顧自江，崔 利，吉 鵬，劉春福，李 群，姚敏剛

（ 1.新鳳鳴集團(tuán)股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng)314513； 2.無錫聚新科技有限公司，江蘇 無錫214000；3.東華大學(xué)，上海201620 ）

0 前言

滌綸長絲是化學(xué)纖維第一大品種，具有量大面廣的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在服用、家紡、產(chǎn)業(yè)用等領(lǐng)域。 同時(shí)，滌綸長絲單線產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，10 萬t、20 萬t、40 萬t 年產(chǎn)量不斷取得新的跨越式發(fā)展。 隨著時(shí)代進(jìn)步，市場對滌綸長絲需求不只是滿足簡單的服用性能，而要滿足高端產(chǎn)業(yè)、家紡、服飾用，特別是一些高色度、功能性滌綸長絲的市場需求[1-2]。 一直以來，滌綸長絲差別化、功能化是滌綸長絲企業(yè)的研發(fā)方向，其中共混改性是實(shí)現(xiàn)滌綸長絲差別化、功能化的重要方法之一。 共混改性主要是指在滌綸成形加工中引入包括色母粒、功能母粒，通過一定的混合方式實(shí)現(xiàn)熔體性質(zhì)的變化最終實(shí)現(xiàn)纖維的差別化、功能化。 目前在工程實(shí)際應(yīng)用的主要是基于在熔體上在線添加來實(shí)現(xiàn)共混改性，其中在線添加的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)是解決添加組分在聚酯熔體中的均勻分散精確計(jì)量[3-4]。 由于聚酯熔體和添加組分均具有較高的黏度，流變性能差別大，在熔體管線上短時(shí)間內(nèi)混合分散均勻難度加大，同時(shí)，添加計(jì)量上的微小偏差，均會(huì)直接影響到纖維的功能和產(chǎn)品的質(zhì)量。國內(nèi)主要是間接切片紡和熔體直紡在線添加兩種添加方式通過添加色母粒、功能母粒紡制原液著色和功能滌綸長絲。

本文介紹了國內(nèi)滌綸長絲紡絲在線注射添加發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析了國內(nèi)代表性企業(yè)圍繞在線添加應(yīng)用情況及產(chǎn)品開發(fā)，指出大容量滌綸長絲紡絲在線添加未來的發(fā)展趨勢是朝著結(jié)合大數(shù)據(jù)、云系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定生產(chǎn)并全天候24 h 在線監(jiān)控、維穩(wěn)，促進(jìn)企業(yè)數(shù)字化、智能制造。

1 國內(nèi)滌綸長絲紡絲在線注射添加發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)紡絲在線注射添加主要有間接切片紡螺桿前計(jì)量添加和大容量熔體直紡管道前注射添加兩種方式，大容量熔體直紡國內(nèi)廠家主要在一些產(chǎn)品市場競爭力比較差進(jìn)行管道在線添加改造，通過母粒干燥、螺桿擠壓熔融、注射計(jì)量、動(dòng)態(tài)混合、輸送紡絲箱體計(jì)量紡絲等工序，一般一條紡絲生產(chǎn)線36-72 個(gè)紡位，根據(jù)生產(chǎn)裝置品種范圍，主要生產(chǎn)常規(guī)黑絲和全消光產(chǎn)品。 也有一些熔體直紡廠家在較為先進(jìn)紡絲、卷繞設(shè)備上進(jìn)行在線添加改造，改造的有單個(gè)紡位、3 個(gè)紡位等，進(jìn)行小批量、多品種纖維開發(fā)，滿足中、高端客戶需求，主要生產(chǎn)超細(xì)旦原液著色、功能纖維。 間接切片紡在線通過體積法或失重法添加計(jì)量母粒喂入螺桿，由于母粒在螺桿擠壓、熔融輸送管道內(nèi)停留時(shí)間長以及生產(chǎn)成本高，無法滿足市場上大規(guī)模高品質(zhì)功能性產(chǎn)品需求。 隨著大量熔體直紡在線注射添加技術(shù)進(jìn)步和成熟，小批量、多品種及整條生產(chǎn)線批量生產(chǎn)，產(chǎn)品具有質(zhì)量穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢。

2 國內(nèi)紡絲在線注射添加方式

2.1 切片紡注射添加方式

間接切片紡注射添加主要有體積式計(jì)量和失重式計(jì)量兩種方式。 體積式計(jì)量主要通過變頻控制減速電機(jī)傳動(dòng)球穴型凹槽主軸，依靠球穴型凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量母粒到螺桿喂入口進(jìn)行共混，該計(jì)量方法方便簡單、投入成本低，但是母粒顆粒均勻性影響計(jì)量準(zhǔn)確性，異狀?；虺L粒子容易導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量降等。 國內(nèi)主要生產(chǎn)設(shè)備廠家江蘇江本自控設(shè)備有限公司、無錫聚新科技有限公司等。 失重式計(jì)量主要是失重式母粒注射機(jī)根據(jù)PET 切片和色母粒的比例喂料，通過稱重方式控制給料電機(jī)的速度，運(yùn)用動(dòng)態(tài)稱重和可編程控制 （PLC），以保證在單位時(shí)間內(nèi)從稱重斗減少的重量為恒定值。 失重式計(jì)量改變了傳統(tǒng)的體積配料喂料方式，提高了母粒配料的均勻和精準(zhǔn)度，極大地提高了滌綸長絲（FDY、POY 和DTY）的品質(zhì)，減少色差，降低產(chǎn)品不良率。 另外根據(jù)生產(chǎn)研發(fā)需求不同，滿足不同工藝要求所需求的雙計(jì)量失重式混合給料系統(tǒng)、三計(jì)量及多計(jì)量失重式混合給料系統(tǒng)等。 國內(nèi)主要生產(chǎn)設(shè)備廠家有廈門幫眾科技有限公司、江蘇江本自控設(shè)備有限公司等廠家。

2.2 大容量熔體直紡注射添加方式

針對間接切片紡能耗高、產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，大容量聚酯熔體直紡長絲品種同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，差別化功能性纖維比重偏小，滌綸長絲需要不斷優(yōu)化產(chǎn)品方案，向大容量、低成本、直接紡、柔性化、多品種方向發(fā)展[5]，對大容量熔體直紡進(jìn)行紡絲柔性添加色母粒、功能母粒亟需解決，無錫聚新科技有限公司是國內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模熔體直紡注射添加技術(shù)改造，市場占有率90%以上。 根據(jù)客戶需求，可以進(jìn)行單個(gè)紡位以及多個(gè)紡位進(jìn)行改造，滿足小批量、多品種客戶需求。 對于小批量功能滌綸長絲 （比如抗菌、涼感、發(fā)熱等）、原液著色滌綸長絲的生產(chǎn)熔體直紡在線注射添加技術(shù)改造，一般選用3DD 球穴動(dòng)態(tài)混合器技術(shù)和熔體支管添加，立式球穴型動(dòng)態(tài)混合器，設(shè)計(jì)不同直徑動(dòng)態(tài)混合器，熔體混合量動(dòng)態(tài)混合一般50-300 kg/h。 對于大批量產(chǎn)品，一般采取熔體總管或支管添加方式，采用銷釘式混合技術(shù)方式，設(shè)計(jì)不同直徑和長度動(dòng)態(tài)混合器，熔體動(dòng)態(tài)器混合量一般400 -4 000 kg/h，適合大容量熔體直紡在線注射添加生產(chǎn)全消光、原液著色黑絲等產(chǎn)品，大批量在線注射添加系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 熔體直紡在線注射添加系統(tǒng)

大容量熔體直紡在線注射添加技術(shù)，與間接切片紡采用失重式、體積式注射添加相比，省去聚酯切片干燥、熔融的過程，工藝能耗較低，產(chǎn)品穩(wěn)定性較好。 大容量熔體直紡注射添加對母粒在塑化性、流動(dòng)性、分散過濾性、可紡性等方面要求較高，母粒在塑化性、流動(dòng)性較差會(huì)引起螺桿壓力波動(dòng)，造成注射添加量波動(dòng)引起產(chǎn)品色差，國內(nèi)色母粒廠家蘇州寶麗迪材料科技股份有限公司、浙江金彩新材料有限公司、廈門鷺意彩色母粒有限公司等廠家在開發(fā)大容量熔體直紡專用色母粒經(jīng)驗(yàn)較為豐富、質(zhì)量較為穩(wěn)定。

3 滌綸長絲紡絲在線注射添加發(fā)展趨勢

大容量熔體直紡注射在線添加技術(shù)促進(jìn)了滌綸長絲行業(yè)的技術(shù)升級，對部分能耗高的間接切片紡逐步淘汰，優(yōu)化了滌綸長絲行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，特別是大容量熔體直紡注射添加生產(chǎn)原液著色纖維，免去后道染色，符合當(dāng)今環(huán)保發(fā)展趨勢。

隨著工業(yè)4.0 的不斷普及發(fā)展，工業(yè)設(shè)備的管理向智能化網(wǎng)格化方向發(fā)展，大容量滌綸長絲紡絲在線注射添加將來向集監(jiān)管、控制、預(yù)警、分析于一體的工業(yè)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)云平臺并外網(wǎng)遠(yuǎn)程查看，實(shí)現(xiàn)了在線添加的智能管理，助力差別化滌綸長絲高效、穩(wěn)定生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)全天候24 h 在線監(jiān)控，方便企業(yè)管理人員對大容量紡絲在線注射添加系統(tǒng)整體運(yùn)行狀況更好掌握。