中麗制機斬獲首屆紡織專利金獎

文/北京中麗制機工程技術有限公司 許海軍 編輯/吳存蘭

2017年，中國紡織工業聯合會首評中國紡織行業專利獎，由北京中麗制機工程技術有限公司（以下簡稱“中麗制機”）提報的發明專利“一種錦綸母絲的生產方法ZL 2014 1 0722917.2”斬獲金獎。該專利創造性地設計了錦綸分纖母絲紡絲、冷卻、牽伸、定型、卷繞的一步法工藝流程，研制了錦綸一步法分纖母絲成套生產裝備技術，在產業化應用上取得了良好的經濟效益。應用該專利技術實施的項目——錦綸一步法分纖母絲產業化成套設備及工藝技術，曾獲得“紡織之光”2016年度中國紡織工業聯合會科學技術獎二等獎。

用于生產錦綸單絲的生產工藝路線有一步法和兩步法兩種。兩步法生產錦綸單絲的紡絲速度慢、單機產量低，且UDY母絲的可存放周期短，對平衡、存放環境的溫濕度要求高。另外，由于生產路線長，兩步法生產的錦綸單絲產品質量的穩定性較差，整體生產效率低、運行成本高。

對比項目 本項目（一步法） 兩步法表1 技術對比表生產設備技術熔體控制技術上油技術牽伸技術卷繞技術加工速度專用一步法紡牽聯合機線性分布單絲上油二級牽伸精密卷繞3300m/min～4300m/min紡絲機+平牽機非線性分布復絲上油一級牽伸非精密卷繞600m/min～1000m/min

表2 產品性能對比表對比項目 本項目（一步法）兩步法單絲線密度(dtex)線密度CV值（%）斷裂強度（cN/dtex）斷裂強度CV值（%）斷裂伸長率（%）斷裂伸長率CV值（%）上染率（k/kg）33.3 1.5 5.51 4.0 42.9 5.3 7.76 33.3 2.4 4.8 4.5 45.2 9.8 5.72

針對上述問題，中麗制機成功的開發了一步法生產錦綸分纖母絲的紡絲牽伸設備。在同一臺機器上先后完成紡絲成形、初生纖維牽伸取向、纖維熱定型和卷繞等工藝流程，再卷繞成絲餅得到分纖母絲，最后經過分絲機分纖后得到錦綸單絲。采用這種生產錦綸分纖母絲的工藝路線，不僅流程短、生產效率高、能耗低、設備占地面積小，而且生產工藝過程的穩定性和產品質量穩定性較兩步法有較大提高，產品后續可加工成歐根紗，尤其適合用于加工高檔紡織品。

六項關鍵技術

目前，國內大多數化纖企業生產的錦綸單絲仍采用兩步法工藝，產品質量很不穩定。而該發明采用的一步法工藝，在一套紡牽聯合機上就能生產出可分纖的高強力錦綸母絲。其關鍵技術包括以下6項：

（1）該專利技術研制了適于紡制錦綸單絲的螺桿擠壓機。此螺桿擠壓機的螺桿、螺套表面采用合金披覆式焙射技術處理，具有高耐腐、耐磨性。螺桿為LTM型銷釘螺桿，可使熔體受到進一步的剪切均化及混合，采用圓柱銷釘低溫混合元件，塑化性能好，可使熔體反復分流混合，提高了熔體的紡絲質量。螺桿擠壓機并帶有氮氣保護裝置。

（2）紡絲箱體加熱保溫聚酰胺熔體的熱媒循環系統是汽液分離、并聯、單流向、自補償方式，以保證聚酰胺熔體低溫紡絲的精度要求。

（3）設計了一種特殊的側吹風冷卻裝置，側吹風部件的有效吹風高度為2000mm～2600mm。由于風窗較高，為解決風窗上下出風不勻，多孔板分為兩段，上部1000mm～1300mm開孔φ2.0mm，下部1000mm～1300mm開孔φ1.5。這種專用的側吹風冷卻裝置利于使PA6分纖母絲絲束溫度降低到紡絲工藝要求的玻璃化溫度，有效解決了PA6分纖母絲的均勻冷卻問題。

（4）設計了一種專用的單絲甬道，其連接口前后寬度為600mm～700mm，長度為8500mm～9000mm。錦綸單絲比較粗，不易冷卻。若采用降低側吹風風溫、增大風速的方式，則會產生皮芯結構，不利于后續牽伸卷繞。通過適當增加冷卻區域的長度，能夠使絲束冷卻過程相對緩慢延長，既消除了碰撞斷絲、皮芯結構的形成，又能夠使PA6分纖母絲絲束溫度在進入上油裝置之前降低到紡絲工藝要求的玻璃化溫度之下。

表3 經濟指標對比表對比項目 本項目（一步法）兩步法物耗（PA6切片/噸）耗電（kwh/噸）綜合能耗（噸標煤/噸）生產成本（元/噸，333dtex/10f）1025 1200 0.27 2200 1040 1900 0.43 3500

（注：FDY錦綸單絲單價：紡265dtex/12f和330dtex/10f母絲，分纖后單絲均價19000元/噸，以此計算產值、稅收和利潤；資料來源：中國化纖信息網2016年2月19日）

（注：上述合計107個紡絲位，按平均17500元/噸計算，可年創產值人民幣約6.5億元，毛利1.2億元。）

（5）實現錦綸分纖母絲兩級牽伸的牽伸熱定型系統，包括三對牽伸輥組。對于紡制錦綸分纖母絲，通常采用三對速度、溫度不同的熱輥進行牽伸和熱定型。其排列方式如圖1所示。通過調整不同的速度、牽伸比及溫度可以得到不同強度、伸長率和收縮率的絲束。紡制有特殊要求的產品時，可采用具有雙段、不同表面粗糙度的喂入輥和熱牽伸輥。

（6）牽伸-卷繞系統采用錦綸全牽伸絲卷牽聯合機。上油裝置采用兩道油輪上油，以保證纖維絲束上油充分均勻。

通過選用錦綸專用螺桿擠壓機，改進熔體管道和伴熱管的設計，開發適合錦綸分纖母絲的絲束冷卻系統，采用兩級牽伸的卷牽系統，選擇適當的工藝條件，實現了一步法錦綸分纖母絲的生產。與兩步法技術相比，該專利的技術優勢對比如表1所示，產品性能對比如表2所示。

產業化效益顯著

采用一步法錦綸分纖母絲紡絲設備生產母絲，在設備投資上可以省去兩步法中牽伸機的投入，投資費用約節省30%左右，廠房占地面積也減少約1/3，可使生產效率提高1倍以上，能耗降低30%以上。與兩步法相比，其產生的經濟指標效益對比如表3所示。

該專利技術已經在企業實現了產業化，生產的錦綸單絲、面料等已投入市場應用。截止到2016年年底，中麗制機已經完成近100個紡絲位銷售合同，與無錫佳成纖維有限公司等10余家公司共形成了年產約5萬噸的生產規模，并且帶動了紡織、印染、裝飾和其他相關行業的發展。

分纖后的錦綸單絲在市場上備受青睞，附加值高。根據2016年12月《中國化纖信息網》公布的數據，各種規格的錦綸單絲價格如表4所示；產生的社會效益如表5所示。

據完成單位出具的經濟效益證明，2013年-2015年，該專利項目完成單位合計銷售額達到22146.87萬元，利潤為3417.80萬元。2015年，錦綸單絲設備新增銷售額為851萬元、平均售價為85.1萬元/位、新增利潤為212.76萬元；錦綸單絲銷售額為9960萬元，平均售價為1.9萬元/噸、銷量為5242噸、新增利潤為943.6萬元。具有高技術、高效益、高附加值特點的一步法錦綸分纖母絲紡絲技術，帶來了顯著的社會效益和經濟效益。