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1、纤维技术 F i b e r T e c h n o l o g y 1 0 2纺织导报 China Textile Leader2006 No.10 涤纶 T C S装置改纺锦纶 长丝工艺探讨 摘要如何利用已有的涤纶设备经适当技术改造调整为锦涤兼容机成为涤纶生 产厂家的一大发展思路文章介绍涤纶 T C S 装置改纺 P A 6 长丝的生产工艺特点 着重指出了锦纶工艺设备在干燥纺丝卷绕上和 P E T 纤维的不同并结合实 例对工艺的要求作了探讨 关键词涤纶长丝锦纶长丝干燥工艺纺丝工艺P O Y 中图分类号 T Q 3 4 0 . 4 7 2 文献标识码 B 文章编号1 0 0 33 0 2 5
2、 2 0 0 6 1 00 1 0 20 3 浙江大普集团有限公司 王刚强 浙江省上虞市安全生产监督局 郭丽亚 作者简介王刚强男1 9 6 9 年生高工上虞3 1 2 3 6 1 聚己内酰胺 6 商品名锦纶简称P A 6 其聚酯原 料由己内酰胺开环聚合而成 分子量为1 6 0 0 0 2 2 0 0 0 熔点为2 2 0 左右 软化点为1 8 0 左右 由于锦纶分子 端基含有羧基和氨基性能和羊毛有相似之处表现为优 良的耐疲劳性透气性其织物柔软滑润丰满弹性好 透气性好美观适用因此这种纤维被广泛应用于锦氨纶 包芯纱和仿天鹅绒丝袜及内衣等的制作市场需求较大 具有附加值高等优点和良好的发展前景特别是近
3、年来随 着涤纶市场疲软 而国内锦纶市场缺口尚有每年近3 0 万t 故如何利用已有的涤纶设备经适当技术改造调整为锦涤 兼容机成为涤纶生产厂家的一大发展思路 浙江大普集团有限公司利用日本东丽北京中丽郑 州干燥嫁接的T C S 生产线等设备经适当改造已成功开发 了3 5 5 5 8 3 1 1 1 d t e x 等系列锦纶长丝最大程度地克 服了聚合物易氧化降解侧吹风滤网易堵塞纤维易产生 静电等技术难题提高了纤维织物的档次本文结合生产 实例对锦纶技术改造及 P O Y 生产工艺作一定的探讨 1 P O Y工艺探讨 1 . 1 干燥工艺 从外形看P A 6 切片粒子较P E T 小单体粉末多像 P E
4、 T一样P A 6 对水解很敏感决定了 P A 6 聚合物熔融 纺丝挤压以前必须经过干燥处理含水率影响初生纤维 结构的形成和熔融纺丝过程中再聚合的程度高聚物切 片中含水率过高或过低都会造成二次聚合过程中水解 或聚合程度的提高 使分子间力发生变化 从而引起流体 粘度发生波动 同时 含水率过高 极易造成分子量降解 导致纤维强度下降 易产生气泡丝 注头丝 毛丝乃至断 头等不利于纺丝的现象 这样的纤维经过拉伸变形 不仅 会影响到加工性能而且还会影响到纤维的染色性能 从生产试纺工艺来看高速长丝生产对P A 6 干切片的 含水率要求在5 0 1 0 6以下 分子量分布要均匀 一般 在1 7 5 0 0 左
5、右由于P A 6 聚合物相较P E T 易氧化降解故 对干燥工序有充氮要求以氮化隔离防止降解P A 6 湿切 片的含水率比 P E T 大得多且 P A 6 比 P E T 在高温时易氧化 变黄 故干燥温度要求比P E T 低2 5 3 5 同时需控制 露点温度在零下2 0 以下 目前市场上已达干燥要求并真空包装的袋装切片较 多本公司对原有 T C S 纺丝线中的 F R N D 3 0 8 联合干燥机 适当改造在原干燥塔上增加一个二级加料口上装带截 止阀的加料口下装中间料仓将原来系统的各接口切断 加入盲板接入干燥的氮气氮气的加入量应适度同时 考虑加料及工艺路线的密封性能加料口位置应便于操作
6、PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织导报 China Textile Leader2006 No.101 0 3 F i b e r T e c h n o l o g y 纤维技术 及满足工艺要求设置根据试纺情况真空包装的袋装切 片可不通过预结晶直接干燥干燥温度比P E T 大约降低3 5 左右 可控制在1 2 5 左右为宜 出口风温选择在7 2 左右进风流速约8 m / s 干燥时间在4 h 以上 目前有些 改造设备对真空包装的袋装切片不经干燥直接纺丝虽
7、节 约生产成本但细旦P A 6 纤维纺制过程中断头较多 1 . 2 纺丝温度 脂肪族的 P A 6 不同于芳香族的 P E T 作为一种部分 结晶高聚物其 K O F I E R 法测得的熔点 2 2 1 与 P E T 的 2 6 0 有一定差异但熔体特性粘度随分子量增大而增 大在分子量相同情况下熔体粘度随温度升高而减少 且在熔体制备过程中发生的热裂解和氧化降解的特点与 P E T 基本一致这些共性使生产 P E T 纤维的 T C S 设备可 以完成纺丝 但由于P A 6 对普通铁螺杆的腐蚀力极强故最好配置 一套经特殊处理的锦纶专用双金属螺杆和螺套以延长设 备寿命同时P A 6 聚合物的热
8、稳定性较差为避免较大 的聚合物热降解在保证熔体流变性好的情况下需要设 定较低的纺丝温度从P A 6 纤维纺丝实例看冷却区设定 4 1 螺杆各区温度控制在2 6 0 2 7 1 例如纺制8 3 d t e x 3 6 f P O Y 纤维时 一区和二区温度在考虑过早熔化 易环结过迟熔化易阻塞或熔融不匀的情况下选择了 2 6 0 2 6 5 由于试纺的北京中丽 H Z K V 7 4 3 型纺丝螺杆长 径比为2 51三区温度可略高于一 二区 保证物料在完 全熔融状态下形成挤压力 实现压缩和计量区的过渡 四 五区的温度基本接近熔体温度 从实例看 在2 6 9 2 7 1 时纺丝较为稳定 P A 6
9、热 降解较少这里需避免螺杆各区温度的突升和突降以免 造成不必要的热降解 联苯加热气相温度控制在2 6 8 2 7 6 为宜且温度的波动范围愈小愈好一般不应超过2 熔体温度应控制在2 7 3 以内熔温大于2 7 3 时 会使P A 6 聚合物的热分解加剧造成分子量降低熔体中 低分子物含量增加出现气泡丝并因熔体粘度太低而出 现毛细断裂 形成所谓的 注兴 同时 在保证均压和纤 维均匀挤出的前提下可调整预前压力降低到8 . 0 M P a 以 内以减少熔体在螺杆的回流以便减少熔体在高温下的 停留时间从而减少熔体热降解程度此外还可以更换低温 热媒实现更低温度条件下 P A 6 的纺丝 1 . 3 纺丝组
10、件和单体抽吸 除了控制熔体温度和降低预前压力外 还要控制熔体 在纺丝组件中的停留时间和熔体破裂现象可通过改变组 件配方改变喷丝板直径和长径比来控制作为纺丝生产 的心脏 组件其工艺设计是否合理对可纺性尤 其对飘丝现象极具影响 它既需满足高速纺丝的高压要求 又需过滤净化熔体 适当提高长径比和减少喷丝板直径有助于纺丝 因为 在纺丝时P A 6 熔体具有较高的储能模量大分子的伸展 速率与已伸展的大分子要弹回最低能态处所需时间就是 一般大分子的松弛时间由于 P A 6高速纺丝卷绕速度在 4 2 0 0 4 6 0 0 r / m i n 之间 远较P E T 纺丝速度快 松弛时 间为1 03 s 以内
11、为了取得大分子的净伸展或净取向效果 剪切速率必须大于大分子的松弛速率即必须达到1 0 4以 上数量级 本公司在试生产5 5 d t e x / 2 4 f P A 6 纤维时 选择了0 . 2 0 0 . 3 0 系列长经比的喷丝板 并调整了组件配比 发现调 整后的孔径和长径比在剪切速率的控制和熔体破裂现象的 防止上优于未调整前 较高的喷丝板长径比可较有效地降 低熔体在挤出喷丝板孔时的剩余弹性 从而为纺丝稳定创 造条件 在孔径为 0 . 2 4 0 . 0 0 2 m m 长径比为1 2 . 8 组件安装底部装 3 0 0 5 0 0 目石英砂上装规格为2 0 0 4 0 0 目石英砂占3 /
12、 4 至满时纺丝基本稳定断头 较少尽管 P A 6 比 P E T 细旦纤维的组件初始压力要小2 . 5 M P a 左右但实际试纺发现用于 P E T 的常规组件同样适用 于 P A 6 不同于 P E T 纤维的融熔冷却成形为液态向凝固体的 渐变P A 6 在高温融熔纺丝状态下其单体及低聚物约 0 . 5 % 从喷丝板面的孔中以气体状态逸出 由于侧吹风的 风力作用 以结晶凝聚状粘附在喷丝板面 箱体低部 纺 丝窗等 使环境恶化并严重影响P A 6 纤维的冷却成形 断 头大面积增多所以 P A 6 纤维生产必须在 T C S 设备上进 行改造 增加单体抽吸装置 具体为在纺丝箱下面加工箱 罩 内
13、装抽吸装置 外引吸管以风机吸出 该装置对生产 P E T 无影响根据需要还可和 T C S 卷绕导丝辊 G R 1 G R 2 汽油抽吸装置合并以减少成本并减少污染源还有 必须定期清理抽吸装置减少单体粘附保证 P A 6 纤维 正常生产 1 . 4 冷却成形和上油 类同于P E T P A 6 熔融加工是在剪切和非等温条件下 进行的纤维在凝固期间发生着高卷绕速度高在线张力 和非等温应力等诱导结晶T C S 设备 P E T 纺丝窗的高度比 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the wat
14、ermark 纤维技术 F i b e r T e c h n o l o g y 1 0 4纺织导报 China Textile Leader2006 No.10 P O Y 高速纺丝略高也仅有1 . 3 5 m 与锦纶专用纺丝设备 相比较短为达到较好的冷却效果需要适当降低侧吹风 的温度增加相对湿度和风速通常侧吹风的温度控制 在 2 2 1 侧吹风的相对湿度控制在7 0 % 8 5 % 风速控制在0 . 4 5 0 . 6 0 m / s 由于 P O Y 预取向性的因素故在纺制 P A 6纤维时需 撤除T C S 设备的热管装置调整甬道板接口同时改造上 油装置由于 T C S 设备的工艺路
15、线特点表现为以 T C S 热 管替代原有F D Y 热牵伸辊 G R 1 G R 2 的热拉伸和热定形作 用以热管长度和温度控制来适应各种规格的纤维生产 上油位置在甬道以下导丝棒以上部位油嘴用带储油口 的涤纶上油嘴 改纺 P A 6 纤维后需调整上油集束位置于纺丝窗下部 根据品种需要调整集束点垂直和水平位移同时更换 P A 6 专用进口油嘴和导丝器以便纤维导丝过程中的张力减小 从而降低毛丝 从本公司纺制5 5 d t e x / 2 4 f P O Y 纤维时的情况来看 集束位置离喷丝板面1 3 2 c m 左右水平位置约2 6 c m 此 时侧吹风窗内纤维弧形较平坦 波动较平稳 纤维断头少
16、 集束情况良好考虑 P A 6 和 P E T 纤维集束的差异性试制 时调换了 P E T 油剂选用竹本 F 5 8 2 锦纶 P O Y 油剂纤 维集束性抗静电效果尚可 1 . 5 卷绕 P A 6 纤维生产中若纺丝速度太慢 卷绕张力太小 丝 条就不能绕到丝盘上本公司 T C S 设备配置的卷绕装置 为日本东丽的T W 7 1 61 2 0 0 / 8 型卷绕头速度可达6 0 0 0 r / m i n 能满足P A 6 纤维P O Y 生产4 2 0 0 4 6 0 0 r / m i n 的车速要求由于 T C S 设备卷绕机上部原有 2 只导丝盘 为合理控制 P A 6 纤维张力需取消
17、导丝盘增设导丝装 置 本公司选用日本汤浅导丝器 张力控制情况良好 同 时需注意卷绕参数选择的恰当与否直接影响 P O Y 筒子 的成型 与 P E T / P O Y 生产相比P A 6 / P O Y 生产纺丝速度较高 提高1 0 0 0 r / m i n 以上 卷绕张力较大 故在相似品种情况 下生产P A 6 / P O Y 时的超喂率和干扰幅度要大于P E T 而 干扰频率少于 P E T 设定卷绕参数时需注意对不同纤度的 纤维有不同的卷绕张力要求张力过大丝饼两端转向由 于滞后效应而易形成马鞍形张力过小丝饼表面蓬松易 形成凸肚及蛛网丝等甚至会使丝条脱离拨叉导丝器引起 断头 通过调节超喂
18、率和调整干扰幅度 频数可以有效控制 卷绕张力 改善纤维成形 从纺制5 5 d t e x / 2 4 f P O Y 的情 况看 超喂率控制在1 . 4 % 干扰幅度1 . 6 % 频数3 s 时 丝饼卷绕张力及表面成形均可 2 生产实例 2 . 1 生产设备 张家港 F R N D 3 0 8 联合干燥机北京中丽化纤机械有 限公司的 H Z K V 7 4 3 型纺丝机日本东丽 T W 7 1 61 2 0 0 / 8 拨 叉式卷绕头 2 . 2 生产原料 力鹏企业公司 P A 6 切片N 1 8 13竹本 F5 8 2 锦纶 油剂 2 . 3 P O Y 生产工艺 P O Y 生产工艺如表
19、 1 所示 干燥温度/ 干燥时间/ h 螺杆温度T I C 6 0 3 / 螺杆温度T I C 6 0 4 / 螺杆温度T I C 6 0 5 / 螺杆温度T I C 6 0 6 / 螺杆温度T I C 6 0 7 / 联苯T I C 6 1 3 / 卷绕高速/ r m i n 1 卷绕中心角/ 油剂浓度/ % 侧吹风温度/ 侧吹风湿度/ % 环境温度/ 环境湿度 / % 8 3 d t e x / 3 6 f 1 2 6 4 . 2 2 6 4 2 6 6 2 6 7 2 6 9 2 7 0 2 7 2 4 5 0 0 5 . 7 1 2 2 21 8 23 2 62 7 85 5 5 d
20、t e x / 2 4 f 1 2 5 4 2 6 3 2 6 5 2 6 7 2 6 8 2 6 9 2 7 1 4 3 5 0 5 . 6 1 1 . 5 2 21 8 23 2 62 7 85 表1 P O Y 生产工艺 3 结语 充氮保护和较低的干燥温度有助于减少 P A 6 热降解 合适的螺杆各区温度喷丝板长径比组件安装有利于正 常纺丝专用的双金属螺杆螺套改造和增设单体抽吸装 置有助于P A 6 纤维的生产持续性适宜的卷绕参数选择有 助于控制张力改善成形提高生产稳定性 CTL 参考文献 1 章 文. 己内酰胺的国内外市场分析 J. 上海化工 2 0 0 53 0 5 4 44 6 . 2房 健. 改善锦纶P O Y 后加工性能的技术探讨 J. 广西化纤通 讯2 0 0 11 2 22 4 . 3 董纪震 何勤功 濮德林 等. 合成纤维生产工艺学 M. 北京 纺织工业出版社 1 9 9 0 . PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark