錦綸6FDY分纖母絲國產(chǎn)設(shè)備的研制及相關(guān)工藝探討

張明成（北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司）

1 前言

近年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對錦綸6單絲的需求量增加，由于國內(nèi)傳統(tǒng)的兩步法產(chǎn)品不僅質(zhì)量差而且生產(chǎn)成本高，錦綸6單絲越來越不能滿足市場的需求，而一步法生產(chǎn)技術(shù)只掌握在少數(shù)國家手中。為了滿足市場需求，北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司自主研制開發(fā)了錦綸6FDY分纖母絲設(shè)備，并對該設(shè)備的產(chǎn)能和效率做了大幅提升，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。利用該設(shè)備成功紡制了333dtex/10f圓孔有光、333dtex/10f圓孔半光、222dtex/10f圓孔有光、222dtex/10f圓孔半光、333dtex/10f三葉異形及222dtex/10f三葉異形錦綸6FDY分纖母絲。本文以333dtex/10f為例，對相關(guān)設(shè)備及工藝作以介紹。

2 紡絲設(shè)備

2.1 設(shè)備參數(shù)

紡絲位距：1550mm；

絲束數(shù)：6頭/位(12塊噴絲板，二合一)；

螺桿擠壓機(jī)：φ120mm，L/D=25；

噴絲板直徑：φ90mm；

計量泵：6×4.6cc/rev（每位2臺）；

緩冷器：高度200mm（矩形、內(nèi)置蒸汽噴射和單體抽吸）；

側(cè)吹風(fēng)：高度2500mm；

紡絲甬道：寬度660mm；

上油方式：油輪上油；

熱輥及分絲輥規(guī)格：GR1：φ220×400，SR1：φ110×400；GR2：φ220×400，SR2：φ110×400；GR3：φ220×400（對輥）；

卷繞機(jī)：BWA55T-1380/6。

2.2 設(shè)備設(shè)計要求

熔體的剪切速率決定著熔體流動粘度和剪切熱，隨著剪切速率增大則流動粘度降低，剪切熱升高。由于PA6在熔體管道中的粘度是增加的，為了使熔體粘度和溫度均勻，各級熔體管路剪切速率應(yīng)相近合理，對于錦綸6FDY分纖母絲生產(chǎn)，熔體的剪切速率應(yīng)控制在10S-1左右。

3 生產(chǎn)工藝

3.1 原料

PA6切片：切片特性粘度2.65，含水率450ppm，TiO2含量0.31%，單體含量0.5%（廣東新會美達(dá)錦綸有限公司）。

紡絲油劑：竹本—6134。

3.2 生產(chǎn)流程

錦綸切片→開袋→篩選→干切片料倉→氮氣保護(hù)→螺桿擠壓機(jī)→熔體分配→靜態(tài)混合器→計量泵→噴絲頭→蒸汽保護(hù)→單體抽吸→側(cè)吹風(fēng)→甬道→超聲波霧化加濕→油輪上油→GR1→GR2→GR3→卷繞機(jī)

3.3 主要工藝參數(shù)

見表1。

表1 主要工藝參數(shù)

3.4 錦綸6FDY分纖母絲物理指標(biāo)

見表2。

表2 PA6錦綸6FDY分纖母絲性能指標(biāo)

4 結(jié)果與討論

4.1 側(cè)吹風(fēng)對紡絲的影響

在單絲冷卻成型過程中，冷卻條件涉及絲條傳熱和絲條擾動兩方面的作用，對單絲的質(zhì)量有重要影響。冷卻風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)溫、風(fēng)濕三個因素對絲條的冷卻均勻性有較大影響，在風(fēng)速較低的情況下，冷卻速率減緩、塑性區(qū)延長、凝固點下移，而且受絲室外干擾因素增強(qiáng)，絲束在GR1上跳動，并使這種振動傳遞到絲的變形區(qū)，造成條干不勻率增加，嚴(yán)重時還會造成甬道內(nèi)并絲。但風(fēng)速也不易過大，否則會形成湍流，引起絲條飄動。

通?？刂苽?cè)吹風(fēng)：風(fēng)溫18℃，風(fēng)速0.85 m/s。

4.2 噴絲孔排列對紡絲的影響

對于單絲生產(chǎn)，為了冷卻均勻通常采用單圈圓形布孔和單線一字布孔。當(dāng)噴絲板圓形布孔時，同一塊噴絲板上的絲距側(cè)吹風(fēng)的距離不一致，這樣側(cè)吹風(fēng)對每根絲的冷卻強(qiáng)度不同，出風(fēng)口的風(fēng)速高于遠(yuǎn)離出風(fēng)口處，而風(fēng)溫則低于遠(yuǎn)離出風(fēng)口處，因此出風(fēng)口冷卻強(qiáng)度高于遠(yuǎn)離出風(fēng)口處，這樣圓形布孔的單絲纖度、結(jié)晶度與取向度不均勻。這種變化會影響初生纖維的拉伸性能，從而造成強(qiáng)力和伸長不勻率的增加。噴絲板單線一字形布孔由于每根單絲距側(cè)吹風(fēng)板的距離完全相等，解決了側(cè)吹風(fēng)冷卻強(qiáng)度不均勻，出風(fēng)口冷卻強(qiáng)度高于遠(yuǎn)離出風(fēng)口處而造成同一截面內(nèi)溫度不均勻的問題，保證了單絲纖度、結(jié)晶度與取向度的均勻性，提高了纖維的拉伸性能，降低了強(qiáng)力和伸長不勻率。

4.3 蒸汽噴射對紡絲的影響

蒸汽會在噴絲板表面形成霧狀隔離層，隔離層將空氣中的氧氣與噴絲板隔開，避免噴絲板表面析出的單體在高溫下氧化交聯(lián)，可延長清板周期，降低斷頭率。絲束剛出噴絲板時，溫度較高極易氧化，氧化會造成線性的分子鏈變成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)不利于牽伸，在顯微鏡下會看到?jīng)]有蒸汽噴射時，纖維表面有氧化斑，纖維的顏色變深。

4.4 紡絲甬道內(nèi)加濕

因為水是PA6的塑化劑，隨著聚合物吸濕，玻璃化溫度會降低。油輪接觸絲條的時間短，纖維吸濕不勻，在紡絲甬道內(nèi)加濕，纖維吸濕時間長，提高了纖維吸濕的均勻性，又起到了對絲束的冷卻作用。用該方法生產(chǎn)的絲織布纖維各項指標(biāo)均勻，布面平整。

4.5 卷繞張力

卷繞力張力過大會造成纖維互粘連，退繞困難。卷繞張力過小會使卷裝的成形不良。通常，卷繞張力控制在0.13～0.15cN/dtex。

4.6 卷繞交叉角

卷繞角通常為5°左右，卷繞角偏小，絲束卷繞過程中拐點趨于平緩。當(dāng)張力偏大時，易出現(xiàn)絲餅變窄的現(xiàn)象；當(dāng)張力偏小時，易出現(xiàn)塌邊現(xiàn)象。卷繞角偏大，橫動頻率加快，即在同圈數(shù)的情況下，絲運行到端面的次數(shù)增多，導(dǎo)致絲端面的厚度高于中部，使絲的卷曲面呈現(xiàn)兩面高、中間低，類似于馬鞍的形狀。由于單絲直徑大，比表面積小，絲與紙管的摩擦力小，當(dāng)卷繞角偏大時，絲束在一個動程中，在紙管上繞的圈數(shù)少，絲與紙管的摩擦不足而滑動松圈。

4.7 接觸壓力

接觸壓力對成型影響較大。接觸壓力過大卷裝硬度大，易出現(xiàn)塌邊、膨凸；接觸壓力小，則易出現(xiàn)松圈絲和蛛網(wǎng)絲。一般初始壓力為0.98～1.76MPa，生產(chǎn)壓力1.18～1.96MPa，切換壓力1.57～2.16MPa。

5 結(jié)論

國產(chǎn)錦綸6FDY分纖母絲設(shè)備運行可靠，工藝軟件合理，設(shè)計先進(jìn)，可以生產(chǎn)出高品質(zhì)的單絲產(chǎn)品。

[1]董紀(jì)震，趙耀明，等.合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M].北京：中國紡織出版社，1996.