再生聚酯BCF对生产工艺设备的要求及发展

摘要：本文首先阐述了再生聚酯BCF在国内外的开发现状及发展情况。其次对涤纶BCF的生产工艺以及设备的改进进行了简单的叙述。最后说明了涤纶BCF的优势，以及对涤纶BCF的技术发展进行了展望。
关键词：膨体连续长丝/涤纶BCF/工艺流程/S+机器
前言
　　　膨体连续长丝（Bulk Continuous Filament，简称BCF）的生产,是一门利用热流体喷射变形加工生产化纤膨体长丝的技术。由于它具备优良蓬松性、三维卷曲稳定性好、质地轻、手感良好的特点，已经被广泛应用于各种家用和商用地毯、密封材料、填充材料和装饰织物用品等领域。纺丝-拉伸-变形-卷绕一步法是现在最广泛使用的方法。由于BCF是近十年才备受大家关注，因此它需要发展和推广进而再创新，所以我对涤纶BCF的生产过程和技术装备进行了初步了解和解析。
1.涤纶BCF的发展
　　　生产和研制地毯使用BCF的先驱是美国杜邦公司。而现在欧洲、北美则是主要的生产BCF的地方。其中中国仅占4%而美国、加拿大的占53%，土耳其占12%，欧洲国家的BCF产量占世界产量的53%，亚洲和中东亚地区的BCF产量占世界总产量的8%。由此可得美国乃世界上BCF消费量和产能最大的国家。我国最初引进的2条PP-BCF生产线是辽阳化学纤维二厂从纽马路（Neumag）公司引进的。之后又引进了瑞士立达（Rieter）和意大利普兰特克（Plantex）的PP-BCF生产线。北京化纤机械厂在1992年又大力引进设备，最终经过设计创新使得中国第一台PP-BCF生产设备投入使用。随后BCF纺织机也在沈阳新公司开发设计出来。
后来随着BCF的发展，人们开发出了涤纶BCF，并且涤纶BCF具有高附加值、高强度、高弹性、易回收和低成本等特点。所以很快在世界上备受关注。但是我国的涤纶BCF只是出于实验和推广阶段。在浙江义乌金辉化纤有限公司引进了Neumag公司的PET-BCF的先进生产技术。随后他们又实现了对PET-BCF生产的改性，从而生产出来了易于上染的PET-BCF地毯及其相关产品，例如工艺挂件、汽车地毯等等。并且部分商品出口到日本、巴基斯坦等国家。现在这个公司所申报的“易染涤纶BCF及制备方法”已经获得了专利。
2.工艺流程及设备装置
2-1 工艺流程
聚酯切片干燥装置+色母颗粒干燥罐→计量混合斗→挤压机→纺丝箱→侧吹风装置→上油嘴→两级牵伸热对辊→变形箱→冷却盘→网络器→牵伸辊→卷绕机。
2-2设备装置
2-2-1.增加干燥设备
　　　在之前的PP-BCF和PA-BCF生产中不需要干燥装置。由于PET的切片在纺丝温度下，原料中所含的水分会在熔融的作用下挤出，进而发生PET大分子的酯键水解，从而聚合度下降，造成纺丝困难，成品质量下降。因此要增加干燥装置，从而使切片进行预结晶和干燥，并在挤压机切片处进行氮气保护，进而杜绝空气侵入使之返潮。
2-2-2.螺杆挤压机系统
　　　对于PET切片的熔融温度高和粘度大，不仅要增加干燥装置使之防止吸潮而且还要改进挤压机螺杆的尺寸、长径比、压缩比、螺距螺槽深度、套筒的间隙和螺旋角等组成，他们之间相互影响着相互制约着。为了使熔体高速均匀的挤压出，应当适当调节挤压螺杆的结构。从螺杆前端去掉一段长度的螺槽安装上图钉状混炼头从而使得涤纶熔体的粘度、温度的均匀性和稳定性都有所提高。
2-2-3.喷丝板
　　　一般的BCF喷丝板的生产不是很稳定，所以需要改变下喷丝板的尺寸，喷丝板的三叶（Y）形可以直接影响其熔体的流动，因此可以减小叶宽和增加叶长来达到所需要的要求。
2-2-4.牵伸工艺
1.增加热拉辊和改变缠绕方法
　　　一般的纺丝机只有一个热辊和一个惰辊协调，再搭配上两个热辊构成一级拉伸，因此这样的装置的拉伸比最大只有4倍，它所产生的断裂强度比尼龙小接近于丙纶。当拉伸比超过4倍时会产生毛边多等很多品质问题。所以需要进行改进，当把原来的只有三个热辊和一个惰辊构成的一级拉伸升级为五个热辊和一个惰辊构成的两级拉伸，从而使得它的拉伸比增加到5倍，并且通过这样的改进，原本它身上出现的毛边多等品质问题都得到了改善，而且生产的成品更多了，效率更高了，这样涤纶BCF的质量指标达到了标准状态。　　
2.改变拉伸比和拉伸的速度
为了生产出来稳定、连续和高质量的PET-BCF产品，改变它的热辊数目和缠绕方法的同时很多量也跟着改变了，当增加一堆热辊时它的拉伸比由原来的4倍变为5倍，进而使得PET-BCF产品更加的稳定原因是当拉伸比增加时它的断裂强度也增加了。在这个过程中，当提高拉伸的速度时，拉伸应力会随着拉伸速度的提高而提高，因此增加热辊的数目、缠绕方法和拉伸的速度均可以提高拉伸比，PET-BCF的断裂强度和拉伸比成正比例关系，则这样改进后，产出的PET-BCF产品不易出线头、产率高、质量更加达标。
3.拉伸温度
当增加一对热辊和改变缠绕方法，随着这些的改变使拉伸系统由原来的一级变为二级拉伸系统这样拉伸的温度将会增加，据有关实验得到温度将达到170摄氏度左右，这样的话，需要将最初进入的热辊增加到这个温度，这样拉伸系统才会更加的稳定。
通过以上的改进，把原来的拉伸系统由一级改为二级，相关的很多参数都在变化，它的生产情况和产品质量也都发生很大的改变。
2-2-5.卷绕机
当把卷绕机选取为BW A440G-1200/4型设备时，首先编写个程序，整个过程可以通过软件编程对卷绕头进行全方位整个过程的控制，工业丝可以使用全自动的方式进行换筒高速卷绕头，在整个过程中，纺丝速度和导盘速度都会影响到卷绕棍的速度，还有适当调节卷绕张力和卷绕导角可以达到更好的卷绕效果。
　　　 3.涤纶BCF的商业化应用
　　　最初开发出来的是以聚酰胺（PA）和聚丙烯（PP）为主原料的的BCF产品，但是它身上仍存在很多问题，有很多的弊端，之后慢慢开发研究出来了PET-BCF，它具有舒服，柔软和性能稳定等特点，所以之后被推广到了地毯方面发展，应用于各类商用地毯、汽车地毯等装饰物上。随着人们生活水平的提高，人们对生活
用品的要求越来越高，想要多功能的地毯，而且希望它可以抗静电，防滑，舒服，防水，抗紫外线等等，随着功能的增加纤维的稳定性在下降，所以需要研制出来稳定性更好的纤维。研究发现用PET-BCF制造出来的地毯具有纤维多功能性，并且还可以缩短生产流程、提高生产产品的效率 、提高产品的稳定性，降低成本。 。
从上面表格可以看出中国现在生产PRT-BCF的产量比较多，其中沈阳沈新生产BCF的生产产线居世界上第二，中国总的生产线数量居世界前列，说明中国的BCF发展很快。
　　　但是有以上这个表格发现中国很多BCF产品均是PP或PA，而运用PET-BCF品种生产的仍占少数，所以改进PET-BCF的设备从而普遍使用PET-BCF技术生产很有必要。并且PET-BCF具有它们所没有的优点，之前也阐述过了。随着世界科学技术的进步和高分子材料纤维的发展新的设备和技术会陆续的登场，我们也应该学习如何借助现在已有的研究和经验开发出来更具有多功能性并且绿色环保的工艺技术和设备，这将是一条艰难的任务。
　　　 4.科研技术（S+机器）
　　　S+机器的优势在于①生产能力高速度快；②高效率；③环保节能；④产品质量高；⑤机器不易损坏，寿命长。该机器为3头机器，它是作为前任3和5型的替代者。S+机器的卷绕速度相比前者有了很大的提高，随之，可以带来更多的产量，如果用在细丝上面，速度和产量将会提高的更多。例如，生产1100dtex的丝，产量便可提高10%。由于S+机器具有很高的利用率，当S+机器在工作时的能耗也会下降，所以该机器将会为企业带来更高的利润。
5.未来涤纶BCF的发展
目前在我国的市场上，特别是商用地毯和汽车地毯发展的速度很快，由于丙纶的性能较低，而锦纶的价格又偏高，所以涤纶BCF将会成为地毯纱原料的最好的选择。而再生聚酯BCF的原料来源较广，回收利用率高，能够研发出具有防紫外线、抗细菌、吸湿率高、阻燃抗静电等特性的产品，并且相对于其他的产品性价比高，所以将会成为国内乃至国外在化纤BCF领域的研发热点。