尼龍66工業絲國產化設備的研制及相關工藝探討

北京中麗制機工程技術有限公司 張明成／文

尼龍66工業絲國產化設備的研制及相關工藝探討

北京中麗制機工程技術有限公司 張明成／文

根據尼龍66的特性，研制出適合生產尼龍66工業絲的國產化設備，論述了設備特點及相關工藝條件。

尼龍66 工業絲 國產設備

1 前言

生產尼龍66工業絲有連續縮聚直接紡絲和固相縮聚間接紡絲兩種途徑，對于小規模生產通常采用固相縮聚間接紡絲的方法，其特點是可以根據市場需求靈活調整產品的品種和產量。尼龍66的分子呈立體對稱結構，分子之間形成氫鍵和取得結晶的能力較強，容易熱降解和三維結構化，發生熱分解時，首先表現為主鏈開裂引起分子量、熔體黏度降低；進一步降解時，由三維結構化引起熔體黏度上升而最終變成凝膠，成為不熔物，因此熔體管路和紡絲箱拆卸方便尤其重要。

2 紡絲設備

2.1 設備參數（見表1）

表1 主要設備參數

2.2 設備示意圖（見圖1）

1料倉；2擠出機；3計量泵電機；4熔體管道；5計量泵；6紡絲箱；7保溫箱；8噴絲板；9單體抽吸；10側吹風；11甬道；12上油裝置；13預網絡器；14分絲輥；15喂入輥；16第四牽伸輥；17第三牽伸輥；18終網絡器；19第二牽伸輥；20第一牽伸輥；21卷繞頭

圖1 設備示意圖

2.3 設備設計要求

2.3.1 熔體管路及紡絲箱

熔體剪切速率的變化可改變其流動黏度，剪切速率增大其流動黏度變低，尼龍66熔體在管道輸送過程中，其分子量繼續增加，特性黏度變大，熔體剪切熱與其剪切速率和特性黏度有關，剪切速率和特性黏度增加，剪切熱變大，尼龍66黏度對溫度變化很敏感，為了保證熔體輸送過程中，黏度和溫度均勻，各級熔體管道的剪切速率需按照熔體特性黏度的變化相應逐步降低。由于尼龍66的特性，當意外停電或操作不當時，熔體極易堵塞熔體管路或紡絲箱體，因此必須將其設計為可拆式，以便管路或箱體堵塞時，將其拆開煅燒。

2.3.2 上油方式

上油分為乳液上油和原油上油兩種方式，乳液黏度低可采用油輪或油嘴上油，油輪上油均勻性好于油嘴上油；原油黏度高可采用油唇或油嘴上油，

油唇上油均勻性好于油嘴上油；油嘴既可以用于乳液上油又可以用于原油上油。本設計采用了單油輪與單油唇可以互換的兩個系統，用于方便客戶使用不同的紡絲油劑。

3 生產工藝

3.1 原料

尼龍66切片：英威達（invista）生產，切片特性黏度2.2；紡絲油劑：松本（Matsumoto）N627（乳液型），松本（Matsumoto）N353（原油型）。

3.2 生產流程

尼龍66切片（特性黏度2.,2）→開袋→篩選→增粘→干切片料倉（特性黏度3.2）→氮氣保護→螺桿擠壓機→熔體分配→靜態混合器→計量泵→噴絲頭→緩冷器→蒸汽保護→單體抽吸→側吹風→甬道→油唇上油或油輪上油→預網絡→FR→GR1→GR2→GR3→GR4→終網絡→卷繞機

3.3 主要工藝參數（見表2）

表2 主要工藝參數

3.4 尼龍66工業絲物理指標（見表3）

(2)由于季節、作物類型、氣象條件、土壤類型等不同，農作物對土壤水分的需求以及抗旱性能不同，按土壤墑情評估旱情狀況的旱情等級標準各異，因此，應進一步根據優勢作物種類、作物生育期、土壤質地、土層深度以及氣溫等調整旱情分級標準來確定旱情等級。黑龍江省旱情遙感監測系統具有按侯、旬生產旱情監測產品的能力，監測結果可靠，平均精度達到87.21%，可以滿足區域旱情監測的要求，是旱情監測與抗旱決策服務的有效平臺。

表3 尼龍66工業絲性能指標

4 結果與討論

4.1 紡絲工藝

在惰性氣體氛圍中，尼龍-66可以在300℃保持短時間的穩定性，但時間長后就會分解，產生氨和二氧化碳等。在無氧的條件下，其分解產物為氰基(-CN)和乙烯基(-CH=CH2)，熔體的流動黏度對紡絲溫度有強烈的依賴性，適當提高熔體溫度，有利于得到均勻的熔體，改善熔體細流的可紡性，在高黏度的尼龍-66工業絲生產中，紡絲溫度通常設定為290℃～310℃。

4.2 牽伸工藝

乳液上油中的水通過改變尼龍66大分子內部的排列結構，從而引起其玻璃化溫度的變化，尼龍66吸水后玻璃化溫度降低，水在大分子中起塑化作用，尼龍66吸水是分步進行的如圖2，首先以1的方式形成緊密結合，然后以2的方式形成松散結合，最后以3的方式通過氫鍵堆積。

圖2 尼龍66分步吸水機理

FR同GR1之間的速度差對絲條起張緊作用，通常為1.05～1.1倍； GR1的作用是將絲條加熱到玻璃化溫度，上油方式的不同其溫度也不同，原油上油時，GR1為65℃～75℃，乳液上油時，GR1為55℃～60℃；GR2與GR1之間進行第一步拉伸，目的是使大分子鏈沿著拉伸方向定向排列，通常拉伸比為3～3.5倍；GR3與 GR2之間進行第二步拉伸，目的是使大分子進一步取向，由于尼龍66大分子間氫鍵破壞了其拉伸性能，需將絲條加熱到130℃以上時氫鍵才會減弱或消失，GR2的溫度通常設定為

165℃～195℃，GR3與 GR2拉伸比為1.4～1.6倍；GR3的作用是使高度取向的大分子結晶，尼龍-66的晶形有α型和β型二種形態，在常溫下為三斜晶形，在165℃以上為六方晶形，在230℃時結晶最快，GR3的溫度通常設定為200℃～225℃，GR4的作用是對絲條進行定型，其速度與卷繞速度相近，溫度通常為190℃左右。

卷繞力張力過大，會造成紙管變形，絲餅無法從卷繞機中退出。卷繞張力過小，絲條在熱輥上游動，容易產生并絲斷頭， 通常卷繞張力控制在0.2～0.3cn/ dtex 。

4.4 側吹風溫濕度

尼龍66工業絲生產中，采用側吹風對高溫絲條進行冷卻固化，絲條需迅速冷卻到玻璃化溫度以下，才能減少結晶的形成從而得到具有良好拉伸性能的未拉伸絲，否則會造成拉伸時毛絲、斷頭增加，廢絲率升高。通?？刂苽却碉L溫度19℃±1℃，相對濕度75 %±5% ，風速0.4 m／s～0.8 m／s。

4.5 紡絲間溫濕度

尼龍66由于大分子鏈中的酰胺基是較強的極性基團，具有親水性，尼龍66有較好的吸濕性。纖維吸濕可以消除絲束的靜電，減少絲束的抖動，有利于纖維成形的均勻性和穩定性。通?？刂萍徑z間溫度23℃～ 25℃，相對濕度56% ～60%。

4.6 卷繞間溫濕度

卷繞間溫度對尼龍66工業絲可紡性有較大的影響，卷繞間環境過高，會引起毛絲、斷頭、廢絲率升高。通常控制卷繞間溫度18 ℃～ 19℃，相對濕度60 %±5%。

4.7 蒸汽噴射

蒸汽會在噴絲板表面形成霧狀隔離層，隔離層把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。

5 結論

國產化設備成功紡制了930dtex/140f尼龍66工業絲，運行可靠，工藝軟件合理，設計先進可以生產出高品質的尼龍66工業絲產品。

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