氨纶螺旋丝解决方案讨论

张星明，陶玉峰，张 晓

（连云港杜钟新奥神氨纶有限公司，江苏 连云港 222047）

氨纶生产工艺经过30年国内引进生产，现已迭代升级到第四代，在设备升级、工艺优化后，生产成本、质量稳定性都得到大幅度提升。但是，在氨纶产品的生产过程中，始终存在螺旋丝、蛛网丝、表中内退绕张力不匀等问题。本研究将对氨纶干法纺丝连续聚合氨纶丝多孔丝产品存在的螺旋丝问题进行成因分析，并对其解决办法进行讨论。

在日常生产过程中，如果出现螺旋丝，生产与技术人员会第一时间检查组件喷丝板是否清洗干净（图1）、安装是否正确等，然后收集数量、持续性、规律性等信息并进行分析。

如果经跟踪分析后，发现螺旋丝只是少量、定卷且持续出现，则主要问题为喷丝板或计量泵。如果是喷丝板问题就很容易解决，比如更换新喷丝板、新组件底座乃至计量泵；但是经跟踪分析后，发现螺旋丝 大量、不定卷且不间断无规律地出现，则是系统问题。

1 氨纶生产工艺聚合配方

采用连续聚合与DMAC溶剂的干纺工艺，这套聚合工艺中有辅料添加工序，辅料中硬脂酸镁（MG）的含量是螺旋丝产生的主要影响因素[1]，因不同氨纶厂家使用原料不同而存在含量的不同，但总体趋势是MG含量少、易出现螺旋丝。如果MG含量过高，将导致卷绕过程中出现成型不良、蛛网丝及产品织造分丝等问题。因此，针对MG解决螺旋丝的问题，需要综合考虑其他影响因素并最终达到合理含量。

图1 喷丝板内壁状态

2 原液分子质量分布

不同的氨纶生产工艺所匹配的可纺性分子质量分布不尽相同，但是原液分子质量分布过宽，必然会导致螺旋丝的出现[2]；分子质量过大，将在原液中形成局部凝胶物，导致DMAC在甬道内挥发过慢、分子质量过小，将导致DMAC在甬道内挥发过快；同时，原液分子质量分布过宽，将导致原液经过喷丝板挤压喷出后涨大的比例千差万别，丝在甬道内的拉伸比不一致，最关键之处是，涨大比率不同，DMAC挥发速率不同，导致丝束表面温度不同。这些不一致性必将导致复丝抱合时出现螺旋丝（图2）。

因此，如何保证原液黏度（分子质量）波动分布在合理的标准偏差内是解决螺旋丝的核心工作，解决办法如下。在聚合方面，在现有原料、设备及主工艺等基本不变的前提下，尽量满足以下两个要求：全线产品的纺丝操作性能良好并稳定、纺丝产品的指标必须符合或优于行业标准，且产量稳定，避免原液存放时间的大幅度波动[3]。在以上两个要求得到满足的条件下，逐步改善聚合条件：降低低聚物含量；控制反应过程计量稳定，调节黏度分布，提高原液均一性；控制原液存贮温度及存放时间，避免温度波动大于±0.5 ℃。

3 纺丝方面

3.1 喷丝板设计

喷丝板的规格是否与原液黏度及纺丝工艺相匹配，如果不匹配，将导致单丝在甬道内DMAC挥发不稳定、丝在甬道内摆动导致某一根单丝与其他几根复丝抱合点不同，导致复丝内部张力不同形成螺旋丝；同样，甬道内部风量的稳定性及上、中、下部甬道风量的出风量也会导致抱合点不同形成螺旋丝。

3.2 夹套水温度控制

组件底座夹套水温控制稳定、原液管线夹套水温控制稳定，其中，原液管线夹套水温设定为聚合原液储罐出口高3 ℃以上（图3），因为原液经过泵的移送及后续反应温度会缓慢上升[4]，如果夹套水温与原液管内的原液温度偏差较大，就会导致原液表观黏度有差异，差异足够大就会使原液在挤出喷丝板的瞬间形成涨大比，与二甲基乙酰胺（DMAC）挥发不同[5]，形成张力差异，不同张力的丝合在一起后，必然形成蛛网丝。

图2 三孔丝不同捻点与螺旋丝的关系

图3 原液移送示意

4 结语

对于氨纶连续聚合干法纺丝过程中出现的螺旋丝问题，因形成因素较多，尤其是在大批量、无规律出现时，会给生产与技术人员增加大量非常规性的工作。以上所讨论的一些现象和解决办法都在笔者实际工作中遇到并得到了相应的解决。这些方法如何应用于不同厂家，则需要进行对号排查，并进行系统性的数据收集和分析，以便减少工作量并保证产品质量。