一、裝置簡(jiǎn)介

　　(一)裝置發(fā)展及其類型

　　1，裝置發(fā)展

　　聚酰胺纖維是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維，也是合成纖維的一個(gè)主要品種，是由分子主鏈通過(guò)酰胺鍵連接起來(lái)的一類合成纖維。

　　聚酰胺纖維有許多品種，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用量廣泛的仍以聚酰胺6和聚酰胺66為主。我國(guó)以生產(chǎn)聚酰胺6為主，其商品名稱為“錦綸”，聚酰胺6纖維名稱便為“錦綸”纖維。

　　1935年Carothers等人在實(shí)驗(yàn)室中，用己二酸和己二胺制成了聚酰胺66，發(fā)現(xiàn)這是一種：具有重大工業(yè)意義的原料，1938年以中間實(shí)驗(yàn)規(guī)模開(kāi)始了生產(chǎn)。幾乎與此同時(shí)，法國(guó)的÷Schlack在1938年發(fā)明了用己內(nèi)酰胺聚合制取聚酰胺6及其生產(chǎn)纖維的技術(shù)，1941年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。

　　由于聚酰胺纖維具有優(yōu)良的物理性能和紡織性能，以后發(fā)展速度很快，在合成纖維產(chǎn)量中一直占居首位，但從1972年開(kāi)始才為滌綸所超越而退居次位。

　　2．裝置的主要類型

　　除了特殊類型的耐高溫和改性聚酰胺纖維之外，其他各種聚酰胺纖維(包括聚酰胺6纖維即錦綸纖維)均采用熔體紡絲法成形。由于一般聚酰胺是熱塑性樹(shù)脂，有明顯的熔點(diǎn)，其熔融溫度低于分解溫度，因此可采用螺桿擠壓機(jī)送人紡絲箱進(jìn)行熔融紡絲。

　　聚酰胺纖維裝置的主要類型是以切片熔融紡絲法為主。雖然在生產(chǎn)上也有采用縮聚后熔體直接紡絲的工藝，但因其技術(shù)要求高，質(zhì)量上較難控制，特別是聚酰胺6(即錦綸)的聚合體內(nèi)含有10％左右的單體和低聚物，聚酰胺6聚合物并不“純凈”，會(huì)造成紡絲困難、纖維結(jié)構(gòu)不均勻的現(xiàn)象。因此，聚酰胺6直接紡絲法目前大多限于生產(chǎn)短纖維，而對(duì)于長(zhǎng)絲品種則主要采用切片紡絲法。

　　根據(jù)紡絲的速度區(qū)別，熔體紡絲的速度為1000—1500m／min稱為“常規(guī)紡”；熔融紡絲機(jī)的卷繞速度向高速(3000-4000m／min)發(fā)展后，形成了“高速紡”，這就使常規(guī)紡時(shí)卷繞絲由原來(lái)結(jié)構(gòu)和性能都不太穩(wěn)定的未拉伸絲(UDY)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)和性能都比較穩(wěn)定的預(yù)取向絲(POY)。在實(shí)際生產(chǎn)中，為避免卷繞絲在卷裝上發(fā)生過(guò)多的松弛而致變軟、崩塌，故其相應(yīng)的高速紡絲速度必須達(dá)到4000-4500m／min。20世紀(jì)80年代后，聚酰胺纖維生產(chǎn)已成功地應(yīng)用高速卷繞頭(機(jī)械速度可達(dá)6000m／min)一步法制取全拉伸絲(FDY)，于是常規(guī)紡被高速紡取代，錦綸纖維裝置生產(chǎn)進(jìn)入新時(shí)代。

　　本節(jié)以聚酰胺6(即錦綸)高速紡絲工藝為例，闡述其裝置的安全技術(shù)。

　　(二)單元組成與工藝流程

　　L單元組成

　　(1)熔體輸送單元

　　這是一個(gè)紡絲原料供給單元。由前道生產(chǎn)工序聚合裝置而來(lái)的錦綸樹(shù)脂切片，通過(guò)螺桿擠壓機(jī)的加熱、熔融和擠壓，將熔融體送到紡絲單元進(jìn)行紡絲生產(chǎn)和后加工處理。

　　(2)紡絲單元

　　該單元是錦綸纖維裝置的主要生產(chǎn)單元。從螺桿擠壓機(jī)來(lái)的熔融態(tài)聚酰胺6原料，進(jìn)入紡絲單元內(nèi)紡絲箱內(nèi)列管式熔體分配管，經(jīng)由紡絲孔連續(xù)紡出無(wú)數(shù)條聚酰胺6纖維單絲，然后在后續(xù)生產(chǎn)工序進(jìn)行加工處理。

　　(3)卷繞單元

　　與聚酯纖維裝置加工一樣，從卷繞單元開(kāi)始一直到聚酰胺6纖維(錦綸纖維)產(chǎn)成品為止，均屬后加工處理部分。在卷繞單元中配置了高速卷繞機(jī)(一般卷繞速度取4000-5000m／rain，最高可達(dá)6000m／min)，將前道工序來(lái)的單絲經(jīng)高速卷繞成絲筒，然后轉(zhuǎn)入下道生產(chǎn)工序。

　　(4)拉伸單元

　　拉伸單元是為聚酰胺6長(zhǎng)絲后加工設(shè)立的一個(gè)生產(chǎn)工序，而且是一個(gè)關(guān)鍵工序。其作用是，一方面通過(guò)對(duì)紡絲、卷繞單元來(lái)的單絲進(jìn)行熱拉伸，以消除錦綸纖維在加工過(guò)程中由于機(jī)械作用所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；另一方面，在受加熱提高溫度的情況下，也有利于纖維的取向和結(jié)晶向正常方向發(fā)展。因此，拉伸單元也是聚酰胺6長(zhǎng)絲質(zhì)量的重要控制單元。加熱載體可采用電加熱板同單絲直接接觸，亦可采用液體(例如介質(zhì)為熱水或熱油劑的液體)浴或蒸汽浴加熱單絲來(lái)實(shí)施。

　　(5)加捻單元

　　加捻單元是將聚酰胺6單絲通過(guò)拉伸加捻機(jī)，經(jīng)過(guò)喂入、拉伸、加捻和卷繞等四步拉伸加捻后，按市場(chǎng)需要加工成有不同粗細(xì)纖度(dtex，即“旦”)的粗絲，最后包裝為成品出廠。如果要生產(chǎn)聚酰胺6彈力絲，是采用假捻變形法；如果要生產(chǎn)聚酰胺6簾子線，乃采用切片法，其聚合至拉伸工藝與普通長(zhǎng)絲工藝基本相同；如果要生產(chǎn)聚酰胺膨體長(zhǎng)絲，乃采用SIYFY法，即紡絲、拉伸和噴氣變形加工一步法進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)；如果要生產(chǎn)聚酰胺6短纖維，則采用直接紡絲法等。以上這些后加工處理工藝生產(chǎn)單元均不完全相同，本節(jié)就不一一贅述了。

　　2．工藝流程

　　以聚酰胺6高速紡絲拉伸一步法工藝和聚酰胺6長(zhǎng)絲纖維后加工生產(chǎn)為實(shí)例，分別進(jìn)行工藝流程的敘述。

　　(1)聚酰胺6FDY高速紡絲生產(chǎn)流程其流程如圖6—4所示。

　　(2)聚酰胺6FDY生產(chǎn)流程敘述

　　來(lái)自切片料斗并已對(duì)濕切片進(jìn)行干燥，使含水率降至0．06％以下的干切片進(jìn)入螺桿擠壓機(jī)一1。切片在螺桿擠壓機(jī)內(nèi)通過(guò)熱能和機(jī)械能使之熔融、壓縮和均勻化，然后聚合物烙體經(jīng)螺桿末端的混煉頭流向熔體分配管一2，進(jìn)入紡絲箱體--3。在紡絲箱體內(nèi)，熔體經(jīng)紡絲組件、噴絲板壓出而成為熔體細(xì)流，并在驟冷室的恒溫、恒濕空氣中迅速凝固成為絲條。絲條經(jīng)過(guò)噴嘴上油后，離開(kāi)紡絲甬道--4被牽引到第一導(dǎo)絲輥--5，以一定的高速度將絲條從噴絲板拉下，得到預(yù)取向絲(POY)。絲條自第一導(dǎo)絲輥出來(lái)后繼續(xù)被牽引到第二導(dǎo)絲輥--6，在此通過(guò)改變兩導(dǎo)絲輥的速度比來(lái)調(diào)節(jié)所要求的拉伸比。絲條最后經(jīng)過(guò)第三導(dǎo)絲輥--7，以控制一定的卷繞張力和松弛時(shí)間，然后進(jìn)入卷繞裝置的高速卷繞頭一8。在卷繞機(jī)的上方配置有交絡(luò)噴嘴，在噴嘴中通人蒸汽或熱空氣，使絲條交絡(luò)并熱定型，成品絲便通過(guò)卷繞機(jī)卷繞在筒管上。滿卷的絲筒落下后經(jīng)檢驗(yàn)、分級(jí)和包裝，便得到了錦綸長(zhǎng)絲FDY產(chǎn)品，這樣就完成了聚酰胺6FDY高速紡絲生產(chǎn)工藝流程走向。

　　(3)聚酰胺6長(zhǎng)絲纖維后加工生產(chǎn)流程，其流程框圖如圖6—5所示。

　　(4)聚酰胺6長(zhǎng)絲纖維后加工流程敘述聚酰胺6長(zhǎng)絲生產(chǎn)工業(yè)上多采用POY—DT工藝，即以高速紡的POY絲為原料，在同一機(jī)臺(tái)上(拉伸加捻機(jī)，又稱DT機(jī))一步，成拉伸加捻作用的。

　　從生產(chǎn)流程框圖可知：聚酰胺6FDY生產(chǎn)線來(lái)的預(yù)取向絲(POY，即卷繞絲)絲筒，從筒子架中將絲筒上的卷繞絲引出后，經(jīng)過(guò)導(dǎo)絲器、喂給羅拉到達(dá)拉伸盤，在喂給羅拉和拉伸盤之間要進(jìn)行冷(或熱盤、熱板加熱)拉伸；然后再?gòu)睦毂P引出拉伸絲；在鋼絲圈上經(jīng)過(guò)導(dǎo)絲鉤和上下移動(dòng)著的鋼板，不斷地加捻，并被卷繞在筒管上；當(dāng)獲得一定的捻度后，就成為拉伸加捻絲(即DT絲)，聚酰胺6長(zhǎng)絲纖維后加工宣告完成，可作成品包裝出廠。