PP FDY装置生产中低旦PA6工业丝的技术改造

孔令根

(江苏海阳化纤有限公司，江苏泰州225300)

江苏海阳化纤有限公司于2008年新建了一套丙纶(PP纤维)全拉伸丝(FDY)设备(2个位，6头/位)，近期由于丙纶行情低迷，且其非公司主业，该设备基本处于闲置状态。而同期中低旦聚酰胺6(PA6)工业丝以其优越的性能深受用户的青睐。为此公司对丙纶FDY设备进行技术改造，以生产中低旦PA6工业丝。经改造后设备运行平稳，产品质量能满足用户需求。作者以467 dtex/70 f PA6工业丝为例，对利用丙纶FDY设备生产中低旦PA6工业丝的技术改造进行了探讨。

1 试验

1.1 原料

PA6切片:相对黏度 2.80 ±0.01，单体质量分数小于等于1.5%，含水率小于等于40 μg/g，江苏海阳化纤有限公司产;油剂:牌号HQ-635，日本竹本公司产。

1.2 主要设备及检测仪器

丙纶FDY设备:螺杆挤出机φ 90 mm，L/D为25，2位，6头/纺位，纺丝组件为圆形上装式，喷丝板外径 φ 110 mm，热辊 φ 210 mm×350 mm，工频电感应加热，固定测温，单区控制，常州富邦化纤机械厂制;JHW835-1200/6卷绕头:舟山市金湖化纤机械有限公司制;WGL-2500DT型拉力试验机:桂林奥峰电器制造有限公司制。

1.3 PA6工业丝生产工艺流程

通过对丙纶FDY设备进行改造，并进行工艺调整，生产467 dtex/70 f PA6工业丝，其生产工艺流程见图1。

图1 PA6工业丝生产工艺流程Fig.1 Flow chart of PA6 industrial yarn production

2 结果与讨论

2.1 设备改造

(1)高速纺丝时，一般要求PA6切片含水率小于等于80 μg/g，否则在纺丝时丝条中含有气泡，在高的张力下容易因应力集中而产生单丝断裂形成毛丝。PA6切片易吸湿，为避免在加料及纺丝过程中切片与外界空气接触而使含水率超标，在原有纺丝料仓底端增加氮气保护装置一套。

(2)由于PA6的聚合反应是可逆反应，当聚合达到平衡时，在一定温度条件下，聚合物中的单体含量为定值，当萃取后的PA6切片再熔融时，化学平衡向增加己内酰胺方向进行，直到该温度下的平衡单体含量，且随着熔体停留时间及熔体温度的升高，单体含量随之提高，因此PA6在纺丝成形时会有单体成气态逸出［1］。因而必须增加单体抽吸装置，以及时去除纺丝时产生的单体，防止其在喷丝板表面积聚，产生污染，影响纺丝。

(3)原有装置上油方式为乳液油盘上油，均匀性差，且油滴易飞离油盘。而PA6 FDY的生产为原油上油，为增加上油均匀性，采用上油量比较均匀的齿轮泵计量，喷嘴上油。试验将油盘上油改为两道油嘴上油，同时每个纺丝位增加油剂泵。

(4)原有装置的第四对热辊为表面镀铬，表面粗糙度(Ra)大于4.0 μm，纺丝时易产生毛丝并形成“项圈”。故纺制PA6中低旦丝须更换热辊外套，表面喷陶瓷，Ra为2.3 ～2.9 μm。

(5)PP纺丝时，由于熔体黏度大，且非牛顿性强，挤出胀大比PA6大，通过增加喷丝孔直径及长径比来减少细流的膨化和防止产生熔体破裂。为适应PA6 FDY生产，重新制作了喷丝板，喷丝孔径为0.4 mm，长径比为2∶1，喷丝孔数为70。

2.2 工艺调整

2.2.1 纺丝温度

纺丝温度取决于聚合体的熔点和熔体黏度。纺丝温度过高，会使聚合物的热分解加剧，造成相对分子质量降低和出现气泡丝，并因熔体黏度太低，而出现毛丝断裂，形成注头。当纺丝温度过低，熔体黏度过高，易出现漏料，硬头丝现象，拉伸时断头增加。为提高熔体的流动性，试验选用的PA6切片相对黏度约2.8，相对于纺制PA6粗旦工业丝所用的切片黏度偏低，加之纺制PA6低旦工业丝时，喷丝头挤出量小，物料在熔体管道及纺丝组件内停留时间长，因而纺丝温度应比纺制PA6粗旦工业丝时控制低些。纺制467 dtex/70 f PA6工业时，控制纺丝温度(278±5)℃，纺丝状况较好，见表1。生产中螺杆挤出机Ⅰ～Ⅴ区温度分别为 270，295，290，285，280 ℃，缓冷器280℃，纺丝箱体278℃。

表1 纺丝温度对生产工况的影响Tab.1 Effect of spinng temperature on production situation

2.2.2 冷却条件

对冷却条件的选择主要是控制冷却侧吹风的温度、相对湿度、风量、风压等，保证熔体细流在冷却成型过程中所受的轴向拉力保持稳定。纺制467dtex/70 f PA6工业丝时，由于丝束总线密度低，散热量小，比表面积大，冷却效率高，因而相对于纺制粗旦丝来说，侧吹风温度可适当控制高些，风速控制低些。在实际纺丝过程中，控制侧吹风速度(0.35 ±0.05)m/s，温度(18 ±1)℃，相对湿度(90±5)%，压力(550±5)Pa，生产状况较好。

2.2.3 拉伸倍数

拉伸倍数必须小于断裂拉伸比而大于自然拉伸比。中低旦PA6工业丝相对粗旦丝来说，由于线密度小，预取向高，可拉伸性相对变差，且考虑到纤维越细在拉伸辊上越不易打滑，故在保证质量指标的前提下，拉伸倍数可选择低些。由表2可以看出，生产467 dtex/70 f PA6工业丝，拉伸倍数控制在4.4时，生产状况较好。

表2 拉伸倍数对纤维断裂强度及可纺性的影响Tab.2 Effect of draw ratio on breaking strength and spinnability of the fiber

2.2.4 拉伸温度

PA6工业丝拉伸温度要高于玻璃化转变温度，低于软化温度。中低旦PA6工业丝由于总线密度小，比表面大，在热辊上受热效率高，热辊温度可适当控制低些。在实际生产中，关闭原有装置的喂入辊加热，使喂入辊处于常温状态，拉伸定型在4对热辊之间完成。纺制467 dtex/70 f PA6工业丝时各对热辊温度控制如下:一辊(65±5)℃，二辊(165±5)℃，三辊(190±5)℃，四辊(160±5)℃，拉伸定型效果最佳。

2.2.5 产品质量

经设备改造及工艺参数的优化调整后，在原来的PP FDY装置上成功生产出467dtex/70 f PA6工业丝，其质量指标为:线密度467 dtex，断裂强度6.72 cN/dtex，断裂强度CV为2.2%，断裂伸长率21.63%，断裂伸长CV为5.0%，纤维质量完全能满足用户的要求。

3 结论

a.PP FDY设备通过技术改造及工艺的调整，可实现PA6中低旦工业丝的生产。

b.当选用相对黏度为2.8左右的切片进行六头纺467 dtex/70 f PA6工业丝生产时，控制纺丝温度(278±5)℃，侧吹风速度(0.35±0.05)m/s，温度(18 ±1)℃，拉伸倍数 4.4，热辊温度65～190℃，生产状况较好。