Các điều kiện của quy trình trong quá trình kéo sợi xác định sự thay đổi của xơ trong quá trình tạo hình

Các điều kiện của quy trình trong quá trình kéo sợi xác định những thay đổi của sợi trong quá trình tạo hình, ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kéo sợi, cấu trúc và tính chất của sợi quấn cũng như các đặc tính của sợi thành phẩm. Do đó, các tính chất của sợi thành phẩm bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các điều kiện này.

01 Nhiệt độ nóng chảy (Tm)

Nhiệt độ nóng chảy, còn được gọi là nhiệt độ kéo sợi, phải được kiểm soát hợp lý để đảm bảo khả năng kéo sợi tốt và các đặc tính cơ lý tuyệt vời của sợi thành phẩm. Nhiệt độ nóng chảy sẽ làm tan chảy hoàn toàn các phoi đồng thời ngăn chặn sự phân hủy nhiệt nghiêm trọng của các đại phân tử polyester. Do đó, đối với chip có độ nhớt đặc trưng trong khoảng 0,64 đến 0,66, nhiệt độ nóng chảy thường được khuyến nghị kiểm soát trong khoảng từ 285 đến 290°C. Nếu vượt quá 300°C, các đại phân tử polyester sẽ bị phân hủy nhiệt nhanh chóng. Trong phạm vi nhiệt độ đã nói ở trên, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt dòng chảy của chất tan chảy giảm dần, dẫn đến tính đồng nhất và tính lưu biến được cải thiện, do đó tăng cường khả năng quay.

Mức độ định hướng trước của sợi quấn (chỉ số lưỡng chiết n) giảm, độ đồng đều của mặt cắt ngang giảm và độ căng kéo sợi cũng giảm. Tỷ lệ giãn tối đa và tỷ lệ giãn tự nhiên của sợi quấn tăng lên. Sau khi kéo giãn, độ bền và độ giãn dài của sợi bị kéo căng cũng có xu hướng tăng lên. Vì vậy, miễn là độ nhớt nóng chảy không giảm đáng kể thì nhiệt độ có thể được giữ ở mức cao nhất có thể.

Tuy nhiên, nhiệt độ nóng chảy không nên quá cao. Nhiệt độ quá cao có thể làm trầm trọng thêm sự phân hủy của các đại phân tử polyester, dẫn đến áp suất trục vít giảm hoặc dao động, có thể gây ra sự dao động trong điểm đông đặc của xơ, tăng độ không đều trong cúi và tỷ lệ không đều cao hơn trong nhuộm, cùng nhiều vấn đề khác. Ngoài ra, điều này có thể dẫn đến số lượng sợi từ đầu phun tăng lên, nhiều lông tơ và đầu bị đứt hơn trong quá trình cuộn dây và độ giãn dài quá mức của thành phẩm. Trong trường hợp nghiêm trọng, các sợi đùn có thể xuất hiện không liên tục và không thể cuộn lại đúng cách.

Nhiệt độ nóng chảy cũng không thể quá thấp. Nếu nhiệt độ quá thấp, độ nhớt quá cao sẽ làm tăng ứng suất cắt của tan chảy trong máy trộn, gây ra hiện tượng vỡ tan chảy và dẫn đến khả năng quay kém. Khi nhiệt độ dưới 280°C, độ bền và độ giãn dài của sợi xe đều thấp. Loại dây tóc này được gọi là dây tóc yếu, có xu hướng tạo ra lông tơ và đứt đầu trong quá trình kéo dãn, gây khó khăn khi thao tác.

Trong quy trình sản xuất thực tế, nhiệt độ nóng chảy thường dao động, điều này dễ dẫn đến sự khác biệt về màu sắc của sợi. Sự dao động nhiệt độ thường được kiểm soát trong phạm vi ± 1°C. Cần lưu ý rằng các đặc tính khác nhau của chip polyester có độ nhớt nội tại và điểm nóng chảy khác nhau, do đó, phạm vi nhiệt độ nóng chảy được chọn cũng phải khác nhau. Nói chung, đối với sự thay đổi độ nhớt nội tại là ±0,1, nhiệt độ nóng chảy sẽ thay đổi tương ứng là ±10°C.

Sự phù hợp của nhiệt độ nóng chảy đã chọn có thể được đánh giá không chỉ từ điều kiện vận hành kéo sợi và kéo giãn, cũng như các chỉ số chất lượng của sợi thành phẩm mà còn bằng cách đánh giá độ giảm độ nhớt của sợi không dầu. Giá trị Δn nhỏ hơn 0,04 với dao động tối thiểu là mong muốn.

Nhiệt độ nóng chảy có thể được kiểm soát bằng nhiệt độ của máy đùn trục vít và hộp kéo sợi. Ngoài ra, ảnh hưởng của việc sinh nhiệt do ma sát cũng cần được xem xét. Dựa trên các chức năng cơ bản của trục vít, nó có thể được chia thành phần cấp liệu, phần nén và phần đo sáng. Trong sử dụng thực tế, để thuận tiện cho việc kiểm soát nhiệt độ, vít có thể được chia thành nhiều vùng kiểm soát nhiệt độ.

02 trục vít ép đùn áp lực

Áp suất đùn trục vít đề cập đến áp suất nóng chảy ở đầu ra của máy đùn trục vít, được đo và kiểm soát bằng cảm biến áp suất. Áp suất đùn trục vít được sử dụng để vượt qua lực cản nóng chảy trong các thiết bị như đường ống và máy trộn, đảm bảo có áp suất nóng chảy nhất định ở đầu vào của bơm định lượng.

Theo báo cáo tài liệu, áp suất đầu vào của máy bơm phải đạt 2 MPa để bơm định lượng đo và đầu ra chính xác; nếu không, có thể dẫn đến nguồn bơm không đủ hoặc dao động, khiến sợi kéo thành mỏng hơn hoặc không đồng đều.

Lấy máy kéo sợi VC406A làm ví dụ, khi kéo sợi 167 dtex với tốc độ 1000 m/phút, điện trở đường ống là 2,6 MPa và cần ít nhất 4,6 MPa áp suất đùn trục vít trên máy kéo sợi để sản xuất bình thường.

Trong thực tế sản xuất cần kiểm soát áp suất trong khoảng từ 6,5 đến 7,5 MPa. Mặc dù áp suất ép đùn trục vít cao hơn có lợi cho việc kéo sợi, nhưng áp suất quá cao đòi hỏi phải quay trục vít nhanh hơn, điều này làm tăng dòng chảy ngược của tan chảy trong máy đùn và tăng mức tiêu thụ năng lượng. Nếu áp suất vượt quá phạm vi chịu áp suất của thiết bị thì có thể xảy ra tai nạn.

03 Khối lượng cung cấp máy bơm

Khối lượng cung cấp của bơm đề cập đến khối lượng tan chảy do bơm định lượng cung cấp trên một đơn vị thời gian. Kích thước của lượng cung cấp máy bơm ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày của sợi kéo thành sợi. Lưu lượng cung cấp máy bơm có thể được xác định thông qua tính toán và sau đó được điều chỉnh dựa trên điều kiện thực tế. Công thức tính toán như sau:

Q = DRV/(l0000 K)

Trong công thức, Q là lưu lượng cung cấp máy bơm (g/phút), D là mật độ của sợi thành phẩm (dtex), R là tỷ lệ kéo giãn, v là tốc độ kéo sợi (m/phút) và K là hệ số co rút của sợi (thường được lấy bằng 1,05 đến 1,10). Trong sản xuất thực tế, lượng cung cấp máy bơm không được kiểm soát trực tiếp; thay vào đó, nó đạt được bằng cách kiểm soát tốc độ quay của máy bơm. Tốc độ quay của máy bơm có thể được tính bằng công thức sau:

N=Q/γηC

Trong công thức: n là tốc độ bơm định lượng (r/phút), Q là lưu lượng cung cấp bơm (g/phút), γ là mật độ nóng chảy (g/cm³), η là hiệu suất bơm định lượng (thường là 98%), và C là công suất bơm định lượng (cm³/r).

Tốc độ cho phép đối với bơm định lượng thông thường là 15 đến 40 vòng/phút, với phạm vi tối ưu là 20 đến 30 vòng/phút. Nếu tốc độ tính toán nằm ngoài phạm vi này thì có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi thông số kỹ thuật của bơm định lượng.

04 Thành phần áp suất

Áp suất thành phần được sử dụng để vượt qua lực cản mà tan chảy gặp phải khi nó đi qua lớp lọc và các lỗ của máy trộn, và nó có liên quan chặt chẽ đến tính đồng nhất của chất lượng sợi.

Trong quá trình kéo sợi ở áp suất cao, áp suất thành phần dao động từ 9,8 đến 24,5 MPa, mang lại chất lượng sợi quấn tốt hơn. Khi thời gian sử dụng linh kiện tăng lên, tạp chất trong lớp lọc tích tụ dần dẫn đến điện trở ngày càng tăng và áp suất linh kiện liên tục tăng. Về áp suất thành phần, quá trình này chủ yếu xem xét áp suất ban đầu và tốc độ tăng áp suất.

Áp suất ban đầu là áp suất được đo 30 phút sau khi bộ phận mới ổn định trong quá trình quay, còn được gọi là áp suất khởi động. Nó liên quan đến thành phần của lớp lọc, công suất bơm, nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt và thường được đặt trong khoảng 9,8 đến 14,7 MPa.

Tốc độ tăng áp suất đề cập đến mức độ tăng áp suất thành phần trên một đơn vị thời gian (giờ hoặc ngày) trong quá trình sử dụng bình thường. Tốc độ tăng áp suất hàng ngày phải nhỏ hơn 6%. Áp suất tăng nhanh có thể rút ngắn tuổi thọ của bộ phận. Nếu áp suất thành phần đạt tối đa 30 MPa thì phải thay thế. Tiếp tục sử dụng nó có thể làm hỏng bơm định lượng hoặc gây biến dạng tấm máy trộn hoặc rò rỉ vật liệu.

05 Nhiệt độ thổi làm mát, độ ẩm và tốc độ gió

Khi kéo sợi, người ta thường sử dụng phương pháp thổi ngang với ba thông số chính: nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió (lượng không khí). Ngoài ra còn có sự phân bổ tốc độ gió trên bề mặt cửa sổ thổi bên.

Nhiệt độ thổi làm mát là từ 20 đến 30°C. Nếu tốc độ quay tăng, nhiệt độ không khí phải được hạ xuống một cách thích hợp để tăng tốc độ làm mát. Hiện nay nhiệt độ thường được sử dụng là 28°C.

Luồng làm mát phải có độ ẩm nhất định để tránh tĩnh điện do ma sát của dây tóc với không khí khô trong ống dẫn, làm giảm sự rung lắc và nảy của dây tóc. Nó cũng giúp duy trì nhiệt độ trong nhà ổn định, tạo điều kiện truyền nhiệt và tăng cường làm mát các sợi. Ngoài ra, nó ảnh hưởng đến độ kết tinh, độ giãn dài và độ ẩm của sợi. Độ ẩm tương đối từ 65% đến 80% là có thể chấp nhận được, thường được kiểm soát ở mức khoảng 70%.

Tốc độ gió (thể tích không khí) có tác động đáng kể đến khả năng định hướng trước (lưỡng chiết) và độ giãn của sợi quấn. Khi tốc độ gió tăng lên, độ lưỡng chiết của sợi quấn giảm đi, trong khi hệ số giãn khi nguội tăng lên. Điều này là do hiệu ứng làm mát tốt hơn ở tốc độ gió cao hơn, làm dịch chuyển điểm hóa rắn về phía máy trộn, rút ​​ngắn vùng biến dạng và làm suy yếu hiệu ứng định hướng kéo dài trên lớp tan chảy trước khi hóa rắn.

Ngoài ra, tốc độ gió cao hơn có thể cải thiện tính đồng nhất của thuốc nhuộm và giảm sự thay đổi mật độ tuyến tính, đồng thời giảm thiểu sự can thiệp từ luồng không khí ngoài trời. Tuy nhiên, nếu tốc độ gió vượt quá một mức nhất định, nó có thể khiến các sợi rung lắc và trở nên hỗn loạn, làm tăng hiệu ứng làm mát trên bề mặt máy trộn và có khả năng dẫn đến sự biến thiên của các chỉ số chất lượng sản phẩm. Tốc độ gió làm mát cho các sợi có mật độ tuyến tính khác nhau được thể hiện trong Bảng.

Hơn nữa, tốc độ gió phải ổn định, vì sự dao động có thể làm tăng độ không đồng đều của đường kính dây tóc. Sự không đồng đều này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự không nhất quán trong nhuộm và sự thay đổi độ bền kéo. Đường cong phân bổ tốc độ gió thường có ba dạng: tuyến tính đồng nhất, cong và hình chữ S, trong đó tuyến tính và cong là phổ biến nhất. Để duy trì nhiệt độ của bề mặt máy trộn, một số thiết lập bao gồm vùng làm mát bên trong cửa sổ quay, với lỗ mở phía dưới được cách nhiệt bằng tấm amiăng. Trong quá trình sản xuất thông thường, việc đặt các tấm cách nhiệt đúng cách là điều cần thiết.

06 Tốc độ cuộn dây

Tốc độ quấn ống là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự định hướng trước của sợi quấn. Tốc độ quấn càng cao thì mức độ định hướng trước càng lớn nhưng tỷ lệ giãn sau đó có xu hướng thấp hơn. Mặc dù năng suất trục chính tăng theo tốc độ cuộn dây nhưng nó không tăng theo tỷ lệ tuyến tính.

Trong điều kiện tối ưu, tốc độ đánh ống phải được tối đa hóa, vì điều này không chỉ làm tăng hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sợi. Theo dữ liệu hiện có, tốc độ quấn tối ưu cho kéo sợi thông thường là từ 900 đến 1200 m/phút.

Tỷ lệ tốc độ cuộn dây với tốc độ phóng nóng chảy được gọi là tỷ lệ kéo dài của máy trộn. Việc tăng tỷ lệ kéo dài của máy trộn dẫn đến giảm tỷ lệ kéo dài tiếp theo. Tỷ lệ kéo dài của máy trộn có thể được tính bằng Công thức (9-9).

Trong phương trình, R′R'R′ biểu thị tỷ lệ kéo dài của máy trộn, vvv là tốc độ quấn (cm/phút), γgammaγ là mật độ nóng chảy (g/cm³), ddd là đường kính của lỗ máy trộn (cm), nnn là số lỗ của máy trộn, và QQQ là công suất bơm (g/phút).

07 Tần số chuyển động qua lại của thiết bị dẫn hướng chuyển động ngang

Tần số chuyển động qua lại của thiết bị dẫn hướng chuyển động ngang xác định kích thước của góc quấn suốt chỉ và ảnh hưởng đến độ căng của cuộn dây, khiến nó trở thành yếu tố then chốt để đạt được sự hình thành cuộn dây tốt. Trong sản xuất, góc quấn thường được sử dụng thường nằm trong khoảng từ 6° đến 7°. Tần số chuyển động qua lại có thể được tính bằng phương trình (9-10).

Trong phương trình, NNN biểu thị tần số chuyển động qua lại (chu kỳ/phút), αalphaα là góc quấn (°), HHH là hành trình dẫn hướng sợi (m), và vvv là tốc độ quấn ống (m/phút).

Để ngăn chặn sự hình thành cuộn dây kém do các sợi chồng lên nhau, tần số chuyển động qua lại của thiết bị dẫn hướng chuyển động ngang phải được thay đổi định kỳ. Phạm vi biến đổi được gọi là biên độ, trong khi khoảng thời gian biến đổi được gọi là chu kỳ. Biên độ thường được đặt ở mức ±15 đến 25 chu kỳ/phút và khoảng thời gian thường nằm trong khoảng từ 15 đến 25 giây. Khi tốc độ cuộn dây tăng lên, cả biên độ và chu kỳ đều phải giảm một cách thích hợp.

08 Vòng quay con lăn và nồng độ dầu

Lượng dầu bôi vào sợi quấn quyết định trực tiếp hàm lượng dầu của sợi đa sợi thành phẩm. Nồng độ dầu cao hơn và tốc độ quay con lăn nhanh hơn đều dẫn đến tăng lượng dầu sử dụng. Lượng dầu sử dụng tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng của sợi: đối với sợi dệt thoi là 0,6% đến 0,7%; đối với sợi dệt kim là 0,7% đến 0,9%; và đối với sợi đàn hồi là 0,5% đến 0,6%. Tốc độ quay của con lăn thường từ 10 đến 20 vòng/phút, với nồng độ dầu từ 10% đến 16%.

Để đảm bảo ứng dụng dầu đồng đều, tốc độ quay của con lăn và nồng độ dầu phải được phối hợp. Nếu nồng độ dầu tăng và tốc độ con lăn giảm, dầu sẽ có đặc tính bắn tung tóe và khuếch tán tốt hơn nhưng độ bám dính kém hơn. Ngược lại, nếu nồng độ dầu giảm và tốc độ con lăn tăng thì tính chất bắn tung tóe và khuếch tán sẽ kém hơn, đồng thời độ bám dính sẽ được cải thiện.

Dầu kéo sợi phải được chuẩn bị dưới dạng nhũ tương có nồng độ cụ thể trước khi sử dụng. Dầu đã chuẩn bị phải đồng nhất và có độ trong suốt cao.