雙腔組件應用于錦綸6三葉有光HOY生產工藝的探討

王開仕

摘 要：采用新型24頭紡絲工藝設備和雙腔圓形組件生產三葉有光HOY，以64 dtex/18f為例研究了三葉有光HOY的紡絲工藝參數，分析了紡絲溫度、冷卻條件、組件內配比、噴絲頭拉伸倍數等因素對生產的影響。結果表明：雙腔組件因結構特殊，對工藝要求更苛刻；生產中選擇紡絲溫度范圍在252～260 ℃，側吹風溫度為20 ℃，風速為0.45 m/s，紡絲張力和卷繞張力范圍分別控制在9～10 cN和17～18 cN，卷繞速度為4 790 m/min，可生產出品質優良的錦綸6纖維。

關鍵詞：錦綸長絲；24頭紡絲設備；雙腔組件；紡絲工藝

中圖分類號：TQ342.11

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2018）02-0053-04

Discussion on Production Process of PA6 TrilobalBright HOY Filament Using Double-cavity Assembly

WANG Kaishi

（Beijing Sanlian Hope Shin-gosen Technical Service Co.， Ltd.， Beijing 100102， China）

Abstract：Trilobal bright HOY filaments were produced by 24-headspinning equipment and double-cavity round assembly. 64 dtex/18f was taken for example to study the parameters of spinning technology of trilobal bright HOY filaments. Besides， the effects of spinning temperature， cooling conditions， pack component ratio， jet stretch ratio on production process were studied. The results show that double-cavity assembly has more rigorous technical requirements due to its special structure. High-quality Nylon 6 fiber can be produced under the following conditions： spinning temperature 252 ℃—260 ℃， quench air temperature 20 ℃， air speed 0.45 m/s， spinning tension and winding tension 9～10 cN and 17～18 cN， respectively， winding speed 4790 m/min.

Key words：Nylon filament； 24-headspinning equipment； double-cavity assembly； spinning process

近年來中國錦綸項目的建設數量及規模一直保持著高速增長的態勢，從2004年至2014年，中國錦綸產量占全球市場份額從16.7%增長至的58.2%，是目前最大的錦綸生產國[1]。隨著人們生活水平的日益提高，錦綸纖維的需求量仍將有可觀的增長。但需要指出的是，伴隨著錦綸行業的不斷發展壯大，企業的投資規模和數量迅速攀升，產量不斷擴大，日益突顯出來的是企業竟爭壓力的增大；同時企業的征地和用人成本不降反升，使得企業的生產消耗和資金壓力越來越大；如何進一步降低成本，減少消耗，提高產量，使企業在市場中具有更強的競爭力，就顯得至關重要。傳統的錦綸民用長絲主要以10頭、12頭、16頭紡絲工藝為主[2]，組件形式多為圓形杯式組件，這種形式設備占用空間大，車間利用率低，同時產能又受到了限制，已不能適應化纖企業未來發展的需求。在傳統工藝的基礎上，公司采用雙內腔圓形組件結合新型24頭紡絲工藝技術，完成了國內第一條24頭紡絲生產線，不僅降低了企業的投資成本，提高了產品產量，同時達到了優化產業結構的目的，促進錦綸行業向小位距、多頭紡、高產量、減消耗、降成本的新要求邁進。

本文通過對64 dtex/18f三葉有光HOY長絲生產中出現的問題進行分析，對比開車工藝調整前后的參數，探索了新型24頭紡絲工藝和雙腔圓形組件合適的紡絲溫度、冷卻條件、組件內配比、噴絲板拉伸倍數等工藝條件。

1 紡絲原料及設備

1.1 原料

切片：錦江科技有限公司PA6切片，含水率≤0.06%，相對黏度2.47±0.03，TiO2含量為0。

油劑：德國科林6352 C3，有效成分約95%。

1.2 主要設備及測試儀器

紡絲設備（北京三聯虹普新合纖技術服務股份有限公司，含雙腔組件），ATi-Ⅱ615R/12型卷繞頭（日本TMT公司），E400C條干儀（蘇州長風公司），YG023B-Ⅲ強力機（常州紡織儀器廠）。

1.3 生產工藝流程

2 結果與討論

2.1 紡絲及卷繞工藝

借鑒傳統單腔組件的工藝參數，初次開車時的紡絲及卷繞工藝見表1。

生產線開車后，出現了生頭困難，生產斷頭多，產品條干不均勻等現象，因此對紡絲溫度、組件配比、油劑、紡絲速度等進行了工藝調整，調整前后的參數見表2。

2.2 產品質量技術指標

調整后的成品絲物理指標如表3。

2.3 討論

2.3.1 紡絲溫度

紡絲溫度直接影響切片熔融的均勻性和紡絲質量。有文獻報道[3]，有光切片因不含TiO2等添加劑，熔體在毛細管道中易產生滑移，造成不穩定流動，因此可通過適當提高熔體溫度來加強混煉效果，但是提高溫度又易使聚合物的熱分解加劇[4]，造成相對分子質量降低和出現氣泡絲，使紡絲困難，因此選擇合適的溫度對紡絲質量有很大的影響。表4列出了不同種類切片熔融溫度的對比。

從表4中可以看出，有光切片與半光切片的紡絲溫度差別不大，略高于全消光切片，這是因為半消光切片的TiO2含量一般較低（0.1%～0.3%），對熔體的增塑作用有限；而全消光切片的TiO2含量一般在1.8%～2.5%之間，因此熔融溫度可以低一點。但需要指出的是，不同廠家生產的切片質量不一，粘度不同，紡絲溫度的選擇也會有所不同。

根據生產經驗，有光切片的紡絲溫度一般比全消光切片略高。在紡64 dtex/18f產品時，一開始選擇的紡絲溫度較低，其混煉效果不佳，在提高紡絲溫度后，并保證溫度的波動不超過±1 ℃，生產狀況得到了改善，該工藝紡絲滿卷率為92%。

2.3.2 組件濾質

雙腔組件結構如圖1所示，內部由兩個內腔組成，如果過濾介質太細，會導致組件壓力急劇升高，易引起組件漏漿，形成黑絲甚至斷頭，從而影響組件的使用壽命[5]。開始時金屬砂配比因含有60～80目細砂，組件上機壓力過高，達到18 MPa，換板頻率過快；因此，調整為全部采用相對較粗的45～60目金屬砂，同時在噴絲板與金屬砂之間安裝了包邊濾網，增加了20μ無紡布，以提高過濾效果；組件上機壓力在15 MPa左右，生產周期為兩個月，生產比較穩定，沒有發生漏漿現象。

2.3.3 噴絲頭拉伸倍數

噴絲頭拉伸倍數對生產穩定性有很大的影響，拉伸倍數過大，易導致單絲斷裂，形成毛絲，過小則易造成牽伸不足，影響染色性能。拉伸倍數的計算公式如式1所示[6]：

R=πd20vρ/4Q（1）

式中：Q為單孔吐出量，g/s；ρ為熔體密度，g/cm3；d0為噴絲板微孔直徑，cm；v為GR1輥速度，cm/s。

根據經驗噴絲頭拉伸倍數一般控制在200～300之間，紡絲品種不同，拉伸倍數會有變化，64 dtex/18f的噴絲頭拉伸倍數為248.45。

2.3.4 側吹風冷卻

由于兩束絲共用一個組件外套，相當于增大了纖維的比表面積，容易導致絲束冷卻過快而影響纖維的質量[7]。因此，在保證生產穩定的前提下，提高了冷卻溫度，略降低了吹風速度；同時，噴絲板采用菱形排列，并且與吹風方向保持30°～60°的夾角，保證絲束之間不會被遮擋，有利于絲束的冷卻均勻，降低紡絲產生中的斷頭情況發生，提高纖維的條干均勻性。

2.3.5 紡絲上油

紡絲上油率及上油的均勻性都會對紡絲張力產生影響，選擇合適的油劑能快速而均勻的分布于每根單纖表面，改善單纖間的張力均一性，增加絲束的抱合力[8]。最初采用竹本公司新研發的6480型油劑，由于此油劑在錦綸HOY生產中應用較少，對其性能還不夠了解，因此生產中毛絲、斷頭情況多發，在后加工時有染色條紋現象；后更換為科林6352 C3油劑，此種油劑具有低摩擦系數，油劑滲透性好，使用后紡絲斷頭情況減少，染色性能得到改善。

另外，紡絲油嘴和導絲器的相對位置也會影響紡程上的張力，進而影響纖維的可紡性和卷繞成形[9]。雙腔組件形式結構比較緊湊難操作，因此將原雙道上油形式改為單道上油，拆除二道上油架，及時對絲路上的張力定期檢查，調整導絲器件的相對位置，觀察導絲器件是否有磨損，特別是對于紡異形纖維更加重要。

2.3.6 紡絲及卷繞張力

錦綸長絲生產中纖維的張力必須控制在合理的范圍，張力不勻直接影響絲餅的外觀質量，還對條干不勻率產生不利的影響。紡絲張力過大，易誘導大分子取向增加，紡絲張力過小，會導致絲束在紡程內抖動過大，易纏輥；而卷繞張力過大，則容易產生毛絲斷頭，絲餅卷裝硬度高，易形成凸肩，嚴重時會導致絲餅無法從錠軸退出，卷繞張力過小，絲餅松散易塌邊[10]。

對于64 dtex/18f三葉有光纖維，在未調整工藝前，紡絲過程中斷頭較多，卷繞絲餅有輕微的凸肩現象。后采用降低GR1輥速，增大GR2輥速的方式，降低紡程中的摩擦阻力，同時保證足夠的牽伸，卷繞張力下降到17～18 cN，解決了凸肩現象，絲餅狀況得到改善。

3 結 語

雙腔組件由于結構緊密，對工藝的要求更加嚴格，為了獲得良好的生產狀況，對64 dtex/18f三葉有光HOY工藝參數進行了選擇和優化，制備出品質優良的錦綸6成品絲，其質量技術指標均達到客戶要求。通過引入雙腔組件和24頭紡工藝，為我國錦綸紡絲行業提供了更加多樣化的生產形式，提高了生產效率，促進企業降低消耗，優化結構，提高企業的競爭力。

參考文獻：

[1] 中國錦綸行業產量快速增長，占據全球市場份額58.2%[EB/OL].（2016-01-14）[2016-08-29].http：//www.bosidata.com/fangzhishichang1601/N51984A37L.html.

[2] 封其都.聚酰胺6紡絲技術的最新進展[J].合成纖維，2012，41（12）：1-5.

[3] 張梅飛.TiO2對消光錦綸6切片及纖維性能的影響[D].杭州：浙江理工大學，2009.

[4] 范培興.錦綸6HOY生產中紡絲溫度的控制[J].化纖與紡織技術，2000（2）：26-28.

[5] 高元慶.紡絲組件漏漿原因分析[J].廣東化纖，2002（4）：45-47.

[6] 任佩君，來可華.滌綸短纖維紡絲組件的使用與異常絲控制[J].合成纖維，2015，44（7）：22-25.

[7] 黎明，高原.44 dtex/36f錦綸6細旦多孔FDY生產工藝[J].化纖與紡織技術，2010，39（4）：1-3.

[8] 嚴冠豪，劉園.紡絲上油系統原理分析及改造[J].設備管理與維修，2014（1）：60-62.

[9] 郭枕.5 000噸/年尼龍紡絲生產車間設計[D].大連：大連工業大學，2014.

[10] 高志毅，冀森彪，胡如偉.紡絲卷繞張力的分析與論述[J].紡織機械，2002（6）：24-26.