Lassen Sie uns über den Trocknungsprozess beim Späneschleudern sprechen

1. Ziele und Anforderungen der Scheibentrocknung

1. Hauptziele:

   Feuchtigkeit entfernen: Der Feuchtigkeitsgehalt ungetrockneter Scheiben beträgt etwa 0,4 %. Feuchtigkeit kann beim Hochtemperaturspinnen zu einer intensiven Hydrolyse von Polyestermakromolekülen führen, was zu einer Abnahme des Molekulargewichts (charakteristische Viskosität) führt, die Verarbeitbarkeit verschlechtert und sogar das Spinnen unmöglich macht.

   Vermeiden Sie Blasenfilamente: Hohe Luftfeuchtigkeit kann dazu führen, dass sich Wasserdampf in den Filamenten festsetzt und „Blasenfilamente“ bildet, die zu Haaren und Brüchen (Flusen) führen können. In Filmen führen Blasenstellen leicht zu Filmrissen.

   Verhindern Sie ungleichmäßiges Färben: Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt der Scheiben können nach dem Spinnen zu ungleichmäßiger Färbung der Fasern führen.

   Erhöhen Sie die Kristallinität und den Erweichungspunkt: Nasse Scheiben haben eine amorphe Struktur mit einem niedrigen Erweichungspunkt (ca. 70–80 °C), wodurch sie anfällig für Erweichung und Kleben am Schneckenzuführungseingang sind, was zu „Ringknoten“ führt. Durch Trocknen (insbesondere Vorkristallisation) kann die Kristallinität der Scheiben auf etwa 25 % bis 50 % erhöht werden, wodurch der Erweichungspunkt auf über 210 °C angehoben wird, wodurch sie hart werden und Verstopfungen verhindert werden.

2. Kernanforderungen:

   Wiederaufnahme verhindern: Getrocknete Scheiben müssen vor erneuter Feuchtigkeitsaufnahme geschützt werden.

   Konventionelles Spinnen: Erfordert im Allgemeinen ≤ 50 ppm (0,005 %).

   Hochgeschwindigkeitsspinnen (POY/FDY) und feine Denier-Filamente: Strengere Anforderungen, normalerweise ≤ 30 ppm (0,003 %), bei hochwertigen Prozessen sogar ≤ 20 ppm.

   Kationisch färbbare (CDP) feine Denier-Filamente: Erfordern ≤ 25 ppm.

   Feuchtigkeitsgehalt getrockneter Scheiben: Der Wert muss extrem niedrig sein und variiert je nach Spinngeschwindigkeit und Faserspezifikationen.

   Feuchtigkeitsgleichmäßigkeit: Der Trocknungsprozess der Scheibenpartikel sollte konsistent sein und eine gute Trocknungsgleichmäßigkeit aufweisen, um Qualitätsschwankungen im Garn zu minimieren.

   Kontrolle des Viskositätsabfalls: Die Änderung der charakteristischen Viskosität von Polyester während des Trocknens sollte so gering wie möglich sein und im Allgemeinen ≤ 0,01 dL/g erfordern, um eine übermäßige Zersetzung zu verhindern.

   Reduzieren Sie Pulver und Verklumpungen: Der Trocknungsprozess (insbesondere während der Vorkristallisation) sollte die Bildung von Pulver durch Scheibenreibung und Stöße minimieren und ein Verklumpen der Scheiben verhindern, um Rohrleitungsverstopfungen und Zufuhrprobleme zu vermeiden.

   
   

2. Prinzipien und Prozess der Scheibentrocknung

Die Trocknung ist ein physikalischer Prozess der Wärme- und Stoffübertragung, der üblicherweise in zwei Hauptphasen unterteilt ist:

1. Vorkristallisation:

   Temperatur: Je nach Ausrüstung im Allgemeinen zwischen 120 und 180 °C (Fließbetten können höhere Temperaturen verwenden, 160 bis 180 °C; Rühr- oder Trommeltypen sind niedriger, 120 bis 140 °C).

   Zeit: Von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Wirbelbetten sind schneller, etwa 8–20 Minuten; Rührfüllungen benötigen etwa 1–1,5 Stunden; Trommeltypen ca. 4-5 Stunden.

   Endpunkt: Die Kristallinität kann 35–50 % erreichen und die Scheibendichte steigt von etwa 1,33 g/cm³ auf etwa 1,38 g/cm³.

   Methode: Um ein Anhaften zu verhindern, müssen die Scheiben in Bewegung bleiben, typischerweise unter Verwendung eines Wirbelbetts oder eines Vorkristallisators mit Rührwerk. Die Scheiben werden in heißer Luft bewegt und aneinander gerieben, um eine Kristallisation zu erreichen und gleichzeitig etwas Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen.

   Prinzip: Wenn die Scheibentemperatur die Glasübergangstemperatur (Tg) überschreitet, beginnt der amorphe Bereich zu kristallisieren. Je höher die Temperatur zwischen Tg und Schmelzpunkt (Tm) ist, desto schneller ist die Kristallisationsgeschwindigkeit.

   Ziel: Die amorphen Scheiben zunächst bei relativ niedrigen Temperaturen zu kristallisieren, ihren Erweichungspunkt zu erhöhen und ein Anhaften während der Hochtemperatur-Haupttrocknung zu verhindern.

   
   

   
   

   Prozessparameter:

2. Haupttrocknung:

   Methode: Verwendet hauptsächlich Fülltrocknungstürme, in denen sich die Scheiben durch die Schwerkraft langsam nach unten bewegen, wobei trockene, heiße Luft zur Gegenstromtrocknung nach oben durch die Scheibenschicht strömt.

   Prinzip: Nutzt trockene erwärmte Luft (Trockenluft) im Gegenstrom oder Kreuzstrom mit Scheiben. Der Wasserdampfdruckunterschied zwischen dem Inneren und der Oberfläche der Scheiben führt dazu, dass Feuchtigkeit an die Oberfläche diffundiert und verdunstet und von trockener Luft abtransportiert wird. Ein entscheidender Faktor ist die Senkung des Wasserdampfdrucks im Gleichgewicht mit den Scheiben, was durch die Verwendung trockener Luft mit niedrigem Taupunkt erreicht wird.

   Ziel: Gebundenes Wasser gründlich aus den Scheiben entfernen und sicherstellen, dass der Feuchtigkeitsgehalt den Prozessanforderungen entspricht.

   
   

3. Schlüsselparameter der Prozesssteuerung

Trocknungstemperatur:

Haupttrocknungstemperatur: Typischerweise 160–180 °C. Höhere Temperaturen führen zu schnelleren Trocknungsraten und einem niedrigeren Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt, aber zu hohe Temperaturen können dazu führen, dass die Scheiben gelb werden und der Viskositätsabfall zunimmt. Im Allgemeinen nicht über 180 °C.

Vorkristallisationstemperatur: Wie bereits erwähnt, wählen Sie je nach Gerätetyp einen Bereich zwischen 120 und 180 °C

Trocknungszeit: Die gesamte Trocknungszeit (einschließlich Vorkristallisation) muss sicherstellen, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt der Scheiben dem Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt annähert oder diesen erreicht. Im Allgemeinen dauert es mehr als 4–6 Stunden, je nach Temperatur, Luftstrom und Scheibenmenge.

Qualität trockener Luft:

Luftstrom und Geschwindigkeit: Ein ausreichender Wärmeaustausch und eine ausreichende Stoffübertragungseffizienz müssen gewährleistet sein. Die Luftströmungsgeschwindigkeit beim Füllen von Trockentürmen beträgt im Allgemeinen etwa 8–10 m/s; Wirbelschicht-Vorkristallisatoren haben höhere Luftströmungsgeschwindigkeiten von bis zu über 20 m/s. Das Verhältnis von Luftstrom zu Scheibengewicht muss je nach Gerätedesign bestimmt werden.

Taupunkt: Dies ist der zentrale Parameter, der die Trocknungseffektivität steuert. Je niedriger der Taupunkt, desto trockener ist die Luft und desto stärker ist ihr Feuchtigkeitsaufnahmevermögen.
① Konventionelle Anforderung: Taupunkt ≤ -10 °C.
② Hochgeschwindigkeits- und Feindenier-Spinnen erfordern strengere Standards, typischerweise ≤ -20 °C bis -30 °C oder sogar niedriger (z. B. -40 °C bis -60 °C für extrem niedrige Feuchtigkeitsanforderungen).

Slice-Eigenschaften:

Kontamination verhindern: Die Verpackung muss während der Fütterung sauber sein und die einströmende Luft muss sauber gefiltert werden.

Verschiedene Scheibenchargen sollten nicht gemischt werden, um die Gleichmäßigkeit der physikalischen Eigenschaften der Fasern und der Färbung sicherzustellen.

4. Haupttypen von Trocknungsgeräten

Moderne kontinuierliche Trocknungsanlagen bestehen typischerweise aus einer Kombination aus Vorkristallisatoren und Fülltrocknungstürmen, die mit komplexen Heißluftzirkulations-, Entfeuchtungs- und Abwärmerückgewinnungssystemen ausgestattet sind. Zu den typischen Geräten, die im Buch „Produktion von Polyesterfilamenten“ erwähnt werden, gehören:

• Typ KF (Karl Fischer): Integrierter Vorkristallisator (mit Rührer) und Trockenturm, kompakte Bauweise.

• BM/Bühler-Typ: Separater Wirbelschicht-Vorkristallisator und „Kamm-Typ“-Luftnaht-Trocknungsturm, gute Trocknungsgleichmäßigkeit.

• Jima-Typ: Kombination aus vibrierendem Wirbelschicht-Vorkristallisator und Fülltrocknungsturm.

• Kawata-Typ: Vorkristallisation und Trocknung vom Fülltyp, vollständige Heißluftzirkulation, Verwendung von Molekularsieben zur Tiefentfeuchtung, Taupunkt kann unter -30 °C liegen.

• Duolon-Typ, Laxin-Typ usw.: Jeder mit einzigartigen Eigenschaften; Beispielsweise kann der Laxin-Typ Druckluft als Trocknungsmedium verwenden.

Zu den Heißluftsystemen dieser Geräte gehören in der Regel: Luftfilter → Gefrierentfeuchter → Adsorptionsentfeuchter (Lithiumchlorid oder Molekularsieb) → Heizung → Trockenturm → Wärmetauscher (Abwärmerückgewinnung) → Zyklonabscheider (zur Pulverentfernung).

5. Zusammenfassung

Bei der Scheibenspinnproduktion ist die Scheibentrocknung ein verfeinerter Prozess, bei dem das Hauptziel darin besteht, Scheiben mit extrem niedrigem Feuchtigkeitsgehalt, hoher Kristallinität und gleichmäßig getrockneten Scheiben herzustellen, um die Anforderungen für das anschließende Hochgeschwindigkeitsspinnen mit hoher Qualität zu erfüllen. Der Kern der Prozesskontrolle liegt in der effizienten Entfernung von Feuchtigkeit bei geeigneter Temperatur, Zeit und insbesondere trockener Luft mit einem extrem niedrigen Taupunkt, während gleichzeitig eine Zersetzung und ein Anhaften der Scheiben verhindert wird. Die Wahl der Trocknungsausrüstung und die Optimierung der Prozessparameter wirken sich direkt auf die Stabilität des Spinnens, die Bruchraten und die Qualität der Endfasern aus.