一步法錦綸分纖母絲紡絲設(shè)備及工藝探討

1、一步法錦綸分纖母絲紡絲設(shè)備及工藝討論摘要：文章介紹了一步法消費(fèi)錦綸分纖母絲的紡絲設(shè)備及工藝特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了螺桿擠壓機(jī)、熔體管道系統(tǒng)、紡絲組件、冷卻裝置及牽伸卷繞機(jī)的設(shè)備特征。并以消費(fèi)錦綸264 dtex/8 f的分纖母絲為例，討論了錦綸分纖母絲的高速紡絲、牽伸-卷繞-熱定形等工藝特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：錦綸單絲；分纖母絲；一步法中圖分類號(hào)：TQ342+.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：BThe Equipment and Process for One-step Spinning of Nylon Mother YarnAbstract： In this article， the characteristics of

2、the main equipment and process for one-step spinning of nylon mother yarn are introduced， with the characteristics of the screw extruder， melt pipe system， spinning pack， quenching device and draw-winding machine introduced in details. By taking the production of the 264dtex/8f nylon mother yarn for

3、 an example， the features of high-speed spinning， drawing-winding-heatsetting processes are analyzed and discussed.Key words： nylon monofilament； nylon mother yarn； one-step method錦綸單絲作為錦綸差異化系列產(chǎn)品中的一種，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于女性內(nèi)衣、紋胸、超薄面料、閃光面料、服裝服飾、三明治網(wǎng)布鞋材、絲網(wǎng)印刷、織帶等方面。目前，用于消費(fèi)錦綸單絲的消費(fèi)工藝道路有一步法和二步法之分。二步法消費(fèi)錦綸單絲的紡絲速度和單機(jī)產(chǎn)量低，

4、特別是UDY母絲可存放周期短，對(duì)平衡、存放環(huán)境的溫濕度要求高。另外，由于消費(fèi)道路長(zhǎng)，錦綸單絲產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性較差，整體消費(fèi)效率低、運(yùn)行本錢(qián)高。本文將介紹一步法消費(fèi)錦綸分纖母絲的紡絲牽伸設(shè)備。在同一臺(tái)機(jī)器上先后完成紡絲成形、初生纖維牽伸取向、纖維熱定形和卷繞等工藝流程，再卷繞成絲餅得到分纖母絲，最后經(jīng)過(guò)分絲機(jī)分纖后得到錦綸單絲。采用這種消費(fèi)錦綸分纖母絲的工藝道路，不僅流程短、消費(fèi)效率高、能耗低、設(shè)備占地面積小，而且消費(fèi)工藝過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較二步法有較大進(jìn)步。1 工藝流程及主要設(shè)備1.1 工藝流程PA6切片 熔融擠出 紡絲成形 單體抽吸 側(cè)吹冷卻 上油 牽伸 熱定形 卷繞 分纖母絲分纖

5、 錦綸單絲。1.3 熔體管道系統(tǒng)由于錦綸在熔體管道內(nèi)容易熱降解和再聚合，因此在選擇合理的熔體流速前提下，應(yīng)盡量減小管道內(nèi)徑、減短管程，縮短熔體在管道內(nèi)的停留時(shí)間，并且可以準(zhǔn)確控制熔體溫度。溫度過(guò)高會(huì)加劇聚合物熱降解，溫度過(guò)低會(huì)使熔體粘度過(guò)高，熔體擠出脹大現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)“熔體破裂現(xiàn)象?；阱\綸熔體的特性，應(yīng)考慮熔體在管道輸送中因摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生的溫升，溫升計(jì)算公式為：根據(jù)公式計(jì)算可得，熔體在熔體管道內(nèi)的溫升約為5.1，故熔體管道采用從擠出頭直通到紡絲箱入口的方式，并且采用電加熱形式伴熱保溫，可單獨(dú)調(diào)節(jié)熔體管道的溫度，以得到適宜的熔體溫度。1.4 紡絲組件由于錦綸單絲較粗，一般為15 30 D，

6、不易冷卻，冷卻過(guò)程的均勻性直接影響纖維的大分子構(gòu)造，最終決定了纖維的質(zhì)量和品質(zhì)。噴絲板微孔的圓形排布，使得靠近冷卻裝置的一側(cè)和遠(yuǎn)離冷卻裝置的一側(cè)存在差異，導(dǎo)致冷卻條件不一致，冷卻過(guò)程不均勻，初生纖維均勻性不好，后道工序中容易斷頭。采用噴絲孔在板體上呈“一字型排列的形式圖 1，并與冷卻裝置的吹風(fēng)方向垂直，各微孔與冷卻裝置間隔 相等，確保了纖維冷卻條件的一樣性和冷卻過(guò)程的均勻性，進(jìn)步了初生纖維大分子構(gòu)造的統(tǒng)一性，從而有利于纖維后續(xù)的牽伸卷繞，最終進(jìn)步單絲的品質(zhì)。1.5 絲束冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于紡制錦綸分纖母絲至關(guān)重要。因?yàn)殄\綸單絲比較粗，不易冷卻。假設(shè)采用降低側(cè)吹風(fēng)風(fēng)溫、增大風(fēng)速的方式來(lái)冷卻

7、，那么會(huì)產(chǎn)生皮芯構(gòu)造，一般皮層較為嚴(yán)密，取向度較高而結(jié)晶度較低；芯層那么反之，取向度較低而結(jié)晶度較高，不利于后續(xù)牽伸卷繞。故需要通過(guò)適當(dāng)增加冷卻區(qū)域的長(zhǎng)度來(lái)解決冷卻問(wèn)題。假設(shè)絲束從噴絲板到凝固點(diǎn)之間直徑按指數(shù)遞減，絲束的速度按相應(yīng)的規(guī)律增加，可按下式確定冷卻區(qū)的長(zhǎng)度Ls：1.6 牽伸卷繞系統(tǒng)對(duì)于紡制錦綸分纖母絲，通常采用 3 對(duì)速度、溫度不同的熱輥進(jìn)展?fàn)可旌蜔岫ㄐ危渑帕蟹绞饺鐖D 2 所示。通過(guò)調(diào)整不同的速度、牽伸比及溫度可以得到不同強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和收縮率的絲束。根據(jù)錦綸分纖母絲紡絲特點(diǎn)，其第一對(duì)喂入輥的紡絲速度相應(yīng)是滌綸分纖母絲卷繞速度的 3 4 倍，故其外表采用鍍毛面鉻，Ra = 0.4 0

8、.7 m滌綸Ra= 0.05 0.1 m，以消除絲束與牽伸輥外表的鏡面吸附現(xiàn)象，起到穩(wěn)定拉伸點(diǎn)的作用；第二對(duì)熱輥外表采用鍍陶瓷處理，Ra = 0.6 0.8 m，增加輥的耐磨性；第三對(duì)熱輥外表鍍毛面鉻，Ra = 1.6 1.8 m，既減小了絲束與輥的摩擦，又防止了“鏡面吸附現(xiàn)象，降低卷取張力。紡制有特殊要求的產(chǎn)品時(shí)，可采用具有雙段、不同外表粗糙度的喂入輥和熱牽伸輥。2 工藝特點(diǎn)2.1 紡絲工藝紡絲系統(tǒng)采用北京中麗制機(jī)工程技術(shù)提供的錦綸分纖母絲紡絲機(jī)。所用錦綸切片的主要指標(biāo)如表 1 所示。錦綸分纖母絲的消費(fèi)一般采用高壓紡絲，通過(guò)增加紡絲箱體內(nèi)熔體分配管的管壁厚度，設(shè)計(jì)了適宜高壓紡絲的紡絲箱體，進(jìn)

9、步了熔體的輸送壓力，改善了熔體的流動(dòng)性，同時(shí)各級(jí)熔體管道等長(zhǎng)設(shè)計(jì)保證熔體以相等的滯留時(shí)間輸送到每一個(gè)紡絲組件。并采用圓形下裝式高壓自封組件，保證了組件耐高壓不泄漏。錦綸分纖母絲的單絲纖度比較粗，不易冷卻凝固，通過(guò)增加側(cè)吹風(fēng)裝置的有效吹風(fēng)高度，加長(zhǎng)甬道的長(zhǎng)度可滿足工藝要求。為減少熔體的降解，采用低溫紡絲工藝，詳細(xì)工藝參數(shù)如表 2 所示。2.2 牽伸-卷繞工藝牽伸-卷繞系統(tǒng)采用北京中麗制機(jī)工程技術(shù)提供的錦綸全牽伸絲卷牽結(jié)合機(jī)。上油裝置采用兩道油輪上油，以保證纖維絲束上油充分均勻。第一熱輥的速度即紡絲速度，在卷繞速度不變的條件下，隨著紡絲速度的進(jìn)步，纖維的強(qiáng)力降低，伸長(zhǎng)增加，沸水收縮率降低。牽伸由第

10、一、二、三熱輥的速度來(lái)控制，拉伸比分配及大小將決定拉伸過(guò)程的穩(wěn)定性、纖維強(qiáng)度和均勻性。由錦綸初生纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線得知，錦綸初生纖維的拉伸由預(yù)張力過(guò)程，細(xì)頸拉伸過(guò)程，均勻變細(xì)過(guò)程等 3 部分組成。采用兩級(jí)牽伸，第一級(jí)拉伸在第一、二熱輥之間進(jìn)展不僅完成了細(xì)頸過(guò)程，且使細(xì)頸部分進(jìn)一步變細(xì)，即實(shí)際拉伸比要大于初生纖維固有的自然拉伸比，絲束加熱到玻璃化溫度之上，以減小絲束拉伸應(yīng)力，使得絲束獲得較大的取向度；第二級(jí)拉伸在第二、三熱輥之間進(jìn)展使纖維進(jìn)一步發(fā)生均勻變細(xì)，使絲束處于高取向、高張力、低結(jié)晶的狀態(tài)。第三對(duì)熱輥將絲束充分結(jié)晶和定形，其溫度越高成品纖維的沸水收縮率越低，但溫度偏高會(huì)出現(xiàn)絲條抖動(dòng)，斷頭

11、率增加；假設(shè)溫度偏低，那么會(huì)出現(xiàn)染色不勻的現(xiàn)象。詳細(xì)工藝參數(shù)如表 3 所示。3 產(chǎn)品性能指標(biāo)對(duì)錦綸母絲及分纖后的單絲性能進(jìn)展了分析測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表 4 所示。由表 4 數(shù)據(jù)可知，采用一步法紡制的錦綸母絲，分絲后得到的錦綸單絲性能優(yōu)良，可到達(dá)后續(xù)產(chǎn)業(yè)使用要求。4 結(jié)語(yǔ)通過(guò)選用錦綸專用螺桿擠壓機(jī)，改進(jìn)熔體管道和伴熱管的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)適宜錦綸分纖母絲的絲束冷卻系統(tǒng)，采用兩級(jí)牽伸的卷牽系統(tǒng)，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚄l件，即可實(shí)現(xiàn)一步法錦綸分纖母絲的消費(fèi)。采用一步法錦綸分纖母絲紡絲設(shè)備消費(fèi)母絲，經(jīng)分絲機(jī)分纖成單絲的工藝道路和整套裝備，在設(shè)備投資上可以省去二步法中牽伸機(jī)的投入，投資費(fèi)用節(jié)省30%左右，廠房占地面積也減少近1/3，具有高技術(shù)、高效益、高附加值的特點(diǎn)，全國(guó)產(chǎn)化的紡絲、牽伸卷繞設(shè)備，造價(jià)本錢(qián)低，高效、節(jié)能，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。參考文獻(xiàn)