PP FDY裝置生產中低旦PA6工業(yè)絲的技術改造

孔令根

(江蘇海陽化纖有限公司，江蘇泰州225300)

江蘇海陽化纖有限公司于2008年新建了一套丙綸(PP纖維)全拉伸絲(FDY)設備(2個位，6頭/位)，近期由于丙綸行情低迷，且其非公司主業(yè)，該設備基本處于閑置狀態(tài)。而同期中低旦聚酰胺6(PA6)工業(yè)絲以其優(yōu)越的性能深受用戶的青睞。為此公司對丙綸FDY設備進行技術改造，以生產中低旦PA6工業(yè)絲。經改造后設備運行平穩(wěn)，產品質量能滿足用戶需求。作者以467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲為例，對利用丙綸FDY設備生產中低旦PA6工業(yè)絲的技術改造進行了探討。

1 試驗

1.1 原料

PA6切片:相對黏度 2.80 ±0.01，單體質量分數(shù)小于等于1.5%，含水率小于等于40 μg/g，江蘇海陽化纖有限公司產;油劑:牌號HQ-635，日本竹本公司產。

1.2 主要設備及檢測儀器

丙綸FDY設備:螺桿擠出機φ 90 mm，L/D為25，2位，6頭/紡位，紡絲組件為圓形上裝式，噴絲板外徑 φ 110 mm，熱輥 φ 210 mm×350 mm，工頻電感應加熱，固定測溫，單區(qū)控制，常州富邦化纖機械廠制;JHW835-1200/6卷繞頭:舟山市金湖化纖機械有限公司制;WGL-2500DT型拉力試驗機:桂林奧峰電器制造有限公司制。

1.3 PA6工業(yè)絲生產工藝流程

通過對丙綸FDY設備進行改造，并進行工藝調整，生產467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲，其生產工藝流程見圖1。

圖1 PA6工業(yè)絲生產工藝流程Fig.1 Flow chart of PA6 industrial yarn production

2 結果與討論

2.1 設備改造

(1)高速紡絲時，一般要求PA6切片含水率小于等于80 μg/g，否則在紡絲時絲條中含有氣泡，在高的張力下容易因應力集中而產生單絲斷裂形成毛絲。PA6切片易吸濕，為避免在加料及紡絲過程中切片與外界空氣接觸而使含水率超標，在原有紡絲料倉底端增加氮氣保護裝置一套。

(2)由于PA6的聚合反應是可逆反應，當聚合達到平衡時，在一定溫度條件下，聚合物中的單體含量為定值，當萃取后的PA6切片再熔融時，化學平衡向增加己內酰胺方向進行，直到該溫度下的平衡單體含量，且隨著熔體停留時間及熔體溫度的升高，單體含量隨之提高，因此PA6在紡絲成形時會有單體成氣態(tài)逸出［1］。因而必須增加單體抽吸裝置，以及時去除紡絲時產生的單體，防止其在噴絲板表面積聚，產生污染，影響紡絲。

(3)原有裝置上油方式為乳液油盤上油，均勻性差，且油滴易飛離油盤。而PA6 FDY的生產為原油上油，為增加上油均勻性，采用上油量比較均勻的齒輪泵計量，噴嘴上油。試驗將油盤上油改為兩道油嘴上油，同時每個紡絲位增加油劑泵。

(4)原有裝置的第四對熱輥為表面鍍鉻，表面粗糙度(Ra)大于4.0 μm，紡絲時易產生毛絲并形成“項圈”。故紡制PA6中低旦絲須更換熱輥外套，表面噴陶瓷，Ra為2.3 ～2.9 μm。

(5)PP紡絲時，由于熔體黏度大，且非牛頓性強，擠出脹大比PA6大，通過增加噴絲孔直徑及長徑比來減少細流的膨化和防止產生熔體破裂。為適應PA6 FDY生產，重新制作了噴絲板，噴絲孔徑為0.4 mm，長徑比為2∶1，噴絲孔數(shù)為70。

2.2 工藝調整

2.2.1 紡絲溫度

紡絲溫度取決于聚合體的熔點和熔體黏度。紡絲溫度過高，會使聚合物的熱分解加劇，造成相對分子質量降低和出現(xiàn)氣泡絲，并因熔體黏度太低，而出現(xiàn)毛絲斷裂，形成注頭。當紡絲溫度過低，熔體黏度過高，易出現(xiàn)漏料，硬頭絲現(xiàn)象，拉伸時斷頭增加。為提高熔體的流動性，試驗選用的PA6切片相對黏度約2.8，相對于紡制PA6粗旦工業(yè)絲所用的切片黏度偏低，加之紡制PA6低旦工業(yè)絲時，噴絲頭擠出量小，物料在熔體管道及紡絲組件內停留時間長，因而紡絲溫度應比紡制PA6粗旦工業(yè)絲時控制低些。紡制467 dtex/70 f PA6工業(yè)時，控制紡絲溫度(278±5)℃，紡絲狀況較好，見表1。生產中螺桿擠出機Ⅰ～Ⅴ區(qū)溫度分別為 270，295，290，285，280 ℃，緩冷器280℃，紡絲箱體278℃。

表1 紡絲溫度對生產工況的影響Tab.1 Effect of spinng temperature on production situation

2.2.2 冷卻條件

對冷卻條件的選擇主要是控制冷卻側吹風的溫度、相對濕度、風量、風壓等，保證熔體細流在冷卻成型過程中所受的軸向拉力保持穩(wěn)定。紡制467dtex/70 f PA6工業(yè)絲時，由于絲束總線密度低，散熱量小，比表面積大，冷卻效率高，因而相對于紡制粗旦絲來說，側吹風溫度可適當控制高些，風速控制低些。在實際紡絲過程中，控制側吹風速度(0.35 ±0.05)m/s，溫度(18 ±1)℃，相對濕度(90±5)%，壓力(550±5)Pa，生產狀況較好。

2.2.3 拉伸倍數(shù)

拉伸倍數(shù)必須小于斷裂拉伸比而大于自然拉伸比。中低旦PA6工業(yè)絲相對粗旦絲來說，由于線密度小，預取向高，可拉伸性相對變差，且考慮到纖維越細在拉伸輥上越不易打滑，故在保證質量指標的前提下，拉伸倍數(shù)可選擇低些。由表2可以看出，生產467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲，拉伸倍數(shù)控制在4.4時，生產狀況較好。

表2 拉伸倍數(shù)對纖維斷裂強度及可紡性的影響Tab.2 Effect of draw ratio on breaking strength and spinnability of the fiber

2.2.4 拉伸溫度

PA6工業(yè)絲拉伸溫度要高于玻璃化轉變溫度，低于軟化溫度。中低旦PA6工業(yè)絲由于總線密度小，比表面大，在熱輥上受熱效率高，熱輥溫度可適當控制低些。在實際生產中，關閉原有裝置的喂入輥加熱，使喂入輥處于常溫狀態(tài)，拉伸定型在4對熱輥之間完成。紡制467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲時各對熱輥溫度控制如下:一輥(65±5)℃，二輥(165±5)℃，三輥(190±5)℃，四輥(160±5)℃，拉伸定型效果最佳。

2.2.5 產品質量

經設備改造及工藝參數(shù)的優(yōu)化調整后，在原來的PP FDY裝置上成功生產出467dtex/70 f PA6工業(yè)絲，其質量指標為:線密度467 dtex，斷裂強度6.72 cN/dtex，斷裂強度CV為2.2%，斷裂伸長率21.63%，斷裂伸長CV為5.0%，纖維質量完全能滿足用戶的要求。

3 結論

a.PP FDY設備通過技術改造及工藝的調整，可實現(xiàn)PA6中低旦工業(yè)絲的生產。

b.當選用相對黏度為2.8左右的切片進行六頭紡467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲生產時，控制紡絲溫度(278±5)℃，側吹風速度(0.35±0.05)m/s，溫度(18 ±1)℃，拉伸倍數(shù) 4.4，熱輥溫度65～190℃，生產狀況較好。