高频热辊在高强超低缩PA66纤维生产中的应用

李 新，吕文娟，仵 晓，谢巧丽

(神马实业股份有限公司，河南平顶山467000)

高频热辊在高强超低缩PA66纤维生产中的应用

李 新，吕文娟*，仵 晓，谢巧丽

(神马实业股份有限公司，河南平顶山467000)

在高强超低缩聚己二酰己二胺(PA66)纤维生产中，对比分析了高频感应加热拉伸辊和工频感应加热拉伸辊的性能，探讨了其对可纺性及产品质量的影响。结果表明:高频热辊的纵向、圆周向温差均小于工频热辊，电机及线圈的使用寿命长;对比工频热辊，采用高频热辊生产高强超低缩PA66纤维，可纺性和产品质量明显提高，纤维断裂强度达7.92 cN/dtex，热收缩率为4.1%，优等品率达93.3%。

聚己二酰己二胺纤维 工业丝 高强超低热收缩 工频 高频 牵伸辊

随着化纤技术的不断进步，牵伸辊加热技术得到了不断发展与创新。从发展轨迹上看，化纤热辊经历了工频加热二次导体传热式热辊、工频加热热管传热式热辊到现在的高频感应加热辊。工频加热二次导体式热辊的特点是加工成本低，但温度均匀性较差，一般为±5℃;工频加热热管式热辊的特点是表面温度均匀性好，可达±1.5℃，但导丝盘的制作成本较高，热辊的工作温度不能过高，如热管均温介质选用水，则热辊工作温度在230℃以下。随着高性能、高附加值纤维的不断涌现，对牵伸辊的工作温度要求越来越高，高频感应热辊不需要二次导体，因而更能向高温方向发展，工作温度可达250.0℃，甚至更高，导丝盘表面温度均匀性好，可达±3.0℃。

目前高频热辊已在高模低缩涤纶和碳纤维生产中广泛使用，但在锦纶产业鲜有报道。国内PA66工业丝纺丝用拉伸辊一直采用工频加热二次导体式热辊模式，虽可满足常规高强工业丝的拉伸要求，但无法满足高强超低热收缩等高端纤维开发所必须的高倍拉伸、高温定型，如连续高温稳定性、温度均匀性等苛刻条件。

因此，作者分别从工频加热二次导体式热辊(简称工频热辊)和高频感应热辊(简称高频热辊)的温度均匀性、耐高温性、产品质量均匀性等方面进行对比分析。

1 试验

1.1 原材料与设备

尼龙66盐水溶液:尼龙66盐质量分数为50%，pH值为7.90，UV值(尼龙66盐质量分数20%水溶液在279 mm波长处紫外光的吸收率)为3.2×10－5，神马尼龙66盐化工公司生产。

油剂N-397:日本松本公司产。

五大器连续聚合设备，纺丝箱，侧吹风装置，拉伸机，均为国内制造;ASW-604卷绕机:德国巴马格公司制造。

1.2 生产工艺流程

PA66工业丝一步法连续聚合纺丝生产工艺流程见图1。

图1 高强超低收缩PA66纤维生产流程Fig.1 Process of high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

2 结果与讨论

2.1 高频热辊和工频热辊性能对比

2.1.1 空运转条件下纵向温度均匀性

在相同转速和温度条件下，对比2种加热模式拉伸辊工作区间内(距端部20 mm，根部50 mm)温度曲线。从图2可看出，相同参数条件下，在拉伸辊工作区间，高频热辊空运转温差为5.0～6.0℃，工频热辊温差为14.0℃。说明高频热辊工作区间内的温度均匀性明显好于工频热辊。

图2 高频热辊和工频热辊空运转条件下的温度曲线Fig.2 Temperature curves of high-frequency hot roller and power-frequency hot rollor at idle motion

2.1.2 静止状态下圆周向温度均匀性

在静止状态、相同转速条件下测试高频热辊和工频热辊的圆周向温差。从表1可以看出，在温度接近的条件下，高频热辊的圆周向温差为1.0～3.0 ℃，而工频热辊圆周向温差为 3.0 ～6.0℃，说明高频热辊的圆周向温度均匀性明显优于工频热辊。

表1 静止状态下高频热辊和工频热辊圆周向温差Tab.1 Circumferential temperature difference of highfrequency and power-frequency hot rollers at stationary state

2.1.3 静止状态下轴向温度均匀性

将高频热辊和工频热辊空运转均升温至196℃，稳定20 min去掉外部罗拉壳，测试2种加热模式拉伸辊电机转动轴的表面温度，见表2。

表2 高频热辊和工频热辊电机轴的表面温度Tab.2 Motor shaft surface temperature of highfrequency and power-frequency hot rollers

从表2可以看出，高频热辊的电机轴向表面实际温度较工频热辊低8.8℃，说明高频热辊的加热模式可有效提高电机、线圈的使用寿命。

2.2 耐高温性能

高强超低热收缩PA66纤维在保持高强度的同时具有超低热收缩性能，生产中该纤维定型温度高达230～250℃，相应要求拉伸辊应具有耐高温性能。工频热辊是依靠二次导体将能量向外传递到热辊表面，在高温状态下或经长期运行后，会造成二次导体铜套与罗拉壳啮合不好或撕裂、脱层导致热辊表面温度不匀、局部温度异常等问题，甚至产生熔化现象;高频热辊是利用热辐射将热量直接辐射到拉伸辊表面，不仅完全杜绝上述现象，同时可满足该纤维制作所要求的耐高温性能。

2.3 热辊在生产中的应用

以311 dtex/54 f PA66高强超低热收缩纤维的生产为例，对比工频热辊和高频热辊对产品质量和可纺性的影响，见表3。

表3 311 dtex/54 f高强超低缩PA66纤维的质量和可纺性Tab.3 Quality and spinnability of 311 dtex/54 f high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

从表3可知，对比工频热辊，使用高频热辊生产的高强超低缩PA66纤维的质量和可纺性得到了显著提高，特别是纤维的干热收缩率下降幅度较大，生产中毛丝和断头率下降明显，产品优等品率提高。这表明在高温定型的苛刻工艺条件下，宜采用高频热辊生产高强超低缩PA66纤维，纤维热收缩率为4.1%，优等品率达93.3%。

3 结论

a.在同等测试条件下，高频热辊的纵向、圆周向温差均明显小于工频热辊，温度一致性好。

b.高频热辊的加热模式可提高电机、线圈的使用寿命。

c.高频热辊可完全满足高强超低缩PA66纤维的生产工艺要求。对比工频热辊，可纺性及产品质量明显提高，纤维的热收缩率降至4.1%，产品优等品率达93.3%。

Application of high-frequency hot roller in high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber production

Li Xin，Lu Wenjuan，Wu Xiao，Xie Qiaoli
(Shenma Industry Co.，Ltd.，Pingdingshan467000)

The performance of high-frequency hot roller and power-frequency hot roller was compared and analyzed during the production of high-strength ultralow-shrinkge polyhexamethylene adipamide(PA66)fiber.The effect of their performance on the product quality and spinnability was discussed.The results showed that high-frequency hot roller had lower longitudinal and circumferential temperature difference and longer motor and coil service life than power-frequency hot roller;as compared with power-frequency hot roller，high-frequency hot roller contributed much higher spinnability and product quality to high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber;the produced fiber had breaking strength of 7.92 cN/dtex，hot shrinkage of 4.1%and top-quality rate up to 93.3%.

polyhexamethylene adipamide;industrial yarn;high-strength ultralow-shrinkage;power frequency;high frequency;drawing roller

TQ342+.12;TQ340.5

B

1001-0041(2012)05-0066-03

2012-02-28;修改稿收到日期:2012-08-22。

李新(1968—)，女，高级工程师，从事尼龙66工业丝及浸胶帘子生产工艺和技术装备的开发。E-mail:xcplx@163.com。

* 通讯联系人。E-mail:lwj343@163.com。