文/北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司 許海軍 編輯/吳存蘭

2017年，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)首評(píng)中國(guó)紡織行業(yè)專利獎(jiǎng)，由北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中麗制機(jī)”）提報(bào)的發(fā)明專利“一種錦綸母絲的生產(chǎn)方法ZL 2014 1 0722917.2”斬獲金獎(jiǎng)。該專利創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了錦綸分纖母絲紡絲、冷卻、牽伸、定型、卷繞的一步法工藝流程，研制了錦綸一步法分纖母絲成套生產(chǎn)裝備技術(shù)，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用該專利技術(shù)實(shí)施的項(xiàng)目——錦綸一步法分纖母絲產(chǎn)業(yè)化成套設(shè)備及工藝技術(shù)，曾獲得“紡織之光”2016年度中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

用于生產(chǎn)錦綸單絲的生產(chǎn)工藝路線有一步法和兩步法兩種。兩步法生產(chǎn)錦綸單絲的紡絲速度慢、單機(jī)產(chǎn)量低，且UDY母絲的可存放周期短，對(duì)平衡、存放環(huán)境的溫濕度要求高。另外，由于生產(chǎn)路線長(zhǎng)，兩步法生產(chǎn)的錦綸單絲產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性較差，整體生產(chǎn)效率低、運(yùn)行成本高。

對(duì)比項(xiàng)目 本項(xiàng)目（一步法） 兩步法表1 技術(shù)對(duì)比表生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)熔體控制技術(shù)上油技術(shù)牽伸技術(shù)卷繞技術(shù)加工速度專用一步法紡牽聯(lián)合機(jī)線性分布單絲上油二級(jí)牽伸精密卷繞3300m/min～4300m/min紡絲機(jī)+平牽機(jī)非線性分布復(fù)絲上油一級(jí)牽伸非精密卷繞600m/min～1000m/min

表2 產(chǎn)品性能對(duì)比表對(duì)比項(xiàng)目 本項(xiàng)目（一步法）兩步法單絲線密度(dtex)線密度CV值（%）斷裂強(qiáng)度（cN/dtex）斷裂強(qiáng)度CV值（%）斷裂伸長(zhǎng)率（%）斷裂伸長(zhǎng)率CV值（%）上染率（k/kg）33.3 1.5 5.51 4.0 42.9 5.3 7.76 33.3 2.4 4.8 4.5 45.2 9.8 5.72

針對(duì)上述問(wèn)題，中麗制機(jī)成功的開發(fā)了一步法生產(chǎn)錦綸分纖母絲的紡絲牽伸設(shè)備。在同一臺(tái)機(jī)器上先后完成紡絲成形、初生纖維牽伸取向、纖維熱定型和卷繞等工藝流程，再卷繞成絲餅得到分纖母絲，最后經(jīng)過(guò)分絲機(jī)分纖后得到錦綸單絲。采用這種生產(chǎn)錦綸分纖母絲的工藝路線，不僅流程短、生產(chǎn)效率高、能耗低、設(shè)備占地面積小，而且生產(chǎn)工藝過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較兩步法有較大提高，產(chǎn)品后續(xù)可加工成歐根紗，尤其適合用于加工高檔紡織品。

六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)化纖企業(yè)生產(chǎn)的錦綸單絲仍采用兩步法工藝，產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。而該發(fā)明采用的一步法工藝，在一套紡牽聯(lián)合機(jī)上就能生產(chǎn)出可分纖的高強(qiáng)力錦綸母絲。其關(guān)鍵技術(shù)包括以下6項(xiàng)：

（1）該專利技術(shù)研制了適于紡制錦綸單絲的螺桿擠壓機(jī)。此螺桿擠壓機(jī)的螺桿、螺套表面采用合金披覆式焙射技術(shù)處理，具有高耐腐、耐磨性。螺桿為L(zhǎng)TM型銷釘螺桿，可使熔體受到進(jìn)一步的剪切均化及混合，采用圓柱銷釘?shù)蜏鼗旌显芑阅芎?，可使熔體反復(fù)分流混合，提高了熔體的紡絲質(zhì)量。螺桿擠壓機(jī)并帶有氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置。

（2）紡絲箱體加熱保溫聚酰胺熔體的熱媒循環(huán)系統(tǒng)是汽液分離、并聯(lián)、單流向、自補(bǔ)償方式，以保證聚酰胺熔體低溫紡絲的精度要求。

（3）設(shè)計(jì)了一種特殊的側(cè)吹風(fēng)冷卻裝置，側(cè)吹風(fēng)部件的有效吹風(fēng)高度為2000mm～2600mm。由于風(fēng)窗較高，為解決風(fēng)窗上下出風(fēng)不勻，多孔板分為兩段，上部1000mm～1300mm開孔φ2.0mm，下部1000mm～1300mm開孔φ1.5。這種專用的側(cè)吹風(fēng)冷卻裝置利于使PA6分纖母絲絲束溫度降低到紡絲工藝要求的玻璃化溫度，有效解決了PA6分纖母絲的均勻冷卻問(wèn)題。

（4）設(shè)計(jì)了一種專用的單絲甬道，其連接口前后寬度為600mm～700mm，長(zhǎng)度為8500mm～9000mm。錦綸單絲比較粗，不易冷卻。若采用降低側(cè)吹風(fēng)風(fēng)溫、增大風(fēng)速的方式，則會(huì)產(chǎn)生皮芯結(jié)構(gòu)，不利于后續(xù)牽伸卷繞。通過(guò)適當(dāng)增加冷卻區(qū)域的長(zhǎng)度，能夠使絲束冷卻過(guò)程相對(duì)緩慢延長(zhǎng)，既消除了碰撞斷絲、皮芯結(jié)構(gòu)的形成，又能夠使PA6分纖母絲絲束溫度在進(jìn)入上油裝置之前降低到紡絲工藝要求的玻璃化溫度之下。

表3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表對(duì)比項(xiàng)目 本項(xiàng)目（一步法）兩步法物耗（PA6切片/噸）耗電（kwh/噸）綜合能耗（噸標(biāo)煤/噸）生產(chǎn)成本（元/噸，333dtex/10f）1025 1200 0.27 2200 1040 1900 0.43 3500

（注：FDY錦綸單絲單價(jià)：紡265dtex/12f和330dtex/10f母絲，分纖后單絲均價(jià)19000元/噸，以此計(jì)算產(chǎn)值、稅收和利潤(rùn)；資料來(lái)源：中國(guó)化纖信息網(wǎng)2016年2月19日）

（注：上述合計(jì)107個(gè)紡絲位，按平均17500元/噸計(jì)算，可年創(chuàng)產(chǎn)值人民幣約6.5億元，毛利1.2億元。）

（5）實(shí)現(xiàn)錦綸分纖母絲兩級(jí)牽伸的牽伸熱定型系統(tǒng)，包括三對(duì)牽伸輥組。對(duì)于紡制錦綸分纖母絲，通常采用三對(duì)速度、溫度不同的熱輥進(jìn)行牽伸和熱定型。其排列方式如圖1所示。通過(guò)調(diào)整不同的速度、牽伸比及溫度可以得到不同強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和收縮率的絲束。紡制有特殊要求的產(chǎn)品時(shí)，可采用具有雙段、不同表面粗糙度的喂入輥和熱牽伸輥。

（6）牽伸-卷繞系統(tǒng)采用錦綸全牽伸絲卷牽聯(lián)合機(jī)。上油裝置采用兩道油輪上油，以保證纖維絲束上油充分均勻。

通過(guò)選用錦綸專用螺桿擠壓機(jī)，改進(jìn)熔體管道和伴熱管的設(shè)計(jì)，開發(fā)適合錦綸分纖母絲的絲束冷卻系統(tǒng)，采用兩級(jí)牽伸的卷牽系統(tǒng)，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚄l件，實(shí)現(xiàn)了一步法錦綸分纖母絲的生產(chǎn)。與兩步法技術(shù)相比，該專利的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)比如表1所示，產(chǎn)品性能對(duì)比如表2所示。

產(chǎn)業(yè)化效益顯著

采用一步法錦綸分纖母絲紡絲設(shè)備生產(chǎn)母絲，在設(shè)備投資上可以省去兩步法中牽伸機(jī)的投入，投資費(fèi)用約節(jié)省30%左右，廠房占地面積也減少約1/3，可使生產(chǎn)效率提高1倍以上，能耗降低30%以上。與兩步法相比，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)效益對(duì)比如表3所示。

該專利技術(shù)已經(jīng)在企業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，生產(chǎn)的錦綸單絲、面料等已投入市場(chǎng)應(yīng)用。截止到2016年年底，中麗制機(jī)已經(jīng)完成近100個(gè)紡絲位銷售合同，與無(wú)錫佳成纖維有限公司等10余家公司共形成了年產(chǎn)約5萬(wàn)噸的生產(chǎn)規(guī)模，并且?guī)?dòng)了紡織、印染、裝飾和其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

分纖后的錦綸單絲在市場(chǎng)上備受青睞，附加值高。根據(jù)2016年12月《中國(guó)化纖信息網(wǎng)》公布的數(shù)據(jù)，各種規(guī)格的錦綸單絲價(jià)格如表4所示；產(chǎn)生的社會(huì)效益如表5所示。

據(jù)完成單位出具的經(jīng)濟(jì)效益證明，2013年-2015年，該專利項(xiàng)目完成單位合計(jì)銷售額達(dá)到22146.87萬(wàn)元，利潤(rùn)為3417.80萬(wàn)元。2015年，錦綸單絲設(shè)備新增銷售額為851萬(wàn)元、平均售價(jià)為85.1萬(wàn)元/位、新增利潤(rùn)為212.76萬(wàn)元；錦綸單絲銷售額為9960萬(wàn)元，平均售價(jià)為1.9萬(wàn)元/噸、銷量為5242噸、新增利潤(rùn)為943.6萬(wàn)元。具有高技術(shù)、高效益、高附加值特點(diǎn)的一步法錦綸分纖母絲紡絲技術(shù)，帶來(lái)了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。