1、缩聚工序不稳因素对聚酯长丝的影响摘要 研究了缩聚不稳定因素对熔体直纺长丝的影响。研究表明，原料不合格，工艺控制不定及其它方面的因素均会导致熔体质量不匀，如：熔体粘度波动、分子量分布宽、竣基含量高等，从而影响纺丝，如组件升压快、注头丝飘丝断头多，poy 均匀性差，加工性能差，dty 毛丝、僵丝多, 染色不均匀等. 通过这些研究, 有利于认识缩聚工序稳定的重要性. 这对于切片生产具有一定的指导意义. 关键词 PTA QTA PET 缩聚 熔体粘度 纺丝引言本公司 PET 缩聚与直接纺丝设备均由国外引进 , 从 1987 年投产, 到目前己有 8 年多, 经验表明, 整套装置确有其优越性. 就缩聚而
2、二天, 由于一设备先进工艺合理, 产品质量好, 虽然切片价格高于国内同行, 但仍供不应求; 就熔体直纺而言, 由于省去了切粒、千燥、包装、运输、干燥螺杆挤压等工序, 设备投资少, 生产成本低。我们认为要生产优质的产品, 设备先进是一个重要因素, 缩聚稳定与否亦很重要, 特别是熔体直纺时, 缩聚有什么问题马上会暴露出来。在投产初期, 我们遇到了一些问题，如原料不合格、工艺控制不稳定及其它异常因素，这些均会影响熔体的均匀性，不利于稳定纺丝，严重影响产品的质量。针对这些问题，我们及时加强了质量跟踪与反馈，加强上下两工序的合作，分析问题的成因及危害，及时加以解决。几年来，我们之所以能稳定生产是与之分不
3、开的。本文研究过去我们所遇到的缩聚的不稳定因素对熔体直纺长丝的影响，对于采用熔直纺的厂家有一定的指导意义，而对于切片纺的生产厂家来说亦有利于找出质量波动的原因。必须指出，由于本文所涉及的内容很广，而篇幅有限，有些问题只能定性讨论，同时由于本文所涉及的内容很复杂，加上本人水平有限，可能存在一些不足之处。1.设备 1.1 缩聚成套从德国 Karl Fisher 公司引进连续酯化缩聚设备， 90t/d 线，部分切粒部分纺丝。 12 纺丝 成套设备从德国 Barmag 公司引进。 2.结果与讨论缩聚的主要原料为 EG （）、 TiO2、催化剂的等，生产过程中我们发现这些原料不合格或配比的不同，均会硬性
4、影响到纺丝，具体如下。不合格不合格有两方面的原因，一是购买的不合格，由于直接回用，含杂量高，且由于料罐中中的分子量大的杂质（如醛，二甘醇）会下沉，因此用到罐底时含杂量增多。可见，不合格EG 含杂量高，显然不利于酯化和缩聚反应，例如醛含量高时聚合物中低聚物增多。测试无油丝表明，其羧基含量，二甘醇含量高，熔程大。从纺丝状况看缩聚使用不用合格 EG 时，喷丝板面较胶，注头丝多，难于刮板，瓢丝多，POY 满卷率低，POY 均匀性差，后加工性能差；DTY 外观毛丝僵丝多，染色不匀率高。由此可见，要保证产品质量，必须使用合格 EG，在 EG 直接回用时，必须据 EG 罐料位，控制 EG 的回用量，并严格控
5、制 EG 灌的最低料位，及时切换 EG 罐。表一 合格 EG 与不合格 EG 质量对比 样品指标 合格 EG 不合格 EG 罐底 EG 醛含量/*10-6 70 95 98 35.8 92.2 100 0.4 43.0 96.8 PTA(QTA)的影响QTA 含杂量较 PTA 高（如：4-CBA）酸值高，色相差（需加 Co(Ac)2 调色）。采用部分 QTA 代替PTA 虽可降低成本，但会使 PET 的质量下降，例如：纺丝飘丝断头增多， POY 后加工性能稍差，同时，PTA 与 QTA 的配比不同，结果有差异，当然工艺可弥补使用 QTA 的不足之处。另外 PTA 生产厂家的不同，其质量也差异较
6、大，从而导致缩聚的均匀性，纺丝状况，特别是 POY 的强度伸度有差异，例如：有时 POY 的差异达 5%以上。一般要求 PTA 的生产厂家相对固定，质量要好，QTA 用量不要太多，太多对缩聚设备不利。 催化剂及 TiO2 的影响催化剂的活性差时，正常工艺条件下缩聚达不到要求，如熔体粘度下降等，只好强化缩聚工艺，例如，提高反应温度，延长停留时间，但这会导致聚合物中副产物的增加，不利于纺丝。TiO2 粒经及分散性能的差异会影响到聚合物中凝聚粒子数，影响纺丝及后加工，有时在一切正常的情况下，会突然出现飘丝断头增多的现象，可能与此有关。有时我们可从经锻烧后的金属过滤网上看到很多的 TiO2粒子，导致组
7、件使用寿命缩短。 缩聚工序的影响影响酯化反应的主要因素有：EG/PTA 摩尔比，回流比。反应压力，反应温度，反应时间等；影响缩聚反应的主要有：反应温度，反应压力，拉膜速度，停留时间（液位）等。这些均与最终质量有关，如 EG/PTA 摩尔比高时，聚合物中二甘醇含量高，熔点低；EG/PTA 摩尔比低时，端羧基含量高，分子量分布宽，再如。适当提高真空度可降低反应温度，缩短停留时间，有利于产品的色相，提高熔体的均匀性，酯化和缩聚的工艺对 PET 的影响较为复杂，且已有专门介绍，这里不作详细介绍，主要介绍一下终聚釜液位波动，熔体粘度波动，切片负荷变化对纺丝的影响。1.液位波动 通过控制液位的高低，可控制
8、反应时间，终聚釜液位的高低与产量（负荷有关），对于一定的负荷，可以选择一个最佳液位，当然可在一定的范围内波动，但液位波动太大时，会导致聚合不均匀，熔体粘度波动，甚至超出控制范围。有时液位突然上升太高，虽然熔体粘度在正常范围内，但纺丝状况很不理想，表现为熔体粘板严重，飘丝断头多，POY 后加工张力有波动， DTY 外观毛丝僵丝特别多，特别是 DTY 袜带存在严重色差，一些定位吸色很深（类似锦纶），按部标降为二，三等。我们对 POY 去油丝进行了测试，结果如表 2。可见液位波动，POY 无油丝粘度与正常丝差异不大，但熔点低，熔程大，端羧基含量高，由于条件限制，没有做其二甘醇含量测定，估计亦会很高。
9、 表 2 液位波动时 POY 去油丝化验结果 样品 指标 正常丝 液位波动丝 特性粘度/cN.dtex-1 0.679 0.677 熔点（初/终） /度 255.7/257.9 246.5/250.3 羧基含量 /% 23.1 43.7 表 3 液位波动时 POY 的物理指标 样品 指标 正常丝 液位波动丝 强度 /cN.dtex-1 2.49 2.4 伸度 /% 119.7 123.8 沸水收缩 /% 59.8 51.4 从 POY 的物性指标（表 3）看，与正常丝相比，液位波动时，POY 强度低，伸度高，沸水收缩率低，由此可见，终聚釜液位波动时，熔体均匀性差，低聚含量大，分子量分布宽。袜带
10、吸色深可能与低聚物，二甘醇含量高有关。说明终聚釜保持一定的液位可保证物料有一定的停留时间，保证拉膜均匀，使聚合物具有一定的聚合度及均匀性，同时有效地抽去低分子物质。当液位上升太快时，改变了物料的停留时间 ，存在短路现象，影响聚合物的均匀性，更为严重的是物料反流，降解严重，同时还会影响到前到工序，打破原来的物料平衡，虽然最终熔体粘度可达到要求，但只是平均值，实际熔体中低分子含量高，分子量分布宽，二甘醇含量高有关。因此，对缩聚而言，保持终聚釜液位恒定极为重要。导致熔体粘度波动的因素很多，如前面提到的催化剂活性，液位波动，还有工艺不合理，矢真空，搅拌器停，热媒炉停，计算机故障，操作精度不够（如换过滤
11、器，切粒机不当）等。关于熔体粘度对纺丝的影响，这里只简单介绍。由于纺丝及后加工工艺是在正常熔体粘度范围内确定的，当熔体粘度超出控制范围时，会给纺丝及后加工带来不利。就纺丝而言，熔体粘度低时，熔体粘板，瓢丝断头多，消耗大，POY 强度低，伸度大，三不匀大，熔体粘度高时，POY 强度高，伸度小，均匀性差。由于 POY 强伸度及均匀性差，POY 后加工张力不稳定，DTY 毛丝僵丝多，染色均匀性差。 切片负荷变化 一般要求切片负荷在一定范围内变化，太高太低，一则缩聚难于控制，聚合物均匀性差，二则对纺丝不利。例如，负荷太低时（例如：45 吨/天），很难控制停留时间，熔体均匀性差，纺丝飘丝断头特别多。不同
12、的负荷，工艺上应有不同，以得到尽可能同的熔体，有利于纺丝的稳定。当负荷变化时，应特别注意调节，如果调节精度不够，过渡时期的熔体均匀性就差，影响纺丝。 同时必须指出，直纺工艺很难随熔体变化而调整，事实上，大部分，时间，并不知道熔体是否变化。所以有时出现问题，无法应付，只能听其自然。因此，纺丝正常与否关键在于切片分流工艺，控制调节合理与否。可以这么认为，POY 质量的 70%已由缩聚定型了。 其它影响因素 熔体泵前压力 在纺丝工艺，品种一定的情况下，熔体泵前压力主要取决于熔体输送压力，同时还与此熔体粘度有关，一般要求准确计量，要求泵前压力在 2.0Mpa 以上，实际由于熔体泵的输送能力有限，加上本
13、厂装置熔体管道很长，很难保证这一要求，特别是熔体粘度升高时，由于管道压降增大，泵前压力更低，为此，我们内部控制泵前压力教低，这一般不影响计量的准确性，但泵前压力太低时，（如 1.3MPa），POY纤度偏低，均匀性差。此外，分流切片换预过滤器及切粒机操作不当，亦会造成泵前压力波动。 熔体预过滤器的影响 一般来说，终聚釜出来的熔体较为干净，因为从物料到中间产品已有几到过滤，但由于机械杂质，碳化物，凝聚粒子，凝胶粒子的存在，且前面几到过滤的精度有限，因此终聚釜出来的熔体需经过进一步过滤才能保证纺丝，过滤效果好坏及滤心初次使用与多次使用，进口与国产使用初期与使用终期，纺丝组件的升压速度及飘丝断头差异较
14、大。如一般过滤器压差上升到 7,.5Mpa 以后，组件升压速度及飘丝断头均上升 2 倍以上。预过滤器更换操作亦很有技巧，不同于切片纺，直接纺会影响几条线，且持续时间很长，有时几天后某几个 POY 会突然出现夹心黑丝，当过滤器更换操作不当时，纺丝飘丝断头会成倍增长，熔体泵前压力波动，甚至停机. 影响停机 造成缩聚停机的因素很多，有外界影响停机（如停电，停蒸气），有内部控制问题（如误操作），有机械故障（如 P3 泵断销），有缩聚与纺丝不协调的原因（如长丝没有按切片要求开停泵），及有计划停机，停机有长短，对纺丝影响不一，一般地说，短时间停机后复产，只要切片部分能很快恢正常，对纺丝影响不大，当然切片部
15、分必须保证工艺的连续性，否则纺丝工艺不适应，POY 物性变化影响后纺。停机时间稍长时，由于管道中熔体不可能完全排出，高温下会降解，碳化，开机时必须长时间放流，同时组件亦会受污，纺丝需较长时间才能恢复生产，有时要大批量更换组件，停机时间较长时，除上述问题外，由于系统已降低温，不同于切片纺，直纺管道较长，系统加热全靠导生，若导生升温太快，系统保温时间不够，熔体放流不净，纺状况就很差，要几天才能恢复。可见缩聚停机不但会造成放流损失，而且会使组件受污，飘丝断头严重，POY 均匀性差。因此要尽可能避免不必要的失误，减少停机次数，同时复产时切片工艺应认真调节，长丝应认真做好升温和放流工作，特别应注意两工序
16、的协调，比如长丝应配合切片做好放流工作，使负荷尽快提升。当设备运转一定时间后，应大修，否则经常会因鼓障停机，得不偿失，停机大修时，系统一定要彻底清洗，否则会影响纺丝。 另外，除上述介绍的一些影响因素外，还有一些异常因素，比如有一段时间突然飘丝断头很多，有时纺丝正常时 POY 后加工性能很差，有时纺丝不正常时 POY 后加工性能反而好。由于缩聚工序工艺较为复杂，影响因素太多，几乎无据可查，而常规测试看不出什么问题，这可能与熔体的微观变化有关，比如消光剂的分散性很差，二甘醇含量高且不均匀，分子量分布宽，凝聚粒子，凝胶粒子的存在等。由于测试条件的限制，这只能够不断累积数据，总结经验，以达到稳定缩聚稳定纺丝的目的。 2. 结论 （1）缩聚使用不合格原料会影响聚合的均匀性，影响纺丝的均匀性，造成飘丝断头多，POY 后加工性能差。 （2）终聚釜液位波动，熔体粘度波动及切片负荷变化等缩聚工艺的不稳定因素会影响熔体的均匀性，不利于纺丝，特别是终聚釜液位上升太快，聚合物中羧基含量及二甘醇含量高，溶点低，熔程大，纺丝绸难度大，POY 指标偏离，DTY 外观毛丝僵丝多，定位吸色差异大。 （3）熔体泵前压力偏低，熔体预过滤器过滤效果不佳及开停机等因素不利于纺丝，影响 POY 的质量及后加工性能。
