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涤纶短纤培训教材
涤纶培训教材
(1)
第一章纤维的概念
第一节纤维的分类
一、纤维(fibre)
纤维-----是指非常纤细的线状物物。
在自然界中可以看到很多长度比直径大许多倍、并具有一定柔韧性的纤细物质,它们都可称为纤维。
纤维的直径一般为几微米到几十微米,而长度直径比达数百倍或千倍。
如棉型短纤维长径比约为300倍。
具有手感柔软、比表面积大、覆盖面大等特点。
自然界中的棉花、羊毛、蚕丝、麻都是理想的纺织纤维。
随着人类的进步、科技的发展,人们用人工的方法制造出各种化学纤维,他们在纺织纤维已占有越来越大的比重。
组成纤维的基本单元是高聚物大分子。
所谓高聚物,即高分子聚合物,这类物质具有庞大的分子结构,分子量大,故称大分子。
纤维大分子的结构一般为线型。
二、纤维的分类
1、按后道加工方式分:
纺织纤维(纱线、股线、机织物、针织物)
非纺织纤维(无纺布、填充物、絮棉)
2、按形态分:
长丝(蚕丝)
短纤维(棉花、羊毛)
3、按来源分:
(1)天然纤维:
植物纤维是从植物获得的纤维的总称。
主要组成物质为纤维素,所以又称为天然纤维素纤维。
它可分为种子纤维(棉、木棉)、韧皮纤维(亚麻、苎麻、黄麻)、叶纤维(剑麻、蕉麻)和果实纤维(椰子纤维)。
动物纤维是从动物身上或分泌物取得的天然纤维。
主要组成物质为蛋白质,所以又成为天然蛋白质纤维。
主要分毛发纤维(羊毛、马海毛、兔毛、骆驼毛等)和丝纤维(桑蚕丝和柞蚕丝)
矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维,主要组成是硅酸盐等无机物,主要有石棉。
(2)化学纤维:
是指用天然的或合成的高聚物为原料,主要经过化学方法加工制造成的纤维。
按原料、加工方法和成分的不同,化学纤维可分为再生纤维、醋酯纤维、合成纤维和无机纤维。
再生纤维是以天然聚合物为原料,经化学方法制成的化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。
可分为再生纤维素纤维(粘胶纤维是化学纤维的第一个品种,从1897年开始现在已有一百多年的生产历史、竹纤维、天丝TANCEL)和再生蛋白质纤维(大豆纤维、牛奶丝、玉米纤维),海藻蛋白酸纤维。
醋酯纤维是以天然纤维素为原料,经化学方法转换成醋酸纤维素酯的化学纤维。
合成纤维是以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子物质为原料,经人工合成获得的高聚物纺制成的化学纤维。
聚酯纤维---涤纶
聚酰胺纤维—锦纶6,锦纶66(尼龙)
聚丙烯腈纤维---腈纶
聚乙烯醇纤维—维纶
聚氯乙烯纤维---氯纶
聚氨基甲酸酯纤维---氨纶
其它
无机纤维是指由无机物构成的纤维,碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维等。
第二节合成纤维的发展概况
合成纤维是本世纪20年代开始研制的,但合成纤维的工业化是在30年代末开始的。
合成纤维的出现,是化学工业的一个创举,它为纺织原材料的供给找到新的途径,而且它具有一系列新而优异的性能,如高弹性及高强度,从而使纺织品发生了一场变革。
合成纤维从发现到工业化生产迄今,经历了四个阶段,发展了二代合成纤维。
四个阶段的划分是:
第一阶段:
1938~1950年主要发展尼龙,同时探索新的化纤高聚物。
1935年美国W.CAROTHERS等人首先研究成功了第一种聚酰胺纤维—尼龙66,也是最早在我国生产的合成纤维。
第二阶段:
1950~1956年涤纶和腈纶问世,并实现了工业化生产。
1940年美国化学家文菲尔德和迪克逊研究成功聚酯纤维,英国在1949年,美国在1953年实现了工业化生产(涤纶)。
以上的第一阶段、第二阶段的纤维是第一代合成纤维。
第三阶段:
1956年至今改性纤维的生产。
化学改性有:
利用高分子反应在纤维上引入各种活性基团、开环、闭环、交联等得到的纤维接技后的纤维共聚纤维。
物理改性有:
超细纤维、伸直链结晶纤维、异形纤维、复合纤维、混合纤维。
第四阶段:
1960年至今特种纤维的发展。
功能性纤维有:
耐高温纤维、高强力纤维、防火纤维、碳素纤维,超导或导电纤维。
第三阶段、第四阶段的纤维是第二代合成纤维。
第三节合成纤维的生产方法
一、熔体纺丝
将熔融状态的成纤高聚物经计量送入放丝组件,从喷丝孔挤出后冷却成形,称为熔体纺丝法。
熔体纺丝具有流程与设备简单,速度高、产能大、操作方便。
整个成形过程是一个物理或物理化学过程。
但设备制造精度要求较高、材质要求高的特点。
熔体纺丝是目前最常用的一种方法,涤纶、锦纶、丙纶都是以此法生产。
熔体纺丝又可分为直接纺和间接纺。
直接纺是聚合工序的高聚物容体直接经熔体管道送至纺丝机,纺丝成形,这种方法流程紧凑、自动化程度高,适合大容量生产。
间接纺又称切片纺,纺丝灵活、开停车方便,适合中小企业、开发品种。
二、湿法纺丝
将成纤高聚物溶液,经混合、脱泡、过滤定量挤出纺丝机,原液细流经过凝固浴凝固成丝的纺丝方法。
湿法纺丝具有流程长、过程复杂,纤维成形过程既是一个物理过程,也是一个化学过程,并伴随着质的变化和物质转移。
相对熔体高速纺丝(1000-6000m/min),湿法放丝速度较低,只有每分钟几十米。
腈纶、维纶以此法生产。
三、干法纺丝
将喷丝孔中挤出的原液细流在纺丝甬道中经过热气流作用,使原液中的溶剂快速挥发,并把溶剂蒸汽排除,原液细流随之凝固成丝。
干法纺丝是一个传热和传质的过程,纺速一般在200-500m/min。
四、非常规纺丝
液晶纺丝、冻胶纺丝、静电纺丝、相分离纺丝、反应纺丝等等。
第四节我国涤纶发展状况
在世界范围内,在短短的几十年间,化学纤维的迅猛发展,占纤维总量的50%。
预计到2005年,总量将超过6300万吨。
中国是世界最大的纤维消费国,在未来十年,增长速度将位于世界首位,加拿大和美国第二,欧洲第三。
我国合成纤维的发展从50年代末、60年代初开始的,发展历史可分为三个阶段。
第一阶段为萌芽期,从国外引进了一些技术和设备建立了保定化纤厂、北京合成纤维实验厂。
第二阶段为小化纤时代,即60年代和70年代初,都是百吨级和千吨级的小厂。
1973年以引进四大化纤厂为标志(辽化、天化、上海石化、燕化),化纤工业进入第三个阶段,年产能在1.5万吨/线。
第四个发展阶段从1990年以后,世界聚酯工业发展迅速,年产能3、5、6万吨/线。
1997年我国化纤产量跃居世界第一,2004年化纤产量更达到1400万吨,其中涤纶产量1100万吨,占总量的78%。
年份
化纤产量(万吨)
涤纶产量(万吨)
2000
694.2
510.18
2001
828.5
632.5
2002
987.96
769.59
2003
1184.25
926.76
2004
1424.54
1138.05
世界涤纶生产技术在向大型化、高速化、自动化、柔性化方向发展。
涤纶短丝生产向熔体直接纺、多孔大面积喷丝板、短程纺方向发展,同时积极发展柔性生产技术,在一条生产线上通过柔性生产技术,生产不同纤度、强度要求的产品,以适应不断变化的市场。
众所周知,我国人口众多,衣食温饱问题始终是头等大事。
棉、麻、丝、毛等天然纤维的生产受自然气候和粮棉争地的影响,产量增长十分缓慢,远不能满足实际需要。
只有通过化纤工业的发展,才能解决这一问题。
预测到2050年世界纤维总需求量将达到9千万到1亿吨左右。
随着用途的不断开发,化学纤维不仅解决人类穿衣的问题,而且在农业、工业、交通、水利、建筑、航天、环保、体育、国防等领域都有重要的用途,已经成为经济建设、国防建设不可缺少的重要材料。
第二章涤纶生产工艺流程
第一节涤纶原料生产工艺流程
一、聚对苯二甲酸乙二酯的制备
1、直接酯化
TPA(PTA)+EG(乙二醇)=BHET+2H2O
原料TPA+乙二醇→浆料配置→第一酯化→第二酯化→第三酯化→BHET
2、连续缩聚
nBHET=PET+EG
BHET→预缩聚塔→前缩聚釜→后缩聚釜→PET
第二节涤纶原丝生产工艺流程
1.熔体输送工段工艺流程
来自聚合工段三通阀
→
熔体管道
→
增压泵
→
熔体冷却器
→
熔体配管
→
纺丝箱体入口
热媒循环泵
→
热媒冷却器
2.纺丝工段工艺流程
纺丝箱体
→
计量泵
→
纺丝冷却吹风
→
纺丝上油
→
卷绕上油
→
卷绕
→
牵引
→
喂入
→
丝桶往复
→
丝桶搬运
3.油剂调配流程
3.1油剂调配(纺丝0.2-0.35%)
原油
→
人工计量
↓
脱盐水(纯水)
→
油剂调配槽
→
油剂稀释槽
→
油剂输送泵
→
稀油剂高位槽
3.2油剂调配(后处理1-2%)
原油
→
人工计量
↓
脱盐水
→
油剂调配槽
→
油剂稀释槽
→
油剂输送泵
→
浓油剂高位槽
3.3油剂调配(后处理0.2-0.35%)
原油
→
人工计量
↓
脱盐水
→
油剂调配槽
→
油剂稀释槽
→
油剂输送泵
→
稀油剂高位槽
4.组件清洗流程
纺丝组件
喷丝板等
计量泵
↓↓
热拆解
→
真空清洗炉
→
压缩空气吹扫
→
塑料袋包装待用
喷丝板
环吹风筒
↓↓
超声波清洗槽
→
压缩空气吹扫
→
塑料袋包装待用
→
存放
第三节涤纶成品生产工艺流程
1.后处理工段工艺流程
集束架
→
上导丝
→
下导丝
→
导丝机
→
浸油槽
第一牵伸机
→
水浴牵伸槽
→
第二牵伸机
→
蒸汽加热箱
→
紧张热定型机(四组)
喷淋冷却机
→
第三牵伸机
→
三辊叠丝机
→
张力调节架
→
卷曲预热箱
卷曲机
→
输送铺丝机
→
上油机
→
烘干机
→
捕结器
曳引张力机
→
切断机
→
打包机
2.工艺空调流程
新回风混合
→
初效过滤
→
中效过滤
→
加热
→
表冷
→
喷淋
→
亚高效过滤
→
加湿
→
环吹送风机
第三章涤纶纺丝生产
第一节合成纤维的物理化学和机械性能
合成纤维的性能主要体现在以下几方面:
1、物理性能:
纤维的纤度、比重、吸湿性、热性能
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