双腔组件应用于锦纶6三叶有光HOY生产工艺的探讨

王开仕

摘 要：采用新型24头纺丝工艺设备和双腔圆形组件生产三叶有光HOY，以64 dtex/18f为例研究了三叶有光HOY的纺丝工艺参数，分析了纺丝温度、冷却条件、组件内配比、喷丝头拉伸倍数等因素对生产的影响。结果表明：双腔组件因结构特殊，对工艺要求更苛刻；生产中选择纺丝温度范围在252～260 ℃，侧吹风温度为20 ℃，风速为0.45 m/s，纺丝张力和卷绕张力范围分别控制在9～10 cN和17～18 cN，卷绕速度为4 790 m/min，可生产出品质优良的锦纶6纤维。

关键词：锦纶长丝；24头纺丝设备；双腔组件；纺丝工艺

中图分类号：TQ342.11

文献标志码：A

文章编号：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

近年來中国锦纶项目的建设数量及规模一直保持着高速增长的态势，从2004年至2014年，中国锦纶产量占全球市场份额从16.7%增长至的58.2%，是目前最大的锦纶生产国[1]。随着人们生活水平的日益提高，锦纶纤维的需求量仍将有可观的增长。但需要指出的是，伴随着锦纶行业的不断发展壮大，企业的投资规模和数量迅速攀升，产量不断扩大，日益突显出来的是企业竟争压力的增大；同时企业的征地和用人成本不降反升，使得企业的生产消耗和资金压力越来越大；如何进一步降低成本，减少消耗，提高产量，使企业在市场中具有更强的竞争力，就显得至关重要。传统的锦纶民用长丝主要以10头、12头、16头纺丝工艺为主[2]，组件形式多为圆形杯式组件，这种形式设备占用空间大，车间利用率低，同时产能又受到了限制，已不能适应化纤企业未来发展的需求。在传统工艺的基础上，公司采用双内腔圆形组件结合新型24头纺丝工艺技术，完成了国内第一条24头纺丝生产线，不仅降低了企业的投资成本，提高了产品产量，同时达到了优化产业结构的目的，促进锦纶行业向小位距、多头纺、高产量、减消耗、降成本的新要求迈进。

本文通过对64 dtex/18f三叶有光HOY长丝生产中出现的问题进行分析，对比开车工艺调整前后的参数，探索了新型24头纺丝工艺和双腔圆形组件合适的纺丝温度、冷却条件、组件内配比、喷丝板拉伸倍数等工艺条件。

1 纺丝原料及设备

1.1 原料

切片：锦江科技有限公司PA6切片，含水率≤0.06%，相对黏度2.47±0.03，TiO2含量为0。

油剂：德国科林6352 C3，有效成分约95%。

1.2 主要设备及测试仪器

纺丝设备（北京三联虹普新合纤技术服务股份有限公司，含双腔组件），ATi-Ⅱ615R/12型卷绕头（日本TMT公司），E400C条干仪（苏州长风公司），YG023B-Ⅲ强力机（常州纺织仪器厂）。

1.3 生产工艺流程

2 结果与讨论

2.1 纺丝及卷绕工艺

借鉴传统单腔组件的工艺参数，初次开车时的纺丝及卷绕工艺见表1。

生产线开车后，出现了生头困难，生产断头多，产品条干不均匀等现象，因此对纺丝温度、组件配比、油剂、纺丝速度等进行了工艺调整，调整前后的参数见表2。

2.2 产品质量技术指标

调整后的成品丝物理指标如表3。

2.3 讨论

2.3.1 纺丝温度

纺丝温度直接影响切片熔融的均匀性和纺丝质量。有文献报道[3]，有光切片因不含TiO2等添加剂，熔体在毛细管道中易产生滑移，造成不稳定流动，因此可通过适当提高熔体温度来加强混炼效果，但是提高温度又易使聚合物的热分解加剧[4]，造成相对分子质量降低和出现气泡丝，使纺丝困难，因此选择合适的温度对纺丝质量有很大的影响。表4列出了不同种类切片熔融温度的对比。

从表4中可以看出，有光切片与半光切片的纺丝温度差别不大，略高于全消光切片，这是因为半消光切片的TiO2含量一般较低（0.1%～0.3%），对熔体的增塑作用有限；而全消光切片的TiO2含量一般在1.8%～2.5%之间，因此熔融温度可以低一点。但需要指出的是，不同厂家生产的切片质量不一，粘度不同，纺丝温度的选择也会有所不同。

根据生产经验，有光切片的纺丝温度一般比全消光切片略高。在纺64 dtex/18f产品时，一开始选择的纺丝温度较低，其混炼效果不佳，在提高纺丝温度后，并保证温度的波动不超过±1 ℃，生产状况得到了改善，该工艺纺丝满卷率为92%。

2.3.2 组件滤质

双腔组件结构如图1所示，内部由两个内腔组成，如果过滤介质太细，会导致组件压力急剧升高，易引起组件漏浆，形成黑丝甚至断头，从而影响组件的使用寿命[5]。开始时金属砂配比因含有60～80目细砂，组件上机压力过高，达到18 MPa，换板频率过快；因此，调整为全部采用相对较粗的45～60目金属砂，同时在喷丝板与金属砂之间安装了包边滤网，增加了20μ无纺布，以提高过滤效果；组件上机压力在15 MPa左右，生产周期为两个月，生产比较稳定，没有发生漏浆现象。

2.3.3 喷丝头拉伸倍数

喷丝头拉伸倍数对生产稳定性有很大的影响，拉伸倍数过大，易导致单丝断裂，形成毛丝，过小则易造成牵伸不足，影响染色性能。拉伸倍数的计算公式如式1所示[6]：

R=πd20vρ/4Q（1）

式中：Q为单孔吐出量，g/s；ρ为熔体密度，g/cm3；d0为喷丝板微孔直径，cm；v为GR1辊速度，cm/s。

根据经验喷丝头拉伸倍数一般控制在200～300之间，纺丝品种不同，拉伸倍数会有变化，64 dtex/18f的喷丝头拉伸倍数为248.45。

2.3.4 侧吹风冷却

由于两束丝共用一个组件外套，相当于增大了纤维的比表面积，容易导致丝束冷却过快而影响纤维的质量[7]。因此，在保证生产稳定的前提下，提高了冷却温度，略降低了吹风速度；同时，喷丝板采用菱形排列，并且与吹风方向保持30°～60°的夹角，保证丝束之间不会被遮挡，有利于丝束的冷却均匀，降低纺丝产生中的断头情况发生，提高纤维的条干均匀性。

2.3.5 纺丝上油

纺丝上油率及上油的均匀性都会对纺丝张力产生影响，选择合适的油剂能快速而均匀的分布于每根单纤表面，改善单纤间的张力均一性，增加丝束的抱合力[8]。最初采用竹本公司新研发的6480型油剂，由于此油剂在锦纶HOY生产中应用较少，对其性能还不够了解，因此生产中毛丝、断头情况多发，在后加工时有染色条纹现象；后更换为科林6352 C3油剂，此种油剂具有低摩擦系数，油剂渗透性好，使用后纺丝断头情况减少，染色性能得到改善。

另外，纺丝油嘴和导丝器的相对位置也会影响纺程上的张力，进而影响纤维的可纺性和卷绕成形[9]。双腔组件形式结构比较紧凑难操作，因此将原双道上油形式改为单道上油，拆除二道上油架，及时对丝路上的张力定期检查，调整导丝器件的相对位置，观察导丝器件是否有磨损，特别是对于纺异形纤维更加重要。

2.3.6 纺丝及卷绕张力

锦纶长丝生产中纤维的张力必须控制在合理的范围，张力不匀直接影响丝饼的外观质量，还对条干不匀率产生不利的影响。纺丝张力过大，易诱导大分子取向增加，纺丝张力过小，会导致丝束在纺程内抖动过大，易缠辊；而卷绕张力过大，则容易产生毛丝断头，丝饼卷装硬度高，易形成凸肩，严重时会导致丝饼无法从锭轴退出，卷绕张力过小，丝饼松散易塌边[10]。

对于64 dtex/18f三叶有光纤维，在未调整工艺前，纺丝过程中断头较多，卷绕丝饼有轻微的凸肩现象。后采用降低GR1辊速，增大GR2辊速的方式，降低纺程中的摩擦阻力，同时保证足够的牵伸，卷绕张力下降到17～18 cN，解决了凸肩现象，丝饼状况得到改善。

3 结 语

双腔组件由于结构紧密，对工艺的要求更加严格，为了获得良好的生产状况，对64 dtex/18f三叶有光HOY工艺参数进行了选择和优化，制备出品质优良的锦纶6成品丝，其质量技术指标均达到客户要求。通过引入双腔组件和24头纺工艺，为我国锦纶纺丝行业提供了更加多样化的生产形式，提高了生产效率，促进企业降低消耗，优化结构，提高企业的竞争力。

参考文献：

[1] 中国锦纶行业产量快速增长，占据全球市场份额58.2%[EB/OL].（2016-01-14）[2016-08-29].http：//www.bosidata.com/fangzhishichang1601/N51984A37L.html.

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[8] 嚴冠豪，刘园.纺丝上油系统原理分析及改造[J].设备管理与维修，2014（1）：60-62.

[9] 郭枕.5 000吨/年尼龙纺丝生产车间设计[D].大连：大连工业大学，2014.

[10] 高志毅，冀森彪，胡如伟.纺丝卷绕张力的分析与论述[J].纺织机械，2002（6）：24-26.