FDY紡績生産ライン Suppliers

口金穴形状の最適化方法 FDY紡績生産ライン （長方形ではなくダンベル形状など）成形された繊維の毛や切れ端を減らすには？

紡績の過程で、 FDY（総延伸糸）紡績生産ライン 、成形された繊維の毛髪や破断端は、主に紡糸流体力学と材料特性の間の複雑な結合によって引き起こされます。溶融ポリマーが紡糸口金の微細孔を通過する際、孔壁上の法線応力の不均一な分布により、押出膨張効果（バルス効果）が不均一になります。長方形の穴を例にとると、アスペクト比の差が大きい流路内を溶湯が流れる場合、長辺の中央領域のせん断速度が短辺領域のせん断速度よりも大幅に大きくなります。この流量勾配は、押出時の断面形状の楕円歪みに変換されます。実験の結果、長方形の穴のアスペクト比が3:1を超えると、繊維断面の平面度が1単位増加するごとに、毛の発生率が12〜15%増加することがわかりました。

材料特性の観点から見ると、成形繊維の冷却成形プロセスには「スキンコア」構造の矛盾があります。急冷すると断面形状は固化しますが、温度勾配により表面ポリマーに残留応力が発生します。応力集中が材料の降伏強度を超えると、毛羽立ちが発生します。ゆっくりと冷却すると内部応力は解放されますが、断面形状が収縮して破損の危険性が高まります。この矛盾は、ダンベルやトライローブなどの複雑な断面を持つ繊維で特に顕著です。

従来の長方形の穴の構造上の欠陥を目的として、ダンベル型の穴の形状は流体力学の最適化によって 3 つの改善を実現しました。
応力均質化設計: ダンベル型のチャネルは双曲線遷移ゾーンを採用し、入口セクションでの溶融物のせん断速度勾配を 30 ～ 40% 低減します。シミュレーションの結果、この設計によりチャネル断面の法線応力分布係数が長方形の穴の 0.68 から 0.82 に増加し、押出膨張の不均一性が大幅に減少することがわかりました。

アスペクト比の最適化：口金穴のアスペクト比を従来の1.5：1から2.5：1に高め、流線型の入口構造と組み合わせました。実験によると、L/D≧2の場合、チャネル内の溶融物の滞留時間が25%延長され、弾性エネルギー貯蔵がより完全に解放され、繊維断面保持率が40%増加します。
表面品質の向上: レーザーマイクロマシニング技術を使用して、チャネルの内壁にミクロンレベルのスパイラルパターンをエッチングすることで、メルトフロー状態が層流から乱流に変化し、境界層効果を効果的に破壊します。この加工により毛の発生率を55％、切れ毛率を40％低減できるという試験データがあります。

主要なプロセスパラメータの協調制御戦略
温度場管理: 溶融温度、粘度、紡糸速度の連成モデルを確立します。紡糸温度を290±2℃に制御すると、溶融粘弾性は最適範囲内にあります。このとき、ダンベル型の穴の押出安定性は長方形の穴のそれよりも60%高くなります。
冷却風速制御：円形サイドブロー方式を採用し、CFDシミュレーションにより風場分布を最適化。実験によると、風速勾配が 0.3m/s/mm に設定された場合、トウの表面温度均一係数は 0.95 に達し、局所的な応力集中が効果的に除去されることがわかりました。
油付着の最適化: ナノ変性シリコーンオイルシステムを開発し、トウ表面の油の接触角を 82° から 65° に減少させ、付着を 35% 増加させます。これにより、静電気の蓄積を軽減するだけでなく、繊維表面に潤滑層を形成し、毛羽立ち発生率を28%低減します。

嘉興盛邦機械設備有限公司の技術実践では、FDY 紡績生産ラインの設備アップグレードを通じて、穴形状の最適化の産業応用が実現しました。
高精度加工設備：ドイツDMG MORI製CNC工作機械の導入と独自開発のプラズマコーティング技術により、紡糸口金の微細穴加工精度は0.002mm、表面粗さRa<0.05μmを実現しました。
オンライン監視システム: 赤外線熱画像技術とレーザー直径測定技術を統合し、FDY 紡績生産ラインの紡績プロセスのリアルタイム診断を実現します。断面歪みがしきい値を超えていることが検出されると、システムは紡糸速度と冷却パラメータを自動的に調整でき、応答速度は 0.5 秒以内に向上します。
プロセス データベースの構築: 2,000 セットを超える実験データに基づいて、12 の特殊形状セクションと 5 つのポリマー材料をカバーするプロセス パラメーター ライブラリが確立され、穴形状の最適化のためのデータ サポートが提供されました。