滌綸DTY紙管直線度的影響因素及改進(jìn)措施

王 超,陳孝英,高冬良,周 峰

(桐鄉(xiāng)市恒昌紙塑有限公司,浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

近年來(lái),隨著我國(guó)化纖行業(yè)的高速發(fā)展,也帶動(dòng)了化纖紙管的快速增長(zhǎng)[1]。紙管作為化纖生產(chǎn)的主要輔料配件,對(duì)化纖絲在拉伸加捻加工過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用?；w生產(chǎn)用紙管包括預(yù)取向絲(POY)紙管、全拉伸絲(FDY)紙管和拉伸變形絲(DTY)紙管,主要用于化纖長(zhǎng)絲高速紡絲卷繞機(jī)和加彈機(jī)上,是紡絲、加彈必不可少的配套器材,對(duì)纖維的卷繞、退繞加工起著關(guān)鍵性的作用[2]。化纖紙管由多種工業(yè)紗管紙、紙管膠和工業(yè)羊皮紙加工而成,具有優(yōu)良的徑向抗壓強(qiáng)度、防爆裂變形性及抗吸油性。在滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)過(guò)程中,化纖紙管應(yīng)具有較高的徑向抗壓強(qiáng)度,保證紡絲絲餅的成型效果及正常退筒,滿(mǎn)足紡絲工藝參數(shù)的要求[3]。

滌綸DTY紙管質(zhì)量對(duì)滌綸DTY絲餅成型及后續(xù)加工過(guò)程中退繞的影響起著至關(guān)重要的作用[4]。紙管質(zhì)量除了應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求外,還應(yīng)特別關(guān)注紙管的直線度。直線度是衡量紙管質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)。直線度是指紙管垂直方向的偏移量,當(dāng)偏移量超過(guò)一定量時(shí),會(huì)導(dǎo)致滌綸長(zhǎng)絲絲餅出現(xiàn)成型不良,影響滌綸長(zhǎng)絲后續(xù)的生產(chǎn)加工。

作者針對(duì)滌綸DTY紙管生產(chǎn)中紙管直線度合格率較低的問(wèn)題,從紙管生產(chǎn)的設(shè)備及工藝兩方面分析了其原因,通過(guò)優(yōu)化滌綸DTY紙管生產(chǎn)各工序的設(shè)備和工藝參數(shù)等,成功提高了DTY紙管直線度的合格率,制成的DTY紙管在加彈生產(chǎn)過(guò)程中有較好的穩(wěn)定性,滿(mǎn)足了客戶(hù)的使用要求。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

紗管紙:含水率小于等于8.0%,克重(420±15.0)g/m2,厚度(0.50±0.02)mm,吸水性小于300 g/m2,層間結(jié)合強(qiáng)度大于等于400 J/m2,浙江興舟紙業(yè)有限公司產(chǎn);羊皮紙:抗張指數(shù)大于等于47 (N·m)/g,耐破指數(shù)大于等于2.5 (kPa·m2)/g,耐折度大于等于180次,山東奧森紙業(yè)有限責(zé)任公司產(chǎn);紙管膠:膠水溶液溫度大于20 ℃,黏度大于700 mPa·s,固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于18%,桐鄉(xiāng)市正嶸紡織助劑有限公司產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備及儀器

JS-SR1600數(shù)控分紙機(jī):浙江金申機(jī)械制造有限公司制;PTE2-120數(shù)控紙管機(jī):浙江金申機(jī)械制造有限公司制;LDM100激光測(cè)徑儀:上海坤冶實(shí)驗(yàn)有限公司制;YCSB-0024 DTY紙管自動(dòng)生產(chǎn)線:浙江東潤(rùn)科技有限公司制;XY-ZDJRS-3型DTY紙管裝袋機(jī):濰坊新陽(yáng)紙管設(shè)備有限公司制;XY-MDJ-2400型DTY紙管碼垛機(jī):濰坊新陽(yáng)紙管設(shè)備有限公司制;PN-CT500F紙管平壓強(qiáng)度測(cè)定儀:杭州品享科技有限公司制;PT-90D數(shù)字式木材測(cè)濕儀:南京泰仕儀器儀表廠制;電子數(shù)顯卡尺:桂林量具刀刃有限公司制;SF-400A電子秤:東莞市南城長(zhǎng)協(xié)電子制品廠制;鋼卷尺:上海田島工具有限公司制。

1.3 滌綸DTY紙管的生產(chǎn)

滌綸DTY紙管的生產(chǎn)工序依次為原紙分切、卷管、預(yù)烘、精切、后整理、主烘、檢驗(yàn)包裝,生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 滌綸DTY紙管生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Production process of polyester DTY paper tube

原紙分切:根據(jù)所切原紙的厚度調(diào)整上下刀的重疊相交尺寸為2.0～2.5 mm,紙帶的寬度隨使用要求確定,公差控制在±0.2 mm。

卷管:紙管的內(nèi)徑由卷管機(jī)的軸芯尺寸決定,紙層內(nèi)部之間均需留1～2 mm的勾縫,使紙管在皮帶驅(qū)動(dòng)帶入下,將多余的膠液擠入勾縫,保證紙管平整。卷管粗切后檢驗(yàn)首件紙管的粗切長(zhǎng)度,控制公差為±0.2 cm。

精切:將預(yù)烘后的毛管分切成一定尺寸的短管,控制尺寸精度為±0.5 mm。

后整理:選擇符合要求的模具對(duì)紙管兩端進(jìn)行磨口處理,根據(jù)客戶(hù)卡盤(pán)確認(rèn)首件合格情況。

烘干:該工藝是將紙管內(nèi)部水分去除,提高黏合效果,同時(shí)使紙管的尺寸公差穩(wěn)定達(dá)到工藝要求,紙管烘房預(yù)烘溫度50～70 ℃、時(shí)間20～30 min,主烘溫度80～100 ℃、時(shí)間1～2 h。

1.4 分析與測(cè)試

尺寸公差:按GB/T 24349.5—2009《紡織機(jī)械與附件圓柱形筒管 第5部分:合成長(zhǎng)絲用筒管的尺寸、偏差和標(biāo)記》規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

徑向抗壓強(qiáng)度:按FZ/T 96028—2015《氨綸長(zhǎng)絲用圓柱形筒管》規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

含水率:按GB/T 462—2008《紙、紙板和紙漿分析試樣水分的測(cè)定》規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

直線度:采用貼切法測(cè)試。在標(biāo)準(zhǔn)平面上,采用兩個(gè)相同的紙管進(jìn)行貼切,固定其中一個(gè)紙管,另一個(gè)紙管進(jìn)行自轉(zhuǎn),測(cè)得的最大間隙即為直線度誤差。測(cè)試環(huán)境溫度為(20±2)℃、相對(duì)濕度為(65±5)%。直線度用來(lái)衡量紙管是否存在彎曲或變形,直線度越大,表示紙管垂直面偏移量大。滌綸DTY紙管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直線度小于1.5 mm為合格,根據(jù)檢測(cè)批次的紙管總數(shù)量及檢測(cè)后該批次紙管不合格數(shù)量計(jì)算DTY紙管的直線度合格率。

2 結(jié)果與討論

2.1 粗切下料高度

粗切下料高度是指紙管在卷管機(jī)切割后的下平面與接管平臺(tái)間的垂直距離。紙管生產(chǎn)過(guò)程中合理的粗切下料高度對(duì)紙管的直線度有較大的影響。滌綸DTY紙管主要是用多層紗管紙通過(guò)紙管膠黏合疊加卷繞而成,紙管在切割后產(chǎn)生的重力勢(shì)能對(duì)紙管本體會(huì)產(chǎn)生一定的影響。由于切管平臺(tái)與接管平臺(tái)存在一定的高度,不同高度產(chǎn)生的重力勢(shì)能直接影響紙管下料后是否變形,從而在烘干定型后決定紙管的直線度。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行了不同粗切下料高度的調(diào)整,據(jù)統(tǒng)計(jì)在相同紙管長(zhǎng)度及克重的條件下,當(dāng)切管平臺(tái)與接管平臺(tái)超過(guò)一定的高度時(shí),直線度存在較明顯的差異。由表1可知:原來(lái)的粗切下料高度為12～16 cm時(shí),部分紙管的直線度為1.6～1.8 mm,直線度不合格,直線度合格率偏低;調(diào)整后粗切下料高度為8～10 cm時(shí),紙管直線度為1.2 mm,均達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求。

表1 粗切下料高度對(duì)紙管直線度的影響Tab.1 Effect of rough cutting height on straightness of paper tube

2.2 磨頭叉架距離

磨頭叉架距離是指在對(duì)紙管兩端打磨時(shí),用于支撐紙管底部打磨的叉架之間的距離。磨頭叉架的距離控制對(duì)滌綸DTY紙管生產(chǎn)打磨時(shí)上下受力均勻起著重要的作用[5]?？刂坪貌婕艿木嚯x,保證紙管中心軸與磨頭機(jī)主軸同心,有利于改善紙管直線度。若磨頭叉架距離過(guò)短,打磨加工時(shí)因紙管中間處與兩端上下受力不均勻,會(huì)造成紙管有變形趨勢(shì),直線度偏大;若磨頭叉架距離過(guò)長(zhǎng),上壓板必須與其長(zhǎng)度配套,成本有所增加。在實(shí)際生產(chǎn)中,在保證紙管上下均勻、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定的前提下,控制磨頭叉架距離在一定范圍內(nèi)對(duì)紙管的成型有利,從而改善直線度。從表2可以看出:原來(lái)的磨頭叉架距離為10 cm時(shí),部分紙管的直線度為1.8 mm,直線度不合格,直線度合格率偏低;調(diào)整后的磨頭叉架距離為18～22 cm時(shí),紙管直線度為1.2～1.4 mm,均達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求。

表2 磨頭叉架距離對(duì)紙管直線度的影響Tab.2 Effect of distance between grinding head and fork frame on straightness of paper tube

2.3 上壓板下壓距離

上壓板下壓距離是指上壓板下凹面到紙管上接觸面的垂直距離。生產(chǎn)滌綸DTY紙管時(shí),打磨加工處理速度較快,上壓板接觸紙管表面的作用時(shí)間較短,控制好上壓板下壓距離可保證紙管成型效果,改善紙管直線度。若上壓板下壓距離過(guò)短,與紙管的接觸面作用力減少,打磨生產(chǎn)時(shí)紙管易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象,極易發(fā)生同心度偏移造成直線度偏大;若上壓板下壓距離過(guò)長(zhǎng),與紙管的接觸面作用力增大,上壓板使用壽命下降,成本增加。在紙管長(zhǎng)度、厚度一定的情況下,上壓板下壓距離主要取決于氣壓的大小,氣壓越大,下壓距離越長(zhǎng),氣壓提高0.05 MPa,下壓距離增加約1 cm。從表3可以看出:原來(lái)的氣壓為0.20 MPa、下壓距離為4 cm,部分紙管的直線度為1.8 mm,直線度合格率偏低;調(diào)整后氣壓為0.25～0.30 MPa、下壓距離為5～6 cm時(shí),紙管直線度為1.3～1.4 mm,均達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求。

表3 上壓板下壓距離對(duì)紙管直線度的影響Tab.3 Effect of pressing distance of upper pressing plate on straightness of paper tube

2.4 油壓

滌綸DTY紙管生產(chǎn)中,利用液壓油的油壓作為傳動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)力傳動(dòng)方式,調(diào)節(jié)油壓可控制紙管在打磨加工時(shí)磨具打磨的進(jìn)給距離。若油壓過(guò)高,則進(jìn)給距離變長(zhǎng),當(dāng)進(jìn)給距離超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)距離時(shí)紙管兩端受力過(guò)大產(chǎn)生形變,紙管中心軸與磨具主軸不同心導(dǎo)致直線度變差;若油壓過(guò)低,則進(jìn)給距離變短,當(dāng)進(jìn)給距離低于標(biāo)準(zhǔn)距離時(shí)紙管兩端未達(dá)到打磨要求,廢品增多,成本增加。通過(guò)調(diào)節(jié)油壓大小可確保進(jìn)給距離達(dá)到紙管直線度質(zhì)量控制指標(biāo)。從表4可以看出:原來(lái)的油壓為0.20 MPa,進(jìn)給距離為18 cm,部分紙管的直線度為1.8 mm,直線度合格率偏低;調(diào)整油壓為0.25～0.35 MPa、進(jìn)給距離19～21 cm時(shí),紙管直線度為1.2～1.4 mm;繼續(xù)增大油壓至0.40 MPa,進(jìn)給距離為22 cm,紙管直線度為1.7 mm,直線度不合格。由此可見(jiàn),調(diào)整油壓為0.25～0.35 MPa,進(jìn)給距離為19～21 cm,紙管直線度達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求。

表4 油壓對(duì)紙管直線度的影響Tab.4 Effect of oil pressure on straightness of paper tube

2.5 烘管溫度

烘管溫度是指烘房?jī)?nèi)烘管的溫度。保持一定的烘管溫度,控制滌綸DTY紙管含水率,減小打磨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩,有利于防止紙管變形,從而保證滌綸DTY紙管直線度[6]。若烘管溫度過(guò)高,紙管在后段加工中易產(chǎn)生變形,彎破率增加,直線度變差;若烘管溫度太低,會(huì)因紙管含水率太高而使管體本身外徑增大,由于打磨磨具本身尺寸限制,造成管體兩端產(chǎn)生壓印,繼而使得管體中間略高于兩端,也會(huì)使直線度變差?？紤]到DTY紙管強(qiáng)度及壁厚等要求限制,通?？刂坪煤娣繙囟葋?lái)實(shí)現(xiàn)DTY紙管內(nèi)部的含水率均勻,從而穩(wěn)定DTY紙管尺寸精度,以達(dá)到各個(gè)指標(biāo)均衡的目的。從表5可以看出:原來(lái)的烘管溫度為50 ℃,紙管含水率為30%,部分紙管的直線度為1.8 mm,直線度合格率偏低;調(diào)整烘管溫度在60～70 ℃、紙管含水率在25%～27%時(shí),紙管直線度為1.3 mm,達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求;繼續(xù)提高烘管溫度至90 ℃,紙管含水率降至21%,但紙管直線度達(dá)1.7 mm,不合格。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,在保證滌綸DTY紙管含水率和強(qiáng)度的情況下,控制烘管溫度在60～70 ℃為宜。

表5 烘管溫度對(duì)紙管直線度的影響Tab.5 Effect of drying tube temperature on straightness of paper tube

經(jīng)過(guò)一系列設(shè)備與工藝參數(shù)優(yōu)化,調(diào)整后的參數(shù)如下:紙管的粗切下料高度為8～10 cm,磨頭叉架距離為18～22 cm,下壓板氣壓為0.25～0.30 MPa,油壓為0.25～0.35 MPa,進(jìn)給距離為20 cm,烘管預(yù)烘溫度為60～70 ℃。在此條件下進(jìn)行了批量生產(chǎn)試驗(yàn),生產(chǎn)1 000只滌綸DTY紙管,紙管直線度基本上控制在1.5 mm以?xún)?nèi),直線度合格率從原來(lái)的98.14%提高至99.43%。紙管直線度合格率的提高極大地提升了生產(chǎn)效率,減少了不合格處置成本,紙管的其他各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)也均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

a.在滌綸DTY紙管生產(chǎn)中,影響紙管直線度的因素主要有粗切下料高度、磨頭叉架距離、上壓板下壓距離、油壓、烘管溫度。原生產(chǎn)工藝下生產(chǎn)的部分紙管直線度達(dá)1.8 mm,超出了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求,紙管直線度合格率為98.14%。

b.通過(guò)對(duì)設(shè)備和工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化,得到的較佳生產(chǎn)工藝參數(shù)為粗切下料高度8～10 cm、磨頭叉架距離18～22 cm、氣壓0.25～0.30 MPa、油壓0.25～0.35 MPa、烘管溫度60～70 ℃。在此條件下批量生產(chǎn)1 000只滌綸DTY紙管,紙管直線度控制在1.2～1.4 mm,達(dá)到了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于1.5 mm的要求,直線度合格率從原來(lái)的98.14%提高至99.43%。