丙纶 BCF 纺丝机工艺流程!
丙纶 BCF 纺丝机用于生产膨体连续长丝,其工艺流程复杂且精细,各环节紧密相连,共同决定产品质量与性能。
原料准备:优质的聚丙烯(PP)切片是起始点。这些切片需具备高纯度,无杂质、黑点等缺陷,因为即使微小杂质也可能在纺丝时造成喷头堵塞或影响丝质。为确保质量,切片常来自大型、信誉良好的石化企业。在投入使用前,要通过干燥处理去除水分,水分残留会使聚丙烯在高温下发生降解,降低纤维强度。通常采用热风循环干燥设备,将切片在特定温度(如 80 - 100°C)下干燥数小时,使含水率降至极低水平(一般低于 0.05%)。同时,依据产品需求,会添加各类添加剂,如抗氧化剂防止纤维在加工和使用中老化,光稳定剂增强抗紫外线能力,色母粒赋予纤维颜色。添加剂经精确计量后,与干燥好的聚丙烯切片在混合设备中充分混合均匀,保证在后续纺丝过程中均匀分散,为纤维提供预期性能。
熔融挤出:混合均匀的原料进入螺杆挤出机。螺杆在电机带动下高速旋转,通过螺纹将原料向前推送。在这过程中,螺杆外部的加热器对原料加热,使其温度逐步升高至聚丙烯熔点以上(一般在 180 - 230°C),聚丙烯切片逐渐熔融成为黏流态熔体。螺杆特殊的结构设计,如渐变的螺槽深度和压缩比,能对熔体施加剪切力,使其进一步混合均匀,并提高熔体温度均匀性。熔体在螺杆的推动下,被挤出机的机头压入熔体管道,此时熔体压力可达 10 - 20MPa,以稳定流速进入后续环节。
过滤:从挤出机出来的熔体中可能含有未熔融的颗粒、机械杂质等,若不除去会严重影响纺丝质量,导致喷头堵塞、丝条断头。因此,熔体进入纺丝泵前需通过精密过滤器。过滤器多采用多层不锈钢滤网,滤网目数通常在 100 - 500 目之间,具体依产品要求而定。杂质被滤网拦截,清洁的熔体则顺利通过,保障纺丝过程的稳定进行。随着生产进行,滤网上杂质逐渐积累,会增加熔体通过阻力,当压力差达到设定值时,需及时更换或清洗滤网,以维持正常生产。
计量泵送:经过滤的熔体进入纺丝泵。纺丝泵是高精度计量设备,其齿轮精密啮合,通过精确控制齿轮转速,将熔体定量、稳定地输送至喷丝板。泵的转速与熔体流量成线性关系,可依据所需丝条规格精确调节,保证各喷丝孔挤出的熔体流量一致,使纺出的丝条粗细均匀。例如,生产较细的 BCF 丝时,泵转速相对较低,以控制较小的熔体流量;生产较粗丝条时,则提高泵转速。
喷丝成形:熔体由纺丝泵送至喷丝板,喷丝板是纺丝的核心部件,上面分布着众多微小喷丝孔,孔的形状、大小和排列方式决定丝条的截面形状与纤度。常见喷丝孔为圆形,生产异形纤维时则采用特殊形状喷丝孔,如三角形、三叶形等。熔体在压力作用下从喷丝孔挤出,形成细流。刚挤出的熔体细流处于黏流态,在空气中受冷却作用,温度迅速降低,开始固化形成初生纤维。此时纤维强度低,需小心引导,避免断裂。
拉伸:初生纤维强度低、结晶度低,需拉伸处理提高性能。拉伸在多级拉伸装置上完成,一般包括预热拉伸和主拉伸阶段。在预热拉伸区,纤维通过加热装置(如热板、热辊)被加热至接近聚丙烯玻璃化转变温度(约 100 - 120°C),此时纤维塑性增加,易于拉伸。随后在主拉伸区,纤维在多组拉伸辊的作用下被逐步拉伸,拉伸倍数通常在 3 - 8 倍之间。拉伸使纤维分子链沿纤维轴向取向排列,结晶度提高,从而显著增强纤维的强度、耐磨性等性能,同时纤维直径变细,达到所需规格。
加捻(可选):对于某些需要特定性能的丙纶 BCF 产品,拉伸后会进行加捻。加捻通过加捻器实现,使纤维围绕自身轴线旋转,纤维间相互缠绕,增加纤维抱合力,提高纤维的整体性与强度,改善其加工性能和织物风格。加捻程度用捻度表示,即单位长度内纤维的捻回数,可根据产品用途调整,如用于织造地毯的丙纶 BCF 丝,会依据地毯的耐用性、手感等要求控制合适捻度。
膨化变形:这是丙纶 BCF 纺丝区别于普通纺丝的关键步骤。拉伸或加捻后的纤维进入膨化变形装置,常见为热空气变形法。纤维在高速热空气流(温度一般在 180 - 220°C)作用下,部分纤维发生弯曲、卷曲,形成螺旋状、波浪状等三维卷曲形态,赋予纤维膨松性和弹性。热空气流速、温度以及纤维在变形区内的停留时间等参数,对纤维的卷曲效果和膨松度有重要影响,需精确控制以满足产品性能要求。例如,用于制作保暖织物的丙纶 BCF 丝,需要较高的膨松度和弹性,就要适当调整变形参数。
冷却定型:经过膨化变形的纤维仍处于高温、高弹状态,需冷却定型以固定卷曲形态和纤维结构。纤维通过冷却装置,如冷风通道或水冷装置,快速降温至室温,使纤维内部分子链段固定,卷曲形态稳定下来。冷却过程要均匀、迅速,避免纤维因冷却不均产生内应力,影响产品质量。冷却后的纤维还需进行适当的张力调整,以消除加工过程中产生的残余应力,保证纤维在后续卷绕和使用过程中的稳定性。
卷绕:最后,经过冷却定型的丙纶 BCF 纤维由卷绕机卷绕成筒子。卷绕机配备精密的张力控制系统和卷绕机构,保证纤维以均匀的张力、稳定的速度缠绕在筒管上,形成紧密、整齐的卷装。卷绕张力对纤维质量影响很大,张力过大,纤维易被拉断或产生内应力;张力过小,卷装松散,影响后续加工。卷绕速度依据纤维规格和生产效率确定,一般在 500 - 1500 米 / 分钟。卷绕完成的筒子作为成品,经质量检测合格后,即可包装入库,进入后续销售和应用环节。
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