錦綸6FDY分纖母絲國產設備的研制及相關工藝探討

張明成（北京中麗制機工程技術有限公司）

1 前言

近年來，隨著世界經濟的發展，人們對錦綸6單絲的需求量增加，由于國內傳統的兩步法產品不僅質量差而且生產成本高，錦綸6單絲越來越不能滿足市場的需求，而一步法生產技術只掌握在少數國家手中。為了滿足市場需求，北京中麗制機工程技術有限公司自主研制開發了錦綸6FDY分纖母絲設備，并對該設備的產能和效率做了大幅提升，達到國際領先水平。利用該設備成功紡制了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，對相關設備及工藝作以介紹。

2 紡絲設備

2.1 設備參數

紡絲位距：1550mm；

絲束數：6頭/位(12塊噴絲板，二合一)；

螺桿擠壓機：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、內置蒸汽噴射和單體抽吸）；

側吹風：高度2500mm；

紡絲甬道：寬度660mm；

上油方式：油輪上油；

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

卷繞機：BWA55T-1380/6。

2.2 設備設計要求

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相近合理，對于錦綸6FDY分纖母絲生產，熔體的剪切速率應控制在10S-1左右。

3 生產工藝

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%（廣東新會美達錦綸有限公司）。

紡絲油劑：竹本—6134。

3.2 生產流程

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

3.3 主要工藝參數

見表1。

表1 主要工藝參數

3.4 錦綸6FDY分纖母絲物理指標

見表2。

表2 PA6錦綸6FDY分纖母絲性能指標

4 結果與討論

4.1 側吹風對紡絲的影響

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，對單絲的質量有重要影響。冷卻風的風速、風溫、風濕三個因素對絲條的冷卻均勻性有較大影響，在風速較低的情況下，冷卻速率減緩、塑性區延長、凝固點下移，而且受絲室外干擾因素增強，絲束在GR1上跳動，并使這種振動傳遞到絲的變形區，造成條干不勻率增加，嚴重時還會造成甬道內并絲。但風速也不易過大，否則會形成湍流，引起絲條飄動。

通?？刂苽却碉L：風溫18℃，風速0.85 m/s。

4.2 噴絲孔排列對紡絲的影響

對于單絲生產，為了冷卻均勻通常采用單圈圓形布孔和單線一字布孔。當噴絲板圓形布孔時，同一塊噴絲板上的絲距側吹風的距離不一致，這樣側吹風對每根絲的冷卻強度不同，出風口的風速高于遠離出風口處，而風溫則低于遠離出風口處，因此出風口冷卻強度高于遠離出風口處，這樣圓形布孔的單絲纖度、結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吹風板的距離完全相等，解決了側吹風冷卻強度不均勻，出風口冷卻強度高于遠離出風口處而造成同一截面內溫度不均勻的問題，保證了單絲纖度、結晶度與取向度的均勻性，提高了纖維的拉伸性能，降低了強力和伸長不勻率。

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，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狀或體型結構不利于牽伸，在顯微鏡下會看到沒有蒸汽噴射時，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。用該方法生產的絲織布纖維各項指標均勻，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。當張力偏大時，易出現絲餅變窄的現象；當張力偏小時，易出現塌邊現象。卷繞角偏大，橫動頻率加快，即在同圈數的情況下，絲運行到端面的次數增多，導致絲端面的厚度高于中部，使絲的卷曲面呈現兩面高、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，當卷繞角偏大時，絲束在一個動程中，在紙管上繞的圈數少，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，易出現塌邊、膨凸；接觸壓力小，則易出現松圈絲和蛛網絲。一般初始壓力為0.98～1.76MPa，生產壓力1.18～1.96MPa，切換壓力1.57～2.16MPa。

5 結論

國產錦綸6FDY分纖母絲設備運行可靠，工藝軟件合理，設計先進，可以生產出高品質的單絲產品。

[1]董紀震，趙耀明，等.合成纖維生產工藝學[M].北京：中國紡織出版社，1996.