高頻熱輥在高強超低縮PA66纖維生產中的應用

李 新，呂文娟，仵 曉，謝巧麗

(神馬實業股份有限公司，河南平頂山467000)

高頻熱輥在高強超低縮PA66纖維生產中的應用

李 新，呂文娟*，仵 曉，謝巧麗

(神馬實業股份有限公司，河南平頂山467000)

在高強超低縮聚己二酰己二胺(PA66)纖維生產中，對比分析了高頻感應加熱拉伸輥和工頻感應加熱拉伸輥的性能，探討了其對可紡性及產品質量的影響。結果表明:高頻熱輥的縱向、圓周向溫差均小于工頻熱輥，電機及線圈的使用壽命長;對比工頻熱輥，采用高頻熱輥生產高強超低縮PA66纖維，可紡性和產品質量明顯提高，纖維斷裂強度達7.92 cN/dtex，熱收縮率為4.1%，優等品率達93.3%。

聚己二酰己二胺纖維 工業絲 高強超低熱收縮 工頻 高頻 牽伸輥

隨著化纖技術的不斷進步，牽伸輥加熱技術得到了不斷發展與創新。從發展軌跡上看，化纖熱輥經歷了工頻加熱二次導體傳熱式熱輥、工頻加熱熱管傳熱式熱輥到現在的高頻感應加熱輥。工頻加熱二次導體式熱輥的特點是加工成本低，但溫度均勻性較差，一般為±5℃;工頻加熱熱管式熱輥的特點是表面溫度均勻性好，可達±1.5℃，但導絲盤的制作成本較高，熱輥的工作溫度不能過高，如熱管均溫介質選用水，則熱輥工作溫度在230℃以下。隨著高性能、高附加值纖維的不斷涌現，對牽伸輥的工作溫度要求越來越高，高頻感應熱輥不需要二次導體，因而更能向高溫方向發展，工作溫度可達250.0℃，甚至更高，導絲盤表面溫度均勻性好，可達±3.0℃。

目前高頻熱輥已在高模低縮滌綸和碳纖維生產中廣泛使用，但在錦綸產業鮮有報道。國內PA66工業絲紡絲用拉伸輥一直采用工頻加熱二次導體式熱輥模式，雖可滿足常規高強工業絲的拉伸要求，但無法滿足高強超低熱收縮等高端纖維開發所必須的高倍拉伸、高溫定型，如連續高溫穩定性、溫度均勻性等苛刻條件。

因此，作者分別從工頻加熱二次導體式熱輥(簡稱工頻熱輥)和高頻感應熱輥(簡稱高頻熱輥)的溫度均勻性、耐高溫性、產品質量均勻性等方面進行對比分析。

1 試驗

1.1 原材料與設備

尼龍66鹽水溶液:尼龍66鹽質量分數為50%，pH值為7.90，UV值(尼龍66鹽質量分數20%水溶液在279 mm波長處紫外光的吸收率)為3.2×10－5，神馬尼龍66鹽化工公司生產。

油劑N-397:日本松本公司產。

五大器連續聚合設備，紡絲箱，側吹風裝置，拉伸機，均為國內制造;ASW-604卷繞機:德國巴馬格公司制造。

1.2 生產工藝流程

PA66工業絲一步法連續聚合紡絲生產工藝流程見圖1。

圖1 高強超低收縮PA66纖維生產流程Fig.1 Process of high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

2 結果與討論

2.1 高頻熱輥和工頻熱輥性能對比

2.1.1 空運轉條件下縱向溫度均勻性

在相同轉速和溫度條件下，對比2種加熱模式拉伸輥工作區間內(距端部20 mm，根部50 mm)溫度曲線。從圖2可看出，相同參數條件下，在拉伸輥工作區間，高頻熱輥空運轉溫差為5.0～6.0℃，工頻熱輥溫差為14.0℃。說明高頻熱輥工作區間內的溫度均勻性明顯好于工頻熱輥。

圖2 高頻熱輥和工頻熱輥空運轉條件下的溫度曲線Fig.2 Temperature curves of high-frequency hot roller and power-frequency hot rollor at idle motion

2.1.2 靜止狀態下圓周向溫度均勻性

在靜止狀態、相同轉速條件下測試高頻熱輥和工頻熱輥的圓周向溫差。從表1可以看出，在溫度接近的條件下，高頻熱輥的圓周向溫差為1.0～3.0 ℃，而工頻熱輥圓周向溫差為 3.0 ～6.0℃，說明高頻熱輥的圓周向溫度均勻性明顯優于工頻熱輥。

表1 靜止狀態下高頻熱輥和工頻熱輥圓周向溫差Tab.1 Circumferential temperature difference of highfrequency and power-frequency hot rollers at stationary state

2.1.3 靜止狀態下軸向溫度均勻性

將高頻熱輥和工頻熱輥空運轉均升溫至196℃，穩定20 min去掉外部羅拉殼，測試2種加熱模式拉伸輥電機轉動軸的表面溫度，見表2。

表2 高頻熱輥和工頻熱輥電機軸的表面溫度Tab.2 Motor shaft surface temperature of highfrequency and power-frequency hot rollers

從表2可以看出，高頻熱輥的電機軸向表面實際溫度較工頻熱輥低8.8℃，說明高頻熱輥的加熱模式可有效提高電機、線圈的使用壽命。

2.2 耐高溫性能

高強超低熱收縮PA66纖維在保持高強度的同時具有超低熱收縮性能，生產中該纖維定型溫度高達230～250℃，相應要求拉伸輥應具有耐高溫性能。工頻熱輥是依靠二次導體將能量向外傳遞到熱輥表面，在高溫狀態下或經長期運行后，會造成二次導體銅套與羅拉殼嚙合不好或撕裂、脫層導致熱輥表面溫度不勻、局部溫度異常等問題，甚至產生熔化現象;高頻熱輥是利用熱輻射將熱量直接輻射到拉伸輥表面，不僅完全杜絕上述現象，同時可滿足該纖維制作所要求的耐高溫性能。

2.3 熱輥在生產中的應用

以311 dtex/54 f PA66高強超低熱收縮纖維的生產為例，對比工頻熱輥和高頻熱輥對產品質量和可紡性的影響，見表3。

表3 311 dtex/54 f高強超低縮PA66纖維的質量和可紡性Tab.3 Quality and spinnability of 311 dtex/54 f high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

從表3可知，對比工頻熱輥，使用高頻熱輥生產的高強超低縮PA66纖維的質量和可紡性得到了顯著提高，特別是纖維的干熱收縮率下降幅度較大，生產中毛絲和斷頭率下降明顯，產品優等品率提高。這表明在高溫定型的苛刻工藝條件下，宜采用高頻熱輥生產高強超低縮PA66纖維，纖維熱收縮率為4.1%，優等品率達93.3%。

3 結論

a.在同等測試條件下，高頻熱輥的縱向、圓周向溫差均明顯小于工頻熱輥，溫度一致性好。

b.高頻熱輥的加熱模式可提高電機、線圈的使用壽命。

c.高頻熱輥可完全滿足高強超低縮PA66纖維的生產工藝要求。對比工頻熱輥，可紡性及產品質量明顯提高，纖維的熱收縮率降至4.1%，產品優等品率達93.3%。

Application of high-frequency hot roller in high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber production

Li Xin，Lu Wenjuan，Wu Xiao，Xie Qiaoli
(Shenma Industry Co.，Ltd.，Pingdingshan467000)

The performance of high-frequency hot roller and power-frequency hot roller was compared and analyzed during the production of high-strength ultralow-shrinkge polyhexamethylene adipamide(PA66)fiber.The effect of their performance on the product quality and spinnability was discussed.The results showed that high-frequency hot roller had lower longitudinal and circumferential temperature difference and longer motor and coil service life than power-frequency hot roller;as compared with power-frequency hot roller，high-frequency hot roller contributed much higher spinnability and product quality to high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber;the produced fiber had breaking strength of 7.92 cN/dtex，hot shrinkage of 4.1%and top-quality rate up to 93.3%.

polyhexamethylene adipamide;industrial yarn;high-strength ultralow-shrinkage;power frequency;high frequency;drawing roller

TQ342+.12;TQ340.5

B

1001-0041(2012)05-0066-03

2012-02-28;修改稿收到日期:2012-08-22。

李新(1968—)，女，高級工程師，從事尼龍66工業絲及浸膠簾子生產工藝和技術裝備的開發。E-mail:xcplx@163.com。

* 通訊聯系人。E-mail:lwj343@163.com。