新型锦纶棕丝纺牵联合设备探究

邱军先

摘要：目前国内纺锦纶棕丝的主要是二步法的纺丝牵伸设备，该品种的一步法纺丝牵伸设备在国内仍是空白，北京中丽制机工程技术有限公司，在锦纶分纤母丝的一步法纺牵设备拥有较成熟的技术和产品，为开发国产新型锦纶棕丝纺牵联合设备奠定了基础。文章介绍了一种新型锦纶棕丝纺牵联合设备的结构特征和参数。重点对研制锦纶棕丝纺牵联合设备的技术要点和配置进行了论述。该设备及工艺具有生产效率高，生产成本低，空间利用率高等特点。

Abstract： At present， two-step spinning and drawing equipment is mainly used for spinning nylon coir fiber in China. The one-step spinning drawing equipment of this variety is still blank in China. Beijing Chonglee Machinery Engineering Co.， Ltd. has more mature technology and products in the one-step spinning and drawing equipment of nylon split fiber mother yarn， which has laid the foundation for the development of new domestic nylon and coir fiber spinning and drawing combined equipment. The article introduces the structural characteristics and parameters of a new type of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. It focuses on the technical points and configuration of the development of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. The equipment and process have the characteristics of high production efficiency， low production cost， and high space utilization rate.

关键词：锦纶;棕丝;长丝;纺牵联合机

Key words： nylon;coir fiber;filament;spinning and drawing combined machine

中图分类号：TQ342                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）23-0151-04

0  引言

棕丝是单丝的一种，是较粗的合成纤维单丝。其产品用途主要涉及：航空、航天、印刷、印染、电子、制药、粮食、化工等行业。其中锦纶棕丝具有良好的耐磨性，耐腐蚀性，同时具有较好的耐疲劳强度和较高的断裂强度以及较易染色等突出的性能。其抗拉强度大，回复力好，耐强碱，耐稀酸和溶剂等特点，广泛用作过滤材料、筛选材料、箱包材料、服装材料、工艺品材料等等。

由于国产的锦纶棕丝品种和规格很少，亟需提高其产量和低延伸变率、高强度、一致性、重复性等质量。我国每年仍需进口技术含量高的高密度棕絲，高强低伸棕丝、防静电棕丝等特殊处理棕丝和锦纶目数较高的棕丝。因此开发一步法的锦纶棕丝纺牵联合机势在必行。北京中丽制机工程技术有限公司根据市场的需求，研发了新型锦纶棕丝纺牵联合设备。采用独特的熔融纺丝，空气冷却和水雾冷却相结合，多辊牵伸热定型装置和集成式精密卷绕装置，推出了全新的锦纶棕丝纺牵联合设备。

1  国产锦纶棕丝纺牵联合设备的工艺流程和设备技术特点

1.1 工艺流程

该新型锦纶棕丝纺牵联合设备的工艺流程为：干切片（充氮包装）→纺丝料仓（带氮气保护）→熔融挤压（带氮气保护）→计量纺丝+组合式缓冷单体抽吸→吹风冷却→水雾冷却→上油→张力调节喂入辊+分丝辊→四对牵伸及定型辊→下张力调节分丝导盘→上张力导盘→高速卷取→棕丝成品。

1.2 切片的干燥

1.2.1 原料

采用相对粘度为2.4-2.8的锦纶切片，熔体密度1.03g/ml。

1.2.2 干燥

锦纶6切片对含水率具有较高的要求，出厂时都干燥好的，采用充氮气包装，一般不需要再干燥，纺锦纶棕丝时，需要在氮气条件下，90-100℃，2小时左右。锦纶6切片含水质量分数应该控制在25ppm以下。

1.3 设备技术特点

1.3.1 设备的总体布置图

新型锦纶棕丝纺牵联合设备布置如图1所示。

1.3.2 纺牵联合设备的总体技术参数和规格（表1）

1.4 设备形式及技术特点

1.4.1 一体化无温差纺丝箱体

纺丝温度对于纤维的质量和整个纺丝过程的起到重要影响作用。温度过高，会加剧锦纶6熔体的热分解，导致熔体的粘度很低而出现毛细断裂，温度过低，则熔体的粘度趋于过高状态，使锦纶6熔体胀大现象趋于严重，导致后拉伸时断点增加，甚至不能拉伸，所以纺丝箱体的控温是产品的关键，为此将纺丝箱加热和熔融设计成一体化（如图2a所示），纺丝箱自带强制加热系统，保证箱体温度控制在±0.5℃范围内。纺丝箱体在设计时箱体底部要低于组件的底端15-20mm，确保组件中的喷丝板面温度的均匀，不会出现较大的温差（如图2b所示）。

1.4.2 缓冷单体抽吸一体化装置

采用专用的缓冷单体抽吸一体化装置，纺丝时，为后道能够进行高倍拉伸，在喷丝板下方设置了缓慢冷却的加热装置，使从喷丝板喷出的熔体细流暂时在220-270℃的热空气中不至于迅速冷却，而是延缓冷却速度。同时一体化的装置中还有单体抽吸功能（如图2所示），因锦纶纺丝过程中，在熔融状态下的切片中，将析出一部分低聚物及单体，析出的低聚物及单体会挥发遇冷极易附着在喷丝板面周围形成白粉，形成烟雾，附着在喷丝板板面上（喷丝孔的周围），造成生产条件的恶化。将喷丝时产生的单体烟雾抽吸走，图示显示单体抽吸对着丝束的一端设有收口，用来抽取随丝束带下的单体气雾。

1.4.3 专用的纺丝组件和喷丝板

采用专用的纺丝组件和喷丝板，因棕丝属于粗旦的单丝，与一般复丝生产相比，锦纶6棕丝中每一根单丝的纤度要求更高，且考虑到后道的丝束在一定的速度下易于冷却，喷丝板面上的孔数不能过多。因此喷丝板采用孔数为4孔，且孔与孔之间保持一定的间距，均布排列，保证喷出的丝束后道更易冷却（如图3所示），同时喷丝板的微孔精度要高（孔径要高度一致）。喷丝板的微孔排布形式如图3所示。

1.4.4 丝束的冷却装置——侧吹风装置+水雾喷淋冷却装置

丝束的冷却采用专用侧吹风+水雾喷淋冷却装置。锦纶6棕丝的单丝直径比普通复和单丝大许多，初生丝的冷却速度变慢，凝固点下移。为确保棕丝能够充分冷却，将侧吹风风冷与水雾喷淋冷却进行结合，侧吹风多孔板采用分区梯次分布，网孔直径自上而下依次为Φ5、Φ4、Φ3、Φ2.5mm（如图4a所示），通过滤网上部的整流板来对冷风进行整流从而达到稳定的冷却风，经过第一次风冷后，丝束进入水雾喷淋（如图4b所示），进行第二次冷却并加湿，这有利于降低纤维的结晶度、减小晶粒的尺寸，有利于降低丝束的拉伸应力，提高拉伸倍数，减少毛丝，使纤维结构均匀。

1.4.5 模块式牵伸卷绕机

锦纶6棕丝牵伸卷绕装置采用多辊式牵伸卷绕工艺，丝束经过两道冷却后进入溶剂槽，经过导丝盘后进入牵伸卷绕装置，该装置主要包括上油装置、导丝装置（含分丝棒、导丝钩）、牵伸装置（含分丝辊、多对热辊）、集成式卷绕装置（如图5）。

上油装置采用油轮形式上油，其特点是丝束与油轮表面紧贴、接触距离长，这样可有效地提高上油的均匀性。

牵伸装置是锦纶6棕丝牵伸卷绕装置里最重要的部分，主要包括分丝辊（Φ110×400mm）、喂入辊（Φ220×400mm）和四对热牵伸辊（Φ235×400mm）。热牵伸辊的有效工作区域、温度一致性、辊壳表面摩擦系数是决定锦纶6棕丝性能特点的重要因素。喂入辊和分丝辊给予丝束一定的速度，并不加热丝束，主要起到对丝束的握持作用。第一对热牵伸辊是2个低温热牵伸辊，对丝束进行预热，第二对、第三对热牵伸辊，第四对热牵伸辊各由2个高温热牵伸辊组成，各辊之间依次形成牵伸。通过热辊之间速度和温度的调整，实现对丝束的多级牵伸，有利于提高纤维的强度和均匀性，降低断裂伸长率。

1.4.6 专用的集成式卷绕装置

丝束经牵伸定型后通过上下导盘的过度最终到高速卷绕头卷绕成丝饼。该过程采用专用的集成式卷绕装置，其中上导盘采用可升降式结构，初始绕丝时上导盘降到初始位置，挂上丝束后启动升降系统上导盘移动到上方的工作位置，这样既能起到稳定丝束张力作用，又能够保證进入高速卷绕头的丝束夹角不会过大而引起两端丝饼的张力偏差大。

卷绕装置采用的是全自动高速拨叉式卷绕头，锭子为直接驱动式。卷绕速度1200-2000m/min，最大卷装直径370mm，每个卷绕头12头，每头卷绕一根锦纶棕丝的单根丝，这样一个纺位可以生产48根（12头数×4孔数）锦纶棕丝，大大提高了产量及生产效率。

2  生产工艺及成品指标

2.1 主要原料指标（见表2）

2.2 主要工艺参数（见表3、表4）

3  结果

国产锦纶棕丝纺牵联合设备的开发，实现了一步法纺锦纶棕丝的工艺路线，加快了国内锦纶单丝向更粗旦高效生产发展的步伐。该设备具有较强的柔性化、高附加值的特点，设备造价成本低，生产过程高效、节能。可能替代进口设备，填补国内空白，推动我国化纤工业的进一步发展。

参考文献：

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