新型錦綸棕絲紡牽聯合設備探究

邱軍先

摘要：目前國內紡錦綸棕絲的主要是二步法的紡絲牽伸設備，該品種的一步法紡絲牽伸設備在國內仍是空白，北京中麗制機工程技術有限公司，在錦綸分纖母絲的一步法紡牽設備擁有較成熟的技術和產品，為開發國產新型錦綸棕絲紡牽聯合設備奠定了基礎。文章介紹了一種新型錦綸棕絲紡牽聯合設備的結構特征和參數。重點對研制錦綸棕絲紡牽聯合設備的技術要點和配置進行了論述。該設備及工藝具有生產效率高，生產成本低，空間利用率高等特點。

Abstract： At present， two-step spinning and drawing equipment is mainly used for spinning nylon coir fiber in China. The one-step spinning drawing equipment of this variety is still blank in China. Beijing Chonglee Machinery Engineering Co.， Ltd. has more mature technology and products in the one-step spinning and drawing equipment of nylon split fiber mother yarn， which has laid the foundation for the development of new domestic nylon and coir fiber spinning and drawing combined equipment. The article introduces the structural characteristics and parameters of a new type of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. It focuses on the technical points and configuration of the development of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. The equipment and process have the characteristics of high production efficiency， low production cost， and high space utilization rate.

關鍵詞：錦綸;棕絲;長絲;紡牽聯合機

Key words： nylon;coir fiber;filament;spinning and drawing combined machine

中圖分類號：TQ342? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0151-04

0? 引言

棕絲是單絲的一種，是較粗的合成纖維單絲。其產品用途主要涉及：航空、航天、印刷、印染、電子、制藥、糧食、化工等行業。其中錦綸棕絲具有良好的耐磨性，耐腐蝕性，同時具有較好的耐疲勞強度和較高的斷裂強度以及較易染色等突出的性能。其抗拉強度大，回復力好，耐強堿，耐稀酸和溶劑等特點，廣泛用作過濾材料、篩選材料、箱包材料、服裝材料、工藝品材料等等。

由于國產的錦綸棕絲品種和規格很少，亟需提高其產量和低延伸變率、高強度、一致性、重復性等質量。我國每年仍需進口技術含量高的高密度棕絲，高強低伸棕絲、防靜電棕絲等特殊處理棕絲和錦綸目數較高的棕絲。因此開發一步法的錦綸棕絲紡牽聯合機勢在必行。北京中麗制機工程技術有限公司根據市場的需求，研發了新型錦綸棕絲紡牽聯合設備。采用獨特的熔融紡絲，空氣冷卻和水霧冷卻相結合，多輥牽伸熱定型裝置和集成式精密卷繞裝置，推出了全新的錦綸棕絲紡牽聯合設備。

1? 國產錦綸棕絲紡牽聯合設備的工藝流程和設備技術特點

1.1 工藝流程

該新型錦綸棕絲紡牽聯合設備的工藝流程為：干切片（充氮包裝）→紡絲料倉（帶氮氣保護）→熔融擠壓（帶氮氣保護）→計量紡絲+組合式緩冷單體抽吸→吹風冷卻→水霧冷卻→上油→張力調節喂入輥+分絲輥→四對牽伸及定型輥→下張力調節分絲導盤→上張力導盤→高速卷取→棕絲成品。

1.2 切片的干燥

1.2.1 原料

采用相對粘度為2.4-2.8的錦綸切片，熔體密度1.03g/ml。

1.2.2 干燥

錦綸6切片對含水率具有較高的要求，出廠時都干燥好的，采用充氮氣包裝，一般不需要再干燥，紡錦綸棕絲時，需要在氮氣條件下，90-100℃，2小時左右。錦綸6切片含水質量分數應該控制在25ppm以下。

1.3 設備技術特點

1.3.1 設備的總體布置圖

新型錦綸棕絲紡牽聯合設備布置如圖1所示。

1.3.2 紡牽聯合設備的總體技術參數和規格（表1）

1.4 設備形式及技術特點

1.4.1 一體化無溫差紡絲箱體

紡絲溫度對于纖維的質量和整個紡絲過程的起到重要影響作用。溫度過高，會加劇錦綸6熔體的熱分解，導致熔體的粘度很低而出現毛細斷裂，溫度過低，則熔體的粘度趨于過高狀態，使錦綸6熔體脹大現象趨于嚴重，導致后拉伸時斷點增加，甚至不能拉伸，所以紡絲箱體的控溫是產品的關鍵，為此將紡絲箱加熱和熔融設計成一體化（如圖2a所示），紡絲箱自帶強制加熱系統，保證箱體溫度控制在±0.5℃范圍內。紡絲箱體在設計時箱體底部要低于組件的底端15-20mm，確保組件中的噴絲板面溫度的均勻，不會出現較大的溫差（如圖2b所示）。

1.4.2 緩冷單體抽吸一體化裝置

采用專用的緩冷單體抽吸一體化裝置，紡絲時，為后道能夠進行高倍拉伸，在噴絲板下方設置了緩慢冷卻的加熱裝置，使從噴絲板噴出的熔體細流暫時在220-270℃的熱空氣中不至于迅速冷卻，而是延緩冷卻速度。同時一體化的裝置中還有單體抽吸功能（如圖2所示），因錦綸紡絲過程中，在熔融狀態下的切片中，將析出一部分低聚物及單體，析出的低聚物及單體會揮發遇冷極易附著在噴絲板面周圍形成白粉，形成煙霧，附著在噴絲板板面上（噴絲孔的周圍），造成生產條件的惡化。將噴絲時產生的單體煙霧抽吸走，圖示顯示單體抽吸對著絲束的一端設有收口，用來抽取隨絲束帶下的單體氣霧。

1.4.3 專用的紡絲組件和噴絲板

采用專用的紡絲組件和噴絲板，因棕絲屬于粗旦的單絲，與一般復絲生產相比，錦綸6棕絲中每一根單絲的纖度要求更高，且考慮到后道的絲束在一定的速度下易于冷卻，噴絲板面上的孔數不能過多。因此噴絲板采用孔數為4孔，且孔與孔之間保持一定的間距，均布排列，保證噴出的絲束后道更易冷卻（如圖3所示），同時噴絲板的微孔精度要高（孔徑要高度一致）。噴絲板的微孔排布形式如圖3所示。

1.4.4 絲束的冷卻裝置——側吹風裝置+水霧噴淋冷卻裝置

絲束的冷卻采用專用側吹風+水霧噴淋冷卻裝置。錦綸6棕絲的單絲直徑比普通復和單絲大許多，初生絲的冷卻速度變慢，凝固點下移。為確保棕絲能夠充分冷卻，將側吹風風冷與水霧噴淋冷卻進行結合，側吹風多孔板采用分區梯次分布，網孔直徑自上而下依次為Φ5、Φ4、Φ3、Φ2.5mm（如圖4a所示），通過濾網上部的整流板來對冷風進行整流從而達到穩定的冷卻風，經過第一次風冷后，絲束進入水霧噴淋（如圖4b所示），進行第二次冷卻并加濕，這有利于降低纖維的結晶度、減小晶粒的尺寸，有利于降低絲束的拉伸應力，提高拉伸倍數，減少毛絲，使纖維結構均勻。

1.4.5 模塊式牽伸卷繞機

錦綸6棕絲牽伸卷繞裝置采用多輥式牽伸卷繞工藝，絲束經過兩道冷卻后進入溶劑槽，經過導絲盤后進入牽伸卷繞裝置，該裝置主要包括上油裝置、導絲裝置（含分絲棒、導絲鉤）、牽伸裝置（含分絲輥、多對熱輥）、集成式卷繞裝置（如圖5）。

上油裝置采用油輪形式上油，其特點是絲束與油輪表面緊貼、接觸距離長，這樣可有效地提高上油的均勻性。

牽伸裝置是錦綸6棕絲牽伸卷繞裝置里最重要的部分，主要包括分絲輥（Φ110×400mm）、喂入輥（Φ220×400mm）和四對熱牽伸輥（Φ235×400mm）。熱牽伸輥的有效工作區域、溫度一致性、輥殼表面摩擦系數是決定錦綸6棕絲性能特點的重要因素。喂入輥和分絲輥給予絲束一定的速度，并不加熱絲束，主要起到對絲束的握持作用。第一對熱牽伸輥是2個低溫熱牽伸輥，對絲束進行預熱，第二對、第三對熱牽伸輥，第四對熱牽伸輥各由2個高溫熱牽伸輥組成，各輥之間依次形成牽伸。通過熱輥之間速度和溫度的調整，實現對絲束的多級牽伸，有利于提高纖維的強度和均勻性，降低斷裂伸長率。

1.4.6 專用的集成式卷繞裝置

絲束經牽伸定型后通過上下導盤的過度最終到高速卷繞頭卷繞成絲餅。該過程采用專用的集成式卷繞裝置，其中上導盤采用可升降式結構，初始繞絲時上導盤降到初始位置，掛上絲束后啟動升降系統上導盤移動到上方的工作位置，這樣既能起到穩定絲束張力作用，又能夠保證進入高速卷繞頭的絲束夾角不會過大而引起兩端絲餅的張力偏差大。

卷繞裝置采用的是全自動高速撥叉式卷繞頭，錠子為直接驅動式。卷繞速度1200-2000m/min，最大卷裝直徑370mm，每個卷繞頭12頭，每頭卷繞一根錦綸棕絲的單根絲，這樣一個紡位可以生產48根（12頭數×4孔數）錦綸棕絲，大大提高了產量及生產效率。

2? 生產工藝及成品指標

2.1 主要原料指標（見表2）

2.2 主要工藝參數（見表3、表4）

3? 結果

國產錦綸棕絲紡牽聯合設備的開發，實現了一步法紡錦綸棕絲的工藝路線，加快了國內錦綸單絲向更粗旦高效生產發展的步伐。該設備具有較強的柔性化、高附加值的特點，設備造價成本低，生產過程高效、節能。可能替代進口設備，填補國內空白，推動我國化纖工業的進一步發展。

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