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,隨著我國化纖行業(yè)的高速發(fā)展,也帶動了化纖紙管的快速增長[1]。紙管作為化纖生產(chǎn)的主要輔料配件,對化纖絲在拉伸加捻加工過程中起著至關(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,主要用于化纖長絲高速紡絲卷繞機和加彈機上,是紡絲、加彈必不可少的配套器材,對纖維的卷繞、退繞加工起著關(guān)鍵性的作用[2]?；w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)良的徑向抗壓強度、防爆裂變形性及抗吸油性。在滌綸長絲生產(chǎn)過程中,化纖紙管應(yīng)具有較高的徑向抗壓強度,保證紡絲絲餅的成型效果及正常退筒,滿足紡絲工藝參數(shù)的要求[3]。

滌綸DTY紙管質(zhì)量對滌綸DTY絲餅成型及后續(xù)加工過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)偏移量超過一定量時,會導(dǎo)致滌綸長絲絲餅出現(xiàn)成型不良,影響滌綸長絲后續(xù)的生產(chǎn)加工。

作者針對滌綸DTY紙管生產(chǎn)中紙管直線度合格率較低的問題,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)過程中有較好的穩(wěn)定性,滿足了客戶的使用要求。

1 試驗

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:浙江金申機械制造有限公司制;PTE2-120數(shù)控紙管機:浙江金申機械制造有限公司制;LDM100激光測徑儀:上海坤冶實驗有限公司制;YCSB-0024 DTY紙管自動生產(chǎn)線:浙江東潤科技有限公司制;XY-ZDJRS-3型DTY紙管裝袋機:濰坊新陽紙管設(shè)備有限公司制;XY-MDJ-2400型DTY紙管碼垛機:濰坊新陽紙管設(shè)備有限公司制;PN-CT500F紙管平壓強度測定儀:杭州品享科技有限公司制;PT-90D數(shù)字式木材測濕儀: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、檢驗包裝,生產(chǎn)工藝流程見圖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。卷管粗切后檢驗首件紙管的粗切長度,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紙管兩端進行磨口處理,根據(jù)客戶卡盤確認(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,同時使紙管的尺寸公差穩(wěn)定達到工藝要求,紙管烘房預(yù)烘溫度50～70 ℃、時間20～30 min,主烘溫度80～100 ℃、時間1～2 h。

1.4 分析與測試

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

徑向抗壓強度:按FZ/T 96028—2015《氨綸長絲用圓柱形筒管》規(guī)定進行測定。

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

直線度:采用貼切法測試。在標(biāo)準(zhǔn)平面上,采用兩個相同的紙管進行貼切,固定其中一個紙管,另一個紙管進行自轉(zhuǎn),測得的最大間隙即為直線度誤差。測試環(huán)境溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±5)%。直線度用來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)檢測批次的紙管總數(shù)量及檢測后該批次紙管不合格數(shù)量計算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切割后的下平面與接管平臺間的垂直距離。紙管生產(chǎn)過程中合理的粗切下料高度對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紙管膠黏合疊加卷繞而成,紙管在切割后產(chǎn)生的重力勢能對紙管本體會產(chǎn)生一定的影響。由于切管平臺與接管平臺存在一定的高度,不同高度產(chǎn)生的重力勢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)合實際生產(chǎn)狀況進行了不同粗切下料高度的調(diào)整,據(jù)統(tǒng)計在相同紙管長度及克重的條件下,當(dāng)切管平臺與接管平臺超過一定的高度時,直線度存在較明顯的差異。由表1可知:原來的粗切下料高度為12～16 cm時,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,紙管直線度為1.2 mm,均達到了產(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紙管兩端打磨時,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滌綸DTY紙管生產(chǎn)打磨時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主軸同心,有利于改善紙管直線度。若磨頭叉架距離過短,打磨加工時因紙管中間處與兩端上下受力不均勻,會造成紙管有變形趨勢,直線度偏大;若磨頭叉架距離過長,上壓板必須與其長度配套,成本有所增加。在實際生產(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)對紙管的成型有利,從而改善直線度。從表2可以看出:原來的磨頭叉架距離為10 cm時,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,紙管直線度為1.2～1.4 mm,均達到了產(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,打磨加工處理速度較快,上壓板接觸紙管表面的作用時間較短,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短,與紙管的接觸面作用力減少,打磨生產(chǎn)時紙管易產(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長,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,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,紙管直線度為1.3～1.4 mm,均達到了產(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介質(zhì)的動力傳動方式,調(diào)節(jié)油壓可控制紙管在打磨加工時磨具打磨的進給距離。若油壓過高,則進給距離變長,當(dāng)進給距離超過標(biāo)準(zhǔn)距離時紙管兩端受力過大產(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;若油壓過低,則進給距離變短,當(dāng)進給距離低于標(biāo)準(zhǔn)距離時紙管兩端未達到打磨要求,廢品增多,成本增加。通過調(diào)節(jié)油壓大小可確保進給距離達到紙管直線度質(zhì)量控制指標(biāo)。從表4可以看出:原來的油壓為0.20 MPa,進給距離為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、進給距離19～21 cm時,紙管直線度為1.2～1.4 mm;繼續(xù)增大油壓至0.40 MPa,進給距離為22 cm,紙管直線度為1.7 mm,直線度不合格。由此可見,調(diào)整油壓為0.25～0.35 MPa,進給距離為19～21 cm,紙管直線度達到了產(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

烘管溫度是指烘房內(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,減小打磨時轉(zhuǎn)動扭矩,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,也會使直線度變差?？紤]到DTY紙管強度及壁厚等要求限制,通?？刂坪煤娣繙囟葋韺崿F(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,以達到各個指標(biāo)均衡的目的。從表5可以看出:原來的烘管溫度為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,紙管直線度為1.3 mm,達到了產(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1.7 mm,不合格。因此,在實際生產(chǎn)中,在保證滌綸DTY紙管含水率和強度的情況下,控制烘管溫度在60～70 ℃為宜。

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

經(jīng)過一系列設(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,進給距離為20 cm,烘管預(yù)烘溫度為60～70 ℃。在此條件下進行了批量生產(chǎn)試驗,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以內(nèi),直線度合格率從原來的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.通過對設(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的98.14%提高至99.43%。