Поставщики

Как оптимизировать форму отверстия фильеры Линия прядения FDY (например, форма гантели вместо прямоугольной формы), чтобы уменьшить количество волос и обломанных кончиков фасонных волокон?

В процессе прядения Линия прядения FDY (полностью вытянутая пряжа) Волосы и обломанные концы фасонных волокон в основном вызваны сложной связью между динамикой прядильной жидкости и свойствами материала. При прохождении расплавленного полимера через микропоры фильеры неравномерное распределение нормальных напряжений на стенке отверстия приведет к неравномерности эффекта экструзионного расширения (эффект Баруса). На примере прямоугольного отверстия, когда расплав течет в канале с большой разницей в удлинении, скорость сдвига в центральной части длинной стороны значительно выше, чем в области короткой стороны. Этот градиент скорости потока преобразуется в эллиптическое искажение формы поперечного сечения в момент экструзии. Эксперименты показывают, что когда соотношение сторон прямоугольного отверстия превышает 3:1, частота появления волос увеличивается на 12-15% на каждую единицу увеличения плоскостности поперечного сечения волокна.

С точки зрения свойств материала, в процессе охлаждающего формования формованных волокон существует структурное противоречие «оболочка-сердцевина». Хотя быстрое охлаждение может укрепить форму поперечного сечения, поверхностный полимер создает остаточное напряжение из-за температурного градиента. Когда концентрация напряжений превышает предел текучести материала, это вызывает ворсистость; хотя медленное охлаждение может снять внутреннее напряжение, оно приведет к усадке формы поперечного сечения, увеличивая риск поломки. Это противоречие особенно заметно в волокнах со сложным поперечным сечением, таких как гантели и трехдольки.

Форма отверстия в форме гантели, направленная на устранение структурных дефектов традиционных прямоугольных отверстий, обеспечивает тройное улучшение за счет оптимизации механики жидкости:
Конструкция гомогенизации напряжений: канал в форме гантели имеет гиперболическую переходную зону для уменьшения градиента скорости сдвига расплава во входной секции на 30-40%. Моделирование показывает, что такая конструкция позволяет увеличить коэффициент нормального распределения напряжений поперечного сечения канала с 0,68 для прямоугольного отверстия до 0,82, значительно уменьшая неравномерность расширения при экструзии.

Оптимизация соотношения сторон: соотношение сторон отверстия фильеры увеличено с обычного 1,5:1 до 2,5:1 в сочетании с обтекаемой конструкцией входа. Эксперименты показывают, что при L/D≥2 время пребывания расплава в канале увеличивается на 25 %, запас упругой энергии высвобождается полнее, а степень удержания поперечного сечения волокна увеличивается на 40 %.
Улучшение качества поверхности: технология лазерной микрообработки используется для травления спиральных узоров микронного уровня на внутренней стенке канала, в результате чего состояние течения расплава меняется с ламинарного на турбулентное, эффективно разрушая эффект пограничного слоя. Данные испытаний показывают, что этот процесс может снизить частоту появления волос на 55% и уровень ломкости на 40%.

Стратегия совместного контроля ключевых параметров процесса
Управление температурным полем: создание модели связи температуры расплава, вязкости и скорости вращения. Когда температура прядения поддерживается на уровне 290±2℃, вязкоупругость расплава находится в оптимальном окне. В настоящее время стабильность экструзии отверстия в форме гантели на 60% выше, чем у прямоугольного отверстия.
Контроль скорости охлаждающего ветра: система кругового бокового обдува используется для оптимизации распределения поля ветра посредством моделирования CFD. Эксперименты показывают, что когда градиент скорости ветра установлен на уровне 0,3 м/с/мм, коэффициент однородности температуры поверхности жгута достигает 0,95, что эффективно устраняет локальную концентрацию напряжений.
Оптимизация адгезии масла: разработайте наномодифицированную систему силиконового масла, чтобы уменьшить угол контакта масла с поверхностью жгута с 82° до 65° и увеличить адгезию на 35%. Это не только снижает накопление статического электричества, но и образует смазочный слой на поверхности волокна, снижая вероятность появления ворсистых волокон на 28%.

В технической практике компании Jiaxing Shengbang Mechanical Equipment Co., Ltd. промышленное применение оптимизации формы отверстий было реализовано посредством модернизации оборудования прядильной производственной линии FDY:
Высокоточное обрабатывающее оборудование: внедрение немецких станков с ЧПУ DMG MORI в сочетании с независимо разработанной технологией плазменного покрытия позволяет обеспечить точность обработки микроотверстий фильеры до 0,002 мм, а шероховатость поверхности Ra<0,05 мкм.
Система онлайн-мониторинга: интегрируйте технологию инфракрасного тепловидения и лазерного измерения диаметра для диагностики в реальном времени процесса прядения на прядильной производственной линии FDY. Когда обнаруживается, что искажение поперечного сечения превышает пороговое значение, система может автоматически регулировать скорость вращения и параметры охлаждения, а скорость реакции увеличивается с точностью до 0,5 секунды.
Создание базы данных процессов: на основе более чем 2000 наборов экспериментальных данных была создана библиотека параметров процесса, охватывающая 12 секций специальной формы и 5 полимерных материалов, для обеспечения поддержки данных для оптимизации формы отверстий.