用TCS(Thermal Channel SPinning)热管纺丝法生产全拉伸丝的工艺技术,最早是由英国ICI公司纤维研究部提出的,但作为工业化生产技术则是由德国巴马格(Barmag)公司推出的。
(一)生产工艺流程
TCS热管法纺丝工艺的关键是在纺丝甬道的位置上安装热管,对已完成冷却成型的丝束进行再加热,利用受热丝束的热塑性和惯性,在较高的纺速下,对丝束进行拉伸和定型,其生产工艺流程表示如下:
螺杆挤压纺丝→侧吹风→集束件→热管→集束件→上油→导丝盘→卷绕
根据生产纤维的规格不同,热管可安装在甬道的不同位置。近年也有采用双热管进行拉伸。
(二)生产工艺特点
当聚酯熔体细流自喷丝孔喷出后,在侧吹风的作用下逐渐冷却,当冷却到适当的温度时(玻璃化温度以下),使丝条进入热管让其再经受加热,并在张力与温度的协同作用下,在纺程上发生拉伸,表现为丝条运动速度增大,该过程属于无细颈的均匀拉伸,可分为两个阶段,第一阶段为喷丝头拉伸,是在进入热管前的那一段,第二阶段的拉伸则发生于热管内。在生产中,对于某固定品种而言,总的拉伸倍数为两段拉伸倍数的乘积。有研究表明,在同一卷绕速度下,热管中的拉伸倍数由进入热管前的纤维的取向度决定。纤维取向度越低,其在热管中的形变可能越大,即热管拉伸倍数越大;喷丝头拉伸越小,此时丝条进入热管的速度将降低,丝条受到的摩擦阻力也减少,这样将使热管中纤维的拉伸倍数随之降低,反之亦然。所以TCS的两段拉伸总是在不断地自我平衡,这就是TCS工艺的最大特点,即自补偿效应。在纺丝过程中,当原料切片的特性黏度、纺丝温度和冷却条件等发生变化时,就能通过上述过程来自行补偿调节,从而使工艺状态恢复到原来的位置,便能制得结构性能较为均匀稳定的纤维,特别是染色均匀性要比用POY经拉伸后的丝条所加工成的织物有明显的提高。TCS工艺更适合纺制单丝更细的纤维,有利于利用单丝与空气间的摩擦力实现拉伸。
TCS热管法可在4500m/min左右的纺丝速度下,纺制出符合质量要求的全拉伸丝,其断裂强度一般达3.8~4.0cN/dtex,断裂伸长率为35%左右。这是一种在设备的投资和维护上较为经济的生产工艺。
TCS热管纺丝法的生产参考工艺条件如下:
产品规格 110dtex/72f
熔体温度 286℃(www.xing528.com)
纺丝组件压力 18MPa
冷却吹风条件:
温度 (20±1)℃
相对湿度 70%±10%
风速 (0.40±0.01)m/s
热管温度 170℃
网络压力 0.30MPa
导辊速度 4670m/min
卷绕速度 4600m/min
卷绕张力 11cN
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