PP FDY裝置生產(chǎn)中低旦PA6工業(yè)絲的技術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，以生產(chǎn)中低旦PA6工業(yè)絲。經(jīng)改造后設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)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(shè)備生產(chǎn)中低旦PA6工業(yè)絲的技術(shù)改造進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

PA6切片:相對黏度 2.80 ±0.01，單體質(zhì)量分?jǐn)?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(chǎn);油劑:牌號HQ-635，日本竹本公司產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備及檢測儀器

丙綸FDY設(shè)備:螺桿擠出機(jī)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(yīng)加熱，固定測溫，單區(qū)控制，常州富邦化纖機(jī)械廠制;JHW835-1200/6卷繞頭:舟山市金湖化纖機(jī)械有限公司制;WGL-2500DT型拉力試驗(yàn)機(jī):桂林奧峰電器制造有限公司制。

1.3 PA6工業(yè)絲生產(chǎn)工藝流程

通過對丙綸FDY設(shè)備進(jìn)行改造，并進(jìn)行工藝調(diào)整，生產(chǎn)467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲，其生產(chǎn)工藝流程見圖1。

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

2 結(jié)果與討論

2.1 設(shè)備改造

(1)高速紡絲時(shí)，一般要求PA6切片含水率小于等于80 μg/g，否則在紡絲時(shí)絲條中含有氣泡，在高的張力下容易因應(yīng)力集中而產(chǎn)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(biāo)，在原有紡絲料倉底端增加氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置一套。

(2)由于PA6的聚合反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)聚合達(dá)到平衡時(shí)，在一定溫度條件下，聚合物中的單體含量為定值，當(dāng)萃取后的PA6切片再熔融時(shí)，化學(xué)平衡向增加己內(nèi)酰胺方向進(jìn)行，直到該溫度下的平衡單體含量，且隨著熔體停留時(shí)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(shí)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(shí)去除紡絲時(shí)產(chǎn)生的單體，防止其在噴絲板表面積聚，產(chǎn)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(chǎn)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(jì)量，噴嘴上油。試驗(yàn)將油盤上油改為兩道油嘴上油，同時(shí)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(shí)易產(chǎn)生毛絲并形成“項(xiàng)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(shí)，由于熔體黏度大，且非牛頓性強(qiáng)，擠出脹大比PA6大，通過增加噴絲孔直徑及長徑比來減少細(xì)流的膨化和防止產(chǎn)生熔體破裂。為適應(yīng)PA6 FDY生產(chǎn)，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(diào)整

2.2.1 紡絲溫度

紡絲溫度取決于聚合體的熔點(diǎn)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(zhì)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(dāng)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(shí)斷頭增加。為提高熔體的流動性，試驗(yàn)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(shí)，噴絲頭擠出量小，物料在熔體管道及紡絲組件內(nèi)停留時(shí)間長，因而紡絲溫度應(yīng)比紡制PA6粗旦工業(yè)絲時(shí)控制低些。紡制467 dtex/70 f PA6工業(yè)時(shí)，控制紡絲溫度(278±5)℃，紡絲狀況較好，見表1。生產(chǎn)中螺桿擠出機(jī)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(chǎn)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(cè)吹風(fēng)的溫度、相對濕度、風(fēng)量、風(fēng)壓等，保證熔體細(xì)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(shí)，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(cè)吹風(fēng)溫度可適當(dāng)控制高些，風(fēng)速控制低些。在實(shí)際紡絲過程中，控制側(cè)吹風(fēng)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(chǎn)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(yù)取向高，可拉伸性相對變差，且考慮到纖維越細(xì)在拉伸輥上越不易打滑，故在保證質(zhì)量指標(biāo)的前提下，拉伸倍數(shù)可選擇低些。由表2可以看出，生產(chǎn)467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲，拉伸倍數(shù)控制在4.4時(shí)，生產(chǎn)狀況較好。

表2 拉伸倍數(shù)對纖維斷裂強(qiáng)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(zhuǎn)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(dāng)控制低些。在實(shí)際生產(chǎn)中，關(guān)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(shí)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(chǎn)品質(zhì)量

經(jīng)設(shè)備改造及工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整后，在原來的PP FDY裝置上成功生產(chǎn)出467dtex/70 f PA6工業(yè)絲，其質(zhì)量指標(biāo)為:線密度467 dtex，斷裂強(qiáng)度6.72 cN/dtex，斷裂強(qiáng)度CV為2.2%，斷裂伸長率21.63%，斷裂伸長CV為5.0%，纖維質(zhì)量完全能滿足用戶的要求。

3 結(jié)論

a.PP FDY設(shè)備通過技術(shù)改造及工藝的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)PA6中低旦工業(yè)絲的生產(chǎn)。

b.當(dāng)選用相對黏度為2.8左右的切片進(jìn)行六頭紡467 dtex/70 f PA6工業(yè)絲生產(chǎn)時(shí)，控制紡絲溫度(278±5)℃，側(cè)吹風(fēng)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(chǎn)狀況較好。