高頻熱輥在高強(qiáng)超低縮PA66纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用

李 新，呂文娟，仵 曉，謝巧麗

(神馬實(shí)業(yè)股份有限公司，河南平頂山467000)

高頻熱輥在高強(qiáng)超低縮PA66纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用

李 新，呂文娟*，仵 曉，謝巧麗

(神馬實(shí)業(yè)股份有限公司，河南平頂山467000)

在高強(qiáng)超低縮聚己二酰己二胺(PA66)纖維生產(chǎn)中，對(duì)比分析了高頻感應(yīng)加熱拉伸輥和工頻感應(yīng)加熱拉伸輥的性能，探討了其對(duì)可紡性及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:高頻熱輥的縱向、圓周向溫差均小于工頻熱輥，電機(jī)及線圈的使用壽命長(zhǎng);對(duì)比工頻熱輥，采用高頻熱輥生產(chǎn)高強(qiáng)超低縮PA66纖維，可紡性和產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，纖維斷裂強(qiáng)度達(dá)7.92 cN/dtex，熱收縮率為4.1%，優(yōu)等品率達(dá)93.3%。

聚己二酰己二胺纖維 工業(yè)絲 高強(qiáng)超低熱收縮 工頻 高頻 牽伸輥

隨著化纖技術(shù)的不斷進(jìn)步，牽伸輥加熱技術(shù)得到了不斷發(fā)展與創(chuàng)新。從發(fā)展軌跡上看，化纖熱輥經(jīng)歷了工頻加熱二次導(dǎo)體傳熱式熱輥、工頻加熱熱管傳熱式熱輥到現(xiàn)在的高頻感應(yīng)加熱輥。工頻加熱二次導(dǎo)體式熱輥的特點(diǎn)是加工成本低，但溫度均勻性較差，一般為±5℃;工頻加熱熱管式熱輥的特點(diǎn)是表面溫度均勻性好，可達(dá)±1.5℃，但導(dǎo)絲盤(pán)的制作成本較高，熱輥的工作溫度不能過(guò)高，如熱管均溫介質(zhì)選用水，則熱輥工作溫度在230℃以下。隨著高性能、高附加值纖維的不斷涌現(xiàn)，對(duì)牽伸輥的工作溫度要求越來(lái)越高，高頻感應(yīng)熱輥不需要二次導(dǎo)體，因而更能向高溫方向發(fā)展，工作溫度可達(dá)250.0℃，甚至更高，導(dǎo)絲盤(pán)表面溫度均勻性好，可達(dá)±3.0℃。

目前高頻熱輥已在高模低縮滌綸和碳纖維生產(chǎn)中廣泛使用，但在錦綸產(chǎn)業(yè)鮮有報(bào)道。國(guó)內(nèi)PA66工業(yè)絲紡絲用拉伸輥一直采用工頻加熱二次導(dǎo)體式熱輥模式，雖可滿足常規(guī)高強(qiáng)工業(yè)絲的拉伸要求，但無(wú)法滿足高強(qiáng)超低熱收縮等高端纖維開(kāi)發(fā)所必須的高倍拉伸、高溫定型，如連續(xù)高溫穩(wěn)定性、溫度均勻性等苛刻條件。

因此，作者分別從工頻加熱二次導(dǎo)體式熱輥(簡(jiǎn)稱工頻熱輥)和高頻感應(yīng)熱輥(簡(jiǎn)稱高頻熱輥)的溫度均勻性、耐高溫性、產(chǎn)品質(zhì)量均勻性等方面進(jìn)行對(duì)比分析。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料與設(shè)備

尼龍66鹽水溶液:尼龍66鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，pH值為7.90，UV值(尼龍66鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%水溶液在279 mm波長(zhǎng)處紫外光的吸收率)為3.2×10－5，神馬尼龍66鹽化工公司生產(chǎn)。

油劑N-397:日本松本公司產(chǎn)。

五大器連續(xù)聚合設(shè)備，紡絲箱，側(cè)吹風(fēng)裝置，拉伸機(jī)，均為國(guó)內(nèi)制造;ASW-604卷繞機(jī):德國(guó)巴馬格公司制造。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

PA66工業(yè)絲一步法連續(xù)聚合紡絲生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 高強(qiáng)超低收縮PA66纖維生產(chǎn)流程Fig.1 Process of high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

2 結(jié)果與討論

2.1 高頻熱輥和工頻熱輥性能對(duì)比

2.1.1 空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下縱向溫度均勻性

在相同轉(zhuǎn)速和溫度條件下，對(duì)比2種加熱模式拉伸輥工作區(qū)間內(nèi)(距端部20 mm，根部50 mm)溫度曲線。從圖2可看出，相同參數(shù)條件下，在拉伸輥工作區(qū)間，高頻熱輥空運(yùn)轉(zhuǎn)溫差為5.0～6.0℃，工頻熱輥溫差為14.0℃。說(shuō)明高頻熱輥工作區(qū)間內(nèi)的溫度均勻性明顯好于工頻熱輥。

圖2 高頻熱輥和工頻熱輥空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的溫度曲線Fig.2 Temperature curves of high-frequency hot roller and power-frequency hot rollor at idle motion

2.1.2 靜止?fàn)顟B(tài)下圓周向溫度均勻性

在靜止?fàn)顟B(tài)、相同轉(zhuǎn)速條件下測(cè)試高頻熱輥和工頻熱輥的圓周向溫差。從表1可以看出，在溫度接近的條件下，高頻熱輥的圓周向溫差為1.0～3.0 ℃，而工頻熱輥圓周向溫差為 3.0 ～6.0℃，說(shuō)明高頻熱輥的圓周向溫度均勻性明顯優(yōu)于工頻熱輥。

表1 靜止?fàn)顟B(tài)下高頻熱輥和工頻熱輥圓周向溫差Tab.1 Circumferential temperature difference of highfrequency and power-frequency hot rollers at stationary state

2.1.3 靜止?fàn)顟B(tài)下軸向溫度均勻性

將高頻熱輥和工頻熱輥空運(yùn)轉(zhuǎn)均升溫至196℃，穩(wěn)定20 min去掉外部羅拉殼，測(cè)試2種加熱模式拉伸輥電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的表面溫度，見(jiàn)表2。

表2 高頻熱輥和工頻熱輥電機(jī)軸的表面溫度Tab.2 Motor shaft surface temperature of highfrequency and power-frequency hot rollers

從表2可以看出，高頻熱輥的電機(jī)軸向表面實(shí)際溫度較工頻熱輥低8.8℃，說(shuō)明高頻熱輥的加熱模式可有效提高電機(jī)、線圈的使用壽命。

2.2 耐高溫性能

高強(qiáng)超低熱收縮PA66纖維在保持高強(qiáng)度的同時(shí)具有超低熱收縮性能，生產(chǎn)中該纖維定型溫度高達(dá)230～250℃，相應(yīng)要求拉伸輥應(yīng)具有耐高溫性能。工頻熱輥是依靠二次導(dǎo)體將能量向外傳遞到熱輥表面，在高溫狀態(tài)下或經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)造成二次導(dǎo)體銅套與羅拉殼嚙合不好或撕裂、脫層導(dǎo)致熱輥表面溫度不勻、局部溫度異常等問(wèn)題，甚至產(chǎn)生熔化現(xiàn)象;高頻熱輥是利用熱輻射將熱量直接輻射到拉伸輥表面，不僅完全杜絕上述現(xiàn)象，同時(shí)可滿足該纖維制作所要求的耐高溫性能。

2.3 熱輥在生產(chǎn)中的應(yīng)用

以311 dtex/54 f PA66高強(qiáng)超低熱收縮纖維的生產(chǎn)為例，對(duì)比工頻熱輥和高頻熱輥對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可紡性的影響，見(jiàn)表3。

表3 311 dtex/54 f高強(qiáng)超低縮PA66纖維的質(zhì)量和可紡性Tab.3 Quality and spinnability of 311 dtex/54 f high-strength ultralow-shrinkage PA66 fiber

從表3可知，對(duì)比工頻熱輥，使用高頻熱輥生產(chǎn)的高強(qiáng)超低縮PA66纖維的質(zhì)量和可紡性得到了顯著提高，特別是纖維的干熱收縮率下降幅度較大，生產(chǎn)中毛絲和斷頭率下降明顯，產(chǎn)品優(yōu)等品率提高。這表明在高溫定型的苛刻工藝條件下，宜采用高頻熱輥生產(chǎn)高強(qiáng)超低縮PA66纖維，纖維熱收縮率為4.1%，優(yōu)等品率達(dá)93.3%。

3 結(jié)論

a.在同等測(cè)試條件下，高頻熱輥的縱向、圓周向溫差均明顯小于工頻熱輥，溫度一致性好。

b.高頻熱輥的加熱模式可提高電機(jī)、線圈的使用壽命。

c.高頻熱輥可完全滿足高強(qiáng)超低縮PA66纖維的生產(chǎn)工藝要求。對(duì)比工頻熱輥，可紡性及產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，纖維的熱收縮率降至4.1%，產(chǎn)品優(yōu)等品率達(dá)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，高級(jí)工程師，從事尼龍66工業(yè)絲及浸膠簾子生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)。E-mail:xcplx@163.com。

* 通訊聯(lián)系人。E-mail:lwj343@163.com。