Métodos de producción y procesamiento de hilados de vellón a partir de filamentos de poliéster FDY
一、Causas y contramedidas para la producción de hilo polar en filamento de poliéster
1. Causas del hilo polar en la producción normal de filamentos de poliéster FDY
En el proceso de producción de filamentos de poliéster ordinarios FDY, la generación de hilo de vellón se produce cuando la velocidad de hilado y la velocidad de enfriamiento son muy altas. Debido a la concentración de tensiones, la capa de piel soporta una tensión significativa, lo que la hace susceptible a grietas que provocan la formación de hilos de vellón. Por lo tanto, es crucial seleccionar excelentes condiciones de enfriamiento para mantener una estructura radial uniforme. Un enfoque exitoso es establecer una zona de enfriamiento efectiva y usar un dispositivo de soplado lateral tipo panal para crear un flujo de aire para un enfriamiento adecuado del filamento fundido.
En el proceso de estiramiento, a medida que aumenta la velocidad de procesamiento (es decir, la velocidad del segundo rodillo térmico), la producción aumenta proporcionalmente, los costos de producción disminuyen y mejora la uniformidad del teñido. Sin embargo, si la velocidad de procesamiento es demasiado alta, se produce un aumento de la rotura y del hilo de vellón, lo que hace imperativo equilibrar y determinar una velocidad de procesamiento adecuada. Un estiramiento insuficiente, que conduce a una tensión baja, también puede causar un movimiento significativo del hilo, lo que resulta en hilos de vellón y roturas. Por el contrario, una tensión excesivamente alta afecta negativamente a la formación y al desenrollado del hilo.
Con respecto a la relación entre la adhesión de agentes oleosos y la generación de hilo de vellón, mantener una mayor concentración de emulsión de aceite y contenido de aceite en el filamento puede reducir la producción de hilo de vellón. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar concentraciones de aceite demasiado altas, que pueden reducir la permeabilidad del agente oleoso y degradar la calidad del filamento. Los métodos para engrasar FDY pueden incluir engrasar boquillas y engrasar rodillos. La lubricación de las boquillas reduce eficazmente la tensión de hilatura, pero da como resultado una uniformidad deficiente, lo que provoca fluctuaciones de tensión significativas durante el estiramiento y un aumento de las manchas de tinte. La lubricación de rodillos proporciona una aplicación uniforme y una mejor uniformidad del tinte, pero aumenta la tensión de hilado, lo que aumenta las tasas de rotura y de hilo de vellón y aumenta el consumo al tiempo que disminuye la eficiencia del bobinado. Por lo tanto, se puede adoptar la lubricación de los rodillos y, al ajustar la velocidad del rodillo y el ángulo de enrollado del hilo con respecto al rodillo, se puede reducir eficazmente la tensión de hilado, reduciendo el hilo de vellón y la rotura.
2. Causas del hilo polar en la producción FDY de filamentos de poliéster de formas especiales
Para dotar a las fibras de un excelente brillo, tacto y resistencia a la formación de bolitas, así como para dar a los tejidos un estilo único y un rendimiento superior, a menudo existe la necesidad de producir un tipo de filamento de poliéster de forma especial en la práctica industrial. Sin embargo, el hilo de vellón y la rotura ocurren con frecuencia en la producción de filamentos de poliéster con formas especiales, siendo el diseño de la hilera un componente clave en la fabricación de fibras con formas. Por ejemplo, cuando se producen filamentos planos usando una hilera de orificios rectangulares, la tensión normal desigual a lo largo de las paredes de los orificios conduce a un hinchamiento de extrusión desigual de la masa fundida, lo que resulta en una alta incidencia de hilo de vellón y rotura durante el hilado y el estiramiento. Al utilizar una hilera con orificios en forma de mancuerna, se puede minimizar eficazmente la irregularidad del hinchamiento de la extrusión fundida y se puede mejorar significativamente el grado de forma.
La producción de filamentos con formas especiales requiere una mayor uniformidad en el secado de las escamas y el contenido de humedad que las fibras convencionales, lo que teóricamente requiere condiciones de secado reforzadas. Sin embargo, las escamas de alto brillo tienen una tasa de cristalización notablemente más baja en comparación con las escamas semiopacas, lo que hace que sea más fácil adherirse entre sí y, en casos graves, pueden producirse aglomeraciones en la zona de alimentación previa a la cristalización, lo que altera la producción normal. Por lo tanto, la precristalización debe realizarse en condiciones más suaves, reduciendo adecuadamente la temperatura de precristalización y extendiendo el tiempo que las hojuelas permanecen en precristalización para lograr un cierto grado de cristalización para garantizar que no se peguen durante el secado.
Si el contenido de humedad de las escamas secas es demasiado alto, o si la viscosidad de las escamas secas y húmedas cae excesivamente, esto puede provocar un aumento del hilo de vellón y roturas durante el hilado. La temperatura de hilatura influye en gran medida en el rendimiento del procesamiento de hilos con formas especiales. Si bien reducir la temperatura de hilado es beneficioso para aumentar el grado de forma, también puede aumentar el efecto de abultamiento por presión en los orificios de la hilera, lo que provoca más hilo de vellón y roturas durante el hilado. Lo ideal es seleccionar una temperatura de hilado adecuada, como 293 °C, ya que equilibra el grado de forma con una aparición relativamente baja de hilo de vellón y roturas. Las condiciones de enfriamiento para dar forma son parámetros críticos que afectan el grado de forma y la calidad de los productos post-estirados; un enfriamiento más rápido da como resultado un mayor grado de forma. Sin embargo, debido a la posible formación de una estructura núcleo-funda a partir de altos grados de forma y un enfriamiento rápido, las fibras son más propensas a generar hilo de vellón y a romperse durante el estiramiento, lo que también puede empeorar el rendimiento del teñido. Por lo tanto, para reducir el hilo de vellón y la rotura teniendo en cuenta el grado de forma, se deben emplear condiciones de enfriamiento más suaves siempre que sea posible.
二、Causas y métodos de procesamiento para la producción de hilo polar en filamento de poliéster
1. Degradación térmica del poliéster fundido
El poliéster PET tiene una excelente estabilidad térmica pero es sensible a las impurezas. El PET puro comienza a degradarse a temperaturas entre 250 y 300 °C, y por encima de 350 °C se produce una importante liberación de productos volátiles. El proceso de degradación implica la escisión de la cadena en los sitios éster, lo que da como resultado la formación de ácidos carboxílicos y grupos terminales éster vinílico, que pueden sufrir reacciones de intercambio de éster con los grupos terminales éster hidroxietílico en el PET, liberando acetaldehído como producto volátil primario. A temperaturas más altas, también se pueden observar productos volátiles como CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4 y benceno, lo que hace que la reacción real sea más compleja.
La tubería de suministro de material fundido se calienta utilizando medios térmicos en fase gaseosa. La tubería principal para medios térmicos en fase gaseosa distribuye el vapor del medio térmico desde el atemperador hasta la camisa de la tubería de entrega de material fundido, ingresando por el punto más bajo de cada segmento.
Generalmente, dependiendo del tipo de producción de hilado, la temperatura del vapor del medio térmico en la tubería de suministro de material fundido está entre 280°C y 290°C. La caja de hilatura y sus componentes se calientan mediante medios térmicos en fase gaseosa, con condiciones de calentamiento similares a las de la tubería de entrega de material fundido. El rango de temperatura de funcionamiento normal de la caja de hilatura suele ser de 275 a 285 °C. La masa fundida se aísla mediante el medio térmico desde la caldera de polimerización terminal de poliéster hasta la producción de filamentos brutos. Si la temperatura de aislamiento del medio térmico es demasiado alta y la masa fundida permanece en la tubería durante un período prolongado, la degradación de las macromoléculas se produce de forma más grave. Durante el proceso de extrusión presurizada mediante bomba dosificadora y estirado mediante máquina de tracción, pueden surgir defectos en los filamentos en bruto, provocando roturas y generación de hilados de vellón.
2、Proceso de enfriamiento del paquete de filamentos
El dispositivo de soplado de aire se encuentra en la cámara de aire a presión, directamente debajo del componente de hilatura. Su función principal es soplar aire en el flujo del filamento fundido para enfriar rápidamente el polímero fundido. El dispositivo de soplado de aire distribuye uniformemente el aire de refrigeración a cada posición de hilado para garantizar una refrigeración uniforme y de alta calidad del haz de filamentos. Si la limpieza del aire de refrigeración es insuficiente, o si la presión y el flujo del aire no se ajustan correctamente, puede provocar que el filamento se adhiera y se rompa, lo que provocará la generación de hilo polar. Para abordar los problemas de refrigeración es necesario que la malla de acero interna que sopla aire esté libre de polvo. Si se produce contaminación o si el haz de filamentos en la posición de hilado experimenta turbulencias debido al aire, se debe reemplazar el tubo de soplado de aire. Para garantizar la calidad del soplado de aire normal, es obligatorio que la malla de soplado del tubo de soplado de aire se reemplace periódicamente para garantizar un aire de enfriamiento limpio para el haz de filamentos, evitando que el hilo de vellón tenga problemas de aire.
3. Proceso de paso del paquete de filamentos
Después de que la masa fundida se extruye de los componentes en un haz de filamentos, pasará a través de rodillos de lubricación, varillas guía, guías de limpieza superiores e inferiores, el conducto de hilatura, rodillos guía más grandes y más pequeños, rodillos locos y máquinas de tracción. Si sus superficies en contacto con el haz de filamentos no son lisas o tienen defectos, dañarán el haz de filamentos, dando como resultado un hilo de vellón. Para abordar las deficiencias en el paso del filamento, se deben incrementar las inspecciones minuciosas de cada rodillo, con tratamiento y reemplazo oportuno de cualquier problema identificado. La calibración regular del espacio libre entre las placas de pasadores es esencial para reducir la fricción en el haz de filamentos y garantizar que el paso del filamento funcione normalmente, reduciendo así la generación de hilo de vellón.
a. Si los rodillos del canal están mal alineados o tienen defectos superficiales o rebabas, una mayor fricción cuando el haz de filamentos entra en contacto con ellos dará lugar a la generación de hilo de vellón.
b. Las guías de limpieza superior e inferior constan de dos placas de pasadores paralelas con un pequeño espacio entre ellas, a través de las cuales pasa el haz de filamentos. El espacio entre las placas de pasador se puede ajustar dentro del rango de 0,5 a 1,2 mm. Su función principal es rasgar o atascar el haz de filamentos cuando aparecen demasiados hilos de vellón o defectos. Si el ajuste del espacio es inadecuado, el aumento de la fricción cuando pasa el haz de filamentos puede generar hilo de vellón e incluso puede atascar el haz de filamentos.
4. Malas condiciones de funcionamiento de los componentes de hilatura.
Los componentes de hilatura son equipos clave en los dispositivos de fibra corta, ya que desempeñan un papel crucial en el filtrado y la eliminación de impurezas de la masa fundida, la homogeneización de la masa fundida de poliéster, la distribución uniforme de la masa fundida a cada microagujero de la hilera y la extrusión del haz de filamentos de la hilera.
a. Aumento anormal de la presión en los componentes
Si la presión en los componentes fluctúa significativamente, la densidad lineal, la resistencia a la tracción y el alargamiento del filamento en bruto pueden variar mucho, lo que podría provocar filamentos anudados, roturas y la generación de hilo de vellón.
b. Fugas de componentes
Hay dos formas comunes de fuga de componentes:
Las causas de las fugas en los componentes incluyen defectos en la precisión de la producción y el material de la junta de sellado, lo que afecta gravemente el rendimiento del sellado de los componentes giratorios. Esto da como resultado fugas debido a un sellado deficiente después de instalar los componentes. Los defectos de precisión en la junta de sellado dentro de la hilera son particularmente perjudiciales para la producción de hilado, ya que la masa fundida puede entrar bajo presión en la zona central sin flujo en la parte superior de la hilera, formando una zona muerta donde la masa fundida no puede fluir. Esta masa fundida que no fluye se descompone gradualmente bajo altas temperaturas prolongadas hasta que se vuelve amarilla o negra. Cuando se realiza el mantenimiento, los gases en descomposición pueden obligar a la masa fundida descompuesta a regresar al área de salida de la hilera, lo que provoca que emerjan filamentos negros durante la operación, lo que resulta en una alta tasa de rotura.
Las fugas de la junta de sellado interior de la hilera también pueden provocar que la masa fundida se escape del perno central de la hilera. Esta fuga puede extenderse gradualmente a la superficie de la hilera, provocando la aparición de una lechada negra en la superficie que gotea y se adhiere al haz de filamentos en funcionamiento, causando daños que dan lugar a grumos de hilo de vellón y lechada. En casos severos, no es posible una producción normal.
1. Se producen fugas externas dentro de las 24 horas posteriores a la instalación, donde la masa fundida se filtra desde la entrada del componente, lo que a menudo resulta en una gran cantidad de masa fundida que aparece como una suspensión blanca que gotea desde la pared exterior del componente.
2. Se produce una fuga retardada una semana después de la instalación, donde la masa fundida se filtra desde el perno central de la hilera o la unión entre la hilera y el cuerpo del componente. La masa fundida filtrada, después de ser sometida a altas temperaturas durante un período prolongado, se degrada y se vuelve marrón o negra. La masa fundida degradada, cuando se extruye de la hilera, conduce a la formación de filamentos negros comunes.
do. Mala precisión del mantenimiento
El dispositivo de fibra corta de poliéster incorpora un mantenimiento periódico, con un intervalo de 48 horas entre sesiones de mantenimiento. Si la precisión del mantenimiento es deficiente, el hilo de vellón puede aparecer dentro de las 48 horas y es posible que se rompa de manera errática.
d. Contramedidas
La optimización del plan de carga de arena para los componentes es crucial, ya que la calidad y proporción de la arena filtrante de metal afectan el rendimiento de filtrado de los componentes. Para frenar el aumento de presión de los componentes y al mismo tiempo garantizar el rendimiento del filtro, es aconsejable cambiar a arena filtrante resistente a alta presión que no se deforme bajo una presión de 25 MPa, junto con múltiples optimizaciones del plan de carga de arena para reducir gradualmente la tasa de aumento de presión. Además, controlar las fugas de los componentes requiere mejorar la precisión de las juntas de sellado, manteniendo las desviaciones de espesor dentro de 0,02 mm y no superando los 0,04 mm, y seleccionando materiales de alta calidad para las juntas de sellado para resolver los problemas de fugas.
