尼龙66工业丝国产化设备的研制及相关工艺探讨

北京中丽制机工程技术有限公司 张明成／文

尼龙66工业丝国产化设备的研制及相关工艺探讨

北京中丽制机工程技术有限公司 张明成／文

根据尼龙66的特性，研制出适合生产尼龙66工业丝的国产化设备，论述了设备特点及相关工艺条件。

尼龙66 工业丝 国产设备

1 前言

生产尼龙66工业丝有连续缩聚直接纺丝和固相缩聚间接纺丝两种途径，对于小规模生产通常采用固相缩聚间接纺丝的方法，其特点是可以根据市场需求灵活调整产品的品种和产量。尼龙66的分子呈立体对称结构，分子之间形成氢键和取得结晶的能力较强，容易热降解和三维结构化，发生热分解时，首先表现为主链开裂引起分子量、熔体黏度降低；进一步降解时，由三维结构化引起熔体黏度上升而最终变成凝胶，成为不熔物，因此熔体管路和纺丝箱拆卸方便尤其重要。

2 纺丝设备

2.1 设备参数（见表1）

表1 主要设备参数

2.2 设备示意图（见图1）

1料仓；2挤出机；3计量泵电机；4熔体管道；5计量泵；6纺丝箱；7保温箱；8喷丝板；9单体抽吸；10侧吹风；11甬道；12上油装置；13预网络器；14分丝辊；15喂入辊；16第四牵伸辊；17第三牵伸辊；18终网络器；19第二牵伸辊；20第一牵伸辊；21卷绕头

图1 设备示意图

2.3 设备设计要求

2.3.1 熔体管路及纺丝箱

熔体剪切速率的变化可改变其流动黏度，剪切速率增大其流动黏度变低，尼龙66熔体在管道输送过程中，其分子量继续增加，特性黏度变大，熔体剪切热与其剪切速率和特性黏度有关，剪切速率和特性黏度增加，剪切热变大，尼龙66黏度对温度变化很敏感，为了保证熔体输送过程中，黏度和温度均匀，各级熔体管道的剪切速率需按照熔体特性黏度的变化相应逐步降低。由于尼龙66的特性，当意外停电或操作不当时，熔体极易堵塞熔体管路或纺丝箱体，因此必须将其设计为可拆式，以便管路或箱体堵塞时，将其拆开煅烧。

2.3.2 上油方式

上油分为乳液上油和原油上油两种方式，乳液黏度低可采用油轮或油嘴上油，油轮上油均匀性好于油嘴上油；原油黏度高可采用油唇或油嘴上油，

油唇上油均匀性好于油嘴上油；油嘴既可以用于乳液上油又可以用于原油上油。本设计采用了单油轮与单油唇可以互换的两个系统，用于方便客户使用不同的纺丝油剂。

3 生产工艺

3.1 原料

尼龙66切片：英威达（invista）生产，切片特性黏度2.2；纺丝油剂：松本（Matsumoto）N627（乳液型），松本（Matsumoto）N353（原油型）。

3.2 生产流程

尼龙66切片（特性黏度2.,2）→开袋→筛选→增粘→干切片料仓（特性黏度3.2）→氮气保护→螺杆挤压机→熔体分配→静态混合器→计量泵→喷丝头→缓冷器→蒸汽保护→单体抽吸→侧吹风→甬道→油唇上油或油轮上油→预网络→FR→GR1→GR2→GR3→GR4→终网络→卷绕机

3.3 主要工艺参数（见表2）

表2 主要工艺参数

3.4 尼龙66工业丝物理指标（见表3）

(2)由于季节、作物类型、气象条件、土壤类型等不同，农作物对土壤水分的需求以及抗旱性能不同，按土壤墒情评估旱情状况的旱情等级标准各异，因此，应进一步根据优势作物种类、作物生育期、土壤质地、土层深度以及气温等调整旱情分级标准来确定旱情等级。黑龙江省旱情遥感监测系统具有按侯、旬生产旱情监测产品的能力，监测结果可靠，平均精度达到87.21%，可以满足区域旱情监测的要求，是旱情监测与抗旱决策服务的有效平台。

表3 尼龙66工业丝性能指标

4 结果与讨论

4.1 纺丝工艺

在惰性气体氛围中，尼龙-66可以在300℃保持短时间的稳定性，但时间长后就会分解，产生氨和二氧化碳等。在无氧的条件下，其分解产物为氰基(-CN)和乙烯基(-CH=CH2)，熔体的流动黏度对纺丝温度有强烈的依赖性，适当提高熔体温度，有利于得到均匀的熔体，改善熔体细流的可纺性，在高黏度的尼龙-66工业丝生产中，纺丝温度通常设定为290℃～310℃。

4.2 牵伸工艺

乳液上油中的水通过改变尼龙66大分子内部的排列结构，从而引起其玻璃化温度的变化，尼龙66吸水后玻璃化温度降低，水在大分子中起塑化作用，尼龙66吸水是分步进行的如图2，首先以1的方式形成紧密结合，然后以2的方式形成松散结合，最后以3的方式通过氢键堆积。

图2 尼龙66分步吸水机理

FR同GR1之间的速度差对丝条起张紧作用，通常为1.05～1.1倍； GR1的作用是将丝条加热到玻璃化温度，上油方式的不同其温度也不同，原油上油时，GR1为65℃～75℃，乳液上油时，GR1为55℃～60℃；GR2与GR1之间进行第一步拉伸，目的是使大分子链沿着拉伸方向定向排列，通常拉伸比为3～3.5倍；GR3与 GR2之间进行第二步拉伸，目的是使大分子进一步取向，由于尼龙66大分子间氢键破坏了其拉伸性能，需将丝条加热到130℃以上时氢键才会减弱或消失，GR2的温度通常设定为

165℃～195℃，GR3与 GR2拉伸比为1.4～1.6倍；GR3的作用是使高度取向的大分子结晶，尼龙-66的晶形有α型和β型二种形态，在常温下为三斜晶形，在165℃以上为六方晶形，在230℃时结晶最快，GR3的温度通常设定为200℃～225℃，GR4的作用是对丝条进行定型，其速度与卷绕速度相近，温度通常为190℃左右。

卷绕力张力过大，会造成纸管变形，丝饼无法从卷绕机中退出。卷绕张力过小，丝条在热辊上游动，容易产生并丝断头， 通常卷绕张力控制在0.2～0.3cn/ dtex 。

4.4 侧吹风温湿度

尼龙66工业丝生产中，采用侧吹风对高温丝条进行冷却固化，丝条需迅速冷却到玻璃化温度以下，才能减少结晶的形成从而得到具有良好拉伸性能的未拉伸丝，否则会造成拉伸时毛丝、断头增加，废丝率升高。通常控制侧吹风温度19℃±1℃，相对湿度75 %±5% ，风速0.4 m／s～0.8 m／s。

4.5 纺丝间温湿度

尼龙66由于大分子链中的酰胺基是较强的极性基团，具有亲水性，尼龙66有较好的吸湿性。纤维吸湿可以消除丝束的静电，减少丝束的抖动，有利于纤维成形的均匀性和稳定性。通常控制纺丝间温度23℃～ 25℃，相对湿度56% ～60%。

4.6 卷绕间温湿度

卷绕间温度对尼龙66工业丝可纺性有较大的影响，卷绕间环境过高，会引起毛丝、断头、废丝率升高。通常控制卷绕间温度18 ℃～ 19℃，相对湿度60 %±5%。

4.7 蒸汽喷射

蒸汽会在喷丝板表面形成雾状隔离层，隔离层把空气中的氧气与喷丝板隔开，避免喷丝板表面析出的单体在高温下氧化交联，可延长清板周期，降低断头率。丝束刚出喷丝板时，温度较高极易氧化，氧化会造成线性的分子链变成网状或体型结构不利于牵伸。

5 结论

国产化设备成功纺制了930dtex/140f尼龙66工业丝，运行可靠，工艺软件合理，设计先进可以生产出高品质的尼龙66工业丝产品。

[2]郑淑昀, 张民庆, 李倩. 纺丝工艺对尼龙66工业丝物理性能的影响[J]. 合成纤维, 2006, 35(1)∶31-34. DOI∶10.3969/j.issn.1001-7054.2006.01.009.

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