濾網，新加裝的這種冷卻裝置整流框，設在所述側吹風窗前方，層流冷卻框為由多根豎直導風片和多根水平導風片構成的多層框架機構，豎直導風片與水平導風片垂直交叉焊接固定，使冷卻風在垂直和水平方向上均勻分離。相鄰水平導風片的間隔距離為10 ～ 15 mm，相鄰豎直導風片的間隔距離為20 ～ 25 mm。水平導風片的寬度從上述層流冷卻框的頂部往下逐步減小，由于側吹風氣流受影響程度隨著溫度的升高而影響程度加大，因此水平導風片在設計寬度時遵循由上到下均勻減小的方法，以減小溫度影響。

冷卻風經上述垂直濾網、層流冷卻框導風后吹向絲束。將多層框架結構的層流冷卻框設于側吹風窗前方，層流冷卻框頂部通過螺栓連接在側吹風窗上，將層流冷卻框安裝于側吹風垂直濾網前方，緊貼濾網，緊靠上方固定，從垂直濾網吹出的風經均勻分布的水平導風片水平引導至絲束四周，豎直導風片保證出來的風被均勻分隔成多股，這樣就能保證每束絲在水平及垂直方向得到基本相同的冷卻效果。

通過加裝以上整流框進行改善，使側吹風出垂直濾網后在同一水平線及垂直線上均勻流動，克服了原有設備中側吹風由于樓層壓差及局部風溫不一致易沿著絲束向下方流動的缺陷，從根本上解決了工業絲加工過程中絲條的冷卻均勻性問題，在改善低工業絲的強伸、纖度及干熱收縮等物性方面效果顯著。

2.2.2 整流框部件（圖 1、圖 2）

2.2.3 參數設置及應用效果

實際生產中一般通過調節紡絲側吹風的速度、溫度和濕度來穩定紡程中絲束的均勻性。一般紡絲溫度在295 ～300 ℃之間，風溫控制在20 ～ 22 ℃之間，風濕控制在80%左右，風速在周圍環境溫度為29 ℃時根據品種不同控制在0.4 ～ 0.8 m/s之間。

以LS 056（550 dtex/96 f）為例進行條干試驗數據分析，測試條件：200 m/min，2 min，1 000捻，結果如表 2 所示。

3 結論

合理的生產工藝、優良的裝備以及嚴格的生產管理是控制滌綸工業絲品質的關鍵所在。通過上述分析可知：

（1）要達到良好的條干不勻率，需加強對側吹風的控制和檢查，發現問題及時處理；保證設備正常運作，并對在線機臺加強巡檢，對故障早發現早處理；加強對員工操作的規范和監督，避免損壞設備；

（2）通過在側吹風窗垂直濾網前方加裝整流框，可使纖維的條干有較大改觀；

（3）實踐發現，對大部分滌綸工業絲品種加裝整流框后，基本都能改善其條干不勻率，能使工業絲條干CV值控制在0.5% ～ 1.7%之間，從根本上解決了制取工業絲時絲條的冷卻均勻性問題，彌補了原有側吹風系統絲條冷卻條件不一致的缺陷，這對工業絲生產非常有利。

參考文獻（略）

1.3 預網絡

預網絡又叫均油器，其作用是提高絲束上油的均勻性，增加絲束的抱合性，使絲束在熱輥上穩定運行，減小跳動。預網絡的大小也是影響絲束條干不勻率的主要因素之一。根據經驗，預網絡越大，絲束的條干不勻率就越大；預網絡越小，絲束的條干不勻率也越低，但如果預網絡過低，會使絲束上油不均勻，毛絲增加，同樣斷頭也會增加，因此產品品種不同時，預網絡選擇也不一樣。

1.4 其他

除上述因素之外，以下幾個方面也會影響絲束的條干不勻率：

（1）絲路：絲路不好，絲束在熱輥上抖動較厲害，容易產生毛絲，條干不勻率會上升；

（2）網絡：如果主網絡壓力不穩定，絲束在網絡中產生的網絡就會不均勻，條干不勻率會增大；

（3）熱輥：熱輥表面有損傷或結垢較多，絲束在運行過程中易斷頭、產生毛絲，條干不勻率會上升，因此在平時操作過程中要保護好熱輥不受損傷。

表 1 以低收縮（LS）550 dtex/96 f滌綸工業絲為例，測試了洗輥前后條干的相關質量數據并進行了對比。

2 現有設備存在問題及改進措施

2.1 生產中的結構控制及傳統設備存在的缺陷

熔融紡絲工藝中，絲條凝固過程相當復雜，沿紡程各質點，其運動速度、直徑、截面積、溫度、粘度、所受力及內部結構不斷發生變化，而這些因素同時又相互影響。由于熔體溫度較周圍空氣溫度高很多，微細旦絲條又對外界環境極為敏感，因此環境變化會立即影響初生纖維質量的均勻性，如纖維的強度、伸長性能等。由于空氣的狀態和流動很容易發生變化，隨著紡絲技術向微細旦、多孔、高速方向發展，冷卻成形裝置的設計和控制顯得日益重要。

普通切片紡過程中，絲的徑向溫度分布差異很大，這種不均勻性在距離噴絲板越近的地方越明顯，因此，在滌綸工業絲的生產過程中普遍采用緩冷裝置，也稱為后加熱裝置。當使用傳統設備生產時可以發現，由于從紡絲組件出來的絲束經過特定的緩冷裝置后，絲束溫度仍然較高，加上后加熱器產生大量的熱輻射以及絲束本身從組件帶出的熱量，易使絲束受熱不均，冷卻不勻，從而導致絲束徑向不勻率增加，影響生產。

2.2 整流框的改善均勻原理及安裝分析

2.2.1 整流框的工作原理及安裝

傳統紡絲設備中紡絲箱下方一側的側吹風窗的風扇上設有垂直濾網，新加裝的這種冷卻裝置整流框，設在所述側吹風窗前方，層流冷卻框為由多根豎直導風片和多根水平導風片構成的多層框架機構，豎直導風片與水平導風片垂直交叉焊接固定，使冷卻風在垂直和水平方向上均勻分離。相鄰水平導風片的間隔距離為10 ～ 15 mm，相鄰豎直導風片的間隔距離為20 ～ 25 mm。水平導風片的寬度從上述層流冷卻框的頂部往下逐步減小，由于側吹風氣流受影響程度隨著溫度的升高而影響程度加大，因此水平導風片在設計寬度時遵循由上到下均勻減小的方法，以減小溫度影響。

冷卻風經上述垂直濾網、層流冷卻框導風后吹向絲束。將多層框架結構的層流冷卻框設于側吹風窗前方，層流冷卻框頂部通過螺栓連接在側吹風窗上，將層流冷卻框安裝于側吹風垂直濾網前方，緊貼濾網，緊靠上方固定，從垂直濾網吹出的風經均勻分布的水平導風片水平引導至絲束四周，豎直導風片保證出來的風被均勻分隔成多股，這樣就能保證每束絲在水平及垂直方向得到基本相同的冷卻效果。

通過加裝以上整流框進行改善，使側吹風出垂直濾網后在同一水平線及垂直線上均勻流動，克服了原有設備中側吹風由于樓層壓差及局部風溫不一致易沿著絲束向下方流動的缺陷，從根本上解決了工業絲加工過程中絲條的冷卻均勻性問題，在改善低工業絲的強伸、纖度及干熱收縮等物性方面效果顯著。

2.2.2 整流框部件（圖 1、圖 2）

2.2.3 參數設置及應用效果

實際生產中一般通過調節紡絲側吹風的速度、溫度和濕度來穩定紡程中絲束的均勻性。一般紡絲溫度在295 ～300 ℃之間，風溫控制在20 ～ 22 ℃之間，風濕控制在80%左右，風速在周圍環境溫度為29 ℃時根據品種不同控制在0.4 ～ 0.8 m/s之間。

以LS 056（550 dtex/96 f）為例進行條干試驗數據分析，測試條件：200 m/min，2 min，1 000捻，結果如表 2 所示。

3 結論

合理的生產工藝、優良的裝備以及嚴格的生產管理是控制滌綸工業絲品質的關鍵所在。通過上述分析可知：

（1）要達到良好的條干不勻率，需加強對側吹風的控制和檢查，發現問題及時處理；保證設備正常運作，并對在線機臺加強巡檢，對故障早發現早處理；加強對員工操作的規范和監督，避免損壞設備；

（2）通過在側吹風窗垂直濾網前方加裝整流框，可使纖維的條干有較大改觀；

（3）實踐發現，對大部分滌綸工業絲品種加裝整流框后，基本都能改善其條干不勻率，能使工業絲條干CV值控制在0.5% ～ 1.7%之間，從根本上解決了制取工業絲時絲條的冷卻均勻性問題，彌補了原有側吹風系統絲條冷卻條件不一致的缺陷，這對工業絲生產非常有利。

參考文獻（略）