螺杆挤出机、熔体过滤器、熔体输送与分配管道已经在前节做了详细介绍,本节不再赘述。
(一)长丝纺丝箱体
长丝纺丝箱体属于压力容器,主要由纺丝箱壳体、熔体分配管道、冷冻阀、计量泵及泵座、纺丝组件及组件体、排放盒、热媒进回管路、保温层等组成,由热媒蒸气加热,基本结构详见图6-11。箱体带有温度与压力检测装置。一个箱体由1~8位组成,考虑到箱体刚性、散热性等,近年多采用小箱体,一般由1~3位组成。纺丝箱体一般采用吊装安装。
图6-11 再生聚酯长丝纺丝箱体结构图
熔体分配管道要求位之间等长等径,每位组件之间等长等径,管道内壁要抛光,光洁度根据所纺产品确定,一般Ra值不高于1.6。
(二)计量泵
计量泵用来准确计量纺丝熔体量,长丝纺丝多采用行星泵,一进口多出口,安装于箱体内的泵座上,入口与熔体分配管道连接,出口与组件入口管道连接。
(三)纺丝组件
长丝的纺丝组件按外形可分为方形、矩形、圆形三种;按丝束数量可分为单腔式和双腔式;按密封方式可分为自压密封与加压密封两种。为方便拆装并保证纺丝质量,现多采用加压密封圆形组件;安装方式有吊装式和旋转快装式。吊装式由螺钉固定在箱体上,快装式由连接体上的螺纹固定在箱体上。
纺丝组件由组件壳体、压盖、砂杯、分配板、过滤层网组成,基本结构见图6-12所示。
图6-12 圆形快装组件结构示意图
纺丝组件起到对熔体进一步过滤并均匀喷出的作用,过滤效果取决于过滤介质,砂杯内的过滤介质主要为海砂或金属砂,海砂为单次使用,金属砂可多次使用,使用前都要清洗干净。过滤网分上层过滤网和下层过滤网,上层为粗过滤,对过滤效果影响较大,除了过滤掉大颗粒杂质外,还可防止熔体对过滤砂的冲击导致径流,一般上层网采用三层网组合;下层为精过滤,下层网采用九层网组合。组件压力主要由过滤砂重量及过滤砂与金属网的目数决定,不同品种有不同的组合方式。
熔体过滤后进入分配板,使熔体在喷丝孔喷出前得到均匀分配。由于熔体是从中心孔进入的,为使其在整个板面均匀分布,分配板上导孔呈多圈排列,导孔多为斜孔,方便扩散。为加强混合效果,也有采用在径向开槽的方式。
组件的组装有严格的工艺要求,装配前要经过煅烧、清洗、烘干、检查等工序,再利用专用工具依顺序装配,装配完毕,需要油压机压实以防止泄漏。
装配好的组件在上机使用前需要在预热炉中预热,预热温度一般取300℃,预热完成后需要平衡2h左右。
(四)喷丝板
喷丝板是纺丝的重要部件,根据品种要求设计孔数、孔径、孔长径比。要求选用耐高温变形、耐磨的材料。喷丝板使用前要经过超声波清洗,并逐孔进行镜检。喷丝板孔的排列多采用径向、圆形、菱形、方形等排列方式,以保证吹风途径通畅。
(五)纺丝冷却装置
纺丝冷却装置是使纤维均匀冷却成型的主要设备,长丝用冷却装置主要为侧吹风冷却方式。它由冷却风进风管、风量调节阀、静压室、多孔板、多层金属网、蜂窝板、壁板和甬道组成,详见图6-13侧吹风冷却装置结构示意图,喷丝板喷出的熔体细流在冷却装置中经冷却风固化,经甬道进入卷绕机。(www.xing528.com)
图6-13 侧吹风冷却装置结构示意图
侧吹风装置与纺丝箱之间装有保温板(也称闭锁器),防止两者之间热传导,前部装门防止外来风干扰。
经稳压、调温的空调风经过风道送到各纺丝位的进风管,由蜗轮蜗杆传动的风量调节阀调节风量大小,冷却风先进入静压室,消除部分湍流,再经过由金属网与非织造布组合的水平过滤器进入冷却仓。进入冷却仓的风经多孔板分配,再经多层阻尼网与蜂窝板消除湍流,呈水平方向吹出。侧吹风装置内的风道为渐变式,使风在纵向有良好的速度分布。水平过滤器可拆卸,方便清洗。甬道下方设有泄风口,保证空气在甬道稳态流动。在纺丝前要标定测吹风的风温、风压及风速,风速需从上到下分段标定。
(六)上油装置
POY纺丝一般采用喷嘴上油方式,使固化后的丝条减小相互间的摩擦,有效降低卷绕张力。上油支架装在甬道的滑道中,可根据不同品种的固化点位置上下进行调节,上油量由上油泵控制,根据产品含油率要求调整泵的转速。喷油嘴的结构、材质、耐磨性等需要根据所纺原料与品种进行选择。
(七)联苯蒸气发生器
联苯蒸气发生器用于纺丝箱体与过滤器、输送与分配管道的加热与保温,它以联苯、联苯醚混合物为热载体,采用电热棒加热。联苯蒸气发生器为卧式圆筒结构,为压力容器,设有液面计、防爆片、安全阀、防烧干装置、电接点压力表等,外部有保温层。联苯系统设置高点排放,当系统温度低时,需要打开排放阀,排出系统内的低沸物。进行排放后,联苯蒸气发生器内联苯、联苯醚混合物会减少,故需通过液面计观察其液位,必要时进行补充。联苯混合物的补充由真空泵吸入完成,可进行不停车操作。
(八)卷绕机
POY卷绕机由预网络器、断丝自动处理装置、两个导丝盘、一台卷绕头、各种导丝器组成。POY卷绕过程要求卷绕张力、卷绕速度、横动导丝器往复速度等在运转过程中保持稳定,POY卷绕筒管要留尾丝,以便在DTY加工时接尾。POY卷绕头现大多采用锭子传动自动切换式。
(1)预网络器是利用压空使纤维间轻度交络,增加抱合,每束丝配一个喷嘴,内通压空,压力<0.1MPa。
(2)断丝自动处理装置:装于卷绕机架上部,由集束导丝器、切断装置、吸丝装置组成。当接到位于卷绕头上的断丝检测器发出的断丝信号后,首先是集束导丝器动作,将丝束收拢于吸丝装置前,同时吸丝器动作;接着断丝器动作将丝切断,吸嘴开始吸丝;丝吸住后,断丝器复位。整个断丝处理过程由卷绕头程序控制。
(3)导丝盘:POY卷绕机采用上、下两个冷导丝盘,主要用于调整丝路和丝张力,确保卷绕稳定,成形良好,退绕完全。由电动机驱动,变频调速,机械速度一般在1500~4000m/min,工艺速度一般在2000~3500m/min。导丝盘表面有镀铬与喷涂陶瓷两种处理方式,具体根据适纺品种选择处理方式与表面光洁度。
(4)卷绕头:POY卷绕头为高速卷绕头,机械速度最高4000m/min,工艺速度最高3500m/min。卷绕头横动方式有兔子头往复式与拨叉往复式。兔子头往复式是导丝器在往复槽筒上沿沟槽曲线运动,通过成型槽筒形成卷装,成型槽筒的往复导程线采用两端槽深、中间槽浅的弧形特殊设计,可以改变卷绕角,起到防叠作用。拨叉式是使用旋转翼的横动装置,它是将往复运动转化成旋转运动,延长了横动元件的寿命,而且噪声小。
卷绕头驱动方式有摩擦辊驱动与锭子驱动。摩擦辊驱动方式是成型槽筒通过摩擦辊带动筒管,它以最简单可靠的方式实现恒定的线速度卷绕,早期被广泛使用。但它的缺点是打滑,速度越高,打滑越严重,虽然通过增加接触压力可以减轻打滑,但压力增大到一定限度,卷装表面易产生凸肩,且凸肩处局部温度很高,会在丝条上留下斑迹。近几年随着驱动控制程序化,锭子驱动越来越多被采用,它是通过丝条张力的连续检测,控制锭子与筒管之间的运动。控制准确、运行更稳定。
(5)自动换筒:当卷装重量即将达到设定值,装有空纸管的卡盘轴会预先升速到卷绕速度,当卷装达到设定重量时,卷绕头会自动切换继续新的卷装;同时,满卷的卡盘轴会逐渐降速直到停止,此时可按动推出气缸按钮,卷装自动退出到落丝小车的轴上。
(6)生头:POY卷绕头采用高速直接生头,即一次生头。
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