腈綸扁平纖維纖偏的影響因素及糾正方法

胡革勝(中國石化安慶分公司腈綸部，安徽 安慶 246001)

0 引言

扁平腈綸纖維是一種截面為橢圓形或接近于矩形的腈綸纖維，具有特殊的光澤，良好的剛性，可以用作人造毛皮、絨毛玩具、室內裝飾等，具有廣闊的市場前景。

纖度是腈綸扁平纖維質量中的一個重要指標，它對于制品的品質影響很大，纖維的成形過程進行得越均勻，纖維及制品對各種變形的穩定性就越高。實際生產中，纖偏就是衡量纖度的指標，它是指纖維實際纖度和名義纖度之差與名義纖度的比值，它反映了纖度的偏離程度。

不同品種纖維的纖偏控制難易程度是有區別的：安慶腈綸現階段對扁平纖維3.66 XB、6.66 XB、13.33 XB、21.11 XB等品種的優級品指標控制在±8%，而實際生產中腈綸扁平纖維的纖偏往往波動較大，特別是細旦扁平纖維，在生產中也較難控制，從而造成纖偏較大。

現從生產實踐結合安慶腈綸濕法紡絲工藝的特點，對扁平纖維纖偏的影響因素作一些具體的分析(纖度的測定有稱重法、震蕩儀測定法，本文排除人為測定誤差，主要從生產控制過程的角度來探討扁平纖維纖偏的影響因素)，并提出具體的糾正方法。

1 原因分析

分析腈綸纖維纖偏的影響因素先從一個公式入手。由于生產是連續性的，計量泵每分鐘提供的聚合物的質量與每分鐘經過F13(熱牽伸出口輥)的絲束所含聚合物的質量是相等的。于是有：

式中：Zrpm為計量泵轉速；Q為計量泵每轉的出膠量；P為原液的含固量；d為原液的比重；V13為紡速(F13輥的線速度)；N為噴絲頭的孔數；R為纖維的總收縮；D為定型機出口處纖維的纖度。

把公式(1)轉換為公式(2)：顯然纖維的纖偏與計量泵的轉速、計量泵出膠量、原液的含固量及比重、紡絲速度(F13的速度)、噴絲頭狀況和纖維的總收縮等是密切相關的，現依次對上述影響因素進行逐個分析，之后提出一些預防糾正措施。

1.1 計量泵的轉速

根據公式(2)，Zrpm↑纖偏跑正，Zrpm↓纖偏跑負。檢查以下原因：

(1)計量泵與電機是否同步，計量泵轉數與變頻器控制是否有誤差，如有異常，聯系電氣人員及時處理。

(2)計量泵的轉速設定是否正確。如不正確，工藝人員應該重新設定。

1.2 計量泵的出膠量

出膠量↑纖偏跑正，出膠量↓纖偏跑負。檢查原因及處理方法：

(1)計量泵的入口壓力是否波動，檢查原液供料泵、增壓泵壓力是否波動，或設定值是否正常，有問題及時處理。

(2)計量泵自身原因。泵體漏膠或者由于長時間運轉造成計量泵磨損、腐蝕嚴重而導致供膠量不準，如發生這種情況，立即聯系維修更換計量泵。

(3)計量泵入口管線是否有泄漏點而導致出膠量不足。如有泄漏點及時處理。

1.3 噴絲頭狀況

噴絲頭狀況主要有兩種：噴頭漏膠。漏膠會造成纖偏跑負；噴板的噴絲孔堵塞嚴重，纖偏跑正。另外，計量泵膠管漏膠，燭形過濾器漏膠等也會造成纖偏跑負。

處理方法：更換紡絲噴絲板的同時必須更換燭形過濾器，換噴絲板時，一定要檢查噴絲板是否清洗干凈，緊固噴絲板時要仔細、認真，以防漏膠。

1.4 原液的含固量

原液含固量的波動對扁平纖維的纖偏影響很大(如表1所示)，表中是紡絲裝置2021年9月份6D扁平(6.67 XB)纖維部分質量數據，如圖1所示，原液含固量的變化對纖偏影響非常明顯。原液的含固量高，纖偏跑正；含固量低，纖偏跑負。跑正纖偏時，下調計量泵轉速；跑負纖偏時，上調計量泵轉速。同時，原液含固量要及時作相應調整。

表1 紡絲裝置9月份6D扁平(6.67 XB)纖維部分質量數據

圖1 含固量對扁平纖維纖偏的影響

另外，原液中第二單體含量高，在相同的干燥條件下，纖度偏大；原液雜質含量高，凝固時，在絲條中占據體積，相應降低了聚合物的含量，洗滌去除雜質后使纖度偏小；二氧化鈦分散性差，局部堵孔，使纖度偏大。一旦出現這些情況，聚合裝置要及時處理[1]。

1.5 紡絲速度(V13)

(1)紡速是否變化，V13↑纖偏跑負，V13↓纖偏跑正。如有變化，檢查：① 變頻器原因，實際速度與設定速度不符，及時聯系人員進行處理；②紡速設定不對，工藝人員及時調整。

(2)總牽伸倍數不對。牽伸倍數↑纖偏跑負；牽伸倍數↓纖偏跑正。總牽伸倍數的影響因素有：噴絲頭拉伸率、溶劑牽伸與熱牽伸。

①噴絲頭拉伸率。生產中是采用噴頭負拉伸的，采用負拉伸在相同的浸漬長度內可增加原液細流在凝固浴中的停留時間，從而達到緩和凝固速度的目的。扁平纖維的負拉伸率比常規纖維的負拉伸率絕對值要大。但噴絲頭負拉伸率絕對值不能太大，一方面如果太大，紡絲原液剛出噴絲板面時脹大效應嚴重會影響扁平度，另一方面為了控制一定纖度，拉伸倍數就需大大提高，這樣纖維的剛性過大勾強下降，成品纖維也缺少蓬松感[2]。噴絲頭拉伸率如公式(3)所示：

式中：φ為噴絲頭拉伸率；VL為第一拉絲輥速；V0為噴絲速度。

②溶劑牽伸。溶劑牽伸的主要影響因素有：溫度、濃度、溶牽倍數。

溫度的影響：溫度高，凍膠體脫液過度，初生纖維的可塑性下降，導致拉伸比下降。溫度低，凍膠體脫液少，初級溶脹度大，網絡結構太弱，經不起高倍拉伸，同樣導致最大拉伸比下降。所以，通常溫度控制在42～48 ℃，如果溫度不正常，自控、循環崗位需檢查處理調節閥、加熱器等。溶牽濃度的影響：溶牽溫度選定后，濃度也要適當，濃度對纖維的纖度有一定影響。所以生產中溶液的濃度一般控制在4.2%左右。實際生產中的溶牽濃度是通過進入溶牽水洗的量來控制的，因此在操作時，一定要保證進入溶牽的水洗量。生產中經常通過多清洗水洗濾網、溶牽濾器來保證溶牽的量，但量要適中，從而保證溶牽濃度在合適范圍。另外，回收裝置蒸發系統的波動也可能使冷凝液竄有硫氰酸鈉而導致溶牽濃度過高，這要根據實際情況及時進行處理。溶劑牽伸倍數的影響：初生纖維的溶脹率高，取向度低，經不起高倍數拉伸，所以溶劑牽伸倍數不能過大；若溶劑牽伸倍數太低，則初生纖維的強度提高不大，在水洗和預熱時，會產生斷絲，并且牽伸倍數太低會增加熱牽伸的難度，而導致總牽伸倍數不夠，影響纖維纖度。如果牽伸倍數不對，技術人員應該重新設定參數。根據生產經驗，腈綸扁平纖維溶劑牽伸倍數應比常規纖維2.5倍略大。

③熱牽伸。在濕法紡絲中，熱牽伸是完成纖維拉伸過程的主要工序。纖維在拉伸過程中，大分子或聚集態結構單元發生舒展，并沿纖維軸向排列，同時還會隨著相態的變化，伴隨著其他結構特征的變化。熱牽伸的效果直接影響纖維的纖偏。熱牽伸的主要影響因素有：聚合物相對分子量、牽伸時間、纖維的排列均勻性、溫度、牽伸倍數、熱水循環量等。

聚合物相對分子量。過大過小都不利于牽伸，不僅易產生斷絲、毛絲，而且會使絲束拉伸不均勻而造成纖維纖度不均。這時聚合要及時調整。牽伸時間、纖維的排列均勻性、溫度、熱水循環量等不符合要求，都會造成絲束拉伸不均勻，甚至毛絲、斷絲，從而影響纖維的纖偏。相同牽伸倍數下，牽伸時間與紡速有關，不符合要求，工藝技術人員應重新調整。纖維排列不均，現場調整導絲桿。熱水溫度、循環量不合要求，循環崗位需及時調整。熱牽伸倍數，其大小直接影響總牽伸倍數，在保證纖維質量的前提下，牽伸倍數應該盡量低，隨著牽伸倍數的增加，纖維的纖度減小，強度增加，延伸度下降(如表2所示)。扁平纖維的總牽伸倍數比常規纖維的牽伸倍數要略大。

表2 拉伸倍數對纖維性能的影響

另外，熱牽伸皮壓輥的狀態也會影響熱牽伸的倍數，如果皮壓輥變形、汽缸漏氣都會造成絲束在輥面打滑導致牽伸倍數不夠，而使纖維的纖偏跑正。遇到這種情況應及時通知維修處理。生產扁平纖維時的熱牽伸皮壓輥壓力比生產常規纖維時要低，一般控制在0.35 MPa左右，避免壓力過高損傷扁平纖維[3]。

1.6 纖維的總收縮

纖維總收縮率↑纖偏跑正；總收縮率↓纖偏跑負。纖維總收縮主要包括調溫調濕機中的收縮和定型機中的收縮。

1.6.1 調溫調濕機中的收縮

纖維在調溫調濕機中，影響纖維收縮的因素：干濕球溫度、烘干機狀況、鋪絲狀況、進排風門的開度、絲束的含濕等，腈綸扁平纖維的收縮比常規纖維要小，一般調溫調濕機的前三區投溫度，最后一區溫度不投，以避免收縮過多而影響扁平度。

(1)致密化溫度：一般控制在100±8 ℃范圍，若偏高或偏低，需檢查溫度調節閥、加熱器、各循環風機、總管網蒸汽壓力等。

(2)烘干機狀況：主要檢查各循環風機，排濕風機，各過濾網、鏈板速度等，有問題及時處理。

(3)鋪絲狀況：鋪絲是否均勻、有間隙，有問題及時調整；若是擺臂問題，及時聯系儀表處理人員；如果氣缸漏氣，聯系維修人員及時更換汽缸。調溫調濕機的鏈板速度要適中，保證絲束在調溫調濕機中的停留時間在工藝指標范圍。

(4)絲束含濕：熱牽伸皮壓輥的壓水狀況也會影響調溫調濕的效果，如果皮壓輥老化變形或者氣缸漏氣都會造成絲束帶水過多，這時必須立即聯系人員維修處理。

1.6.2 絲束在定型機中的收縮

品種不同，纖維的收縮控制要求也不一樣。安慶腈綸定型工序是連續定型，影響定型收縮的因素主要有：定型機壓力、溫度、鋪絲狀況、拉絲點等。

(1)定型機的壓力、溫度。扁平纖維的定型壓力設定比常規纖維要低，以避免定型收縮過多而影響扁平度。定型的溫度越高，纖維超分子結構的舒展、重建和加強的強度就越深入，總取向因子在一定范圍內降低，纖度增大。所以，溫度過高纖偏跑正，過低跑負。另外，溫度過高，纖維會發黃、產生并絲。

如果出現問題：檢查溫度調節閥的副線是否關死，調節閥本身是否好用。不好用，聯系儀表處理人員；壓力低，檢查總管網壓力是否夠，調節閥的隔離閥是否完全打開，調節閥是否好用。另外，檢查急冷處的二級脫鹽水和入口噴淋處的“B”級脫鹽水是否用量大，定型機液位的“B”級脫鹽水補加閥是否開啟。正常生產情況下，定型機壓力能保證，溫度就能保證。為了避免增加能耗和定型壓力的波動，正常生產過程避免入口噴淋使用“B”級脫鹽水。

(2)定型機鏈板的鋪絲狀況。鋪絲不均勻，會導致絲束收縮不均，而影響纖維的纖度。應檢查各入口噴淋管是否歪斜，噴淋方向是否正確，入口處有無亂絲以及入口輥的運行情況，檢查出原因后及時處理。

(3)控制定型機拉絲點。現場操作很關鍵，它主要靠調節定型出口速度(F17)來實現，設備運行良好的情況下，壓力、溫度、鋪絲狀況是容易控制的。拉絲點與操作人員的操作息息相關。拉絲點的控制還包括調溫調濕機拉絲點的控制，日常操作時一定要使拉絲點穩定在指定區內，調濕機拉絲點的控制主要靠控制F16(定型入口速度)的速度來實現，一旦發現拉絲點位置不對，往前或往后跑，要及時查找原因，檢查調溫調濕狀況以及定型入口輥運行有無故障、定型壓力是否波動。在操作中，F16(定型入口速度)、F17(定型出口速度)的速度盡量趨于工藝理論值，保證扁平纖維在調溫調濕機和定型機內的收縮，達到控制纖維纖度的目的。

2 結語

總之，影響腈綸扁平纖維的纖偏因素較多。實際生產中，出現纖偏超標的原因主要表現在以下幾個方面：聚合裝置含固量的波動；紡絲裝置的紡絲臺上，如：計量泵出膠量、膠管漏膠、噴頭漏膠、噴板的噴絲孔堵塞嚴重等；紡絲裝置定型工序的兩個拉絲點(定型入口速度、定型出口速度)控制。因為其他因素的控制只要設定參數正確，電氣、設備運行正常很容易做到。因此，這就要求生產過程中，聚合含固量波動需及時調整，上述問題是容易處理的，因而紡絲現場操作人員生產中更應該認真巡檢，及時發現問題并及時處理，從而保證扁平纖維纖偏控制在正常范圍。