國(guó)產(chǎn)聚酰胺56工業(yè)絲紡牽聯(lián)合機(jī)的探究

徐凱

摘要：通過對(duì)國(guó)產(chǎn)聚酰胺56工業(yè)絲紡牽聯(lián)合機(jī)裝備及技術(shù)的開發(fā)，介紹了國(guó)產(chǎn)聚酰胺56工業(yè)絲紡牽聯(lián)合機(jī)的設(shè)備特點(diǎn)和參數(shù)。重點(diǎn)對(duì)聚酰胺56工業(yè)絲裝備研制所開發(fā)的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了論述。該裝置及工藝具有技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，為市場(chǎng)提供了一種新型產(chǎn)品，滿足了綠色環(huán)保低碳的要求。

Abstract： Through the development of the equipment and technology of domestic polyamide 56 industrial yarn spin & drawing machine， the equipment characteristics and parameters of domestic polyamide 56 industrial yarn spin & drawing machine are introduced. The technical points of the development of polyamide 56 industrial yarn equipment are discussed. The device and the process have advanced technology， high production efficiency and low production cost， and provide a new product for the market， meeting the requirements of green environmental protection and low carbon.

關(guān)鍵詞：聚酰胺56;工業(yè)絲;紡牽聯(lián)合機(jī)

Key words： polyamide 56;industrial yarn;spin & drawing machine

中圖分類號(hào)：TQ340.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）24-0122-04

0? 引言

聚酰胺56 是一種新型生物基合成材料，合成聚酰胺56 的 1，5-戊二胺可通過生物工程由賴氨酸轉(zhuǎn)化而來，這種新方法生產(chǎn)的聚酰胺56相對(duì)于傳統(tǒng)的石油原料生產(chǎn)的聚酰胺6（66）等，在性能，環(huán)保，成本等方面更具競(jìng)爭(zhēng)力。隨著差別化纖維和環(huán)保產(chǎn)業(yè)需求的迅速增加，生物質(zhì)聚酰胺纖維市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)，所以聚酰胺 56 纖維的工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)綠色化纖領(lǐng)域和新材料領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。聚酰胺56纖維具有高干濕強(qiáng)度和耐腐蝕性及阻燃性，因此是制造工業(yè)絲的理想材料，并已在相關(guān)的行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

本公司作為國(guó)際化化纖設(shè)備制造企業(yè)，根據(jù)用戶及市場(chǎng)的需求，開發(fā)出新型聚酰胺56工業(yè)絲紡牽聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)。采用熔融紡絲機(jī)和多極牽伸定型裝置和精密卷繞進(jìn)行紡絲和熱牽伸，通過實(shí)驗(yàn)探索并確定紡絲溫度、紡絲速度、熱牽伸溫度、熱牽伸倍數(shù)等關(guān)鍵紡絲工藝參數(shù)，全面系統(tǒng)地研究了聚酰胺56工業(yè)絲的紡絲生產(chǎn)工藝技術(shù)。

1? 國(guó)產(chǎn)聚酰胺56工業(yè)絲紡牽聯(lián)合機(jī)工藝流程和設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

1.1 工藝流程

干切片→紡絲料倉(cāng)→（帶氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置）熔融擠壓→熔體輸送→計(jì)量紡絲+緩冷器→單體抽吸→吹風(fēng)冷卻→上油→喂入輥→多輥牽伸及定型→網(wǎng)絡(luò)→高速卷取→成品FDY絲筒。

1.2 干燥切片

1.2.1 原料

聚酰胺56的切片是由上海某公司提供。由己二酸和1，5-戊二胺合成。分子量：19000，聚酰胺56 密度1.15g/cm。

1.2.2 干燥要求

聚酰胺56切片在紡絲過程中對(duì)含水有要求，切片在干燥時(shí)溫度設(shè)置為116℃，干燥后的切片含水量控制在30ppm以下。

干燥的工藝數(shù)據(jù)如表1。

1.3 設(shè)備技術(shù)要點(diǎn)

1.3.1 設(shè)備總體布置圖（圖1所示）

1.3.2 紡牽聯(lián)合機(jī)總體技術(shù)規(guī)格（表2）

1.4 設(shè)備型式及技術(shù)特點(diǎn)

1.4.1 螺桿擠壓機(jī)

螺桿擠壓機(jī)（圖2、圖3）所示是紡聚酰胺56的關(guān)鍵部件之一。采用雙螺紋的螺桿來進(jìn)行聚酰胺56的紡絲加工，其優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的輸送切片能力、熔融能力和熔體計(jì)量性，雙螺紋式螺桿在擠出熔體時(shí)混合能力方面要強(qiáng)于普通螺桿，如圖4所示。

螺桿、螺套一般采用特殊要求的氮化鋼。因?yàn)榫埘０?6熔體具有一定的腐蝕性，螺桿、螺套采用XE-雙層金屬離心澆鑄和噴涂，螺桿采用頂牙噴焊技術(shù)進(jìn)行表面處理。

1.4.2 模塊式紡絲箱體

紡絲箱由重油加熱保溫，在熔體管路上設(shè)置溫度傳感器。在紡絲箱體的一段設(shè)置一個(gè)壓力傳感器，用來反饋紡絲組件內(nèi)的壓力。紡絲箱外部罩有保溫箱體，兩個(gè)箱體之間的空隙由絕熱材料作填充。

紡絲箱所屬Ⅰ類低壓容器，介質(zhì)為重油。箱體由多個(gè)模塊組成，可根據(jù)需要定期拆卸，箱體配熔體管路分配系統(tǒng)，保證聚酰胺56熔體進(jìn)入紡絲箱到出噴絲頭這段路徑等長(zhǎng)，聚酰胺56熔體在熔體管內(nèi)的停留時(shí)間相同。（圖5）

1.4.3 緩冷器及單體抽吸

由于聚酰胺56為生物發(fā)酵的聚合物，紡絲過程中會(huì)降解而產(chǎn)生少量單體，單體積累多了會(huì)粘結(jié)在板面上，堵塞噴絲頭，擠出的熔體細(xì)流易斷頭且造成環(huán)境和生產(chǎn)車間的污染。因此在板面下方設(shè)置了噴蒸汽裝置，噴入110°過熱蒸汽與其產(chǎn)生的單體混合相溶，再被單體回收裝置吸走，使板面的保持干凈，如圖6所示。既可以將單體被抽吸裝置吸走，清潔板面，延長(zhǎng)噴絲板使用周期，又可以延緩從噴絲孔剛噴出的熔體細(xì)流不要過快驟冷，減少斷頭率。

1.4.4 紡絲組件（如圖7所示）

選用杯形下裝式紡絲組件，特點(diǎn)是避免的煙囪效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝，傳熱均勻，特有的自緊密封和線密封保證組件無滲漏。

1.4.5 冷卻吹風(fēng)裝置

冷卻吹風(fēng)裝置能提供帶有一定風(fēng)壓的清潔冷卻風(fēng)，每個(gè)冷卻吹風(fēng)室的風(fēng)量都可自動(dòng)調(diào)節(jié)。風(fēng)量的分布在縱向可以分成多級(jí)區(qū)域，孔徑從？準(zhǔn)0.04到？準(zhǔn)1.7，風(fēng)速不勻率≤6%，位與位風(fēng)速不勻率≤5%，側(cè)吹風(fēng)有效高度1750mm。

1.4.6 組合式牽伸卷繞機(jī)

組合式牽伸卷繞機(jī)由承載機(jī)架、上油系統(tǒng)、切吸絲器、預(yù)網(wǎng)絡(luò)器、分絲器、冷牽伸輥與分絲輥、熱牽伸輥與分絲輥、導(dǎo)盤、網(wǎng)絡(luò)器、斷絲探測(cè)器、全自動(dòng)卷繞機(jī)等組成。牽伸熱輥的排布是模塊式組合分布的結(jié)構(gòu)，根據(jù)紡絲品種的不同，熱輥的排布組合順序會(huì)有所變化。紡聚酰胺56工業(yè)絲時(shí)用一組導(dǎo)絲喂入輥加兩組單熱輥分絲輥再加兩組成對(duì)的熱輥組成，這種分絲輥和熱輥的組合形式，可以使絲束的強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)和干熱收縮等重要指標(biāo)大幅提高。喂入輥起到握持絲束的作用，便于第一組熱輥與第二組熱輥之間的拉伸不打滑，同時(shí)也有利于四組熱輥之間的紡絲工藝調(diào)節(jié)。對(duì)于工業(yè)絲多頭紡，可采用四組熱牽伸輥和分絲輥的不同搭配，來適應(yīng)紡不同品種的纖維，同時(shí)還要根據(jù)紡絲的品種來選定不同的速度、溫度進(jìn)行牽伸和熱定型。如圖8。

熱牽伸輥采用多段控溫，電感應(yīng)汽相加熱。輥的表面溫度為45～250℃，精度控制在±1℃。通過設(shè)置不同的紡絲和牽伸的工藝參數(shù)，如改變紡絲箱體的溫度、熱輥的溫度，熱輥的速度、或熱輥的牽伸比就可以得到不同強(qiáng)度、干熱收縮、斷裂伸長(zhǎng)的絲束。多頭紡適紡纖度在210～2100dtex的絲，絲束經(jīng)側(cè)吹風(fēng)內(nèi)的油嘴上油后，通過甬道，再次進(jìn)入上油系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)網(wǎng)絡(luò)器勻油后，被牽引到喂入輥。絲束經(jīng)過喂入輥被牽引到第一組熱輥，第一組熱輥出來后被牽引到第二組熱輥，絲束逐級(jí)被牽引到第四組熱輥。調(diào)節(jié)各級(jí)熱輥之間的速度比就可以達(dá)到調(diào)節(jié)拉伸比的效果。絲束最后經(jīng)過導(dǎo)絲盤的導(dǎo)向，此處導(dǎo)絲盤的作用是既能控制一定的卷繞張力還能控制松弛的時(shí)間。在卷繞機(jī)的上方配有網(wǎng)絡(luò)器，在網(wǎng)絡(luò)噴嘴中通入干燥的熱空氣，使絲束產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并熱定型。定型后的絲經(jīng)過斷絲探測(cè)器進(jìn)入卷繞機(jī)。絲束在卷繞機(jī)的筒管上卷繞成型，落筒后經(jīng)檢驗(yàn)、分級(jí)和包裝，得到聚酰胺56絲餅成品。

牽伸卷繞機(jī)上的部件如表3。

1.4.7 全自動(dòng)高速卷繞頭

聚酰胺56采用最新開發(fā)的i-BWA40T-1200/8型全自動(dòng)高速卷繞機(jī)，卷繞機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度2600-3600m/min，錠長(zhǎng)1200mm，滿卷時(shí)直徑Φ400mm。采用安川變頻器，高精密卷繞系統(tǒng)和新研制的主動(dòng)摩擦輥，可有效防止疊絲，卷繞絲餅切換的成功率有很大提高，退繞性能也有所優(yōu)化。氣缸的升降動(dòng)作，是由接觸壓力的穩(wěn)定性決定的，我們?yōu)榇瞬捎昧薙MC的新型膜片式結(jié)構(gòu)氣缸。

2? 生產(chǎn)工藝參數(shù)

生產(chǎn)的典型品種為267dtex/72f時(shí)，紡絲牽伸的工藝數(shù)據(jù)，如表4所示。

3? 結(jié)果

①我們所開發(fā)的裝備能夠滿足用戶后道要求，在紡絲箱體內(nèi)溫度和壓力相同且熱輥表面溫度相同的情況下，隨著牽伸倍數(shù)的增加，拉伸后的聚酰胺56絲束的力學(xué)性能也會(huì)增強(qiáng)，如模量和強(qiáng)度的增加，斷裂伸長(zhǎng)率的降低。經(jīng)實(shí)測(cè)聚酰胺56長(zhǎng)絲的指標(biāo)參數(shù)表明，其力學(xué)性能與聚酰胺6（66）纖維相比僅有略小差異。聚酰胺56是由天然材料中提煉出的，經(jīng)過生物發(fā)酵聚合而成的產(chǎn)品，降解后不污染環(huán)境，且可回收再利用。因此可替代傳統(tǒng)聚酰胺6（66），從而減少對(duì)原油的依賴。②從生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)聚酰胺56工業(yè)絲產(chǎn)品吸濕性，抗菌性，阻燃性較好。

4? 結(jié)論

聚酰胺56工業(yè)絲紡絲成套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化與紡絲工藝的研發(fā)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)生物發(fā)酵聚酰胺56工業(yè)絲紡絲領(lǐng)域的空白，已達(dá)到了國(guó)際同類紡牽聯(lián)合設(shè)備的先進(jìn)水平，該設(shè)備運(yùn)行靈活，應(yīng)變能力大，生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，并且設(shè)備運(yùn)行效率高、節(jié)能環(huán)保，造價(jià)成本較低。提高了國(guó)內(nèi)化纖紡絲工業(yè)的國(guó)際水平。

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